KR20230073990A - 위상차층 부착 편광판 및 이를 이용한 화상 표시 장치 - Google Patents

위상차층 부착 편광판 및 이를 이용한 화상 표시 장치 Download PDF

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KR20230073990A
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카츠키 츠카모토
다이스케 하야시
타쿠야 남바라
히로키 센다
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 높은 내광성 및 내구성을 갖는 위상차층 부착 편광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시형태의 위상차층 부착 편광판은, 편광자를 포함하는 편광판과, 위상차층을 포함하고, 직사각형이다. 상기 위상차층 부착 편광판의 장변 방향과, 상기 위상차층의 지상축 방향은 평행하다.

Description

위상차층 부착 편광판 및 이를 이용한 화상 표시 장치{RETARDATION-LAYER-EQUIPPED POLARIZING PLATE AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING SAME}
본 발명은, 위상차층 부착 편광판 및 이를 이용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.
근래, 액정 표시 장치 및 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치(예컨대, 유기 EL 표시 장치, 무기 EL 표시 장치)로 대표되는 화상 표시 장치가 급속히 보급되고 있다. 화상 표시 장치에는, 대표적으로는 편광판 및 위상차판이 이용되고 있다. 실용적으로는, 편광판과 위상차판을 일체화한 위상차층 부착 편광판이 널리 이용되고 있다(예컨대, 특허문헌 1). 화상 표시 장치의 박형화에 대한 요망이 강해짐에 따라, 위상차층 부착 편광판에 대해서도 박형화의 요망이 강해지고 있다. 위상차층 부착 편광판의 박형화를 목적으로 하여, 위상차 필름의 박형화가 진행되고 있다. 또한, 위상차 필름의 내구성을 평가하기 위하여, 제작된 위상차 필름은 다양한 평가 시험에 제공된다. 박형의 위상차 필름에서는, 내구성(예컨대, 내광성)의 저하가 문제가 되는 경우가 있다. 따라서, 높은 내광성 및 내구성을 구비한 위상차층 부착 편광판이 요구되고 있다.
일본 특허공보 제3325560호
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 그의 주된 목적은, 높은 내광성 및 내구성을 갖는 박형 위상차층 부착 편광판을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 위상차층 부착 편광판은, 편광자를 포함하는 편광판과, 위상차층을 포함하는 직사각형의 위상차층 부착 편광판으로서, 해당 위상차층 부착 편광판의 장변 방향과 해당 위상차층의 지상축 방향이 평행하다.
하나의 실시형태에서, 상기 편광자의 붕산 함유량은 25중량% 이하이다.
하나의 실시형태에서, 상기 편광자의 흡수축과 상기 위상차층 부착 편광판의 장변 방향이 이루는 각도는 35°~55°이다.
하나의 실시형태에서, 상기 위상차층 부착 편광판의 장변의 길이와 단변의 길이의 비는 1.1~2.2이다.
하나의 실시형태에서, 상기 위상차층은 원편광 기능 또는 타원편광 기능을 갖는 액정 화합물의 배향 고화층이다.
하나의 실시형태에서, 상기 위상차층 부착 편광판의 50℃, 50% RH 조건 하에서 크세논 광을 100시간 조사하였을 때의 단변 방향의 치수 수축률이 0.076% 이상이다.
하나의 실시형태에서, 상기 위상차층 부착 편광판의 총 두께는 60㎛ 이하이다.
본 발명의 다른 국면에서는, 화상 표시 장치가 제공된다. 이 화상 표시 장치는, 상기 위상차층 부착 편광판을 구비한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 화상 표시 장치는, 유기 일렉트로루미네센스 표시 장치 또는 무기 일렉트로루미네센스 표시 장치이다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 높은 내광성 및 내구성을 갖는 박형의 위상차층 부착 편광판을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 위상차층 부착 편광판의 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태로는 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 λ㎚의 광으로 측정한 면내 위상차이다. 예컨대, 'Re(550)'는, 23℃에서의 파장 550㎚의 광으로 측정한 면내 위상차이다. Re(λ)는, 층(필름)의 두께를 d(㎚)로 하였을 때, 식: Re(λ)=(nx-ny)×d에 의해 구할 수 있다.
(3) 두께 방향의 위상차(Rth)
'Rth(λ)'는, 23℃에서의 파장 λ㎚의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. 예컨대, 'Rth(550)'는, 23℃에서의 파장 550㎚의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. Rth(λ)는, 층(필름)의 두께를 d(㎚)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.
(5) 각도
본 명세서에서 각도를 언급할 때는, 당해 각도는 기준 방향에 대하여 시계 방향 및 반시계 방향의 양쪽을 포함한다. 따라서, 예컨대 '45°'는 ±45°를 의미한다.
A. 위상차층 부착 편광판의 전체 구성
도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 위상차층 부착 편광판의 개략 단면도이다. 도시예의 위상차층 부착 편광판(100)은, 편광판(10)과 위상차층(20)과 점착제층(30)을 시인 측으로부터 이 순서대로 갖는다. 편광판(10)은 대표적으로는, 편광자(11)와, 편광자(11)의 시인 측에 배치된 보호층(12)을 포함한다. 목적에 따라, 편광자(11)의 시인 측과 반대 측(편광자(11)의 보호층(12)이 적층되어 있지 않은 면)에 다른 보호층(도시하지 않음)이 마련되어도 된다. 위상차층(20)은 대표적으로는, 원편광 기능 또는 타원편광 기능을 갖는 액정 화합물의 배향 고화층(이하, 단순히 액정 배향 고화층이라고 칭하는 경우가 있음)이다. 위상차층 부착 편광판은 점착제층(30)이 최외층으로서 마련되고, 화상 표시 장치(실질적으로는, 화상 표시 셀)에 첩부 가능하게 되어 있다. 실용적으로는 점착제층(30)의 표면에는, 편광판이 사용에 제공될 때까지, 박리 라이너가 가착되어 있는 것이 바람직하다. 박리 라이너를 가착함으로써 점착제층을 적절히 보호할 수 있다.
본 발명의 실시형태의 위상차층 부착 편광판은 직사각형이고, 단변과 장변을 갖는다. 위상차층 부착 편광판의 장변의 길이와 단변의 길이의 비(장변의 길이/단변의 길이)는, 예컨대 1을 초과하는 값이고, 바람직하게는 1.1~3.0이며, 보다 바람직하게는 1.3~2.7이고, 더욱 바람직하게는 1.5~2.5이다. 위상차층 부착 편광판의 장변의 길이와 단변의 길이의 비가 상기 범위임으로써, 태양광에 의한 위상차의 저하 등의 열화를 억제하고, 높은 내광성 및 내구성을 갖는 위상차층 부착 편광판을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시형태에서, 위상차층 부착 편광판(100)의 장변 방향과, 위상차층(20)의 지상축 방향은 평행하다. 상기한 바와 같이, 위상차층 부착 편광판에서는 크세논 광 조사 시험의 조건 하에서 위상차층 부착 편광판의 치수 수축이 생길 수 있다. 이 치수 수축은 단변 방향에서 보다 커지는 경향이 있고, 수축에 따라 위상차층도 단변 방향에 의해 크게 수축할 수 있다. 따라서, 위상차가 저하하고, 신뢰성이 저하할 우려가 있다. 위상차층 부착 편광판(100)의 장변 방향과 위상차층(20)의 지상축 방향이 평행한 것에 의해, 위상차층 부착 편광판의 수축에 따라 위상차층은 일축성이 상승하는 방향으로 수축하여, 위상차가 상승할 수 있다. 따라서, 치수 수축에 의한 위상차의 저하와 일축성의 상승에 따른 위상차의 향상이 균형을 이룰 수 있다. 그 결과, 크세논 광 조사 시험에 의한 위상차의 저하 등의 열화를 억제하고, 높은 내광성 및 내구성을 갖는 위상차층 부착 편광판을 제공할 수 있다. 본 명세서에서 '평행'이란 완전히 평행한 경우뿐만 아니라, 위상차층 부착 편광판의 장변 방향과 위상차층의 지상축 방향이 이루는 각도가 대략 평행, 예컨대 -5°~5°인 경우를 포함한다.
