KR20070003816A - 편광자의 제조 방법, 편광판의 제조 방법, 적층 광학필름의 제조 방법, 편광자, 편광판, 적층 광학 필름 및화상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 편광자의 제조 방법은 2색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 에너지선으로 경화 가능한 액정성을 갖는 복굴절 재료에 의해 형성되고, 배향된 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자의 제조 방법으로서, 당해 제조 방법은, 상기 액정성을 갖는 복굴절 재료의 배향을 고정화하기 위한 에너지선 조사 공정을 포함한다. 이러한 제조 방법에 의해 얻어진 편광자는, 고투과율, 그리고 고편광도를 가지며, 흑표시시의 투과율의 불균일을 억제할 수 있다.

편광자, 편광판, 적층 광학 필름, 화상 표시 장치

Description

편광자의 제조 방법, 편광판의 제조 방법, 적층 광학 필름의 제조 방법, 편광자, 편광판, 적층 광학 필름 및 화상 표시 장치{METHOD FOR PRODUCING POLARIZER, METHOD FOR PRODUCING POLARIZING PLATE, METHOD FOR PRODUCING MULTILAYER OPTICAL FILM, POLARIZER, POLARIZING PLATE, MULTILAYER OPTICAL FILM AND IMAGE DISPLAY}

본 발명은 편광자의 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 편광판의 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 편광자 또는 편광판과 위상차판, 시각 보상 필름, 휘도 향상 필름 등의 광학 필름을 적층한 적층 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 추가로 상기 제조 방법으로 얻어진 편광자, 편광판, 적층 광학 필름을 사용한 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, CRT, PDP 등의 화상 표시 장치에 관한 것이다.

시계, 휴대 전화, PDA, 노트북 컴퓨터, PC용 모니터, DVD 플레이어, TV 등에서는 액정 표시 장치가 시장에서 급속히 전개되고 있다. 액정 표시 장치는 액정의 스위칭에 의한 편광 상태 변화를 가시화시킨 것으로, 그 표시 원리로부터 편광자가 사용되고 있다. 특히, TV 등의 용도로는 점점더 고휘도 및 고콘트라스트의 표시가 요구되어, 편광자로서 보다 밝고 (고투과율), 보다 고콘트라스트 (고 편광도) 인 것이 개발되어 도입되고 있다.

편광자로서는 예를 들어, 폴리비닐알코올에 요오드를 흡착시켜 연신한 구조의 요오드계 편광자가 고투과율, 고편광도를 갖는다는 점에서 널리 사용되고 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 그러나, 요오드계 편광자는 단파장측의 편광도가 상대적으로 낮기 때문에, 단파장측에서는 흑표시에서의 청색 누락, 백표시에서의 황색화 등의 색상상의 문제점을 갖는다.

또한 요오드계 편광자는 요오드 흡착시 불균일이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 특히 흑표시때에는 투과율의 불균일로써 검출되어, 시인성을 저하시킨다는 문제가 있었다. 이 문제를 해결하는 방법으로는 예를 들어, 요오드계 편광자에 흡착시키는 요오드의 흡착량을 증가시켜, 흑표시시의 투과율을 사람 눈의 감지 한계 이하로 하는 방법이나, 불균일 자체가 발생하기 어려운 연신 프로세스를 채용하는 방법 등이 제안되어 있다. 그러나, 전자는 흑표시의 투과율과 동시에, 백표시시의 투과율도 저하시켜, 표시 자체가 어두워지는 문제가 있다. 또한, 후자는 프로세스 자체를 바꿔야 할 필요가 있어, 생산성을 나쁘게 한다는 문제가 있었다.

한편, 요오드 화합물 대신에 2색성 염료를 사용한 염료계 편광자가 사용되고 있다 (예를 들어, 특허 문헌 2 참조). 그러나, 요오드 화합물에 비하여, 2색성 염료는 흡수 2색비가 낮다. 그 때문에, 염료계 편광자는 특성적으로는 요오드계 편광자에 비해 약간 떨어진다. 또한, 염료를 흡착하는 경우, 염색 불균일이나 불균일 분산 상태가 발생하기 쉽다. 특히 액정 표시 장치에 있어서, 흑표시 를 하였을 때에 흑이 불균일 상태로 표시되어 현저하게 시인성이 저하된다는 문제가 있었다.

이 문제에 대하여, 염료의 흡착량 또는 첨가량을 증가시켜, 흑표시시의 투과율을 사람 눈의 감지 한계 이하로 한 염료계 편광자가 제안되어 있다. 그러나, 이 염료계 편광자는 흑표시의 투과율과 동시에 백표시시의 투과율도 저하시켜 버려, 표시 자체가 어두워진다. 또한, 불균일 자체가 발생하기 어려운 연신 프로세스를 채용한 염료계 편광자의 제조 방법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 3 참조). 그러나, 이 방법에서는 프로세스 자체를 바꿔야 할 필요가 있어, 생산성을 나쁘게 한다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2001-296427호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 소62-123405호

특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 평8-190015호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 고투과율, 및 고편광도를 가지며, 흑표시시의 투과율의 불균일을 억제할 수 있는 편광자의 제조 방법, 편광판의 제조 방법, 나아가서는 적층 광학 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 얻어진 편광자, 편광판, 적층 광학 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 추가로 상기 편광자, 편광판, 적층 광학 필름을 사용한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 각 제조 방법에 의해 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉 본 발명은 2색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성을 갖는 복굴절 재료에 의해 형성되고, 배향된 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자의 제조 방법으로,

당해 제조 방법은 상기 액정성을 갖는 복굴절 재료의 배향을 고정화시키기 위한 에너지선 조사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.

상기 본 발명의 편광자는 투광성 수지와 2색성 흡수 재료로 형성되는 편광자를 매트릭스로 하고, 또한 상기 매트릭스 중에, 미소 영역을 분산시키고 있다. 배향된 미소 영역은 액정성을 갖는 복굴절 재료에 의해 형성되어 있다. 이와 같이 2색성 흡수 재료에 의한 흡수 2색성 기능에 더하여, 산란 이방성 기능을 겸비하도록 함으로써, 2가지 기능의 상승 효과에 의해서 편광 성능이 향상되어, 투과율과 편광도가 양립된 시인성이 양호한 편광자를 얻었다.

이방 산란의 산란 성능은 매트릭스와 미소 영역의 굴절률차에 기인한다. 미소 영역을 형성하는 재료가 예를 들어, 액정성 재료이면, 매트릭스의 투광성 수지에 비하여, Δn의 파장 분산이 높기 때문에, 산란하는 축의 굴절률차가 단파장측 만큼 커지고, 단파장만큼 산란량이 많다. 그 때문에, 단파장만큼 편광 성능의 향상 효과가 커져, 요오드계 편광자가 갖는 단파장측 편광 성능의 상대적 낮음을 보완하여, 고편광 또한 색상이 뉴트럴한 편광자를 실현할 수 있다.

상기 편광자에 관해서는 일본 특허출원 2003-329744호 (요오드계), 일본 특허출원 2003-312239호 (염료계) 를 출원 중이다. 상기 편광자에서는 필름의 매트릭스 부분이 배향 (연신) 됨으로써 미소 영역을 형성하는 액정성 재료에 응력이 걸려 연신축 방향으로 배향되지만, 매트릭스와 액정성 재료의 종류나 연신 온도, 연신 속도 등의 연신 조건에 따라서는 액정성 재료에 걸리는 응력도 다르고, 연신 등 만으로는 액정성 재료를 완전히 배향시키기 어렵다. 액정성 재료의 배향이 불완전한 부분은 액정성 재료가 등방 상태가 되어, 이방성 산란의 효과가 나타나지 않을 뿐만 아니라, 편광 해소가 일어나 편광자로서의 특성이 열화되는 경우가 있다.

그래서 본 발명에서는 상기 편광자에 있어서의 미소 영역에, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성 재료를 사용한 경우에, 그 배향성을 더욱 높이기 위해서 에너지선 조사 공정을 설정하고 있다. 상기 액정성 재료가 액정성 열가소성 수지인 경우에는 연신 시에 배향시킨 후, 실온으로 냉각시킴으로써 배향이 고정화되어 안정화된다. 액정성 재료는 배향되고 있으면 원하는 광학 특성이 발휘되기 때문에, 반드시 경화되어 있을 필요는 없다. 단, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성 재료로 등방 전이 온도가 낮은 것은 조금 온도가 가해짐으로써 등방 상태로 되어 버린다. 이렇게 되면 이방 산란이 아니게 되고, 반대로 편광 성능이 나쁘게 되기 때문에, 이러한 경우에는 경화시키는 것이 바람직하다. 또한 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성 재료에는 실온에서 방치하면 결정화되는 것이 많이 있어, 이렇게 되면 이방 산란이 아니게 되고, 도리어 편광 성능이 나쁘게 되기 때문에, 이러한 경우에도 경화시키는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서 보면, 배향 상태를 어떠한 조건 하에서도 안정적으로 존재하도록 하기 위해서는 상기 액정성 재료를 경화시키는 것이 바람직하다.

상기 편광자의 제조 방법으로는

(1) 투광성 수지에, 액정성을 갖는 복굴절 재료가 분산된 혼합 용액을 제조하는 공정,

(2) 상기 (1) 의 혼합 용액을 필름화하는 공정,

(3) 상기 (2) 에서 얻어진 필름을 배향하는 공정,

(4) 상기 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 2색성 흡수 재료를 분산시키는 공정,및

(5) 상기 에너지선 조사 공정을 포함하는 방법을 들 수 있다.

상기 편광자의 제조 방법에 있어서, 혼합 용액은 광중합 개시제를 함유할 수 있다.

또 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 얻어진 편광자에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 2색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성을 갖는 복굴절 재료에 의해 형성되고, 배향된 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자로서, 당해 편광자는 광중합 개시제를 함유하는 것을 특징으로 하는 편광자에 관한 것이다.

또한 본 발명은 상기 편광자의 적어도 편면에, 투명 보호층을 형성한 편광판에 관한 것이다. 추가로 본 발명은 상기 편광자 또는 편광판이 적어도 1장 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름에 관한 것이다.

또한 본 발명은 2색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성을 갖는 복굴절 재료에 의해 형성되고, 배향된 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자와, 투명 보호층을 접착제를 개재시켜 접합하여 편광판을 제조하는 방법으로서,

상기 접합 후에, 상기 액정성을 갖는 복굴절 재료의 배향을 고정화시키기 위한 에너지선 조사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.

상기 본 발명의 편광자와 투명 보호층을 접착제를 개재시켜 접합하여 편광판을 제조할 때에, 접합 후에 에너지선 조사 공정을 설정함으로써, 편광자의 배향성을 높인 편광판을 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 얻어진 편광판에 관한 것이다. 나아가서는 상기 편광판이 적어도 1장 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름에 관한 것이다.

또한 본 발명은 2색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성을 갖는 복굴절 재료에 의해 형성되고, 배향된 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자 또는 당해 편광자의 적어도 편면에 투명 보호층을 형성한 편광판과, 광학 필름을 접착제 또는 점착제를 개재시켜 접합하여 적층 광학 필름을 제조하는 방법으로,

상기 접합 후에, 상기 액정성을 갖는 복굴절 재료의 배향을 고정화시키기 위한 에너지선 조사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 광학 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

상기 본 발명의 편광자 또는 당해 편광자를 사용한 편광판과 광학 필름을 접착제를 개재시켜 접합하여 적층 광학 필름을 제조할 때, 접합 후에 에너지선 조사 공정을 설정함으로써, 편광자의 배향성을 높인 적층 광학 필름을 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 얻어진 적층 광학 필름에 관한 것이다.

더욱이 본 발명은 상기 편광자, 편광판 또는 광학 필름 (적층 광학 필름) 이 사용되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.

(편광자의 특성)

상기 편광자는 미소 영역의 복굴절이 0.02 이상인 것이 바람직하다. 미소 영역에 사용하는 재료는 보다 큰 이방 산란 기능을 획득한다는 관점에서 상기 복굴절을 갖는 것이 바람직하게 사용된다.

또한 상기 편광자의 미소 영역을 형성하는 복굴절 재료와 투광성 수지의 각 광축 방향에 대한 굴절률차는

최대치를 나타내는 축 방향에서의 굴절률차 (Δn¹) 가 0.03 이상이고,

또한 Δn¹ 방향과 직교하는 2방향의 축 방향에서의 굴절률차 (Δn²) 가 상기 Δn¹ 의 50% 이하인 것이 바람직하다.

각 광축 방향에 대한 상기 굴절률차 (Δn¹), (Δn²) 를 상기 범위로 제어함으로써, 미국특허 제2123902호 명세서에 제안되는 것 처럼 Δn¹ 방향의 직선 편광만을 선택적으로 산란시키는 기능을 갖는 산란 이방성 필름으로 할 수 있다. 즉, Δn¹ 방향에서는 굴절률차가 크기 때문에, 직선 편광을 산란시키고, 한편, Δn² 방향에서는 굴절률차가 작기 때문에, 직선 편광을 투과시킬 수 있다. 또, Δn¹ 방향과 직교하는 2방향의 축 방향에서의 굴절률차 (Δn²) 는 모두 동일한 것이 바람직하다.

