KR20180026341A - 광학 부재 - Google Patents

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KR20180026341A
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고조 나카무라
다이스케 핫토리
가즈히토 호소카와
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 액정 표시 장치에 사용한 경우에 광원으로부터 출사되는 광을 고효율로 액정 표시 패널에 입사시킬 수 있는 광학 부재를 제공한다.
(해결 수단) 광학 부재 (100) 는, 편광판 (10) 과 반사형 편광자 (20) 와 편광 변환층 (30) 과 프리즘층 (42) 이 이 순서로 일체화되어 있고, 편광 변환층은, 편광도가 99.99 ％ 인 제 1 및 제 2 편광자를 투과하는 자연광의 휘도에 대해, 평행 휘도 L0 으로 하고, 직교 휘도 L90 으로 했을 때, L90/L0 ≥ 0.2 를 만족시킨다.

Description

광학 부재{OPTICAL MEMBER}
본 발명은 광학 부재에 관한 것이다.
최근, 디스플레이로서, 면광원 장치를 사용한 액정 표시 장치의 보급에는 눈에 띄는 것이 있다. 예를 들어, 에지 라이트형 면광원 장치를 구비하는 액정 표시 장치에서는, 광원으로부터 출사된 광은, 도광판에 입사하고, 도광판의 출광면 (액정 셀측면) 과 이면에서 전반사를 반복하면서 전파된다. 도광판 내를 전파하는 광의 일부는, 도광판의 이면 등에 형성된 광 산란체 등에 의해 진행 방향이 바뀌어 출광면으로부터 도광판 밖으로 출사한다. 도광판의 출광면으로부터 출사한 광은, 확산 시트, 프리즘 시트, 휘도 향상 필름 등의 각종 광학 시트에 의해 확산·집광된 후, 액정 셀의 양측에 편광판이 배치된 액정 표시 패널에 입사한다. 액정 셀의 액정층의 액정 분자는 화소마다 구동되어, 입사광의 투과 및 흡수를 제어한다. 그 결과, 화상이 표시된다.
상기 프리즘 시트는, 대표적으로는, 면광원 장치의 케이싱에 끼워넣어져, 도광판의 출사면에 근접하여 형성된다. 이와 같은 면광원 장치를 사용한 액정 표시 장치에 있어서는, 프리즘 시트를 설치할 때나, 실사용 환경하에 있어서 당해 프리즘 시트와 도광판이 문질러져, 도광판이 손상되는 경우가 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 프리즘 시트를 광원측 편광판에 일체화하는 기술이 제안되어 있다 (특허문헌 1).
일본 공개특허공보 평11-295714호
그러나, 이와 같은 프리즘 시트가 일체화된 편광판을 사용한 액정 표시 장치는, 정면 휘도가 불충분하여 어둡다는 문제가 있다. 본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 액정 표시 장치에 사용한 경우에, 광원으로부터 출사되는 광을 고효율로 액정 표시 패널에 입사시킬 수 있는 광학 부재를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 광학 부재는, 편광판과 반사형 편광자와 편광 변환층과 프리즘층이 이 순서로 일체화되어 있으며, 상기 편광 변환층은, 편광도가 99.99 ％ 인 제 1 및 제 2 편광자를 투과하는 자연광의 휘도에 대해, 서로의 흡수축이 평행이 되도록 배치된 상기 제 1 및 제 2 편광자 사이에 상기 편광 변환층을 배치했을 때의 상기 휘도를 평행 휘도 L0 으로 하고, 서로의 흡수축이 직교하도록 배치된 상기 제 1 및 제 2 편광자 사이에 상기 편광 변환층을 배치했을 때의 상기 휘도를 직교 휘도 L90 으로 했을 때, L90/L0 ≥ 0.2 를 만족시킨다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 편광 변환층이 위상차층이고, 상기 위상차층의 면내 위상차 Re (550) 이 3500 ㎚ 이상이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 편광 변환층이 광 확산층이고, 상기 광 확산층의 헤이즈값이 80 ％ ∼ 99.9 ％ 이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 편광 변환층이 λ／4 판이고, 상기 λ／4 판의 면내 위상차 Re (550) 이 80 ㎚ ∼ 200 ㎚ 이고, 상기 λ／4 판의 지상축과 상기 반사형 편광자의 반사축이 이루는 각도가 30°∼ 60°이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 반사형 편광자와 상기 프리즘층 사이, 또는 상기 반사형 편광자의 상기 프리즘층과는 반대측에, 저굴절률층이 일체화되고, 상기 저굴절률층의 굴절률이 1.30 이하이다.