편광자(11)의 흡수축과 위상차층 부착 편광판(100)의 장변 방향이 이루는 각도는, 바람직하게는 35°~55°이고, 보다 바람직하게는 40°~50°이며, 더욱 바람직하게는 42°~48°이고, 특히 바람직하게는 약 45°이다. 편광자(11)의 흡수축과 위상차층 부착 편광판(100)의 장변 방향이 이루는 각도가 상기 범위임으로써, 태양광에 의한 위상차의 저하 등의 열화를 더 억제하고, 높은 내광성 및 내구성을 갖는 위상차층 부착 편광판을 제공할 수 있다.
위상차층 부착 편광판의 55℃, 50% RH 조건 하에서 크세논 광을 100시간 조사하였을 때의 단변 방향의 치수 수축률은 바람직하게는 0.076% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.090% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.12％ 이상이다. 단변 방향의 치수 수축은, 예컨대 0.16% 이하이다. 단변 방향의 치수 수축이 상기 범위임으로써, 치수 수축에 의한 위상차의 저하와 일축성의 상승에 따른 위상차의 향상이 균형을 이룰 수 있다. 그 결과, 크세논 광 조사 시험에 의한 위상차의 저하 등의 열화를 억제하고, 높은 내광성 및 내구성을 갖는 위상차층 부착 편광판을 제공할 수 있다. 본 명세서에서 단변 방향의 치수 수축률이란, 위상차층 부착 편광판에 대하여, 블랙 패널 온도 55℃, 습도 55% RH의 조건 하에서 100시간 크세논 광을 조사한 후 위상차층 부착 편광판의 단변 방향의 수축 거리(㎜)를 XY 측장기로 측정하고, 해당 수축 거리를 이용하여 하기 식으로부터 산출한 크세논 광 조사 시험 전후에서의 위상차층 부착 편광판의 단변 방향의 수축률을 말한다.
단변 방향의 수축률=(단변 방향의 수축 거리)/(크세논 광 조사 전의 단변의 길이)×100
위상차층(20)은 바람직하게는 액정 배향 고화층이다. 위상차층(20)은, 단일층이어도 되고, 제1 액정 배향 고화층과 제2 액정 배향 고화층과의 적층 구조를 갖고 있어도 된다.
위상차층 부착 편광판은, 위상차층(20)과는 다른 위상차층 및/혹은 도전층 또는 도전층 부착 등방성 기재가 추가로 마련되어도 된다(어느 것도 도시하지 않음). 다른 위상차층은, 대표적으로는, 위상차층(20)과 점착제층(30)과의 사이(즉, 위상차층(20)의 외측)에 마련된다. 다른 위상차층은, 대표적으로는, 굴절률 특성이 nz>nx=ny의 관계를 나타낸다. 도전층 또는 도전층 부착 등방성 기재는, 대표적으로는, 위상차층(20)과 점착제층(30)과의 사이에 마련된다. 다른 위상차층 및 도전층 또는 도전층 부착 등방성 기재는, 대표적으로는 위상차층(20) 측으로부터 이 순서대로 마련된다. 다른 위상차층 및 도전층 또는 도전층 부착 등방성 기재는, 필요에 따라 마련되는 임의의 층이고, 어느 한쪽 또는 양쪽이 생략되어도 된다. 도전층 또는 도전층 부착 등방성 기재가 마련되는 경우, 위상차층 부착 편광판은, 화상 표시 셀(예컨대, 유기 EL 셀)과 편광판과의 사이에 터치 센서가 내장된, 이른바 이너 터치 패널형 입력 표시 장치에 적용될 수 있다.
다른 위상차층의 광학적 특성(예컨대, 굴절률 특성, 면내 위상차, Nz 계수, 광탄성 계수), 두께, 배치 위치 등은 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다.
위상차층 부착 편광판의 총 두께는 바람직하게는 100㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 60㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 55㎛ 이하이고, 더욱 보다 바람직하게는 50㎛ 이하이며, 특히 바람직하게는 40㎛ 이하이다. 총 두께는 예컨대 28㎛ 이상일 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 이와 같이 극히 얇은 위상차층 부착 편광판을 실현할 수 있다. 또한, 이와 같은 위상차층 부착 편광판은 극히 우수한 가요성 및 절곡 내구성을 가질 수 있다. 따라서, 이와 같은 위상차층 부착 편광판은 만곡한 화상 표시 장치 및/또는 절곡 또는 절첩 가능한 화상 표시 장치에 특히 적합하게 적용될 수 있다. 또한, 위상차층 부착 편광판의 총 두께란, 편광판, 위상차층(다른 위상차층이 존재하는 경우에는, 위상차층 및 다른 위상차층) 및 이들을 적층하기 위한 접착제층 또는 점착제층의 두께의 합계를 말한다(즉, 위상차층 부착 편광판의 총 두께는, 도전층 또는 도전층 부착 등방성 기재, 및 점착제층(30) 및 그의 표면에 가착될 수 있는 박리 라이너의 두께를 포함하지 않음).
이하, 위상차층 부착 편광판의 구성 요소에 대하여, 보다 상세히 설명한다.
B. 편광판
B-1. 편광자
편광자는, 대표적으로는 이색성(二色性) 물질을 포함하는 폴리비닐알코올(PVA)계 수지 필름으로 구성된다. 편광자의 두께는 바람직하게는 1㎛~8㎛이고, 보다 바람직하게는 1㎛~7㎛이며, 더욱 바람직하게는 2㎛~5㎛이다. 편광자의 두께가 이와 같은 범위이면 위상차층 부착 편광판의 박형화에 크게 공헌할 수 있다. 또한, 이와 같은 편광자를 이용하는 박형의 위상차층 부착 편광판에서, 본 발명의 효과가 현저하다.
편광자의 붕산 함유량은 바람직하게는 25중량% 이하이고, 보다 바람직하게는 11중량%~25중량%이며, 더욱 바람직하게는 12중량%~25중량%이다. 편광자의 붕산 함유량이 이와 같은 범위이면, 크세논 광 조사 시험에 의한 위상차의 저하 등의 열화를 억제할 수 있고, 높은 내광성 및 내구성을 갖는 위상차층 부착 편광판을 제공할 수 있다. 또한, 첩합 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 중량당의 편광자에 포함되는 붕산량으로서 산출할 수 있다.
Figure pat00001
편광자의 요오드 함유량은 바람직하게는 2중량% 이상이고, 보다 바람직하게는 2중량%~10중량%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 이들 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 가시광선의 파장 범위에서 흡수 이색성이 발현할 수 있다. 구체적으로는, PVA와 3요오드화물 이온과의 착체(PVA·I3 -)는 470㎚ 부근에 흡광 피크를 갖고, PVA와 5요오드화물 이온과의 착체(PVA·I5 -)는 600㎚ 부근에 흡광 피크를 갖는다. 결과로서, 폴리요오드 이온은 그의 형태에 따라 가시광선의 폭넓은 범위에서 광을 흡수할 수 있다. 한편, 요오드 이온(I-)은 230㎚ 부근에 흡광 피크를 갖고, 가시광선의 흡수에는 실질적으로는 관여하지 않는다. 따라서, PVA와의 착체의 상태로 존재하는 폴리요오드 이온이 주로 편광자의 흡수 성능에 관여할 수 있다.