산란 이방성을 높히기 위해서는 Δn¹ 방향의 굴절률차 (Δn¹) 를 0.03 이상, 바람직하게는 0.05 이상, 특히 바람직하게는 0.10 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 Δn¹ 방향과 직교하는 2방향의 굴절률차 (Δn²) 는 상기 Δn¹ 의 5O%이하, 나아가서는 30% 이하인 것이 바람직하다.

상기 편광자의 2색성 흡수 재료는 당해 재료의 흡수축이 Δn¹ 방향으로 배향되어 있는 것이 바람직하다.

매트릭스 중의 2색성 흡수 재료를 그 재료의 흡수축이 상기 Δn¹ 방향에 평행하게 되도록 배향시킴으로써, 산란 편광 방향인 Δn¹ 방향의 직선 편광을 선택적으로 흡수시킬 수 있다. 그 결과, 입사광 중 Δn² 방향의 직선 편광 성분은 이방 산란 성능을 갖지 않는 종래형 편광자와 동일하게, 산란되는 경우 없이 투과한다. 한편, Δn¹ 방향의 직선 편광 성분은 산란되고, 또한 2색성 흡수 재료에 의해서 흡수된다. 통상, 흡수는 흡수 계수와 두께에 의해서 결정된다. 이와 같이 광이 산란된 경우, 산란이 없는 경우에 비하여 광로 길이가 비약적으로 길어진다. 결과적으로 Δn¹ 방향의 편광 성분은 종래의 편광자와 비교하여, 여분으로 흡수된다. 요컨대 동일한 투과율로 보다 높은 편광도가 얻어진다.

이하, 이상적인 모델에 관해서 상세히 설명한다. 일반적으로 직선 편광자에 사용되는 두 개의 주투과율 (제 1 주투과율 k₁, (투과율 최대 방향=Δn² 방향의 직선 편광 투과율), 제 2 주투과율 k₂ (투과율 최소 방향=Δn¹ 방향의 직선 편광 투과율)) 을 사용하여 이하에 논한다.

시판되는 요오드계 편광자에서는 2색성 흡수 재료 (요오드계 흡광체) 가 1 방향으로 배향되고 있다고 하면, 평행 투과율, 편광도는 각각,

평행 투과율=0.5×((k₁)²+(k₂)²),

편광도=(k₁-k₂)/(k₁+k₂) 로 나타내어진다.

한편, 본 발명의 편광자에서는 Δn¹ 방향의 편광은 산란되고, 평균 광로 길이는 α(>1) 배로 되어 있다고 가정하고, 산란에 의한 편광 해소는 무시할 수 있다고 가정하면, 그 경우의 주투과율은 각각, k₁, k₂'=10^x (여기서, x 는 αlogk₂ 임) 로 나타내어진다.

요컨대, 이 경우의 평행 투과율, 편광도는

평행 투과율=0.5×((k₁)²+(k₂')²),

편광도=(k₁-k₂')/(k₁+k₂') 로 나타내어진다.

예를 들어, 시판되는 요오드계 편광자 (평행 투과율 0.385, 편광도0.965:k₁=0.877, k₂=0.016) 와 동일 조건 (염색량, 제작 순서가 동일) 으로 본 발명의 편광자를 제작했다고 하면, 계산상으로는 α가 2배일 때, k=0.0003 까지 낮아지고, 결과적으로 평행 투과율은 0.385 인채로, 편광도는 0.999 로 향상된다. 상기는 계산상으로, 물론 산란에 의한 편광 해소나 표면 반사 및 후방 산란의 영향 등에 의해 어느 정도 기능이 저하된다. 상기 식으로부터 알 수 있듯이 α가 높을수록 좋으며, 2색광성 흡수 재료의 2색비가 높을 수록 고기능을 기대할 수 있다. α를 높히기 위해서는 산란 이방성 기능을 가능한 한 높여, Δn¹ 방향의 편광을 선택적으로 강하게 산란시키면 된다. 또한, 후방 산란은 적은 쪽이 좋으며, 입사광 강도에 대한 후방 산란 강도의 비율은 30% 이하가 바람직하고, 나아가서는 20% 이하가 바람직하다.

상기 편광자의 미소 영역은 Δn² 방향의 길이가 0.05∼500㎛ 인 것이 바람직하다.

가시광 영역의 파장 중, 진동면을 Δn¹ 방향에 갖는 직선 편광을 강하게 산란시키기 위해서는 분산 분포되어 있는 미소 영역은 Δn² 방향의 길이가 0.05∼500㎛, 바람직하게는 0.5∼100㎛ 가 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 미소 영역의 Δn² 방향의 길이가 파장에 비하여 지나치게 짧으면 충분히 산란이 일어나지 않는다. 한편, 미소 영역의 Δn² 방향의 길이가 지나치게 길면 필름 강도가 저하되거나, 미소 영역을 형성하는 액정성 재료가 미소 영역 중에서 충분히 배향되지 않는 등의 문제가 생길 우려가 있다.

2색성 흡수 재료로는 요오드계 흡광체, 흡수 2색성 염료 등이 사용된다. 상기 편광자 (요오드계) 의 경우에는 투과 방향의 직선 편광에 대한 투과율이 80% 이상, 또한 헤이즈값이 5% 이하이고, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값이 30% 이상인 것이 바람직하다. 상기 편광자 (염료계) 의 경우에는 투과 방향의 직선 편광에 대한 투과율이 80% 이상, 또한 헤이즈값이 10% 이하이고, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값이 50% 이상인 것이 바람직하다.

상기 투과율, 헤이즈값을 갖는 본 발명의 편광자는 투과 방향의 직선 편광에 대해서는 높은 투과율과 양호한 시인성을 보유하며, 또한 흡수 방향의 직선 편광에 대해서는 강한 광확산성을 갖고 있다. 따라서, 간편한 방법으로, 다른 광학 특성을 희생하는 경우 없이 고투과율, 또한 고편광도를 가지며, 흑표시시의 투과율의 불균일을 억제할 수 있다.

본 발명의 편광자는 투과 방향의 직선 편광, 즉 상기 2색성 흡수 재료의 최대 흡수 방향과는 직교하는 방향의 직선 편광에 대해서는 가급적으로 높은 투과율을 갖는 것이 바람직하고, 입사한 직선 편광의 광강도를 100 으로 하였을 때 80% 이상의 광선 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 광선 투과율은 85% 이상이 보다 바람직하고, 더욱이 광선 투과율 88% 이상인 것이 바람직하다. 여기서 광선 투과율은 적분구 부착 분광 광도계를 사용하여 측정된 380㎚∼780㎚ 의 분광 투과율로 부터 CIE1931 XYZ표색계에 기초하여 산출한 Y값에 상당한다. 또, 편광자 표리면의 공기 계면에 의해 약 8%∼10% 가 반사되기 때문에, 이상적 극한은 100% 에서 표면 반사분을 뺀 것이 된다.

또한, 편광자 (요오드계) 는 투과 방향의 직선 편광은 표시 화상의 시인성의 명료성 관점에서 산란되지 않는 것이 바람직하다. 그 때문에, 투과 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값은 5% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 3% 이하, 더욱 바람직하게는 1% 이하이다. 한편, 편광자는 흡수 방향의 직선 편광, 즉 상기 요오드계 흡광체의 최대 흡수 방향의 직선 편광은 국소적인 투과율 편차에 의한 불균일을 산란에 의해 은폐한다는 관점에서 강하게 산란되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값은 30% 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 40% 이상, 더욱 바람직하게는 50% 이상이다. 또, 헤이즈값은 JIS K 7136 (플라스틱-투명 재료의 헤이즈를 구하는 방법) 에 기초하여 측정한 값이다.

또한, 편광자 (염료계) 는 투과 방향의 직선 편광은 표시 화상의 시인성이 명료하다는 점에서 산란되지 않는 것이 바람직하다. 그 때문에, 투과 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값은 10% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는5% 이하, 더욱 바람직하게는 3% 이하이다. 한편, 편광자는 흡수 방향의 직선 편광, 즉 상기 흡수 2색성 염료의 최대 흡수 방향의 직선 편광은 국소적인 투과율 편차에 의한 불균일을 산란에 의해 은폐한다는 관점에서 강하게 산란되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 흡수 방향의 직선 편광에 대한 헤이즈값은 50% 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 60% 이상, 더욱 바람직하게는 70% 이상이다. 또, 헤이즈값은 JIS K 7136 (플라스틱-투명 재료의 헤이즈를 구하는 방법) 에 기초하여 측정한 값이다.

상기 광학 특성은 편광자의 흡수 2색성 기능에 더하여, 산란 이방성 기능이 복합화됨에 따라 야기되는 것이다. 동일한 것이 미국특허 제2123902호 명세서나, 일본 공개특허공보 평9-274108호나 일본 공개특허공보 평9-297204호에 기재되어 있는, 직선 편광만을 선택적으로 산란시키는 기능을 갖는 산란 이방성 필름과, 2색성 흡수형 편광자를 산란 최대인 축과 흡수 최대인 축이 평행해지는 것과 같은 축배치로 중첩함으로써도 달성될 수 있다고 생각된다. 그러나, 이들은 별도로, 산란 이방성 필름을 형성할 필요성이 있다는 것이나, 중첩시의 축합 정밀도가 문제가 되는 것, 더욱이, 단지 포개어 놓은 경우에는 상기 서술한 흡수되는 편광의 광로 길이 증대 효과를 기대할 수 없고, 고투과, 고편광도가 달성되기 어렵다.

도 1 은 본 발명의 편광자의 일례를 나타내는 개념도이다.

도 2 는 실시예 1 와 비교예 1 의 편광자의 편광 흡광 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.

부호의 설명

1 투광성 수지

2 2색성 흡수 재료

3 미소 영역

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

우선 본 발명의 편광자를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 은 본 발명 편광자의 개념도이고, 2색광성 흡수 재료 (2) 를 함유하는 투광성 수지 (1) 에 의해 필름이 형성되어 있고, 당해 필름을 매트릭스로 하여, 미소 영역 (3) 이 분산된 구조를 갖는다. 이와 같이 본 발명의 편광자는 2색성 흡수 재료 (2) 가 매트릭스인 필름을 형성하는 투광성 수지 (1) 중에 존재하지만, 2색광성 흡수 재료 (2) 는 미소 영역 (3) 에도 광학적으로 영향을 주지 않는 정도로 존재시킬 수도 있다.

도 1 은 미소 영역 (3) 과, 투광성 수지 (1) 의 굴절률차가 최대치를 나타내는 축 방향 (Δn¹ 방향) 으로, 2색성 흡수 재료 (2) 가 배향되어 있는 경우의 예이 다. 미소 영역 (3) 에서는 Δn¹ 방향의 편광 성분은 산란하고 있다. 도 1 에서는 필름면 내의 1 방향에 있는 Δn¹ 방향은 흡수축이 되어 있다. 필름면 내에서 Δn¹ 방향으로 직교하는 Δn² 방향은 투과축으로 되어 있다. 또, Δn¹ 방향으로 직교하는 또 하나의 Δn² 방향은 두께 방향이다.

투광성 수지 (1) 는 가시광 영역에서 투광성을 가지며, 2색성 흡수 재료를 분산 흡착하는 것을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 투광성 수지 (1) 로는 투광성의 수용성 수지를 들 수 있다. 예를 들어, 종래부터 편광자에 사용되고 있는 폴리비닐알코올 또는 그 유도체를 들 수 있다. 폴리비닐알코올의 유도체로서는 폴리비닐포르말, 폴리비닐아세탈 등을 들 수 있는 것 외에, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카르복실산, 그 알킬에스테르, 아크릴아미드 등으로 변성한 것을 들 수 있다. 또한 투광성 수지 (1) 로는 예를 들어 폴리비닐피롤리돈계 수지, 아밀로스계 수지 등을 들 수 있다. 상기 투광성 수지 (1) 는 성형 변형 등에 의한 배향 복굴절을 발생시키기 어려운 등방성을 갖는 것이어도 되고, 배향 복굴절을 발생시키기 쉬운 이방성을 갖는 것이어도 된다.

또한 투광성 수지 (1) 로서는 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지 ; 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 수지 ; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로 계 내지는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체 등의 올레핀계 수지 등을 들 수 있다. 추가적으로는, 염화비닐계 수지, 셀룰로오스계 수지, 아크릴계 수지, 아미드계 수지, 이미드계 수지, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 수지, 염화비닐리덴계 수지, 비닐부티랄계 수지, 알릴레이트계 수지, 폴리옥시메틸렌계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지 등을 들 수 있다. 이들은 1종 또는 2종 이상을 조합할 수 있다. 또한, 페놀계, 멜라민계, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 또는 자외선 경화형 수지의 경화물을 사용할 수도 있다.

미소 영역 (3) 을 형성하는 재료는 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성을 갖는 복굴절 재료가 사용된다. 당해 액정성 재료는 네마틱 액정성, 스멕틱 액정성, 콜레스테릭 액정성 중 어느 것이어도 되고, 또한 리오트로픽 액정성인 것이어도 된다. 당해 액정성 재료는 배합 후에 에너지선으로 중합, 가교 등에 의해 고정시킨 상태로 미소 영역 (3) 을 형성한다.