하나의 실시형태에 있어서는, 상기 반사형 편광자가 직선 편광형 반사 편광자이다.
본 발명에 의하면, 광원으로부터 출사되는 광을 고효율로 액정 표시 패널에 입사시킬 수 있는 광학 부재를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 하나의 실시형태에 관련된 광학 부재의 단면도이다.
도 2 는, 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 광학 부재의 단면도이다.
도 3 은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 광학 부재의 단면도이다.
도 4 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 광학 부재의 단면도이다.
도 5 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 광학 부재의 단면도이다.
도 6 은, 본 발명의 광학 부재에 사용될 수 있는 반사형 편광자의 일례의 개략 사시도이다.
도 7 은, 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시형태에는 한정되지 않는다.
(용어 및 기호의 정의)
본 명세서에 있어서의 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 굴절률이고, 「nz」 는 두께 방향의 굴절률이다.
(2) 면내 위상차 (Re)
「Re (λ)」 는, 23 ℃ 에 있어서의 파장 λ ㎚ 의 광으로 측정한 면내 위상차이다. Re (λ) 는, 층 (필름) 의 두께를 d (㎚) 로 했을 때, 식 : Re = (nx - ny) × d 에 의해 구해진다. 예를 들어, 「Re (550)」 은, 23 ℃ 에 있어서의 파장 550 ㎚ 의 광으로 측정한 면내 위상차이다.
(3) 두께 방향의 위상차 (Rth)
「Rth (λ)」 는, 23 ℃ 에 있어서의 파장 λ ㎚ 의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. 예를 들어, 「Rth (550)」 은, 23 ℃ 에 있어서의 파장 550 ㎚ 의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차이다. Rth (λ) 는, 층 (필름) 의 두께를 d (㎚) 로 했을 때, 식 : Rth = (nx - nz) × d 에 의해 구해진다.
(4) Nz 계수
Nz 계수는, Nz = Rth/Re 에 의해 구해진다.
A. 광학 부재의 전체 구성
광학 부재는, 편광판 (10) 과 반사형 편광자 (20) 와 편광 변환층 (30) 과 프리즘 시트 (40) 를 이 순서로 갖고, 편광판 (10), 반사형 편광자 (20), 편광 변환층 (30), 및 프리즘 시트 (40) 는 일체화되어 있다. 프리즘 시트 (40) 는, 대표적으로는, 기재부 (41) 와 프리즘부 (42) (프리즘층) 를 갖는다.
편광 변환층 (30) 은, 프리즘 시트 (40) 측으로부터 입사하는 광의 편광 상태를 변환 (또는 해소) 하여 반사형 편광자 (20) 측으로 출사한다. 편광 변환층 (30) 은, 다음 식으로 나타내는 편광 변환도 PCON 이 0.2 이상이다.
편광 변환도 (PCON) = L90/L0
여기서, L0 (평행 휘도) 은, 편광도가 99.99 ％ 인 제 1 및 제 2 편광자를 투과하는 가시광의 자연광의 휘도에 대해, 서로의 흡수축이 평행이 되도록 배치된 제 1 및 제 2 편광자 사이에 편광 변환층을 배치했을 때의 상기 휘도이고, L90 (직교 휘도) 은, 서로의 흡수축이 직교하도록 배치된 제 1 및 제 2 편광자 사이에 편광 변환층을 배치했을 때의 상기 휘도이다. 상기의 구성에 의하면, 액정 표시 패널의 시인측과는 반대측의 편광판과 백라이트 유닛 사이에 광학 부재를 배치했을 경우에, 반사형 편광자 (20) 에는, 백라이트 유닛으로부터 출사되어 편광 변환층 (30) 에 의해 편광 상태가 변환 (또는 해소) 된 광이 입사한다. 이로써, 백라이트 유닛으로부터 출사되는 광의 이용 효율이 향상될 수 있다.