편광자는, 바람직하게는 파장 380㎚~780㎚의 어느 파장에서 흡수 이색성을 나타낸다. 편광자의 단체 투과율(Ts)은 바람직하게는 40%~48%이고, 보다 바람직하게는 41%~46%이다. 편광자의 편광도(P)는 바람직하게는 97.0% 이상이고, 보다 바람직하게는 99.0% 이상이며, 더욱 바람직하게는 99.9% 이상이다. 상기 단체 투과율은, 대표적으로는 자외선/가시광선 분광 광도계를 이용하여 측정하고, 시감도 보정을 행한 Y값이다. 상기 편광도는, 대표적으로는 자외선/가시광선 분광 광도계를 이용하여 측정하여 시감도 보정을 행한 평행 투과율(Tp) 및 직교 투과율(Tc)에 기초하여 하기 식에 의해 구할 수 있다.
편광도(%)={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100
편광자는, 대표적으로는 2층 이상의 적층체를 이용하여 제작될 수 있다. 적층체를 이용하여 얻어지는 편광자의 구체예로서는, 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 기재 위에 PVA계 수지층을 형성하여, 수지 기재와 PVA계 수지층과의 적층체를 얻는 것; 당해 적층체를 연신 및 염색하여 PVA계 수지층을 편광자로 하는 것에 의해 제작될 수 있다. 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 따른 임의의 적절한 보호층을 적층하여 이용하여도 된다. 이와 같은 편광자의 제조 방법의 상세는 예컨대 일본 공개특허공보 제2012-73580호, 일본 특허공보 제6470455호에 기재되어 있다. 이들 공보는 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로서 원용된다.
편광자의 제조 방법은, 대표적으로는 장척상의 열가소성 수지 기재의 편측에, 할로겐화물과 폴리비닐알코올계 수지를 포함하는 폴리비닐알코올계 수지층을 형성하여 적층체로 하는 것, 및 상기 적층체에 공중 보조 연신 처리와, 염색 처리와, 수중 연신 처리와, 긴 방향으로 반송하면서 가열함으로써 폭 방향으로 2% 이상 수축시키는 건조 수축 처리를 이 순서대로 실시하는 것을 포함한다. 이에 따라, 매우 박형이고 우수한 광학 특성을 가짐과 함께 광학 특성의 편차가 억제된 편광자가 제공될 수 있다. 즉, 보조 연신을 도입함으로써, 열가소성 수지 위에 PVA를 도포하는 경우에도 PVA의 결정성을 높이는 것이 가능해져, 높은 광학 특성을 달성하는 것이 가능해진다. 또한, 동시에 PVA의 배향성을 사전에 높임으로써, 이후의 염색 공정이나 연신 공정에서 물에 침지되었을 때에 PVA의 배향성의 저하나 용해 등의 문제를 방지할 수 있어, 높은 광학 특성을 달성하는 것이 가능해진다. 또한, PVA계 수지층을 액체에 침지한 경우에서, PVA계 수지층이 할로겐화물을 포함하지 않는 경우에 비하여 폴리비닐알코올 분자의 배향의 흐트러짐 및 배향성의 저하가 억제될 수 있다. 이에 따라, 염색 처리 및 수중 연신 처리 등, 적층체를 액체에 침지하여 행하는 처리 공정을 거쳐 얻어지는 편광자의 광학 특성을 향상할 수 있다. 또한, 건조 수축 처리에 의해 적층체를 폭 방향으로 수축시킴으로써 광학 특성을 향상시킬 수 있다.
B-2. 보호층
보호층(12)은, 편광자의 보호층으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름으로 형성된다. 당해 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로서는, 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 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 이 밖에도, 예컨대, 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또한, 일본 공개특허공보 제2001-343529호(WO01/37007)에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로서는, 예컨대, 측쇄에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측쇄에 치환 또는 비치환의 페닐기 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예컨대 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 포함하는 수지 조성물을 들 수 있다. 당해 폴리머 필름은, 예컨대 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다.
위상차층 부착 편광판은, 후술하는 바와 같이 대표적으로는 화상 표시 장치의 시인 측에 배치되고, 보호층(12)은 대표적으로는 그의 시인 측에 배치된다. 따라서, 보호층(12)에는 필요에 따라, 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지 처리, 안티글레어 처리 등의 표면 처리가 실시되어 있어도 된다. 또한/혹은, 보호층(12)에는 필요에 따라, 편광 선글라스를 통하여 시인하는 경우의 시인성을 개선하는 처리(대표적으로는, (타)원편광 기능을 부여하는 것, 초고위상차를 부여하는 것)가 실시되어 있어도 된다. 이와 같은 처리를 실시함으로써, 편광 선글라스 등의 편광 렌즈를 통하여 표시 화면을 시인한 경우에도 우수한 시인성을 실현할 수 있다. 따라서, 위상차층 부착 편광판은 옥외에서 이용될 수 있는 화상 표시 장치에도 적합하게 적용될 수 있다.
보호층의 두께는 바람직하게는 10㎛~50㎛, 보다 바람직하게는 10㎛~30㎛이다. 또한, 표면 처리가 실시되어 있는 경우, 외측 보호층의 두께는 표면 처리층의 두께를 포함한 두께이다.
C. 위상차층
상기한 바와 같이, 위상차층(20)은 대표적으로는 원편광 기능 또는 타원편광 기능을 갖는다. 위상차층은, 대표적으로는 굴절률 특성이 nx>ny=nz의 관계를 나타낸다. 위상차층은, 대표적으로는 편광판에 반사 방지 특성을 부여하기 위하여 마련되고, 위상차층이 단일층인 경우에는 λ/4판으로서 기능할 수 있다. 이 경우, 위상차층의 면내 위상차 Re(550)는, 바람직하게는 100㎚~190㎚, 보다 바람직하게는 110㎚~170㎚, 더욱 바람직하게는 130㎚~160㎚이다. 또한, 여기에서 'ny=nz'는 ny와 nz가 완전히 동일한 경우뿐만 아니라, 실질적으로 동일한 경우를 포함한다. 따라서, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, ny>nz 또는 ny<nz가 되는 경우가 있을 수 있다. 위상차층은, 바람직하게는 원편광 기능 또는 타원편광 기능을 갖는 액정 화합물의 배향 고화층이다.
위상차층(20)이 단일층으로 구성되는 경우, 그의 두께는 바람직하게는 0.5㎛~7㎛이고, 보다 바람직하게는 1㎛~5㎛이다. 액정 화합물을 이용함으로써, 수지 필름보다도 현격하게 얇은 두께로 수지 필름과 동등한 면내 위상차를 실현할 수 있다.
위상차층의 Nz 계수는, 바람직하게는 0.9~1.5이고, 보다 바람직하게는 0.9~1.3이다. 이와 같은 관계를 만족함으로써, 얻어지는 위상차층 부착 편광판을 화상 표시 장치에 이용한 경우에, 매우 우수한 반사 색상을 달성할 수 있다.
위상차층은, 위상차값이 측정광의 파장에 따라 커지는 역분산 파장 특성을 나타내도 되고, 위상차값이 측정광의 파장에 따라 작아지는 양(正)의 파장 분산 특성을 나타내도 되며, 위상차값이 측정광의 파장에 의해서도 거의 변화하지 않는 플랫한 파장 분산 특성을 나타내도 된다. 하나의 실시형태에서는, 위상차층은 역분산 파장 특성을 나타낸다. 이 경우, 위상차층의 Re(450)/Re(550)는 바람직하게는 0.8 이상 1 미만이고, 보다 바람직하게는 0.8 이상 0.95 이하이다. 이와 같은 구성이면 매우 우수한 반사 방지 특성을 실현할 수 있다.