미소 영역 (3) 을 형성하는 상기 액정성 재료는 메소겐기 및 중합성 관능기를 갖는다. 메소겐기가 되는 고리형 단위로는 예를 들어, 비페닐계, 페닐벤조에이트계, 페닐시클로헥산계, 아족시벤젠계, 아조메틴계, 아조벤젠계, 페닐피리미딘계, 디페닐아세틸렌계, 디페닐벤조에이트계, 비시클로헥산계, 시클로헥실벤젠계, 테르페닐계 등을 들 수 있다. 또, 이들 고리형 단위의 말단은 예를 들어, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 할로겐기, 할로알킬기, 할로알콕시기, 할로알 케닐기 등의 치환기를 갖고 있어도 된다. 또 메소겐기의 페닐기는 할로겐기를 갖는 것을 사용할 수 있다.

또한, 어떠한 메소겐기도 굴곡성을 부여하는 스페이서부를 통하여 결합하고 있어도 된다. 스페이서부로는 폴리메틸렌쇄, 폴리옥시메틸렌쇄 등을 들 수 있다. 스페이서부를 형성하는 구조 단위의 반복수는 메소겐부의 화학 구조에 의해 적절히 결정되지만 폴리메틸렌쇄의 반복 단위는 0∼20, 바람직하게는 2∼12, 폴리옥시메틸렌쇄의 반복 단위는 0∼10, 바람직하게는 1∼3 이다.

중합성 관능기로서는 아크릴로일기, 메타크릴로일기 등의 중합성 관능기를 들 수 있다. 또한 중합성 관능기로서, 아크릴로일기, 메터아크릴로일기 등을 2개 이상 갖는 것을 사용하여 가교 구조를 도입하여 내구성을 향상시킬 수도 있다.

2색성 흡수 재료 (2) 로서는 요오드계 흡광체, 흡수 2색성 염료나 안료를 들 수 있다. 특히, 매트릭스 재료인 투광성 수지 (1) 로서 폴리비닐알코올 등의 투광성인 수용성 수지를 사용하는 경우에는 요오드계 흡광체가 고편광도, 고투과율이라는 점에서 바람직하다.

요오드계 흡광체는 요오드로 이루어지는, 가시광을 흡수하는 종류의 것을 의미하며, 일반적으로는 투광성인 수용성 수지 (특히 폴리비닐알코올계 수지) 와 폴리요오드 이온 (I₃ ^-, I₅ ^- 등) 의 상호 작용에 의해서 발생되는 것으로 생각되고 있다. 요오드계 흡광체는 요오드 착물이라고도 불리운다. 폴리요오드 이온은 요오드와 요오드화물 이온으로부터 생성되는 것으로 생각되고 있다.

요오드계 흡수체는 적어도 400~700㎚ 의 파장 대역에 흡수 영역을 갖는 것이 바람직하게 사용된다.

흡수 2색성 염료로서는 내열성을 갖아, 복굴절 재료인 상기 액정성 재료를 가열하여 배향시키는 경우에도, 분해나 변질에 의해 2색성을 상실하지 않는 것이 바람직하게 사용된다. 상기와 같이, 흡수 2색성 염료는 가시광 파장 영역에 2색비 3 이상인 흡수대를 적어도 1개소 이상 갖는 염료인 것이 바람직하다. 2색비를 평가하는 척도로서는 예를 들어, 염료를 용해시킨 적당한 액정 재료를 사용하여 호모지니어스 배향의 액정 셀을 제작하고, 그 셀을 사용하여 측정한 편광 흡수 스펙트럼에 있어서의 흡수 극대 파장에서의 흡수 2색비가 사용된다. 당해 평가법에 있어서, 예를 들어 표준 액정으로서 메르크사 제조의 E-7 을 사용한 경우에는, 사용하는 염료로는 흡수 파장에서의 2색비의 대중치는 3 이상, 바람직하게는 6 이상, 더욱 바람직하게는 9 이상이다.

이러한 고2색비를 갖는 염료로서는 염료계 편광자에 바람직하게 사용되고 있는 아조계, 페릴렌계, 안트라퀴논계 염료를 들 수 있다. 이들 염료는 혼합계 염료 등으로 사용할 수 있다. 이들 염료는 예를 들어, 일본 공개특허공보 소54-76171호 등에 상세하게 기재되어 있다.

또, 컬러 편광자를 형성하는 경우에는 그 특성에 적당한 흡수 파장을 갖는 염료를 사용할 수 있다. 또한, 뉴트럴 회색인 편광자를 형성하는 경우에는 가시광 전역에 흡수가 일어나도록, 2종류 이상의 염료를 적절히 혼합하여 사용한다.

본 발명의 편광자는 2색광성 흡수 재료 (2) 를 함유하는 투광성 수지 (1) 에 의해 매트릭스를 형성한 필름을 제작함과 함께, 당해 매트릭스 중에, 미소 영역 (3) (예를 들어, 액정성 재료에 의해 형성된 배향된 복굴절 재료) 을 분산시킨다. 또한, 필름 중에 있어, 상기 Δn¹ 방향의 굴절률차 (Δn¹), Δn² 방향의 굴절률차 (Δn²) 가 상기 범위가 되도록 제어한다.

본 발명의 편광자의 제조 공정은 상기 편광자가 얻어지고, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성을 갖는 복굴절 재료의 배향을 고정화시키기 위한 에너지선 조사 공정 (5) 을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 에너지선 조사 공정 (5) 이외의 공정으로서는

(1) 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 미소 영역이 되는 액정성 재료가 분산된 혼합 용액을 제조하는 공정,

(2) 상기 (1) 의 혼합 용액을 필름화하는 공정,

(3) 상기 (2) 에서 얻어진 필름을 연신 (배향) 하는 공정,

(4) 상기 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 2색성 흡수 재료를 분산시키는 (염색하는) 공정을 갖는다. 또, 공정 (1) 내지 (5) 의 순서는 적절히 결정할 수 있다.

상기 공정 (1) 에서는 우선, 매트릭스를 형성하는 투광성 수지에, 미소 영역이 되는 액정성 재료를 분산시킨 혼합 용액을 조제한다. 당해 혼합 용액의 조제법은 특별히 제한되지 않지만, 상기 매트릭스 성분 (투광성 수지) 과 액정성 재료 (단량체) 의 상 분리 현상을 이용하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 액정 성 재료로서 매트릭스 성분과는 상용하기 어려운 재료를 선택하여, 매트릭스 성분의 수용액에 액정성 재료를 형성하는 재료의 용액을 계면 활성제 등의 분산제를 통하여 분산시키는 방법 등을 들 수 있다. 상기 혼합 용액의 조제에 있어서, 매트릭스를 형성하는 투광성 재료와 미소 영역이 되는 액정성 재료의 조합에 따라서는 분산제를 넣지 않아도 된다. 매트릭스 중에 분산시키는 액정성 재료의 사용량은 특별히 제한되지 않지만, 투광성 수지 100중량부에 대하여, 액정성 재료 0.01∼100중량부, 바람직하게는 0.1∼10중량부이다. 액정성 재료는 용매에 용해하여, 또는 용해하지 않고 사용된다. 용매로서는 예를 들어, 물, 톨루엔, 자일렌, 헥산, 시클로헥산, 디클로로메탄, 트리클로로메탄, 디클로로에탄, 트리클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜탄온, 테트라히드로푸란, 아세트산에틸 등을 들 수 있다. 매트릭스 성분의 용매와, 액정성 재료의 용매는 동일해도 되고 상이해도 된다.

혼합 용액의 조제에 있어서는, 에너지선 조사 공정 (5) 에서 에너지선으로서 자외선을 사용하는 경우에는 광중합 개시제를 함유시킬 수 있다. 광중합 개시제로서는 여러가지의 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 치바 스페셜티 케미컬즈사 제조의 이르가큐어 184, 이르가큐어 907, 이르가큐어 369, 이르가큐어 651 등을 들 수 있다. 광중합 개시제의 배합량은 상기 액정성 재료 100중량부에 대하여, 10중량부 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01∼10중량부 정도, 더욱 바람직하게는 0.05∼5중량부이다. 또 에너지선 조사 공정 (5) 에 있어서 에너지선으로서 전자선, X선, 감마선 등의 자외선보다도 고에너지인 방 사선을 사용하는 경우에는 광중합 개시제는 사용하지 않아도 되며, 경화에 필요한 방사선 조사량을 저감시킬 목적으로 소량 첨가해도 된다. 광중합 개시제를 사용하지 않는 경우에는 상기 액정성 재료의 배향성이 향상될 가능성이 있고, 재료 비용도 저감될 수 있기 때문에 바람직하다.

에너지선 조사 공정 (5) 에 있어서 에너지선으로서 자외선을 사용하는 경우에는 광증감제를 첨가할 수 있다. 광증감제로서는 벤조인계 광증감제, 아세토페논계 광증감제, 벤질케탈계 광증감제 등의 광증감제를 들 수 있다. 예를 들어, 아세토페논, 벤조페논, 4-메톡시벤조페논, 벤조인메틸에테르, 2,2-디메톡시-2-페닐디메톡시-2-페닐아세토페논, 벤질, 벤조일, 2-메틸벤조일, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐-1-온, 1-(4-이소프로필페닐-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 트리페닐포스핀, 2-클로로티오크산톤 등이 예시된다. 광증감제의 첨가량은 광중합 개시제와 동일하다. 또 에너지선 조사 공정 (5) 에 있어서 에너지선으로서 전자선, X선, 감마선 등의 자외선보다도 고에너지인 방사선을 사용하는 경우에는 광증감제는 사용하지 않아도 되며, 경화에 필요한 방사선 조사량을 저감시킬 목적으로 소량 첨가해도 된다. 광중합 개시제 및 광증감제를 사용하지 않는 경우에는 상기 액정성 재료의 배향성이 향상될 가능성이 있고, 재료 비용도 저감할 수 있기 때문에 바람직하다.

추가로, 중합 금지제를 첨가할 수 있다. 상기 중합 개시제를 첨가하면 제막 건조시의 열에 의해, 중합이 시작되어 버리는 경우가 있다. 그와 같은 경우에는 중합 금지제를 첨가하여, 적절히 조정하는 것이 바람직하다. 중합 금지 제로서는 여러가지의 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 하이드로퀴논모노메틸에테르, 하이드로퀴논, 메토퀴논, p-벤조퀴논, 페노티아진, 모노-t-부틸하이드로퀴논, 카테콜, p-t-부틸카테콜, 벤조퀴논, 2,5-디-t-부틸하이드로퀴논, 안트라퀴논, 2,6-디-t-부틸히드록시톨루엔, t-부틸카테콜 등을 들 수 있다. 동일한 효과를 나타내는 것이면 어느 것을 사용해도 된다. 중합 금지제의 첨가량은 광중합 개시제와 동일하다.

상기 공정 (2) 에 있어서, 필름 형성 후의 건조 공정에서 발포를 저감시키기 위해서는 공정 (1) 에 있어서의 혼합 용액의 조제에 있어서, 미소 영역을 형성하는 액정성 재료를 용해하기 위한 용매를 사용하지 않는 편이 바람직하다. 예를 들어, 용매를 사용하지 않는 경우에는 매트릭스를 형성하는 투광성 재료의 수용액에 액정성 재료를 직접 첨가하여, 액정성 재료를 보다 작고 균일하게 분산시키기 위해서 액정 온도 범위 이상으로 가열하여 분산시키는 방법 등을 들 수 있다.

또, 매트릭스 성분의 용액, 액정성 재료의 용액, 또는 혼합 용액 중에는 분산제, 계면 활성제, 자외선 흡수제, 난연제, 산화 방지제, 가소제, 이형제, 활제, 착색제 등의 각종의 첨가제를 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 함유시킬 수 있다.

상기 혼합 용액을 필름화하는 공정 (2) 에서는 상기 혼합 용액을 가열 건조하여, 용매를 제거함으로써, 매트릭스 중에 미소 영역이 분산된 필름을 제작한다. 필름의 형성 방법으로서는 캐스팅법, 압출 성형법, 사출 성형법, 롤 성형법, 유연 성형법 등의 각종 방법을 채용할 수 있다. 필름 성형에 있어서는 필름 중의 미 소 영역 사이즈가 최종적으로 Δn² 방향이 0.05∼500㎛ 가 되도록 제어한다. 혼합 용액의 점도, 혼합 용액의 용매 선택, 조합, 분산제, 혼합 용매의 열프로세스 (냉각 속도), 건조 속도를 조정함으로써, 미소 영역의 크기나 분산성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 매트릭스를 형성하는 고전단력이 걸리는 고점도의 투광성 수지와 미소 영역이 되는 액정성 재료의 혼합 용액을 액정 온도 범위 이상으로 가열하면서 호모 믹서 등의 교반기에 의해 분산시킴으로써 미소 영역을 보다 작게 분산시킬 수 있다.

상기 필름을 배향하는 공정 (3) 은 필름을 연신함으로써 실시할 수 있다. 연신은 1축 연신, 2축 연신, 경사 연신 등을 들 수 있지만, 통상, 1축 연신을 실시한다. 연신 방법은 공기 중에서의 건식 연신, 수계욕 중에서의 습식 연신 중 어느 것이어도 된다. 습식 연신을 채용하는 경우에는, 수계욕 중에, 적절히 첨가제 (붕산 등의 붕소 화합물, 2색성 흡수 재료 (2) 로서 요오드를 사용하는 경우에는 알칼리 금속의 요오드화물 등) 를 함유시킬 수 있다. 염료계의 경우에는 건식 연신도 바람직하다. 연신 배율은 특별히 제한되지 않지만, 통상, 2∼10배 정도로 하는 것이 바람직하다.