광학 부재는, 편광판 (10), 반사형 편광자 (20), 편광 변환층 (30), 및 프리즘 시트 (40) 외에, 각종 광학 시트를 가질 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 하나의 실시형태에 관련된 광학 부재 (100) 의 단면도이다. 도 2 는, 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 광학 부재의 단면도이다. 도 2 에 나타내는 광학 부재 (101) 는, 편광판 (10) 과 저굴절률층 (60) 과 광 확산층 (50) 과 반사형 편광자 (20) 와 편광 변환층 (30) 과 프리즘 시트 (40) 를 이 순서로 갖는다. 도 3 은, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 광학 부재의 단면도이다. 도 3 에 나타내는 광학 부재 (102) 는, 편광판 (10) 과 저굴절률층 (60) 과 반사형 편광자 (20) 와 편광 변환층 (30) 과 광 확산층 (50) 과 프리즘 시트 (40) 를 이 순서로 갖는다. 도 4 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 광학 부재의 단면도이다. 도 4 에 나타내는 광학 부재 (103) 는, 편광판 (10) 과 광 확산층 (50) 과 반사형 편광자 (20) 와 편광 변환층 (30) 과 저굴절률층 (60) 과 프리즘 시트 (40) 를 이 순서로 갖는다. 도 5 는, 본 발명의 또 다른 실시형태에 관련된 광학 부재의 단면도이다. 도 5 에 나타내는 광학 부재 (104) 는, 편광판 (10) 과 광 확산층 (50) 과 반사형 편광자 (20) 와 저굴절률층 (60) 과 프리즘 시트 (40) 를 이 순서로 갖고, 프리즘 시트 (40) 는, 기재부로서 기능하는 편광 변환층 (30) 과 프리즘부 (42) (프리즘층) 를 갖는다. 또한, 2 이상의 상기 실시형태를 조합해도 된다.
B. 편광판
편광판 (10) 은, 대표적으로는, 편광자 (11) 와, 편광자 (11) 의 편측에 배치된 보호층 (12) 과, 편광자 (11) 의 다른 일방의 측에 배치된 보호층 (13) 을 갖는다. 편광자는, 대표적으로는 흡수형 편광자이다.
B-1. 편광자
상기 흡수형 편광자로는, 목적에 따라 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 예를 들어, 편광자를 형성하는 수지 필름은, 단층의 수지 필름이어도 되고, 2 층 이상의 적층체이어도 된다.
단층의 수지 필름으로 구성되는 편광자의 구체예로는, 폴리비닐알코올 (PVA) 계 필름, 부분 포르말화 PVA 계 필름, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질에 의한 염색 처리 및 연신 처리가 실시된 것, PVA 의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 광학 특성이 우수하므로, PVA 계 필름을 요오드로 염색하여 1 축 연신하여 얻어진 편광자가 사용된다.
상기 요오드에 의한 염색은, 예를 들어, PVA 계 필름을 요오드 수용액에 침지시킴으로써 실시된다. 상기 1 축 연신의 연신 배율은, 바람직하게는 3 ∼ 7 배이다. 연신은, 염색 처리 후에 실시해도 되고, 염색하면서 실시해도 된다. 또, 연신하고 나서 염색해도 된다. 필요에 따라, PVA 계 필름에, 팽윤 처리, 가교 처리, 세정 처리, 건조 처리 등이 실시된다. 예를 들어, 염색 전에 PVA 계 필름을 물에 침지시켜 수세함으로써, PVA 계 필름 표면의 오염이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 뿐만 아니라, PVA 계 필름을 팽윤시켜 염색 불균일 등을 방지할 수 있다.