위상차층(20)의 지상축과 편광자(11)의 흡수축이 이루는 각도(θ)는, 바람직하게는 40°~50°이고, 보다 바람직하게는 42°~48°이며, 더욱 바람직하게는 약 45°이다. 각도(θ)가 이와 같은 범위이면, 상기한 바와 같이 위상차층을 λ/4판으로 함으로써 매우 우수한 원편광 특성(결과로서, 매우 우수한 반사 방지 특성)을 갖는 위상차층 부착 편광판이 얻어질 수 있다.
다른 실시형태에서는, 위상차층(20)은, 제1 액정 배향 고화층과 제2 액정 배향 고화층과의 적층 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 액정 배향 고화층 및 제2 액정 배향 고화층의 어느 한쪽이 λ/4판으로서 기능하고, 다른 쪽이 λ/2판으로서 기능할 수 있다. 따라서, 제1 액정 배향 고화층 및 제2 액정 배향 고화층의 두께는, λ/4판 또는 λ/2판의 소망하는 면내 위상차가 얻어지도록 조정될 수 있다. 예컨대, 제1 액정 배향 고화층이 λ/2판으로서 기능하고, 제2 액정 배향 고화층이 λ/4판으로서 기능하는 경우, 제1 액정 배향 고화층의 두께는 예컨대 2.0㎛~3.0㎛이며, 제2 액정 배향 고화층의 두께는 예컨대 1.0㎛~2.0㎛이다. 이 경우, 제1 액정 배향 고화층의 면내 위상차 Re(550)는 바람직하게는 200㎚~300㎚이고, 보다 바람직하게는 230㎚~290㎚이며, 더욱 바람직하게는 250㎚~280㎚이다. 제2 액정 배향 고화층의 면내 위상차 Re(550)는, 단일층에 관하여 상기에서 설명한 바와 같다.
제1 액정 배향 고화층의 지상축과 편광자의 흡수축이 이루는 각도는, 바람직하게는 10°~20°이고, 보다 바람직하게는 12°~18°이며, 더욱 바람직하게는 약 15°이다. 제2 액정 배향 고화층의 지상축과 편광자의 흡수축이 이루는 각도는, 바람직하게는 70°~80°이고, 보다 바람직하게는 72°~78°이며, 더욱 바람직하게는 약 75°이다. 이와 같은 구성이면, 이상적인 역파장 분산 특성에 가까운 특성을 얻는 것이 가능하고, 결과로서 매우 우수한 반사 방지 특성을 실현할 수 있다.
상기한 바와 같이, 위상차층(20)은 바람직하게는 액정 화합물의 배향 고화층이다. 액정 화합물을 이용함으로써, 얻어지는 위상차층의 nx와 ny와의 차를 비액정 재료에 비하여 현격히 크게 할 수 있기 때문에, 소망하는 면내 위상차를 얻기 위한 위상차층의 두께를 현격히 작게 할 수 있다. 그 결과, 위상차층 부착 편광판의 가일층의 박형화를 실현할 수 있다. 본 명세서에서 '액정 배향 고화층'이란, 액정 화합물이 층 내에서 소정의 방향으로 배향하고, 그 배향 상태가 고정되어 있는 층을 말한다. 또한, '배향 고화층'은, 후술하는 바와 같이 액정 모노머를 경화시켜 얻어지는 배향 경화층을 포함하는 개념이다.
액정 화합물의 배향 고화층인 위상차층은, 중합성 액정 화합물을 포함하는 조성물을 이용하여 형성될 수 있다. 본 명세서에서 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물이란, 중합성기를 갖고, 또한, 액정성을 갖는 화합물을 말한다. 중합성기는, 중합 반응에 관여하는 기를 의미하고, 바람직하게는 광중합성기이다. 여기에서, 광중합성기란, 광중합 개시제로부터 발생한 활성 라디칼이나 산 등에 의해 중합 반응에 관여할 수 있는 기를 말한다.
액정성의 발현은, 서모트로픽이어도 되고, 리오트로픽이어도 된다. 또한, 액정상의 구성으로서는 네마틱 액정이어도 되고, 스멕틱 액정이어도 된다. 제조의 용이함이라는 관점에서, 액정성은 서모트로픽의 네마틱 액정이 바람직하다.
하나의 실시형태에서, 단일층인 위상차층은, 하기 식 (1)로 나타내는 액정 화합물을 포함하는 조성물을 이용하여 형성된다.
L1-SP1-A1-D3-G1-D1-Ar-D2-G2-D4-A2-SP2-L2 (1)
L1 및 L2는, 각각 독립적으로 1가의 유기기를 나타내고, L1 및 L2의 적어도 한쪽은 중합성기를 나타낸다. 1가의 유기기로서는 임의의 적절한 기가 포함된다. L1 및 L2의 적어도 한쪽이 나타내는 중합성기로서는, 라디칼 중합성기(라디칼 중합 가능한 기)를 들 수 있다. 라디칼 중합성기로서는, 임의의 적절한 라디칼 중합성기를 이용할 수 있다. 바람직하게는 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기이다. 중합 속도가 빠르고, 생산성 향상의 관점에서 아크릴로일기가 바람직하다. 메타크릴로일기도 높은 복굴절성 액정의 중합성기로서 마찬가지로 사용할 수 있다.
SP1 및 SP2는, 각각 독립적으로 단결합, 직쇄상 또는 분기쇄상의 알킬렌기, 또는 탄소수 1~14의 직쇄상 또는 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2-의 1개 이상이 -O-로 치환된 2가의 연결기를 나타낸다. 탄소수 1~14의 직쇄상 또는 분기쇄상의 알킬렌기로서는 바람직하게는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 펜틸렌기 및 헥실렌기를 들 수 있다.
A1 및 A2는, 각각 독립적으로 지환식 탄화수소기 또는 방향족환 치환기를 나타낸다. A1 및 A2는 바람직하게는 탄소수 6 이상의 방향족환 치환기 또는 탄소수 6 이상의 시클로알킬렌환이다.
D1, D2, D3 및 D4는, 각각 독립적으로 단결합 또는 2가의 연결기를 나타낸다. 구체적으로는, D1, D2, D3 및 D4는, 단결합, -O-CO-, -C(=S)O-, -CR1R2-, -CR1R2-CR3R4-, -O-CR1R2-, -CR1R2-O-CR3R4-, -CO-O-CR1R2-, -O-CO-CR1R2-, -CR1R2-O-CO-CR3R4-, -CR1R2-CO-O-CR3R4-, -NR1-CR2R3-, 또는, -CO-NR1-을 나타낸다. 단, D1, D2, D3 및 D4의 적어도 하나는 -O-CO-를 나타낸다. 그 중에서도, D3이 -O-CO-인 것이 바람직하고, D3 및 D4가 -O-CO-인 것이 보다 바람직하다. D1 및 D2는, 바람직하게는 단결합이다. R1, R2, R3 및 R4는, 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타낸다.
G1 및 G2는, 각각 독립적으로 단결합 또는 지환식 탄화수소기를 나타낸다. 구체적으로는, G1 및 G2는 무치환 또는 치환된 탄소수 5~8의 2가의 지환식 탄화수소기를 나타내도 된다. 또한, 지환식 탄화수소기를 구성하는 -CH2-의 1개 이상이 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어 있어도 된다. G1 및 G2는, 바람직하게는 단결합을 나타낸다.