이러한 연신에 의해, 2색성 흡수 재료를 연신축 방향으로 배향시킬 수 있다. 또한, 미소 영역에서 복굴절 재료가 되는 액정성 재료는 상기 연신에 의해 미소 영역 중에서 연신 방향으로 배향되어 복굴절을 발현시킨다.

미소 영역은 연신에 따라 변형하는 것이 바람직하다. 이 연신 공정에서 는 액정성을 갖는 미소 영역이 네마틱층 또는 스멕틱층 등의 액정 상태 또는 등방적 상태가 되는 온도를 선택하여 행하는 것이 바람직하다. 연신 시점에서 미소 영역의 배향이 불충분한 경우에는 별도 가열 배향 처리 등의 공정을 더하면 더욱 효과적으로 배향할 수 있다.

액정성 재료의 배향에는 상기 연신에 더하여, 전기장이나 자기장 등의 외장을 사용해도 된다. 또 액정성 재료에 아조벤젠 등의 광반응성 물질을 혼합하거나, 액정성 재료에 신나모일기 등의 광반응성기를 도입한 것을 사용하는 경우에는 에너지선 조사 공정 (5) 은 액정성 재료의 배향 처리를 겸할 수 있다. 추가적으로는 연신 처리와 이상에서 서술한 배향 처리를 병용할 수도 있다.

상기 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 2색성 흡수 재료를 분산시키는 공정 (4) 은 일반적으로는 2색성 흡수 재료를 용해시킨 수계욕에 상기 필름을 침지하는 방법을 들 수 있다. 침지시키는 타이밍으로는 상기 연신 공정 (3) 의 전이어도 되고 후이어도 된다. 2색성 흡수 재료로서 요오드를 사용하는 경우에는 요오드화칼륨 등 알칼리 금속의 요오드화물 등의 보조제를 상기 수계욕 중에 함유시키는 것이 바람직하다. 상기 서술한 바와 같이 매트릭스 중에 분산된 요오드와 매트릭스 수지와의 상호 작용에 의해 2색성 흡수 재료가 형성된다. 또, 요오드계 흡광체는 일반적으로 연신 공정을 거침에 따라 현저하게 형성된다. 요오드를 함유하는 수계욕의 농도, 알칼리 금속의 요오드화물 등의 보조제의 비율은 특별히 제한되지 않으며, 일반적인 요오드 염색법을 채용할 수 있고, 상기 농도 등은 임의로 변경할 수 있다.

2색성 흡수 재료로서 요오드를 사용하는 경우, 얻어지는 편광자 중에 있어서의 요오드의 비율은 특별히 제한되지 않지만, 투광성 수지와 요오드의 비율이 투광성 수지 100중량부에 대하여, 요오드가 0.05∼50중량부 정도, 나아가서는 0.1∼10중량부가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

2색성 흡수 재료로서 흡수 2색성 염료를 사용하는 경우, 얻어지는 편광자 중에 있어서의 흡수 2색성 염료의 비율은 특별히 제한되지 않지만, 투광성 수지와 흡수 2색성 염료의 비율이 투광성 수지 100중량부에 대하여, 흡수 2색성 염료가 0.01∼100중량부 정도, 나아가서는 0.05∼50중량부가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

에너지선 조사 공정 (5) 에서는 필름 내의 미소 영역을 형성하는 액정성 재료를 경화시켜, 배향을 고정시킨다. 에너지선으로서는 액정성 재료를 경화시켜 배향을 고정할 수 있는 것이면 되며, 예를 들어, 자외선, 전자선, 가시광, 레이저, 적외선, 열선, X선, 감마선, 알파선, 초음파 등을 들 수 있다. 상기 에너지선으로서는 자외선 또는 전자선이 바람직하다. 자외선은 조사 장치가 단순하고 취급하기 쉽다는 이점을 갖는다. 또, 자외선을 사용하는 경우에는 혼합 용액의 조제시 개시제를 사용할 필요가 있어, 재료 비용이 높아진다. 또한, 자외선을 흡수하는 것이 있는 경우 (여기서는 색소나 보호 필름), 조사가 장시간이 되는 경향이 있다. 한편, 전자선은 개시제 불필요, 고속 처리, 재료의 색 불문 (자외선과 같이 흡수를 생각할 필요는 없으며, 단지 재료의 두께로 감쇠될 뿐) 등의 이점을 갖는다. 또, 전자선은 에너지가 강하기 때문에, 재료의 열화 (재료에 따 라서는 열화되지 않는 것과, 되기 어려운 것도 있다) 방지가 필요하다. 특히, 광학 용도로서는 열화되지 않는 정도뿐만 아니라 변색되는 것만으로도 바람직하지 못하기 때문에, 재료가 열화나 변색되지 않도록 할 필요가 있다. 또한, 전자선은 자외선에 비하여, 조사계 내에서 다량의 질소 치환이 필요해지지만, 처리 속도가 빠르기 때문에, 단위 면적당으로는 전자선과 자외선에서 처리 속도에 큰 차이는 없다.

에너지선의 조사량은 액정성 재료와 매트릭스를 형성하는 투광성 수지와의 조합에 의해 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어 에너지선으로서 자외선을 조사하는 고압 수은 자외 램프를 사용한 경우에는 조사량 약 1∼3000mJ/㎠ 정도, 바람직하게는 조사량 10∼1000mJ/㎠ 이다. 자외선 조사의 경우에는 고압 수은 자외 램프 이외에도, 메탈할라이드 UV램프, 백열관 등의 별종 램프를 사용할 수도 있다. 에너지선으로서 전자선을 사용한 경우에는 약 1∼500kGy 정도, 바람직하게는 조사량 3∼300kGy 이다. 조사량이 지나치게 많은 경우에는 필름이나 액정성 재료가 붕괴할 가능성이 있어, 바람직하지 못하다. 전자선 조사량은 적절한 개시제와 병용함으로써 적게 할 수도 있다. 또한, 에너지선의 조사량은 적은 쪽이 재료 자체나 비용에 주는 영향이 작아 바람직하다.

또한 조사하는 에너지선은 편광, 비편광 중 어느 것이어도 된다. 편광인 에너지선은 액정성 재료의 배향을 향상시키면서 고정화시킬 수 있다. 당해 에너지선으로서는 예를 들어, 편광 자외선을 들 수 있다. 또, 통상의 자외선이라도, 조사하는 각도에 따라서는 배향을 향상시킬 수 있을 가능성이 있다. 이 밖 에, 자외선 등의 에너지선과 자력선을 동시에 조사함으로써, 배향을 향상시킬 수 있다.

에너지선 조사 공정 (5) 은 연신 공정 (3) 에 의해, 액정성 재료를 배향한 후, 어떤 타이밍 (2색성 흡수 재료에 의한 염색 전, 염색 후) 에 실시한다. 에너지선 조사 공정 (5) 은 액정성 재료의 배향성이 좋고, 이방성 산란 경화가 충분히 발휘될 수 있는 상태가 된 후에 행하는 것이 바람직하다.

에너지선의 조사는 필름의 상면 또는 하면 중 어느 쪽 방향으로부터 조사해도 되고, 양면으로부터 조사를 실시해도 된다. 에너지선 조사 공정 (5) 은 적절히 복수 개소에서 실시할 수 있고, 또한 복수회 조사해도 된다. 통상의 실내광에 의해서도 경화되는 액정성 재료를 사용하는 경우에는, 공정 (3) 에 의해 미소 영역의 배향 처리 공정을 거칠 때까지는, 광조사에 의해 액정성 재료가 경화되지 않도록 차광된 조건 하에서 각 공정을 행하는 것이 바람직하다.

또, 2색성 염료를 함유하는 편광자에 대하여 에너지선을 조사하는 경우에는, 2색성 염료는 조사하는 에너지선의 파장을 흡수하지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 2색성 염료는 조사하는 에너지선의 파장을 흡수하는 경우에는, 적절히 증감제를 첨가하여 흡수하는 파장과 다른 라디칼을 발생시켜, 액정성 재료의 배향을 경화시키는 것이 바람직하다.

편광자의 제작에 있어서는 상기 공정 (1) 내지 (5) 외에, 여러 가지 목적을 위한 공정 (6) 을 실시할 수 있다. 공정 (6) 으로서는 예를 들어, 주로 필름의 요오드 염색 효율을 향상시킬 목적으로, 수욕에 필름을 침지하여 팽윤시키는 공정 을 들 수 있다. 또한, 임의의 첨가물을 용해시킨 수욕에 침지하는 공정 등을 들 수 있다. 주로 수용성 수지 (매트릭스) 에 가교를 실시하는 목적을 위해, 붕산, 붕사 등의 첨가제를 함유하는 수용액에 필름을 침지하는 공정을 들 수 있다. 또, 2색광성 흡수 재료로서 요오드를 사용하는 경우에는 주로, 분산된 2색성 흡수 재료의 양밸런스를 조절하여, 색상을 조절하는 것을 목적으로 하여, 알칼리 금속의 요오드화물 등의 첨가제를 함유하는 수용액에 필름을 침지하는 공정을 들 수 있다. 또한, 공정 (3) 이 습식 연신 공정 등인 경우에는 건조 공정을 설정할 수 있다.

상기 필름을 배향 (연신) 연신하는 공정 (3), 매트릭스 수지에 2색성 흡수 재료를 분산 염색하는 공정 (4), 에너지선 조사 공정 (5) 및 상기 공정 (6) 은 공정 (3), (4), (5) 가 적어도 1회씩 있으면, 공정의 회수, 순서, 조건 (욕 온도나 침지 시간 등) 은 임의로 선택할 수 있으며, 각 공정은 따로따로 행해도 되고, 복수의 공정을 동시에 행해도 된다. 예를 들어, 공정 (6) 의 가교 공정과 연신 공정 (3) 을 동시에 행해도 된다.

또한, 염색에 사용하는 2색성 흡수 재료나, 가교에 사용하는 붕산 등은 상기 바와 같이 필름을 수용액에 침지시킴으로써, 필름 중으로 침투시키는 방법 대신에, 공정 (1) 에 있어서 혼합 용액을 조제하기 전 또는 조제한 후에, 공정 (2) 의 필름화하기 전에 임의의 종류, 양을 첨가하는 방법을 채용할 수도 있다. 또한 양 방법을 병용해도 된다. 다만, 공정 (3) 에 있어서, 연신 때 등에 고온 (예를 들어 80℃ 이상) 으로 할 필요가 있는 경우로서, 2색성 흡수 재료가 그 온도에서 열화되어 버리는 경우에는, 2색성 흡수 재료를 분산 염색하는 공정 (4) 는 공정 (3) 의 후로 하는 것이 바람직하다.

상기 편광자의 제조 방법에서는 통상, 공정 (1), 공정 (2) 가 이 순서로 행해지고, 이어서 공정 (3) 및 공정 (4) 가 임의의 순서으로 실시된다. 에너지선 조사 공정 (5) 는 공정 (3) 이 행해진 후에 실시되는 것이 바람직하다. 나아가서는, 공정 (3) 및 공정 (4) 를 실시한 후에 실시하는 것이 바람직하다.

얻어진 편광자 (필름) 의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상, 1㎛ 내지 3㎜, 바람직하게는 5㎛ 내지 1㎜, 더욱 바람직하게는 10 내지 500㎛ 이다.

이렇게 하여 얻어진 편광자는 통상, 연신 방향에 있어서, 미소 영역을 형성하는 복굴절 재료의 굴절률과 매트릭스 수지의 굴절률의 대소 관계는 특별히 없으며, 연신 방향이 Δn¹ 방향으로 되어 있다. 연신축과 직교하는 두개의 수직 방향은 Δn² 방향으로 되어 있다. 또한, 2색성 흡수 재료는 연신 방향이 최대 흡수를 나타내는 방향으로 되어 있고, 흡수+산란 효과가 최대한 발현된 편광자가 되어 있다.

얻어진 편광자는 통상적인 방법에 따라서, 그 적어도 편면에 투명 보호층을 형성한 편광판으로 할 수 있다. 또한, 편광자, 편광판은 광학 필름과 적층하여 적층 광학 필름으로 할 수 있다.

상기 제조 방법에 있어서 에너지선 조사 공정 (5) 을 행하지 않고서 얻어진 편광자에 관해서는 투명 보호층을 접착제를 개재시켜 접합하여 편광판을 제조할 때, 상기 접합 후에, 상기와 동일한 에너지선 조사 공정을 설정함으로써, 액정성을 갖는 복굴절 재료의 배향을 고정시킬 수 있다.

또한 상기 제조 방법에 있어서 에너지선 조사 공정 (5) 을 행하지 않고 얻어진 편광자 또는 당해 편광자를 사용한 편광판과, 광학 필름을 접착제를 통하여 접합하여 적층 광학 필름을 제조할 때에, 상기 접합 후에, 상기와 동일한 에너지선 조사 공정을 설정함으로써, 액정성을 갖는 복굴절 재료의 배향을 고정시킬 수 있다.

상기 에너지선 조사 공정 (5) 에 있어서, 전자선이나 X선, 감마선 등의 관통성이 높은 에너지선을 사용하는 경우에는 편광자와 투명 보호층의 부착에 사용하는 접착제 및/또는 편광판과 광학 필름과의 부착에 사용하는 접착제 또는 점착제로서, 무용제형의 전자선 경화형 접착제를 사용함으로써, 편광자 중의 액정성 재료와 접착제를 동시에 경화시킬 수 있어, 열경화형 접착제나 습기 경화형 접착제 등을 사용하는 경우에 비하여 생산 라인의 단축이나 에너지 효율의 관점에서 유리해진다.