적층체를 사용하여 얻어지는 편광자의 구체예로는, 수지 기재와 당해 수지 기재에 적층된 PVA 계 수지층 (PVA 계 수지 필름) 의 적층체, 혹은 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA 계 수지층의 적층체를 사용하여 얻어지는 편광자를 들 수 있다. 수지 기재와 당해 수지 기재에 도포 형성된 PVA 계 수지층의 적층체를 사용하여 얻어지는 편광자는, 예를 들어, PVA 계 수지 용액을 수지 기재에 도포하고, 건조시켜 수지 기재 상에 PVA 계 수지층을 형성하여, 수지 기재와 PVA 계 수지층의 적층체를 얻는 것 ; 당해 적층체를 연신 및 염색하여 PVA 계 수지층을 편광자로 하는 것 ; 에 의해 제조될 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 연신은, 대표적으로는 적층체를 붕산 수용액 중에 침지시켜 연신하는 것을 포함한다. 또한 연신은, 필요에 따라, 붕산 수용액 중에서의 연신 전에 적층체를 고온 (예를 들어, 95 ℃ 이상) 에서 공중 연신하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 얻어진 수지 기재/편광자의 적층체는 그대로 사용해도 되고 (즉, 수지 기재를 편광자의 보호층으로 해도 되고), 수지 기재/편광자의 적층체로부터 수지 기재를 박리하고, 당해 박리면에 목적에 따른 임의의 적절한 보호층을 적층하여 사용해도 된다. 이와 같은 편광자의 제조 방법의 자세한 것은, 예를 들어 일본 공개특허공보 2012-73580호에 기재되어 있다. 당해 공보는, 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로서 원용된다.
편광자의 두께는, 대표적으로는 1 ㎛ ∼ 80 ㎛ 이다. 편광자의 두께의 상한은, 바람직하게는 50 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 25 ㎛ 이고, 특히 바람직하게는 12 ㎛ 이다. 편광자의 두께의 하한은, 바람직하게는 1 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이다. 편광자의 두께가 이와 같은 범위이면, 가열시의 컬을 양호하게 억제할 수 있고, 및 양호한 가열시의 외관 내구성이 얻어진다.
편광자의 파장 589 ㎚ 의 투과율 (단체 투과율이라고도 한다) 은, 바람직하게는 41 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 42 ％ 이상이다. 또한, 단체 투과율의 이론적인 상한은 50 ％ 이다. 또, 편광도는, 바람직하게는 99.5 ％ ∼ 100 ％ 이고, 더욱 바람직하게는 99.9 ％ ∼ 100 ％ 이다. 상기의 범위이면, 액정 표시 장치에 사용했을 때에 정면 방향의 콘트라스트를 보다 한층 높게 할 수 있다.
상기 단체 투과율 및 편광도는, 분광 광도계를 사용하여 측정할 수 있다. 상기 편광도의 구체적인 측정 방법으로는, 상기 편광자의 평행 투과율 (H0) 및 직교 투과율 (H90) 을 측정하고, 식 : 편광도 (％) = {(H0 - H90)/(H0 + H90)}1/2 × 100 으로부터 구할 수 있다. 상기 평행 투과율 (H0) 은, 동일한 편광자 2 장을 서로의 흡수축이 평행이 되도록 중첩하여 제조한 평행형 적층 편광자의 투과율의 값이다. 또, 상기 직교 투과율 (H90) 은, 동일한 편광자 2 장을 서로의 흡수축이 직교하도록 중첩하여 제조한 직교형 적층 편광자의 투과율의 값이다. 또한, 이들 투과율은, JlS Z 8701-1982 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해, 시감도 보정을 실시한 Y 값이다.
편광판 (10) 은, 대표적으로는 장척상 (예를 들어, 롤상) 으로 제공되어 광학 부재의 제조에 사용된다. 하나의 실시형태에 있어서는, 편광자는 장척 방향으로 흡수축을 갖는다. 이와 같은 편광자는, 당업계에서 관용되고 있는 제조 방법 (예를 들어, 상기와 같은 제조 방법) 에 의해 얻어질 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는, 편광자는 폭 방향으로 흡수축을 갖는다. 이와 같은 편광자이면, 이른바 롤·투·롤에 의해 폭 방향으로 반사축을 갖는 직선 편광 분리형의 반사형 편광자와 적층하여 본 발명의 광학 부재를 제조할 수 있기 때문에, 제조 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
B-2. 보호층
보호층은, 편광판의 보호 필름으로서 사용할 수 있는 임의의 적절한 필름으로 형성된다. 당해 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로는, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 폴리노르보르넨계, 폴리올레핀계, (메트)아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또, (메트)아크릴계, 우레탄계, (메트)아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열 경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 이 밖에도, 예를 들어, 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로는, 예를 들어, 측사슬에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측사슬에 치환 또는 비치환의 페닐기 그리고 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예를 들어, 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 당해 폴리머 필름은, 예를 들어, 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다. 각각의 보호층은 동일해도 되고, 상이해도 된다.