Ar은, 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환을 나타낸다. Ar은, 예컨대 하기 식 (Ar-1)~(Ar-6)으로 나타내는 기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방향족환을 나타낸다. 또한, 하기 식 (Ar-1)~(Ar-6) 중 *1은 D1과의 결합 위치를 나타내고, *2는 D2와의 결합 위치를 나타낸다.
Figure pat00002
식 (Ar-1) 중 Q1은 N 또는 CH를 나타내고, Q2는, -S-, -O- 또는 -N(R5)-를 나타낸다. R5는 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다.
식 (Ar-1)~(Ar-6) 중 Z1, Z2 및 Z3은, 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1~20의 1가의 지방족 탄화수소기, 탄소수 3~20의 1가의 지환식 탄화수소기, 탄소수 6~20의 1가의 방향족 탄화수소기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, -NR6R7 또는 -SR8을 나타낸다. R6~R8은 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타내고, Z1 및 Z2는 서로 결합하여 환을 형성하여도 된다. 환은, 지환식, 복소환, 및 방향족환의 어느 것이어도 되고, 바람직하게는 방향족환이다. 형성되는 환에는 치환기가 치환되어 있어도 된다.
식 (Ar-2) 및 (Ar-3) 중 A3 및 A4는 각각 독립적으로, -O-, -N(R9)-, -S- 및 -CO-로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, R9는 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R9가 나타내는 치환기로서는, 상기 식 (Ar-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
식 (Ar-2) 중 X는, 수소 원자 또는 무치환 또는 치환기를 갖는 제14족~제16족의 비금속 원자를 나타낸다. X가 나타내는 제14족~제16족의 비금속 원자로서는, 예컨대 산소 원자, 황 원자, 무치환 또는 치환기를 갖는 질소 원자, 무치환 또는 치환기를 갖는 탄소 원자를 들 수 있다. 치환기로서는, 상기 식 (Ar-1) 중의 Y1이 갖고 있어도 되는 치환기와 동일한 것을 들 수 있다.
식 (Ar-3) 중 D5 및 D6는 각각 독립적으로, 단결합, -O-CO-, -C(=S)O-, -CR1R2-, -CR1R2-CR3R4-, -O-CR1R2-, -CR1R2-O-CR3R4-, -CO-O-CR1R2-, -O-CO-CR1R2-, -CR1R2-O-CO-CR3R4-, -CR1R2-CO-O-CR3R4-, -NR1-CR2R3-, 또는, -CO-NR1-을 나타낸다. R1, R2, R3 및 R4는, 상기한 바와 같다.
식 (Ar-3) 중 SP3 및 SP4는 각각 독립적으로, 단결합, 탄소수 1~12의 직쇄상 또는 분기쇄상의 알킬렌기, 또는 탄소수 1~12의 직쇄상 또는 분기쇄상의 알킬렌기를 구성하는 -CH2-의 1개 이상이 -O-, -S-, -NH-, -N(Q)- 또는 -CO-로 치환된 2가의 연결기를 나타내고, Q는 중합성기를 나타낸다.
식 (Ar-3) 중 L3 및 L4는 각각 독립적으로, 1가의 유기기를 나타내고, L3 및 L4 및 상기 식 (1) 중의 L1 및 L2의 적어도 하나가 중합성기를 나타낸다.
식 (Ar-4)~(Ar-6) 중 Ax는, 방향족 탄화수소환 및 방향족 복소환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방향족환을 갖는, 탄소수 2~30의 유기기를 나타낸다. 식 (Ar-4)~(Ar-6) 중 Ax는 바람직하게는 방향족 복소환를 갖고, 보다 바람직하게는 벤조티아졸환를 갖는다. 식 (Ar-4)~(Ar-6) 중 Ay는, 수소 원자, 무치환 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 방향족 탄화수소환 및 방향족 복소환으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방향족환을 갖는, 탄소수 2~30의 유기기를 나타낸다. 식 (Ar-4)~(Ar-6) 중 Ay는, 바람직하게는 수소 원자를 나타낸다.
식 (Ar-4)~(Ar-6) 중 Q3은, 수소 원자, 또는 무치환 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 식 (Ar-4)~(Ar-6) 중 Q3은, 바람직하게는 수소 원자를 나타낸다.
이와 같은 Ar 중에서는 바람직하게는, 상기 식 (Ar-4) 또는 상기 식 (Ar-6)으로 나타내는 기(원자단)를 들 수 있다.
식 (1)로 나타내는 액정 화합물의 구체예는 국제 공개공보 제2018/123551호에 개시되어 있다. 당해 공보의 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다. 이들 화합물은 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다.
액정 화합물을 포함하는 조성물은 바람직하게는 중합 개시제를 포함한다. 중합 개시제로서는 임의의 적절한 중합제가 이용된다. 바람직하게는 자외선 조사에 의해 중합 반응을 개시 가능한 광중합 개시제이다. 광중합 개시제로서는, 예컨대 α-카보닐 화합물(미국 특허 제2367661호, 미국 특허 제2367670호의 명세서 기재), 아실로인에테르(미국 특허 제2448828호 명세서 기재), α-탄화수소 치환 방향족 아실로인 화합물(미국 특허 제2722512호 명세서 기재), 다핵 퀴논 화합물(미국 특허 제3046127호, 미국 특허 제2951758호 명세서 기재), 트리아릴이미다졸다이머와 p-아미노페닐케톤과의 조합(미국 특허 제3549367호 명세서 기재), 옥사디아졸 화합물(미국 특허 제4212970호 명세서 기재) 및 아실포스핀옥사이드 화합물(일본 특허공보 소63-40799호, 일본 특허공보 평5-29234호, 일본 공개특허공보 평10-95788호, 일본 공개특허공보 평10-29997호 기재)을 들 수 있다. 당해 공보의 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다. 중합 개시제는 1종만을 이용하여도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 된다.
액정 화합물을 포함하는 조성물은, 위상차층을 형성하는 작업성의 관점에서, 용매를 포함하는 것이 바람직하다. 용매로서는 임의의 적절한 용매를 이용할 수 있고, 바람직하게는 유기 용매가 이용된다.
액정 화합물을 포함하는 조성물은, 임의의 적절한 다른 성분을 추가로 포함한다. 예컨대, 페놀계 산화 방지제 등의 산화 방지제, 상기 이외의 액정 화합물, 레벨링제, 계면활성제, 틸트각 제어제, 배향 조제, 가소제 및 가교제 등을 들 수 있다.
액정 배향 고화층은, 소정의 기재의 표면에 배향 처리를 실시하고, 당해 표면에 액정 화합물을 포함하는 조성물(도공액)을 도공하여 당해 액정 화합물을 상기 배향 처리에 대응하는 방향으로 배향시켜, 당해 배향 상태를 고정함으로써 형성될 수 있다. 하나의 실시형태에서는, 기재는 임의의 적절한 수지 필름이고, 당해 기재 위에 형성된 액정 배향 고화층은 편광판의 표면에 전사될 수 있다.
상기 배향 처리로서는, 임의의 적절한 배향 처리가 채용될 수 있다. 구체적으로는, 기계적인 배향 처리, 물리적인 배향 처리, 화학적인 배향 처리를 들 수 있다. 기계적인 배향 처리의 구체예로서는, 러빙 처리, 연신 처리를 들 수 있다. 물리적인 배향 처리의 구체예로서는, 자장 배향 처리, 전장 배향 처리를 들 수 있다. 화학적인 배향 처리의 구체예로서는, 사방(斜方) 증착법, 광 배향 처리를 들 수 있다. 각종 배향 처리의 처리 조건은, 목적에 따라 임의의 적절한 조건이 채용될 수 있다.