편광판에 사용되는 투명 보호층은 폴리머에 의한 도포층으로서, 또는 필름의 라미네이트층 등으로서 형성할 수 있다. 투명 보호층을 형성하는 투명 폴리머 또는 필름 재료로는 적당한 투명 재료를 사용할 수 있지만, 투명성이나 기계적 강도, 열안정성이나 수분 차단성 등이 우수한 것이 바람직하게 사용된다. 상기 투명 보호층을 형성하는 재료로서는 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 2아세트산셀룰로오스나 3아세트산셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스티렌이나 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 폴리머, 폴리카보네이트계 폴리머 등을 들 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 내지는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 폴리머, 염화비닐계 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 폴리머, 비닐알코올계 폴리머, 염화 비닐리덴계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 알릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 또는 상기 폴리머의 블렌드물 등도 상기 투명 보호층을 형성하는 폴리머의 예로 들 수 있다.

또한, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름, 예를 들어, (A) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, (B) 측쇄에 치환 및/또는 비치환 페닐 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 들 수 있다. 구체예로서는 이소부틸렌과 N-메틸말레이이미드로 이루어지는 교대 공중합체와 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 함유하는 수지 조성물의 필름을 들 수 있다. 필름은 수지 조성물의 혼합 압출품 등으로 이루어지는 필름을 사용할 수 있다.

편광 특성이나 내구성 등의 점에서, 특히 바람직하게 사용할 수 있는 투명 보호층은 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 트리아세틸셀룰로오스 필름이다. 투명 보호층의 두께는 임의이지만 일반적으로는 편광판의 박형화 등을 목적으로 500㎛ 이하, 나아가서는 1∼300㎛, 특히 5∼300㎛ 가 바람직하다. 또, 편광자의 양측에 투명 보호층을 형성하는 경우에는 그 표리에서 다른 폴리머 등으로 이루 어지는 보호 필름을 사용할 수 있다.

또한, 보호 필름은 가능한 한 색이 없는 것이 바람직하다. 따라서, Rth=(nx-nz)·d (다만, nx 는 필름 평면 내의 지상축 방향의 굴절률, nz 는 필름 두께 방향의 굴절률, d 는 필름 두께) 로 나타내어지는 필름 두께 방향의 위상차값이 -90㎚∼+75㎚ 인 보호 필름이 바람직하게 사용된다. 이러한 두께 방향의 위상차값 (Rth) 이 -90㎚∼+75㎚ 인 것을 사용함으로써, 보호 필름에 기인하는 편광판의 착색 (광학적인 착색) 을 거의 해소할 수 있다. 두께 방향 위상차값 (Rth) 은 더욱 바람직하게는 -80㎚∼+60㎚, 특히 -70㎚∼+45㎚ 가 바람직하다.

상기 보호 필름의 편광자를 접착시키지 않은 면에는 하드코트층이나 반사 방지 처리, 스티킹 방지나, 확산 내지 안티글레어를 목적으로 한 처리를 실시한 것이어도 된다.

하드코트 처리는 편광판 표면의 손상 방지 등을 목적으로 행해지는 것으로, 예를 들어 아크릴계, 실리콘계 등의 적당한 자외선 경화형 수지에 의한 경도나 미끄럼 특성 등이 우수한 경화 피막을 보호 필름의 표면에 부가하는 방식 등으로 형성할 수 있다. 반사 방지 처리는 편광판 표면에서의 외광 반사 방지를 목적으로 실시되는 것으로, 종래에 준한 반사 방지막 등의 형성에 의해 달성할 수 있다. 또한, 스티킹 방지 처리는 인접층과의 밀착 방지를 목적으로 실시된다.

또한 안티글레어 처리는 편광판의 표면에서 외광이 반사하여 편광판 투과광의 시인을 저해하는 것의 방지 등을 목적으로 실시되는 것으로, 예를 들어 샌드 블라스트 방식이나 엠보싱 가공 방식에 의한 조면화 방식이나, 투명 미립자의 배합 방식 등의 적당한 방식으로 보호 필름의 표면에 미세 요철 구조를 부여함으로써 형성할 수 있다. 상기 표면 미세 요철 구조의 형성에 함유시키는 미립자로서는 예를 들어 평균입경이 0.5∼50㎛ 인 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화 주석, 산화 인듐, 산화 카드뮴, 산화 안티몬 등으로 이루어지는 도전성도 있는 무기계 미립자, 가교 또는 미가교인 폴리머 등으로 이루어지는 유기계 미립자 등의 투명 미립자가 사용된다. 표면 미세 요철 구조를 형성하는 경우, 미립자의 사용량은 표면 미세 요철 구조를 형성하는 투명 수지 100중량부에 대하여 일반적으로 2∼50중량부 정도이고, 5∼25중량부가 바람직하다. 안티글레어층은 편광판 투과광을 확산시켜 시각 등을 확대하기 위한 확산층 (시각 확대 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.

또, 상기 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층이나 안티글레어층 등은 보호 필름 그 자체에 형성할 수 있으며, 그 밖에 별도 광학층으로서 투명 보호층과는 별체인 것으로서 형성할 수도 있다.

상기 편광자와 보호 필름과의 접착 처리에는 접착제가 사용된다. 열경화형 접착제로서는 이소시아네이트계 접착제, 폴리비닐알코올계 접착제, 젤라틴계 접착제, 비닐계 라텍스계, 수계 폴리에스테르 등을 예시할 수 있다. 상기 접착제는 통상, 수용액으로 이루어지는 접착제로서 사용되고, 통상, 0.5∼60중량% 인 고형분을 함유하여 이루어진다. 또한, 전자선 등의 고에너지선을 사용하는 경우에는 무용제형의 전자선 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 무용제형의 전자선 경화형 접착제로서는 에폭시계, 우레탄계, 아크릴계, 실리콘계 등을 들 수 있다. 이들 무용제형의 전자선 경화형 접착제를 사용하여 고에너지선으로 경화시키는 경우에는 에너지선 조사 공정 (5) 에 의한, 편광자 중의 액정성 재료의 경화 공정과 더불어 행할 수 있다.

상기 보호 필름과 편광자는 상기 접착제를 사용하여 접합한다. 접착제의 도포는 보호 필름, 편광자 중 어느 것에 행해도 되고, 양자에 행해도 된다. 접합한 후에는 건조 공정을 실시하여, 도포 건조층으로 이루어지는 접착층을 형성한다. 편광자와 보호 필름의 접합은 롤라미네이터 등에 의해 행할 수 있다. 접착층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상 0.1∼5㎛ 정도이다.

본 발명의 편광판은 실용에 있어서 다른 광학층과 적층한 광학 필름으로서 사용할 수 있다. 그 광학층에 관해서는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 반사판이나 반투과판, 위상차판 (1/2 이나 1/4 등의 파장판을 포함), 시각 보상 필름 등의 액정 표시 장치 등의 형성에 사용되는 경우가 있는 광학층을 1층 또는 2층 이상 사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 편광판에 추가로 반사판 또는 반투과 반사판이 적층되어 이루어지는 반사형 편광판 또는 반투과형 편광판, 편광판에 추가로 위상차판이 적층되어 이루어지는 타원 편광판 또는 원 편광판, 편광판에 추가로 시각 보상 필름이 적층되어 이루어지는 광시야각 편광판, 또는 편광판에 추가로 휘도 향상 필름이 적층되어 이루어지는 편광판이 바람직하다.

반사형 편광판은 편광판에 반사층을 형성한 것으로, 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시키고 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등을 형성하기 위한 것으로서, 백라이트 등의 광원의 내장을 생략할 수 있고 액정 표시 장치의 박형화를 꾀하기 쉽다는 등의 이점을 갖는다. 반사형 편광판의 형성은 필요에 따라 투명 보호층 등을 통하여 편광판의 편면에 금속 등으로 이루어지는 반사층을 부설하는 방식 등의 적당한 방식으로 행할 수 있다.

반사형 편광판의 구체예로서는 필요에 따라 매트 처리한 투명 보호 필름의 편면에, 알루미늄 등의 반사성 금속으로 이루어지는 박이나 증착막을 부설하여 반사층을 형성한 것 등을 들 수 있다. 또한 상기 투명 보호 필름에 미립자를 함유시켜 표면 미세 요철 구조로 하고, 그 위에 미세 요철 구조의 반사층을 갖는 것 등도 들 수 있다. 상기 미세 요철 구조의 반사층은 입사광을 난반사에 의해 확산시켜 지향성이나 번쩍번쩍하게 보이는 것을 방지하고, 명암의 불균일을 억제할 수 있다는 이점 등을 갖는다. 또한 미립자 함유의 투명 보호 필름은 입사광 및 그 반사광이 그것을 투과할 때에 확산되어 명암 불균일을 보다 억제할 수 있다는 이점 등도 갖고 있다. 투명 보호 필름의 표면 미세 요철 구조를 반영시킨 미세 요철 구조 반사층의 형성은 예를 들어 진공 증착 방식, 이온 플레이팅 방식, 스퍼터링 방식 등의 증착 방식이나 도금 방식 등의 적당한 방식으로 금속을 투명 보호층의 표면에 직접 부설하는 방법 등에 의해 행할 수 있다.

반사판은 상기 편광판의 투명 보호 필름에 직접 부여하는 방식 대신에, 그 투명 필름에 준하는 적당한 필름에 반사층을 형성하여 이루어지는 반사 시트 등으로 하여 사용할 수도 있다. 또 반사층은 통상, 금속으로 이루어지기 때문에, 그 반사면이 투명 보호 필름이나 편광판 등으로 피복된 상태의 사용 형태가 산화에 의한 반사율의 저하 방지, 나아가서는 초기 반사율의 장기 지속이나, 보호층의 별 도 부설 회피의 관점 등에서 바람직하다.

또, 반투과형 편광판은 상기에 있어서 반사층에서 광을 반사하고, 또한 투과하는 하프 미러 등의 반투과형 반사층으로 함으로써 얻을 수 있다. 반투과형 편광판은 통상 액정 셀의 뒷편에 형성되고, 액정 표시 장치 등을 비교적 밝은 분위기에서 사용하는 경우에는 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시켜 화상을 표시하고, 비교적 어두운 분위기에 있어서는 반투과형 편광판의 백사이드에 내장되어 있는 백라이트 등의 내장 광원을 사용하여 화상을 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등을 형성할 수 있다. 즉, 반투과형 편광판은 밝은 분위기 하에서는 백라이트 등의 광원 사용 에너지를 절약할 수 있고, 비교적 어두운 분위기 하에서도 내장 광원을 써서 사용할 수 있는 타입의 액정 표시 장치 등의 형성에 유용하다.

편광판에 추가로 위상차판이 적층되어 이루어지는 타원 편광판 또는 원 편광판에 관해서 설명한다. 직선 편광을 타원 편광 또는 원 편광으로 바꾸거나, 타원 편광 또는 원 편광을 직선 편광으로 바꾸거나, 또는 직선 편광의 편광 방향을 바꾸는 경우에 위상차판 등이 사용된다. 특히, 직선 편광을 원 편광으로 바꾸거나, 원 편광을 직선 편광으로 바꾸는 위상차판으로서는 이른바 1/4 파장판 (λ/4판이라고도 한다) 이 사용된다. 1/2 파장판 (λ/2판이라고도 한다) 은 통상, 직선 편광의 편광 방향을 바꾸는 경우에 사용된다.

타원 편광판은 슈퍼 트위스트 네마틱 (STN) 형 액정 표시 장치의 액정층의 복굴절에 의해 생긴 착색 (파랑 또는 노랑) 을 보상 (방지) 하여, 상기 착색이 없는 흑백으로 표시하는 경우 등에 유효히 사용된다. 더욱이, 3차원의 굴절률을 제어한 것은 액정 표시 장치의 화면을 경사 방향으로부터 보았을 때에 생기는 착색도 보상 (방지) 할 수 있어 바람직하다. 원 편광판은 예를 들어 화상이 컬러로 표시되는 반사형 액정 표시 장치의 화상 색조를 갖추는 경우 등에 유효히 사용되고, 또한, 반사 방지 기능도 갖는다. 상기 위상차판의 구체예로서는 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌이나 그 밖의 폴리올레핀, 폴리알릴레이트, 폴리아미드와 같은 적당한 폴리머로 이루어지는 필름을 연신 처리하여 이루어지는 복굴절성 필름이나 액정 폴리머의 배향 필름, 액정 폴리머의 배향층을 필름으로 지지한 것 등을 들 수 있다. 위상차판은 예를 들어 각종 파장판이나 액정층의 복굴절에 의한 착색이나 시각 등의 보상을 목적으로 한 것 등의 사용 목적에 따른 적당한 위상차를 갖는 것이면 되고, 2종 이상의 위상차판을 적층하여 위상차 등의 광학 특성을 제어한 것 등 이어도 된다.