보호층의 두께는, 바람직하게는 10 ㎛ ∼ 100 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 20 ㎛ ∼ 100 ㎛ 이다. 보호층은, 접착층 (구체적으로는, 접착제층, 점착제층) 을 개재하여 편광자에 적층되고 있어도 되고, 편광자에 밀착 (접착층을 개재하지 않고) 적층되어 있어도 된다. 접착제층은, 임의의 적절한 접착제로 형성된다. 접착제로는, 예를 들어, 폴리비닐알코올계 수지를 주성분으로 하는 수용성 접착제를 들 수 있다. 폴리비닐알코올계 수지를 주성분으로 하는 수용성 접착제는, 바람직하게는, 금속 화합물 콜로이드를 추가로 함유할 수 있다. 금속 화합물 콜로이드는, 금속 화합물 미립자가 분산매 중에 분산되어 있는 것일 수 있고, 미립자의 동종 전하의 상호 반발에서 기인하여 정전적 안정화되어, 영속적으로 안정성을 갖는 것일 수 있다. 금속 화합물 콜로이드를 형성하는 미립자의 평균 입자경은, 편광 특성 등의 광학 특성에 악영향을 미치지 않는 한, 임의의 적절한 값일 수 있다. 바람직하게는 1 ㎚ ∼ 100 ㎚, 더욱 바람직하게는 1 ㎚ ∼ 50 ㎚ 이다. 미립자를 접착제층 중에 균일하게 분산시킬 수 있고, 접착성을 확보하고, 또한 크닉을 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 「크닉」 이란, 편광자와 보호층의 계면에서 발생하는 국소적인 요철 결함을 말한다.
C. 반사형 편광자
반사형 편광자 (20) 는, 특정한 편광 상태 (편광 방향) 의 편광을 투과하고, 그 이외의 편광 상태의 광을 반사하는 기능을 갖는다. 반사형 편광자 (20) 는, 직선 편광 분리형이어도 되고, 원 편광 분리형이어도 된다. 이하, 일례로서, 직선 편광 분리형의 반사형 편광자에 대해 설명한다. 또한, 원 편광 분리형의 반사형 편광자로는, 예를 들어, 콜레스테릭 액정을 고정화시킨 필름과 λ／4 판의 적층체를 들 수 있다.
도 6 은, 반사형 편광자의 일례의 개략 사시도이다. 반사형 편광자는, 복굴절성을 갖는 층 A 와 복굴절성을 실질적으로 갖지 않는 층 B 가 교대로 적층된 다층 적층체이다. 예를 들어, 이와 같은 다층 적층체의 층의 총수는, 50 ∼ 1000 일 수 있다. 도시예에서는, A 층의 x 축 방향의 굴절률 nx 가 y 축 방향의 굴절률 ny 보다 크고, B 층의 x 축 방향의 굴절률 nx 와 y 축 방향의 굴절률 ny 는 실질적으로 동일하다. 따라서, A 층과 B 층의 굴절률차는, x 축 방향에 있어서 크고, y 축 방향에 있어서는 실질적으로 제로이다. 그 결과, x 축 방향이 반사축이 되고, y 축 방향이 투과축이 된다. A 층과 B 층의 x 축 방향에 있어서의 굴절률차는, 바람직하게는 0.2 ∼ 0.3 이다. 또한, x 축 방향은, 후술하는 제조 방법에 있어서의 반사형 편광자의 연신 방향에 대응한다.