액정 화합물의 배향은, 액정 화합물의 종류에 따라 액정상을 나타내는 온도에서 처리함으로써 행하여진다. 이와 같은 온도 처리를 행함으로써, 액정 화합물이 액정 상태를 취하고, 기재 표면의 배향 처리 방향에 따라 당해 액정 화합물이 배향한다.
배향 상태의 고정은, 하나의 실시형태에서는, 상기와 같이 배향한 액정 화합물을 냉각함으로써 행하여진다. 액정 화합물이 중합성 모노머 또는 가교성 모노머인 경우에는, 배향 상태의 고정은, 상기와 같이 배향한 액정 화합물에 중합 처리 또는 가교 처리를 실시함으로써 행하여진다.
배향 고화층의 형성 방법의 상세는, 일본 공개특허공보 제2006-163343호에 기재되어 있다. 당해 공보의 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.
D. 다른 위상차층
다른 위상차층은 상기한 바와 같이, 굴절률 특성이 nz>nx=ny의 관계를 나타내는, 이른바 포지티브 C 플레이트일 수 있다. 다른 위상차층으로서 포지티브 C 플레이트를 이용함으로써 경사 방향의 반사를 양호하게 방지할 수 있어, 반사 방지 기능의 광시야각화가 가능해진다. 이 경우, 다른 위상차층의 두께 방향의 위상차 Rth(550)는 바람직하게는 -50㎚~-300㎚, 보다 바람직하게는 -70㎚~-250㎚, 더욱 바람직하게는 -90㎚~-200㎚, 특히 바람직하게는 -100㎚~-180㎚이다. 여기에서, 'nx=ny'는, nx와 ny가 엄밀하게 동일한 경우뿐만 아니라, nx와 ny가 실질적으로 동일한 경우도 포함한다. 즉, 다른 위상차층의 면내 위상차 Re(550)는 10㎚ 미만일 수 있다.
nz>nx=ny의 굴절률 특성을 갖는 다른 위상차층은, 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 다른 위상차층은 바람직하게는, 호메오트로픽 배향으로 고정된 액정 재료를 포함하는 필름을 포함한다. 호메오트로픽 배향시킬 수 있는 액정 재료(액정 화합물)는, 액정 모노머이어도 액정 폴리머이어도 된다. 당해 액정 화합물 및 당해 위상차층의 형성 방법의 구체예로서는, 일본 공개특허공보 제2002-333642호의 [0020]~[0028]에 기재된 액정 화합물 및 당해 위상차층의 형성 방법을 들 수 있다. 이 경우, 다른 위상차층의 두께는, 바람직하게는 0.5㎛~10㎛이고, 보다 바람직하게는 0.5㎛~8㎛이며, 더욱 바람직하게는 0.5㎛~5㎛이다.
E. 점착제층
점착제층(30)을 구성하는 점착제로서는, 임의의 적절한 점착제를 이용할 수 있다. 점착제로서는, 고무계 점착제, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 비닐알킬에테르계 점착제, 폴리비닐알코올계 점착제, 폴리비닐피롤리돈계 점착제, 폴리아크릴아미드계 점착제, 셀룰로오스계 점착제 등을 들 수 있다. 이들 점착제 중에서도, 광학적 투명성이 우수하고 적당한 젖음성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내며 내후성이나 내열성 등이 우수한 것이 바람직하게 사용된다. 이와 같은 특징을 나타내는 것으로서 아크릴계 점착제가 바람직하게 사용된다.
F. 도전층 또는 도전층 부착 등방성 기재
도전층은, 임의의 적절한 성막 방법(예컨대, 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 이온플레이팅법, 스프레이법 등)에 의해, 임의의 적절한 기재 위에, 금속 산화물막을 성막하여 형성될 수 있다. 금속 산화물로서는, 예컨대 산화 인듐, 산화 주석, 산화 아연, 인듐-주석 복합 산화물, 주석-안티몬 복합 산화물, 아연-알루미늄 복합 산화물, 인듐-아연 복합 산화물을 들 수 있다. 그 중에서도 바람직하게는, 인듐-주석 복합 산화물(ITO)이다.
도전층이 금속 산화물을 포함하는 경우, 해당 도전층의 두께는 바람직하게는 50㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 35㎚ 이하이다. 도전층의 두께의 하한은 바람직하게는 10㎚이다.
도전층은, 상기 기재로부터 위상차층(존재하는 경우에는 다른 위상차층)에 전사되어 도전층 단독으로 위상차층 부착 편광판의 구성층으로 되어도 되고, 기재와의 적층체(도전층 부착 기재)로서 위상차층(존재하는 경우에는 다른 위상차층)에 적층되어도 된다. 바람직하게는, 상기 기재는 광학적으로 등방성이고, 따라서, 도전층은 도전층 부착 등방성 기재로서 위상차층 부착 편광판에 이용될 수 있다.
광학적으로 등방성인 기재(등방성 기재)로서는, 임의의 적절한 등방성 기재를 채용할 수 있다. 등방성 기재를 구성하는 재료로서는, 예컨대 노보넨계 수지나 올레핀계 수지 등의 공액계를 갖지 않는 수지를 주골격으로 하고 있는 재료, 락톤환이나 글루타르이미드환 등의 환상 구조를 아크릴계 수지의 주쇄 중에 갖는 재료 등을 들 수 있다. 이와 같은 재료를 이용하면, 등방성 기재를 형성하였을 때에 분자쇄의 배향에 따른 위상차의 발현을 작게 억제할 수 있다. 등방성 기재의 두께는 바람직하게는 50㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 35㎛ 이하이다. 등방성 기재의 두께의 하한은 예컨대 20㎛이다.
상기 도전층 및/또는 상기 도전층 부착 등방성 기재의 도전층은, 필요에 따라 패턴화될 수 있다. 패턴화에 의해 도통부와 절연부가 형성될 수 있다. 결과로서 전극이 형성될 수 있다. 전극은, 터치 패널에 대한 접촉을 감지하는 터치 센서 전극으로서 기능할 수 있다. 패터닝 방법으로서는 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 패터닝 방법의 구체예로서는, 습식 에칭법, 스크린 인쇄법을 들 수 있다.
G. 위상차층 부착 편광판의 제조 방법
본 발명의 실시형태의 위상차층 부착 편광판은 임의의 적절한 방법으로 제조할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 위상차층 부착 편광판은 설계한 사이즈의 직사각형으로 절단한 편광판과 위상차층을, 해당 직사각형의 장변 방향과 위상차층의 지상축 방향이 평행이 되도록 임의의 적절한 접착제를 개재하여 적층함으로써 제작될 수 있다. 편광판과 위상차층을 적층할 때, 편광자의 흡수축과 위상차층의 지상축이 소정의 각도가 되도록 적층될 수 있다.
하나의 실시형태에서, 위상차층 부착 편광판은 대형(예컨대, 장척상)의 편광판과 위상차층을 편광자의 흡수축과 위상차층의 지상축이 소정의 각도가 되도록 임의의 적절한 접착제를 개재하여 적층하고, 이어서 얻어지는 위상차층 부착 편광판의 장변 방향과 위상차층의 지상축이 평행이 되도록, 설계한 사이즈의 직사각형으로 절단함으로써 제작될 수 있다.