또한 상기 타원 편광판이나 반사형 타원 편광판은 편광판 또는 반사형 편광판과 위상차판을 적당한 조합으로 적층한 것이다. 이러한 타원 편광판 등은 (반사형) 편광판과 위상차판의 조합이 되도록 그것들을 액정 표시 장치의 제조 과정에서 순차로 별개로 적층함으로써도 형성할 수 있지만, 상기와 같이 미리 타원 편광판 등의 광학 필름으로 한 것은 품질의 안정성이나 적층 작업성 등이 뛰어나, 액정 표시 장치 등의 제조 효율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

시각 보상 필름은 액정 표시 장치의 화면을 화면에 수직이 아닌 약간 기울어진 방향으로부터 본 경우에도, 화상이 비교적 선명하게 보이도록 시야각을 확대하기 위한 필름이다. 이러한 시각 보상 위상차판으로서는 예를 들어 위상차 필 름, 액정 폴리머 등의 배향 필름이나 투명 기재 상에 액정 폴리머 등의 배향층을 지지한 것 등으로 이루어진다. 통상의 위상차판은 그 면방향으로 1축으로 연신된 복굴절을 갖는 폴리머 필름이 사용되는 데 대하여, 시각 보상 필름으로서 사용되는 위상차판에는 면방향으로 2축으로 연신된 복굴절을 갖는 폴리머 필름이나 면방향으로 1축으로 연신되고 두께 방향으로도 연신된 두께 방향의 굴절률을 제어한 복굴절을 갖는 폴리머나 경사 배향 필름같은 2방향 연신 필름 등이 사용된다. 경사 배향 필름으로는 예를 들어 폴리머 필름에 열 수축 필름을 접착하여 가열에 의한 그 수축력의 작용 하에서 폴리머 필름을 연신 처리 또는/및 수축 처리한 것이나, 액정 폴리머를 경사 배향시킨 것 등을 들 수 있다. 위상차판의 소재 원료 폴리머는 상기 위상차판에서 설명한 폴리머와 동일한 것이 사용되며, 액정 셀에 의한 위상차에 근거하는 시인각의 변화에 의한 착색 등의 방지나 양호한 시인의 시야각 확대 등을 목적으로 한 적당한 것을 사용할 수 있다.

또한 양호한 시인의 넓은 시야각을 달성한다는 점 등에서, 액정 폴리머의 배향층, 특히 디스코틱 액정 폴리머의 경사 배향층으로 이루어지는 광학적 이방성층을 트리아세틸셀룰로오스 필름으로 지지한 광학 보상 위상차판을 바람직하게 사용할 수 있다.

편광판과 휘도 향상 필름을 부착한 편광판은 통상 액정 셀의 뒷편 사이드에 형성되어 사용된다. 휘도 향상 필름은 액정 표시 장치 등의 백라이트나 뒷편으로부터의 반사 등에 의해 자연광이 입사하면 소정 편광축의 직선 편광 또는 소정 방향의 원 편광을 반사하고, 다른 광은 투과시키는 특성을 나타내는 것으로, 휘도 향상 필름을 편광판과 적층한 편광판은 백라이트 등의 광원으로부터의 광이 입사되어 소정편광 상태의 투과광을 얻음과 함께, 상기 소정 편광 상태 이외의 광은 투과되지 않고 반사된다. 이 휘도 향상 필름면에서 반사한 광을 다시 그 후측에 형성된 반사층 등을 통하여 반전시켜 휘도 향상 필름에 재입사시키고, 그 일부 또는 전부를 소정 편광 상태의 광으로서 투과시켜 휘도 향상 필름을 투과하는 광의 증량을 꾀함과 함께, 편광자에 흡수시키기 어려운 편광을 공급하여 액정 표시 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량의 증대를 꾀함으로써 휘도를 향상시킬 수 있는 것이다. 즉, 휘도 향상 필름을 사용하지 않고서, 백라이트 등으로 액정 셀의 뒷편으로부터 편광자를 통해서 광을 입사한 경우에는 편광자의 편광축에 일치하지 않고 있는 편광 방향을 갖는 광은 거의 편광자에 흡수되어 버려, 편광자를 투과하여 오지 않는다. 즉, 사용한 편광자의 특성에 따라서도 다르지만, 약 50% 의 광이 편광자에 흡수되어 버려, 그 만큼 액정 화상 표시 등에 이용할 수 있는 광량이 감소되어, 화상이 어두워진다. 휘도 향상 필름은 편광자에 흡수되는 것과 같은 편광 방향을 갖는 광을 편광자에 입사시키지 않고 휘도 향상 필름으로 일단 반사시키고, 나아가 그 뒷쪽에 형성된 반사층 등을 통하여 반전시켜 휘도 향상 필름에 재입사 시키는 것을 반복하여, 이 양자 사이에서 반사, 반전되고 있는 광의 편광 방향이 편광자를 통과할 수 있는 편광 방향이 된 편광만을 휘도 향상 필름이 투과시켜 편광자에 공급하기 때문에, 백라이트 등의 광을 효율적으로 액정 표시 장치의 화상 표시에 사용할 수 있고, 화면을 밝게 할 수 있다.

휘도 향상 필름과 상기 반사층 등의 사이에 확산판을 형성할 수도 있다. 휘도 향상 필름에 의해서 반사된 편광 상태의 광은 상기 반사층 등을 향하지만, 설치된 확산판이 통과하는 광을 균일히 확산하는 동시에 편광 상태를 해소하여, 비편광 상태가 된다. 즉, 확산판은 편광을 원래의 자연광 상태로 되돌린다. 이 비편광 상태, 즉 자연광 상태의 광이 반사층 등을 향하고, 반사층 등을 통하여 반사되어, 다시 확산판을 통과하여 휘도 향상 필름에 재입사되는 것을 반복한다. 이와 같이 휘도 향상 필름과 상기 반사층 등의 사이에, 편광을 원래의 자연광 상태로 되돌리는 확산판을 형성함으로써 표시 화면의 밝기를 유지하면서, 동시에 표시화면의 밝기의 불균일을 적게 하여, 균일하고 밝은 화면을 제공할 수 있다. 이러한 확산판을 형성함으로써, 첫회의 입사광은 반사의 반복 회수가 알맞게 증가하고, 확산판의 확산 기능과 맞물려 균일한 밝은 표시 화면을 제공할 수 있었던 것으로 생각된다.

상기 휘도 향상 필름으로서는 예를 들어 유전체의 다층박막이나 굴절률 이방성이 다른 박막 필름의 다층 적층체와 같은, 소정 편광축의 직선 편광을 투과시키고 다른 광은 반사하는 특성을 나타내는 것, 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나 그 배향 액정층을 필름 기재 상에 지지하는 것과 같은 좌선성 또는 우선성 회전 중 어느 일방의 원 편광을 반사하고 다른 광은 투과시키는 특성을 나타내는 것 등의 적당한 것을 사용할 수 있다.

따라서, 상기 소정 편광축의 직선 편광을 투과시키는 타입의 휘도 향상 필름에서는 그 투과광을 그대로 편광판에 편광축을 가지런히 하여 입사시킴으로써, 편광판에 의한 흡수 로스를 억제하면서 효율적으로 투과시킬 수 있다. 한편, 콜 레스테릭 액정층과 같이 원 편광을 투과시키는 타입의 휘도 향상 필름에서는 그대로 편광자에 입사시킬 수도 있지만, 흡수 로스를 억제한다는 점에서 그 원 편광을 위상차판을 통하여 직선 편광화하여 편광판에 입사시키는 것이 바람직하다. 또, 그 위상차판으로서 1/4 파장판을 사용함으로써, 원 편광을 직선 편광으로 변환할 수 있다.

가시광역 등의 넓은 파장 범위에서 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차판은 예를 들어 파장 550㎚ 의 담색광에 대하여 1/4 파장판으로서 기능하는 위상차층과 다른 위상차 특성을 나타내는 위상차층, 예를 들어 1/2 파장판으로서 기능하는 위상차층을 중첩하는 방식 등에 의해 얻을 수 있다. 따라서, 편광판과 휘도 향상 필름 사이에 배치하는 위상차판은 1층 또는 2층 이상의 위상차층으로 이루어지는 것이어도 된다.

또, 콜레스테릭 액정층에 관해서도, 반사파장이 다른 것의 조합으로 하여 2층 또는 3층 이상 중첩한 배치 구조로 함으로써, 가시광 영역 등의 넓은 파장 범위에서 원 편광을 반사하는 것을 얻을 수 있고, 그에 기초하여 넓은 파장 범위의 투과 원 편광을 얻을 수 있다.

또한 편광판은 상기 편광 분리형 편광판과 같이 편광판과 2층 또는 3층 이상의 광학층을 적층한 것으로 이루어져도 된다. 따라서, 상기 반사형 편광판이나 반투과형 편광판과 위상차판을 조합한 반사형 타원 편광판이나 반투과형 타원 편광판 등이어도 된다.

편광판에 상기 광학층을 적층한 광학 필름은 액정 표시 장치 등의 제조 과정 에서 순차로 별개로 적층하는 방식으로도 형성할 수 있지만, 미리 적층하여 광학 필름으로 한 것은 품질의 안정성이나 조립 작업 등에 뛰어나 액정 표시 장치 등의 제조 공정을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. 적층에는 점착층 등의 적당한 접착 수단을 사용할 수 있다. 상기 편광판이나 그 밖의 광학 필름 접착에 있어서, 그들의 광학축은 목적으로 하는 위상차 특성 등에 따라 적당한 배치 각도로 할 수 있다.

상기 서술한 편광판이나, 편광판이 적어도 1층 적층되어 있는 광학 필름에는 액정 셀 등의 타부재와 접착하기 위한 점착층을 형성할 수도 있다. 점착층을 형성하는 점착제는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 아크릴계 중합체, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계나 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 특히, 아크릴계 점착제와 같이 광학적 투명성이 뛰어나고, 적절한 젖음성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내어, 내후성이나 내열성 등이 우수한 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

또한 상기에 더하여, 흡습에 의한 발포 현상이나 벗겨짐 현상의 방지, 열팽창차 등에 의한 광학 특성의 저하나 액정 셀의 휘어짐 방지, 나아가서는 고품질이며 내구성이 우수한 액정 표시 장치의 형성성 등의 점에서, 흡습율이 낮고 내열성이 우수한 점착층이 바람직하다.

점착층은 예를 들어 천연물이나 합성물의 수지류, 특히, 점착성 부여 수지나, 유리 섬유, 유리 비드, 금속 가루, 그 밖의 무기 분말 등으로 이루어지는 충전 제나 안료, 착색제, 산화 방지제 등의 점착층에 첨가되는 것인 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 또 미립자를 함유하여 광확산성을 나타내는 점착층 등이어도 된다.

편광판이나 광학 필름의 편면 또는 양면으로의 점착층 부설은 적당한 방식으로 행할 수 있다. 그 예로서는 예를 들어 톨루엔이나 아세트산에틸 등의 적당한 용제의 단독물 또는 혼합물로 이루어지는 용매에 베이스폴리머 또는 그 조성물을 용해 또는 분산시킨 10∼40중량% 정도의 점착제 용액을 조제하고, 그것을 유연 방식이나 도공 방식 등의 적당한 전개 방식으로 편광판 상 또는 광학 필름 상에 직접 부설하는 방식, 또는 상기에 준하여 세퍼레이터상에 점착층을 형성하고 그것을 편광판 상 또는 광학 필름 상에 이동 접착하는 방식 등을 들 수 있다.

점착층은 상이한 조성 또는 종류 등의 것의 중첩층으로서 편광판이나 광학 필름의 편면 또는 양면에 형성할 수도 있다. 또한 양면에 형성하는 경우에, 편광판이나 광학 필름의 표리에 있어서 다른 조성이나 종류나 두께 등의 점착층으로 할 수도 있다. 점착층의 두께는 사용 목적이나 접착력 등에 따라 적절히 결정할 수 있고, 일반적으로는 1∼500㎛ 이고, 5∼200㎛ 가 바람직하고, 특히 10∼100㎛ 가 바람직하다.

점착층의 노출면에 대해서는 실제 이용되기까지의 기간 동안, 그 오염 방지 등을 목적으로 세퍼레이터가 임시 부착되어 커버된다. 이에 의해, 통례의 취급 상태에서 점착층에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 세퍼레이터로서는 상기 두께 조건을 제외하고, 예를 들어 플라스틱 필름, 고무 시트, 종이, 천, 부직포, 네 트, 발포 시트나 금속박, 그들의 라미네이트체 등의 적당한 박엽체를 필요에 따라 실리콘계나 장경 (長鏡) 알킬계, 불소계나 황화 몰리브덴 등의 적당한 박리제로 코트 처리한 것 등의, 종래에 준하는 적당한 것을 사용할 수 있다.

또 본 발명에 있어서, 상기한 편광판을 형성하는 편광자나 투명 보호 필름이나 광학 필름 등, 또한 점착층 등의 각 층에는 예를 들어 살리실산 에스테르계 화합물이나 벤조페놀계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물이나 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 처리하는 방식 등의 방식에 의해 자외선 흡수 능력을 갖게 한 것 등이어도 된다.

본 발명의 편광판 또는 광학 필름은 액정 표시 장치 등의 각종 장치의 형성 등에 바람직하게 사용할 수 있다. 액정 표시 장치의 형성은 종래에 준하여 행할 수 있다. 즉 액정 표시 장치는 일반적으로, 액정 셀과 편광판 또는 광학 필름 및 필요에 따른 조명 시스템 등의 구성 부품을 적절히 조립하여 구동 회로를 짜 넣는 등에 의해 형성되지만, 본 발명에 있어서는 본 발명에 의한 편광판 또는 광학 필름을 사용하는 점을 제외하고 특별히 한정되지는 않으며, 종래에 준할 수 있다. 액정 셀에 관해서도, 예를 들어 TN형이나 STN형, π형 등의 임의의 타입을 사용할 수 있다.