상기 A 층은, 바람직하게는, 연신에 의해 복굴절성을 발현하는 재료로 구성된다. 이와 같은 재료의 대표예로는, 나프탈렌디카르복실산폴리에스테르 (예를 들어, 폴리에틸렌나프탈레이트), 폴리카보네이트 및 아크릴계 수지 (예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트) 를 들 수 있다. 폴리에틸렌나프탈레이트가 바람직하다. 상기 B 층은, 바람직하게는, 연신해도 복굴절성을 실질적으로 발현하지 않는 재료로 구성된다. 이와 같은 재료의 대표예로는, 나프탈렌디카르복실산과 테레프탈산의 코폴리에스테르를 들 수 있다.
반사형 편광자는, A 층과 B 층의 계면에 있어서, 제 1 편광 방향을 갖는 광 (예를 들어, p 파) 을 투과하고, 제 1 편광 방향과는 직교하는 제 2 편광 방향을 갖는 광 (예를 들어, s 파) 을 반사한다. 반사한 광은, A 층과 B 층의 계면에 있어서, 일부가 제 1 편광 방향을 갖는 광으로서 투과하고, 일부가 제 2 편광 방향을 갖는 광으로서 반사한다. 반사형 편광자의 내부에 있어서, 이와 같은 반사 및 투과가 다수 반복됨으로써, 광의 이용 효율을 높일 수 있다.
하나의 실시형태에 있어서는, 반사형 편광자는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 편광판 (10) 과 반대측의 최외층으로서 반사층 (R) 을 포함하고 있어도 된다. 반사층 (R) 을 형성함으로써, 최종적으로 이용되지 않고 반사형 편광자의 최외부로 되돌아온 광을 다시 이용할 수 있기 때문에, 광의 이용 효율을 더욱 높일 수 있다. 반사층 (R) 은, 대표적으로는, 폴리에스테르 수지층의 다층 구조에 의해 반사 기능을 발현한다.
반사형 편광자의 전체 두께는, 목적, 반사형 편광자에 포함되는 층의 합계수 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 반사형 편광자의 전체 두께는, 바람직하게는 10 ㎛ ∼ 150 ㎛ 이다. 전체 두께가 이와 같은 범위이면, 광 확산층과 프리즘 시트의 프리즘부의 거리를 원하는 범위로 할 수 있고, 결과적으로, 모아레의 발생을 억제하고, 또한 높은 휘도를 갖는 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
하나의 실시형태에 있어서는, 광학 부재에 있어서, 반사형 편광자 (20) 는, 편광판 (10) (실질적으로는, 편광자 (11)) 의 투과축에 평행한 편광 방향의 광을 투과하도록 하여 배치된다. 즉, 반사형 편광자 (20) 는, 그 투과축이 편광판 (10) 의 투과축 방향과 대략 평행 방향이 되도록 하여 배치된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 편광판 (10) 에 흡수되어 버리는 광을 재이용할 수 있어, 이용 효율을 더욱 높일 수 있고, 또, 휘도도 향상시킬 수 있다.
반사형 편광자는, 대표적으로는, 공압출과 횡연신을 조합하여 제조될 수 있다. 공압출은 임의의 적절한 방식으로 실시될 수 있다. 예를 들어, 피드 블록 방식이어도 되고, 멀티매니폴드 방식이어도 된다. 예를 들어, 피드 블록 중에서 A 층을 구성하는 재료와 B 층을 구성하는 재료를 압출하고, 이어서, 멀티플라이어를 사용하여 다층화한다. 또한, 이와 같은 다층화 장치는 당업자에게 공지된 바이다. 이어서, 얻어진 장척상의 다층 적층체를 대표적으로는 반송 방향에 직교하는 방향 (TD) 으로 연신한다. A 층을 구성하는 재료 (예를 들어, 폴리에틸렌나프탈레이트) 는, 당해 횡연신에 의해 연신 방향에 있어서만 굴절률이 증대되고, 결과적으로 복굴절성을 발현한다. B 층을 구성하는 재료 (예를 들어, 나프탈렌디카르복실산과 테레프탈산의 코폴리에스테르) 는, 당해 횡연신에 의해서도 어느 방향으로도 굴절률은 증대되지 않는다. 결과적으로, 연신 방향 (TD) 에 반사축을 갖고, 반송 방향 (MD) 에 투과축을 갖는 반사형 편광자가 얻어질 수 있다 (TD 가 도 6 의 x 축 방향에 대응하고, MD 가 y 축 방향에 대응한다). 또한, 연신 조작은, 임의의 적절한 장치를 사용하여 실시될 수 있다.