H. 화상 표시 장치
상기 A항에서 F항에 기재된 위상차층 부착 편광판은, 화상 표시 장치에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시형태는, 그와 같은 위상차층 부착 편광판을 이용한 화상 표시 장치를 포함한다. 화상 표시 장치의 대표예로서는, 액정 표시 장치, 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치(예컨대, 유기 EL 표시 장치, 무기 EL 표시 장치)를 들 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따른 화상 표시 장치는, 그의 시인 측에 상기 A항에서 F항에 기재된 위상차층 부착 편광판을 구비한다. 위상차층 부착 편광판은, 위상차층이 화상 표시 셀(예컨대, 액정 셀, 유기 EL 셀, 무기 EL 셀) 측이 되도록(편광자가 시인 측이 되도록) 적층되어 있다. 하나의 실시형태에서는, 화상 표시 장치는, 만곡한 형상(실질적으로는, 만곡한 표시 화면)을 갖고/갖거나 절곡 또는 절첩 가능하다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 각 특성의 측정 방법은 이하와 같다. 또한, 특별히 명기하지 않는 한, 실시예 및 비교예에서의 '부' 및 '%'는 중량 기준이다.
(1) 두께
10㎛ 이하의 두께는 간섭 막 두께 측정계(오츠카덴시사 제조, 제품명 'MCPD-3000')를 이용하여 측정하였다. 10㎛를 초과하는 두께는 디지털 마이크로미터(안리츠사 제조, 제품명 'KC-351C')를 이용하여 측정하였다.
(2) 위상차 저하
실시예 및 비교예에서 얻어진 위상차층 부착 편광판의 점착제층을 두께 0.5㎜의 유리판(80㎜×150㎜)에 첩합하여 적층하고, 위상차 측정 장치(오지계측기기사 제조, 제품명: KOBRA)로 위상차값(초기 위상차값)을 측정하였다. 이어서, 크세논 내후성 시험기(도요세이키제작소사 제조, 제품명: 아틀라스·웨더오미터 Ci4400, 이너 필터: 보로실리케이트 타입 S, 아우터 필터: 소다라임)를 이용하여, BP(블랙 패널) 온도 55℃, 습도 55% RH의 조건 하에서, 파장 420㎚에서 0.8W/㎡의 조건으로 크세논을 100시간 조사하였다. 이어서, 마찬가지로 위상차층 부착 편광판의 위상차값을 측정하고, 초기 위상차값과의 차를 산출하여 위상차 저하량으로 하였다.
(3) 치수 수축
실시예 및 비교예에서 얻어진 위상차층 부착 편광판의 점착제층을 두께 0.5㎜의 유리판(80㎜×150㎜)에 첩합하여 적층하였다. 이어서, 크세논 내후성 시험기(도요세이키제작소사 제조, 제품명: 아틀라스·웨더오미터 Ci4400, 이너 필터: 보로실리케이트 타입 S, 아우터 필터: 소다라임)를 이용하여, BP(블랙 패널) 온도 55℃, 습도 55% RH의 조건 하에서, 파장 420㎚에서 0.8W/㎡의 조건으로 크세논을 100시간 조사하였다. 이어서, XY 측장기(미츠토요사 제조, 제품명: 화상 측정기 QVA1517-PRO AEIM(SP))를 이용하여 위상차층 부착 편광판의 단변 측의 치수 수축을 측정하였다. 수축량이 가장 큰 부분을 위상차층 부착 편광판의 치수 수축량으로 하였다. 또한, 측정한 치수 수축량으로부터 하기 식을 이용하여 수축률을 산출하였다.
단변 방향의 수축률=(단변 방향의 수축 거리)/(크세논 광 조사 전의 단변의 길이)×100
[실시예 1]
[제조예 1: 편광판의 제작]
1. 편광자 제작
열가소성 수지 기재로서, 장척상이고 흡수율 0.75%, Tg 약 75℃인, 비정질의 이소프탈 공중합 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께: 100㎛)을 이용하였다. 수지 기재의 편면에 코로나 처리를 실시하였다.
폴리비닐알코올(중합도 4200, 비누화도 99.2몰%) 및 아세토아세틸 변성 PVA(니혼고세화학공업사 제조, 상품명 '고세 화이머 Z410')를 9:1로 혼합한 PVA계 수지 100중량부에, 요오드화칼륨 13중량부를 첨가한 것을 물에 녹여, PVA 수용액(도포액)을 조제하였다.
수지 기재의 코로나 처리면에 상기 PVA 수용액을 도포하여 60℃에서 건조함으로써 두께 13㎛의 PVA계 수지층을 형성하여, 적층체를 제작하였다.
얻어진 적층체를, 130℃의 오븐 내에서 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 종방향(긴 방향)으로 2.4배로 자유단 1축 연신하였다(공중 보조 연신 처리).
이어서, 적층체를 액체 온도 40℃의 불용화욕(물 100중량부에 대하여, 붕산을 4중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(불용화 처리).
이어서, 액체 온도 30℃의 염색욕(물 100중량부에 대하여, 요오드와 요오드화칼륨을 1:7의 중량비로 배합하여 얻어진 요오드 수용액)에, 최종적으로 얻어지는 편광자의 단체 투과율(Ts)이 43.0% 이상이 되도록 농도를 조정하면서 60초간 침지시켰다(염색 처리).
이어서, 액체 온도 40℃의 가교욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화칼륨을 3중량부 배합하고, 붕산을 5중량부 배합하여 얻어진 붕산 수용액)에 30초간 침지시켰다(가교 처리).
그 후, 적층체를 액체 온도 70℃의 붕산 수용액(붕산 농도 3.7중량%, 요오드화칼륨 농도 5중량%)에 침지시키면서, 원주 속도가 상이한 롤 사이에서 종방향(긴 방향)으로 총 연신 배율이 5.5배가 되도록 1축 연신을 행하였다(수중 연신 처리).
그 후, 적층체를 액체 온도 20℃의 세정욕(물 100중량부에 대하여, 요오드화칼륨을 4중량부 배합하여 얻어진 수용액)에 침지시켰다(세정 처리).
그 후, 90℃로 유지된 오븐 중에서 건조하면서, 표면 온도가 75℃로 유지된 SUS제 가열 롤에 약 2초 접촉시켰다(건조 수축 처리). 건조 수축 처리에 의한 적층체의 폭 방향의 수축률은 5.2%이었다.
이와 같이 하여, 수지 기재 위에 두께 5㎛의 편광자(붕산 함유량 20중량%)를 형성하였다.
2. 편광판의 제작
상기에서 얻어진 편광자의 표면(수지 기재와는 반대 측의 면)에, 보호층으로서 HC-COP 필름을 자외선 경화형 접착제를 개재하여 첩합하였다. 구체적으로는, 경화형 접착제의 총 두께가 1.0㎛가 되도록 도공하고 롤기를 사용하여 첩합하였다. 그 후, UV 광선을 보호층 측으로부터 조사하여 접착제를 경화시켰다. 또한, HC-COP 필름은 시클로올레핀(COP) 필름(니폰제온사 제조, 제품명 'ZF12', 두께 25㎛)에 하드 코트(HC)층(두께 2㎛)이 형성된 필름이고, COP 필름이 편광자 측이 되도록 하여 첩합하였다. 이어서, 수지 기재를 박리하여, 보호층(HC층/COP 필름)/접착제층/편광자의 구성을 갖는 편광판을 얻었다.
[제조예 2: 위상차층의 제작]
식 (I)로 나타내는 화합물 55중량부와, 식 (II)로 나타내는 화합물 25중량부와, 식 (III)으로 나타내는 화합물 20중량부를 시클로펜타논(CPN) 400중량부에 더한 후, 60℃로 가온, 교반하여 용해시켰다. 그 후, 상기한 화합물의 용액을 실온으로 되돌리고, 상기한 화합물의 용액에 이르가큐어 907(바스프(BASF)재팬사 제조) 3중량부와, 메가팩 F-554(디아이씨(DIC)사 제조) 0.2중량부와, p-메톡시페놀(MEHQ) 0.1중량부를 더하여 더 교반하였다. 교반 후의 용액은 투명하고 균일하였다. 얻어진 용액을 0.20㎛의 멤브레인 필터로 여과하여 중합성 조성물을 얻었다.