액정 셀의 편측 또는 양측에 편광판 또는 광학 필름을 배치한 액정 표시 장치나, 조명 시스템에 백라이트 또는 반사판을 사용한 것 등의 적당한 액정 표시 장치를 형성할 수 있다. 그 경우, 본 발명에 의한 편광판 또는 광학 필름은 액정 셀의 편측 또는 양측에 설치할 수 있다. 양측에 편광판 또는 광학 필름을 형성 하는 경우, 그것들은 같은 것이어도 되고, 다른 것이어도 된다. 더욱이, 액정 표시 장치의 형성에 있어서는 예를 들어 확산판, 안티글레어층, 반사 방지막, 보호판, 프리즘 어레이, 렌즈 어레이 시트, 광확산판, 백라이트 등의 적당한 부품을 적당한 위치에 1층 또는 2층 이상 배치할 수 있다.

이어서 유기 일렉트로 루미네센스 장치 (유기 EL 표시 장치) 에 관해서 설명한다. 일반적으로, 유기 EL 표시 장치는 투명 기판 상에 투명 전극과 유기 발광층과 금속 전극을 순차로 적층하여 발광체 (유기 일렉트로 루미네센스 발광체) 를 형성하고 있다. 여기서, 유기 발광층은 여러 가지 유기 박막의 적층체이고, 예를 들어 트리페닐아민 유도체 등으로 이루어지는 정공 주입층과, 안트라센 등의 형광성 유기 고체로 이루어지는 발광층의 적층체나, 또는 이러한 발광층과 페릴렌 유도체 등으로 이루어지는 전자 주입층의 적층체나, 또한 혹은 이들의 정공 주입층, 발광층 및 전자 주입층의 적층체 등, 여러 가지 조합을 지니는 구성이 알려져 있다.

유기 EL 표시 장치는 투명 전극과 금속 전극에 전압을 인가함으로써, 유기 발광층에 정공과 전자가 주입되고, 이들 정공과 전자의 재결합에 의해서 생기는 에너지가 형광 물자를 여기하고, 여기된 형광 물질이 기저 상태로 되돌아갈 때에 광을 방사한다는 원리로 발광한다. 도중의 재결합이라는 메카니즘은 일반 다이오드와 동일하고, 이 점으로부터도 예상할 수 있듯이, 전류와 발광 강도는 인가 전압에 대하여 정류성을 동반하는 강한 비선형성을 나타낸다.

유기 EL 표시 장치에 있어서는 유기 발광층에서의 발광을 취출하기 위해서, 적어도 한쪽의 전극이 투명해야 하며, 통상 산화 인듐 주석 (ITO) 등의 투명 도전체로 형성한 투명 전극을 양극으로서 사용하고 있다. 한편, 전자 주입을 쉽게 하여 발광 효율을 올리기 위해서는 음극에 일함수가 작은 물질을 사용하는 것이 중요하며, 통상 Mg-Ag, Al-Li 등의 금속 전극을 사용하고 있다.

이러한 구성의 유기 EL 표시 장치에 있어서, 유기 발광층은 두께 10㎚ 정도의 매우 얇은 막으로 형성되어 있다. 이 때문에, 유기 발광층도 투명 전극과 동일하게, 광을 거의 완전히 투과시킨다. 그 결과, 비발광시에 투명 기판의 표면으로부터 입사하여, 투명 전극과 유기 발광층을 투과하여 금속 전극에서 반사된 광이 다시 투명 기판의 표면측으로 나가기 때문에, 외부에서 시인하였을 때, 유기 EL 표시 장치의 표시면이 경면처럼 보인다.

전압의 인가에 의해서 발광하는 유기 발광층의 표면측에 투명 전극을 구비함 과 함께, 유기 발광층의 이면측에 금속 전극을 구비하여 이루어지는 유기 일렉트로 루미네센스 발광체를 포함하는 유기 EL 표시 장치에 있어서, 투명 전극의 표면측에 편광판을 형성함과 함께, 이들 투명 전극과 편광판 사이에 위상차판을 형성할 수 있다.

위상차판 및 편광판은 외부로부터 입사하여 금속 전극에서 반사되어 온 광을 편광하는 작용을 갖기 때문에, 그 편광 작용에 의해서 금속 전극의 경면을 외부로부터 시인시키지 않는다는 효과가 있다. 특히, 위상차판을 1/4 파장판으로 구성하고, 또한 편광판과 위상차판의 편광 방향이 이루는 각을 π/4 로 조정하면, 금속 전극의 경면을 완전히 차폐할 수 있다.

즉, 이 유기 EL 표시 장치에 입사하는 외부광은 편광판에 의해 직선 편광 성분만이 투과된다. 이 직선 편광은 위상차판에 의해 일반적으로 타원 편광이 되지만, 특히 위상차판이 1/4 파장판이고 게다가 편광판과 위상차판의 편광 방향이 이루는 각이 π/4 일 때에는 원 편광이 된다.

이 원 편광은 투명 기판, 투명 전극, 유기 박막을 투과하고, 금속 전극에서 반사되고, 다시 유기 박막, 투명 전극, 투명 기판을 투과하여, 위상차판에 다시 직선 편광이 된다. 그리고, 이 직선 편광은 편광판의 편광 방향과 직교하고 있기 때문에, 편광판을 투과할 수 없다. 그 결과, 금속 전극의 경면을 완전히 차폐할 수 있다.

이하에 본 발명의 실시예를 기재하여 보다 구체적으로 설명한다. 또, 이하에 있어서, 부라고 되어 있는 것은 중량부를 의미한다.

실시예 1

(요오드계 편광자의 제작)

중합도 2400, 비누화도 98.5% 의 폴리비닐알코올 수지를 용해한 고형분 13중량% 의 폴리비닐알코올 수용액과, 메소겐기의 양 말단에 하나씩 아크릴로일기를 갖는 액정성 단량체 (네마틱 액정 온도 범위가 55∼75℃) 와 글리세린과 광중합 개시제 (치바 스페셜티 케미컬즈사 제조의 이르가큐어 184) 를 폴리비닐알코올:액정성 단량체:글리세린:광중합 개시제=100:3:15:0.015 (중량비) 가 되도록 혼합하여, 액정 온도 범위 이상으로 가열하고 호모 믹서로 교반하여 혼합 용액을 얻었다. 당해 혼합 용액 중에 존재하고 있는 기포를 실온 (23℃) 에서 방치함으로써 탈포한 후에, 캐스트법으로 도공, 이어서 건조시킨 후에, 백탁한 두께 70㎛ 의 혼합 필름을 얻었다. 이 혼합 필름을 130℃ 에서 10분간 열처리하였다.

상기 혼합 필름에, (가) 30℃ 의 수욕에 필름을 침지하고 팽윤 또한 3배로 연신, (나) 30℃ 의 요오드:요오드화 칼륨=1:6 (중량비) 의 수용액 (농도 0.32중량%) 에 침지하고 염색, (다) 30℃ 의 붕산 3중량% 수용액에 침지하고 필름을 가교, (라) 추가로 55℃ 의 붕산 3.5중량% 수용액에 침지하고, 또한 2배 연신 (합계 6배로 연신), (마) 30℃ 의 요오드화 칼륨 5중량% 수용액욕에 침지하고 색상 조절 의 각 공정을 실시함으로써 습식 연신하였다. 이어서 (바) 50℃ 에서 5분간 건조 공정을 실시한 후, 추가로 (사) 고압 수은 자외 램프를 사용하여 조사량 250mJ/m² 에서 자외선 조사 공정을 실시하여, 편광자를 얻었다.

(이방 산란 발현의 확인과 굴절률의 측정)

또한 얻어진 편광자를 편광 현미경으로 관찰한 바, 폴리비닐알코올 매트릭스 중에 무수히 분산된 액정성 단량체의 미소 영역이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 액정성 단량체는 연신 방향으로 배향하고 있고, 미소 영역의 연신 방향 (Δn² 방향) 의 평균사이즈는 1∼2㎛ 였다.

매트릭스와 미소 영역의 굴절률에 관해서는 각각 따로따로 측정하였다. 측정은 20℃ 에서 행하였다. 우선, 공정 (나) 의 수용액을 물만으로 한 (염색을 없앤) 것 이외에는 상기 습식 연신과 동일한 조건에서 연신하여 폴리비닐알코올 필름 단독의 연신 필름의 굴절률을 아베 굴절계 (측정광 589㎚) 로 측정한 바, 연신 방향 (Δn¹ 방향) 의 굴절률=1.54, Δn² 방향의 굴절률=1.52 였다. 또한 액정성 단량체의 굴절률 (ne:이상광 굴절률 및 no:상광 굴절률) 을 측정하였다. no 는 수직 배향 처리를 실시한 고굴절률 유리 상에 액정성 단량체를 배향 도포 형성하고, 아베 굴절계 (측정광 589㎚) 로 측정하였다. 한편, 수평 배향 처리한 액정 셀에 액정성 단량체를 주입하고, 자동 복굴절 측정 장치 (오우지 계측기기 주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRA21ADH) 로 위상차 (Δn×d) 를 측정하고, 또한 별도로, 광간섭법에 의해 셀갭을 (d) 를 측정하고, 위상차/셀갭으로부터 Δn 을 산출하고, 이 Δn 과 no 의 합을 ne 로 하였다. ne (Δn¹ 방향의 굴절률에 상당)=1.66, no (Δn² 방향의 굴절률에 상당)=1.52 였다. 따라서, Δn¹=1.66-1.54=0.12, Δn²=1.52-1.52=0.00 으로 산출되었다. 이상으로부터 원하는 이방 산란이 발현되고 있는 것을 확인할 수 있었다.

참고예 1

실시예 1 에 있어서, (사) 자외선 조사 공정을 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 얻어진 편광자는 실시예 1 과 동일한 이방 산란 발현과 굴절률을 확인하였다.

비교예 1

실시예 1 에 있어서, 액정성 단량체와 광중합 개시제를 사용하지 않은 것, (사) 자외선 조사 공정을 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 편광자를 제작하였다.

실시예 2

(편광판의 제작)

실시예 1 에서 얻어진 편광자의 양면에, 7중량% 의 폴리비닐알코올 수용액으로 이루어지는 접착제를 도포한 후, 투명 보호 필름으로서 접착면을 가성소다 수용액으로 비누화 처리한 트리아세틸셀룰로오스 필름 (두께 80㎛) 을 접합하여 편광판을 얻었다.

참고예 2

실시예 2 에 있어서, 실시예 1 에서 얻어진 편광자 대신에, 참고예 1 에서 얻어진 편광자를 사용한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여, 편광판을 얻었다.

비교예 2

실시예 2 에 있어서, 실시예 1 에서 얻어진 편광자 대신에, 비교예 1 에서 얻어진 편광자를 사용한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여, 편광판을 얻었다.

실시예 3

(염료계 편광자의 제작)

중합도 2400, 비누화도 98.5% 의 폴리비닐알코올 수지를 용해한 고형분 13중량% 의 폴리비닐알코올 수용액과, 메소겐기의 양 말단에 하나씩 아크릴로일기를 갖 는 액정성 단량체 (네마틱 액정 온도 범위가 55∼75℃) 와 글리세린을 광중합 개시제 (치바 스페셜티 케미컬즈사 제조의 이르가큐어 184) 를 폴리비닐알코올:액정성 단량체:글리세린:광중합 개시제=100:3:15:0.015 (중량비) 가 되도록 혼합하여, 액정 온도 범위 이상으로 가열하고 호모 믹서로 교반하여 혼합 용액을 얻었다. 당해 혼합 용액 중에 존재하고 있는 기포를 실온 (23℃) 에서 방치함으로써 탈포한 후에, 캐스트법으로 도공, 이어서 건조시킨 후에, 백탁한 두께 70㎛ 의 혼합 필름을 얻었다. 이 혼합 필름을 130℃ 에서 10분간 열처리하였다.

상기 혼합 필름을 30℃ 의 수욕에서 팽윤시킨 후, 2색성 염료 (키시다 화학사 제조, 콩고레드) 를 함유하는 수용액으로 이루어지는 30℃ 의 염색욕에 침지하면서 3배로 연신하였다. 이어서, 50℃ 의 붕산 3중량% 수용액으로 이루어지는 가교욕에 침지하면서 총연신 배율이 6배가 되도록 연신하였다. 추가로 붕산 4중량% 수용액에 침지하여 가교하였다. 계속해서 50℃ 에서 5분간 건조 공정을 실시한 후, 추가로 고압 수은 자외 램프를 사용하여 조사량 250mJ/m² 로 자외선 조사 공정을 실시하여, 편광자를 얻었다. 얻어진 편광자는 실시예 1 과 동일한 이방 산란 발현과 굴절률을 확인하였다.

참고예 3

실시예 3 에 있어서, 자외선 조사 공정을 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 3 과 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 얻어진 편광자는 실시예 1 과 동일한 이방 산란 발현과 굴절률을 확인하였다.

실시예 4

실시예 1 에 있어서, 요오드계 편광자의 제작에 있어서, 혼합 용액 조정시에 광중합 개시제를 첨가하지 않은 것, 또한, 자외선 조사 공정 대신에 전자선을 30 kGy 조사한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 요오드계 편광자를 얻었다. 얻어진 편광자는 실시예 1 과 동일한 이방 산란 발현과 굴절률을 확인하였다.

참고예 4

실시예 4 에 있어서, 전자선 조사 공정을 행하지 않은 것 이외에는 실시예 4 와 동일하게 하여 편광자를 얻었다. 얻어진 편광자는 실시예 1 과 동일한 이방 산란 발현과 굴절률을 확인하였다.

실시예 5

참고예 4 에 있어서 제작한 요오드계 편광자의 양면에, 노르보르넨계의 보호 필름 (일본 제온 주식회사 제조, 제오노아:두께 40㎛) 을 우레탄계 접착제 (미쓰이다케다 케미컬 주식회사 제조, M631-N) 를 통하여 접합하고, 보호 필름 너머로 전자선을 편면 40kGy 씩 양면 조사하여, 편광판을 얻었다.

참고예 5

실시예 5 에 있어서, 전자선 조사 공정을 행하지 않은 것 이외에는 실시예 5 와 동일하게 하여 편광판을 얻었다.

(평가)

실시예, 참고예 및 비교예에서 얻어진 편광자 및 편광판 (샘플) 의 광학 특성을 적분구 부착 분광 광도계 (히타치 제작소 제조의 U-4100) 로 측정하였다. 각 직선 편광에 대한 투과율은 그랜톰슨 프리즘 편광자를 통해서 얻어진 완전 편광을 100% 로 하여 측정하였다． 또, 투과율은 CIE1931표색계에 기초하여 산출한 시감도 보정한 Y값으로 나타내었다. k₁ 은 최대 투과율 방향의 직선 편광 투과율, k₂ 는 그 직교 방향의 직선 편광 투과율을 나타낸다.

편광도 P 는 P={(k₁-k₂)/(k₁+k₂)}×100 으로 산출하였다. 단체 투과율 T 는 T=(k₁+k₂)/2 로 산출하였다.

더욱이 실시예 1 (참고예 1), 비교예 1 에서 얻어진 편광자에 관해서는 편광 흡광 스펙트럼의 측정을 그랜톰슨 프리즘을 구비한 분광 광도계 ((주) 히타치 제작소 제조, U4100) 에 의해 행하였다. 실시예 1 및 비교예 1 에서 얻어진 편광자의 편광 흡광 스펙트럼을 도 2 에 나타낸다. 도 2(a) 의「MD 편광」은 연신축과 평행한 진동면을 가지는 편광을 입사한 경우의 편광 흡광 스펙트럼, 도 2(b) 의「TD 편광」은 연신축에 수직한 진동면을 가지는 편광을 입사한 경우의 편광 흡광 스펙트럼이다.

TD 편광 (=편광자의 투과축) 에 관해서는, 실시예 1 및 비교예 1 의 편광자의 흡광도는 가시역 전역에서 거의 동일한 데 대하여, MD 편광 (=편광자의 흡수+산란축) 에 관해서는 단파장측에서 실시예 1 의 편광자의 흡광도가 비교예 1 의 편광자의 흡광도를 상회하였다. 요컨대, 단파장측에서는 실시예 1 의 편광자의 편광 성능이 비교예 1 의 편광자를 상회한다는 것을 나타낸다. 실시예 1 와 비교예 1 에서는 연신, 염색 등의 조건은 전부 동일하기 때문에, 요오드계 흡광체의 배 향도도 동일하다고 생각된다. 때문에, 실시예 1 의 편광자의 MD 편광에서의 흡광도 상승은 상기 서술한 바와 같이 요오드에 의한 흡수에 이방 산란 효과가 더해진 것에 의한 효과에 의해서 편광 성능이 향상된 것을 나타내는 것이다.

불균일의 평가는 암실에서, 액정 디스플레이에 사용되는 백라이트의 상면에 샘플 (편광자) 을 배치하고, 추가로, 시판되는 편광판 (닛토덴코사 제조의 NPF-SEG1224DU) 을 검광자로서 편광축이 직교하도록 적층하고, 육안으로 하기 기준에 의해 그 레벨을 확인하였다.

×:육안으로 불균일을 확인할 수 있는 레벨.

○:육안으로 불균일을 확인할 수 없는 레벨.

	직선 편광의 투과율 (%)		단체 투과율 (%)	편광도 (%)	불균일
	최대 투과 방향 (k1)	직교 방향 (k2)
실시예 1	86.9	0.03	43.47	99.97	○
참고예 1	86.9	0.04	43.47	99.95	○
비교예 1	86.9	0.06	43.48	99.93	×
실시예 2	86.9	0.03	43.47	99.97	○
참고예 2	86.9	0.04	43.47	99.95	○
비교예 2	86.9	0.06	43.48	99.93	×
실시예 3	83	1.3	42.15	98.45	○
참고예 3	83	1.5	42.25	98.21	○
실시예 4	86.9	0.03	43.47	99.97	○
참고예 4	86.9	0.04	43.47	99.95	○
실시예 5	86.9	0.04	43.47	99.95	○
참고예 5	86.9	0.04	43.47	99.95	○

상기 표 1 에 나타내는 바와 같이, 미소 영역 (액정성 재료) 을 매트릭스 중에 분산한 실시예, 참고예의 편광자, 편광판은 미소 영역을 함유하지 않고 있는 종래 비교예의 편광자, 편광판에 비해 k₂ 의 값이 낮아져 있고, 이방성 산란 효과에 의해, 편광도가 높고, 편광 성능이 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 실시예에서는 참고예보다도 더욱 k₂ 의 값이 저하되어 있어 편광도가 높아져 있다.

또 에너지선을 조사한 실시예와 에너지선을 조사하지 않은 참고예에서 광학 특성 (불균일) 에 다름이 없다는 점에서, 자외선 조사를 실시함으로써, 미소 영역의 배향을 교란시켜, 이방성 산란 효과를 저해하는 영항은 없다는 것을 알 수 있다.

(미소 영역을 형성하는 액정성 재료의 경화 확인)

실시예, 참고예의 편광자, 편광판을 2㎝×2㎝ 의 샘플로서 잘라내고, 편광 현미경 크로스니콜 하에서 흡수축이 편광 현미경의 검광자 또는 편광자와 45°가 되도록 배치하였다. 이 측정 환경 하에서, 편광 현미경용 가열 유닛을 사용하여, 편광자, 편광판을 가열하면서 관찰하여, 하기 기준으로 평가하였다. 가열은 액정성 재료의 액정 온도 범위를 초과할 정도의 고온이고, 편광자나 편광판에 악영향을 주지 않을 정도 (여기서는 90℃) 로 하였다. 하기 평가에 있어서, 가열에 의한 변화는 크로스니콜로 관찰한 경우의 광누설로, 가열에 의해 편광 해소가 생긴 것으로 생각된다.

○:가열에 의해 변화없음.

×:가열에 의해 변화함.

	가열 변화
실시예 1	○
참고예 1	×
실시예 2	○
참고예 2	×
실시예 3	○
참고예 3	×
실시예 4	○
참고예 4	×
실시예 5	○
참고예 5	×

실시예에서는 미소 영역은 경화되어 있고, 가열을 하더라도 이방성을 유지하고 있지만, 참고예에서는 미소 영역은 경화되어 있지 않기 때문에 가열에 의해 등방 상태가 되어, 입사한 편광이 편광 해소되지 않고 검게 관찰된다.

본 발명의 편광자의 구조와 유사한 편광자로서, 일본 공개특허공보 2002-207118호에는 수지 매트릭스 중에 액정성 복굴절 재료와 2색성 흡수 재료의 혼합상을 분산시킨 것이 개시되어 있다. 그 효과는 본 발명과 동일한 종류인 것이다. 그러나, 일본 공개특허공보 2002-207118호와 같이 분산상으로 2색성 흡수 재료가 존재하고 있는 경우에 비교하여, 본 발명과 같이 매트릭스층에 2색성 흡수 재료가 존재하는 편이 산란된 편광이 흡수층을 통과하지만 광로 길이가 길어지기 때문에, 보다 산란된 광을 흡수할 수 있다. 때문에, 본 발명 쪽이 편광 성능 향상의 효과가 훨씬 높다. 또한 제조 공정이 간단하다.

또한 일본 특허공표공보 2000-506990호에는 연속상 또는 분산상 중 어느 하나에 2색성 염료가 첨가된 광학체가 개시되어 있지만, 본 발명은 2색성 염료가 아니라 요오드를 사용하고 있다는 점에 큰 특징이 있다. 2색성 염료가 아닌 요오드를 사용하는 경우에는 이하의 이점이 있다. (1) 요오드에 의해서 발현되는 흡수 2색성은 2색성 염료보다도 높다. 따라서, 얻어지는 편광자의 편광 특성도 요오드를 사용한 편이 높아진다. (2) 요오드는 연속상 (매트릭스상) 에 첨가되기 전에는 흡수 2색성을 나타내지 않고, 매트릭스에 분산된 후, 연신함으로써 2색성을 나타내는 요오드계 흡광체가 형성된다. 이 점은 연속상에 첨가되기 전부터 2색성을 갖고 있는 2색성 염료와 다른 점이다. 요컨대, 요오드는 매트릭스에 분산될 때에는 요오드인 채로 있다. 이 경우, 매트릭스로의 확산성은 일반적으로 2색성 염료에 비하여 훨씬 좋다. 결과적으로, 요오드계 흡광체는 2색성 염료보다도 필름의 구석구석까지 분산된다. 때문에, 산란 이방성에 의한 광로 길이 증대 효과를 최대한 활용할 수 있어 편광 기능이 증대한다.

또한 일본 특허공표공보 2000-506990호에 기재된 발명의 배경에는 Aphonin 에 의해서, 액정 액적을 폴리머 매트릭스 중에 배치하여 이루어지는 연신 필름의 광학 특성에 관해서 기재되어 있다. 그러나, Aphonin 등은 2색성 염료를 사용하지 않고 매트릭스상과 분산상 (액정 성분) 으로 이루어지는 광학 필름에 대해 언급한 것으로, 액정 성분은 액정 폴리머 또는 액정 모노머의 중합물이 아니기 때문에, 당해 필름 중의 액정 성분의 복굴절은 전형적으로 온도에 의존하며 민감하다. 한편, 본 발명은 요오드계 흡광체를 함유하는 투광성의 수용성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자를 제공하는 것이며, 나아가서는 본 발명의 액정성 재료는 액정 폴리머에서는 액정 온도 범위에서 배향시킨 후, 실온으로 냉각하여 배향이 고정되고, 액정 모노머에서는 동일하게 배향시킨 후, 자외선 경화 등에 의해서 배향이 고정되는 것으로, 액정성 재료에 의해 형성된 미소 영역의 복굴절은 온도에 따라서 변화하는 것은 아니다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 편광자, 편광판, 적층 광학 필름은 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치, CRT, PDP 등의 화상 표시 장치에 바람직하게 사용된다.

Claims (13)

1. 2색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성을 갖는 복굴절 재료에 의해 형성되고, 배향된 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자의 제조 방법으로서,

   상기 제조 방법은 상기 액정성을 갖는 복굴절 재료의 배향을 고정화시키기 위한 에너지선 조사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   편광자의 제조 방법이,

   (1) 상기 투광성 수지에, 상기 액정성을 갖는 복굴절 재료가 분산된 혼합 용액을 제조하는 공정,

   (2) 상기 (1) 의 혼합 용액을 필름화하는 공정,

   (3) 상기 (2) 에서 얻어진 필름을 배향하는 공정,

   (4) 상기 매트릭스가 되는 투광성 수지에, 2색성 흡수 재료를 분산시키는 공정, 및

   (5) 상기 에너지선 조사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   혼합 용액이 광중합 개시제를 함유하는 것을 특징으로 하는 편광자의 제조 방법.
4. 제 1 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 편광자.
5. 2색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성을 갖는 복굴절 재료에 의해 형성되고, 배향된 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자로서,

   상기 편광자는 광중합 개시제를 함유하는 것을 특징으로 하는 편광자.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 편광자의 적어도 편면에, 투명 보호층을 형성한 편광판.
7. 제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 편광자가 적어도 1장 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
8. 2색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성을 갖는 복굴절 재료에 의해 형성되고, 배향된 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자와, 투명 보호층을 접착제를 통하여 접합시켜 편광판을 제조하는 방법으로서,

   상기 접합 후에, 상기 액정성을 갖는 복굴절 재료의 배향을 고정화시키기 위한 에너지선 조사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판의 제조 방법.
9. 제 8 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 편광판.
10. 제 9 항에 기재된 편광판이 적어도 1장 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
11. 2색성 흡수 재료를 함유하는 투광성 수지에 의해 형성되는 매트릭스 중에, 에너지선으로 경화시킬 수 있는 액정성을 갖는 복굴절 재료에 의해 형성되고, 배향된 미소 영역이 분산된 구조의 필름으로 이루어지는 편광자 또는 당해 편광자의 적어도 편면에 투명 보호층을 형성한 편광판과, 광학 필름을 접착제 또는 점착제를 통하여 접합시켜 적층 광학 필름을 제조하는 방법으로서,

    상기 접합 후에, 상기 액정성을 갖는 복굴절 재료의 배향을 고정화시키기 위한 에너지선 조사 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 광학 필름의 제조 방법.
12. 제 11 항에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 적층 광학 필름.
13. 제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 편광자, 제 6 항 또는 제 9 항에 기재된 평 광판 또는 제 7 항, 제 10 항 또는 제 12 항에 기재된 광학 필름이 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.

Images