또한, 배향막용 폴리이미드 용액을 두께 0.7㎜의 유리 기재에 스핀 코트법을 이용하여 도포하고 100℃에서 10분 건조한 후, 200℃에서 60분 소성함으로써 도막을 얻었다. 얻어진 도막을, 시판되는 러빙 장치에 의해 러빙 처리하여 배향막을 형성하였다.
이어서, 기재(실질적으로는, 배향막)에, 상기에서 얻어진 중합성 조성물을 스핀 코트법으로 도포하고 100℃에서 2분 건조하였다. 얻어진 도포막을 실온까지 냉각한 후, 고압 수은 램프를 이용하여 30mW/㎠의 강도로 30초간 자외선을 조사하여, 액정 화합물의 배향 고화층인 위상차층을 얻었다. 위상차층의 면내 위상차 Re(550)는 130㎚이었다. 또한, 위상차층의 Re(450)/Re(550)는 0.851이고, 역분산 파장 특성을 나타내었다. 위상차층은 λ/4판으로서 기능할 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
[제조예 3: 다른 위상차층의 제작]
하기 화학식(식 중의 숫자 65 및 35는 모노머 유닛의 몰%를 나타내고, 편의적으로 블록 폴리머체로 나타내고 있다: 중량평균 분자량 5000)으로 나타내는 측쇄형 액정 폴리머 20중량부, 네마틱 액정상을 나타내는 중합성 액정(바스프(BASF)사 제조: 상품명 PaliocolorLC242) 80중량부 및 광중합 개시제(치바 스페셜티 케미컬즈사 제조: 상품명 이르가큐어 907) 5중량부를 시클로펜타논 200중량부에 용해하여 액정 도공액을 조제하였다. 그리고, 수직 배향 처리를 실시한 PET 기재에 당해 도공액을 바코터에 의해 도공한 후, 80℃에서 4분간 가열 건조함으로써 액정을 배향시켰다. 이 액정층에 자외선을 조사하고 액정층을 경화시킴으로써, nz>nx=ny의 굴절률 특성을 나타내는 제2 위상차층(두께 3㎛)을 기재 위에 형성하였다.
Figure pat00005
제조예 1에서 얻어진 편광판의 편광자 표면에, 제조예 2에서 얻어진 위상차층과 제조예 3에서 얻어진 다른 위상차층을 이 순서대로 전사하였다. 이때, 편광자의 흡수축과 제조예 2에서 얻어진 위상차층의 지상축이 이루는 각도가 45°가 되도록 하여 전사(첩합)를 행하였다. 또한, 각각의 전사(첩합)는, 제조예 1에서 이용한 자외선 경화형 접착제(두께 1.0㎛)를 개재하여 행하였다. 이와 같이 하여, 보호층(HC층/COP 필름)/접착제층/편광자/접착제층/위상차층/접착제층/다른 위상차층의 구성을 갖는 적층체를 제작하였다. 이어서, 위상차층 부착 편광판의 장변 방향과 위상차층의 지상축이 평행이 되도록, 장변 130㎜, 단변 66㎜의 직사각형으로 적층체를 절단하였다.
이어서, 다른 위상차층 표면에 점착제층(두께 5㎛)을 마련하고, 보호층(HC층/COP 필름)/접착제층/편광자/보호층(트리아세틸셀룰로오스 필름)/접착제층/위상차층/접착제층/다른 위상차층/점착제층의 구성을 갖는 위상차층 부착 편광판을 얻었다. 얻어진 위상차층 부착 편광판의 총 두께는 100㎛이었다. 얻어진 위상차층 부착 편광판을 상기 (2) 및 (3)의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2~4]
편광자의 제작 공정에서, 가교 처리 공정에서 이용하는 붕산 수용액의 농도를 변경하여 표 1에 기재된 붕산 함유량의 편광자를 얻은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 위상차층 부착 편광판을 제작하였다. 얻어진 위상차층 부착 편광판을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 1)
실시예 1과 마찬가지로 하여, 보호층(HC층/COP 필름)/접착제층/편광자/접착제층/위상차층(위상차층/접착제층/다른 위상차층)의 구성을 갖는 적층체를 제작하였다. 이어서, 위상차층 부착 편광판의 장변 방향과 위상차층의 지상축이 직교하도록, 장변 130㎜, 단변 66㎜의 직사각형으로 적층체를 절단하였다.
이어서, 다른 위상차층 표면에 점착제층(두께 15㎛)을 마련하여, 보호층(HC층/COP 필름)/접착제층/편광자/접착제층/위상차층/접착제층/다른 위상차층/점착제층의 구성을 갖는 위상차층 부착 편광판을 얻었다. 얻어진 위상차층 부착 편광판의 총 두께는 39.5㎛이었다. 얻어진 위상차층 부착 편광판을 상기 (2) 및 (3)의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 2~6)
편광자의 제작 공정에서, 가교 처리 공정에서 이용하는 붕산 수용액의 농도를 변경하여 표 1에 기재된 붕산 함유량의 편광자를 얻은 것 이외에는 비교예 1과 마찬가지로 하여 위상차층 부착 편광판을 제작하였다. 얻어진 위상차층 부착 편광판을 실시예 1과 마찬가지의 평가에 제공하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pat00006
[평가]
표 1로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예의 위상차층 부착 편광판은, 내후성 시험에 제공된 경우이어도 위상차의 저하가 억제되어, 높은 내광성 및 내구성을 갖는 것이었다.
본 발명의 위상차층 부착 편광판은, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 및 무기 EL 표시 장치용의 원편광판으로서 적합하게 이용된다.
10: 편광판
11: 편광자
12: 보호층
20: 위상차층
30: 점착제층
100: 위상차층 부착 편광판

Claims (9)

  1. 편광자를 포함하는 편광판과, 위상차층을 포함하는 직사각형의 위상차층 부착 편광판으로서,
    상기 위상차층 부착 편광판의 장변 방향과 상기 위상차층의 지상축 방향이 평행한, 위상차층 부착 편광판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편광자의 붕산 함유량이 25중량% 이하인, 위상차층 부착 편광판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 편광자의 흡수축과 상기 위상차층 부착 편광판의 장변 방향이 이루는 각도가 35°~55°인, 위상차층 부착 편광판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위상차층 부착 편광판의 장변의 길이와 단변의 길이의 비가 1.1~3.0인, 위상차층 부착 편광판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위상차층이 원편광 기능 또는 타원편광 기능을 갖는 액정 화합물의 배향 고화층인, 위상차층 부착 편광판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위상차층 부착 편광판의 55℃, 50% RH 조건 하에서 크세논 광을 100시간 조사하였을 때의 단변 방향의 치수 수축률이 0.076% 이상인, 위상차층 부착 편광판.
  7. 제1항에 있어서,
    총 두께가 60㎛ 이하인, 위상차층 부착 편광판.
  8. 제1항에 기재된 위상차층 부착 편광판을 구비하는, 화상 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    유기 일렉트로루미네센스 표시 장치 또는 무기 일렉트로루미네센스 표시 장치인, 화상 표시 장치.
KR1020220151553A 2021-11-19 2022-11-14 위상차층 부착 편광판 및 이를 이용한 화상 표시 장치 KR20230073990A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3325560B2 (ja) 1998-10-30 2002-09-17 帝人株式会社 位相差フィルム及びそれを用いた光学装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3325560B2 (ja) 1998-10-30 2002-09-17 帝人株式会社 位相差フィルム及びそれを用いた光学装置

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