반사형 편광자로는, 예를 들어, 일본 공표특허공보 평9-507308호에 기재된 것이 사용될 수 있다.
반사형 편광자는, 시판품을 그대로 사용해도 되고, 시판품을 2 차 가공 (예를 들어, 연신) 하여 사용해도 된다. 시판품으로는, 예를 들어, 닛토 전공 주식회사 제조의 상품명 APCF, 3M 사 제조의 상품명 DBEF, 3M 사 제조의 상품명 APF 를 들 수 있다.
반사형 편광자 (20) 는, 임의의 적절한 접착층 (예를 들어, 접착제층, 점착제층 : 도시 생략) 을 개재하여 인접하는 층에 첩합 (貼合) 된다. 도 2, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 반사형 편광자 (20) 가 광 확산층 (50) 에 인접해 있고, 또한 광 확산층 (50) 이 광 확산 점착제로 구성되는 경우에는, 반사형 편광자 (20) 와 광 확산층 (50) 사이의 접착층을 생략할 수 있다.
D. 편광 변환층
상기 서술한 바와 같이, 편광 변환층 (30) 은, 프리즘 시트 (40) 측으로부터 입사하는 광의 편광 상태를 변환하여 반사형 편광자 (20) 측으로 출사한다. 하나의 실시형태에 있어서, 편광 변환층 (30) 은, 반사형 편광자 (20) 와 프리즘 시트 (40) 사이에 배치된다. 다른 실시형태에 있어서, 편광 변환층 (30) 은 프리즘 시트의 기재부로서 기능하고, 반사형 편광자 (20) 와 프리즘부 (42) 사이에 배치된다.
상기 서술한 바와 같이, 편광 변환층 (30) 은, 다음 식으로 나타내는 편광 변환도 PCON 이 0.2 이상이다.
편광 변환도 (PCON) = L90/L0
편광 변환층 (30) 의 편광 변환도 PCON 은, 바람직하게는 0.3 이상이고, 보다 바람직하게는 0.5 이상이고, 더욱 바람직하게는 5 이상이다. 이와 같은 편광 변환층은, 예를 들어, 고위상차층, 광 확산층, 또는 λ／4 판에 의해 구성될 수 있다.
D-1. 고위상차층
고위상차층은, 복굴절성을 갖는 투명 재료로 이루어진다. 고위상차층의 면내 위상차 Re (550) 은, 바람직하게는 3500 ㎚ 이상이고, 보다 바람직하게는 4000 ㎚ 이상이다. 고위상차층의 두께는, 바람직하게는 0.1 ㎛ ∼ 200 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 1 ㎛ ∼ 100 ㎛ 이다. 고위상차층의 지상축과 반사형 편광자 (20) 의 반사축이 이루는 각도는, 바람직하게는 30°∼ 60°이고, 보다 바람직하게는 40°∼ 50°이고, 더욱 바람직하게는 약 45°이다.
고위상차층의 복굴절 Δnxy 는, 예를 들어 0.1 이상이고, 바람직하게는 0.2 이상이다. 한편, 복굴절 Δnxy 의 상한은, 예를 들어 1 이고, 바람직하게는 0.8 이다. 복굴절을 이와 같은 범위로 최적화함으로써, 얇고, 또한 원하는 광학 특성을 갖는 고위상차층이 얻어질 수 있다. 고위상차층의 Nz 계수는, 바람직하게는 0.9 ∼ 3, 보다 바람직하게는 0.9 ∼ 2.5, 더욱 바람직하게는 0.9 ∼ 1.5, 특히 바람직하게는 0.9 ∼ 1.3 이다.
고위상차층을 구성하는 재료로는, 임의의 적절한 재료를 채용할 수 있다. 상기 재료로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌술파이드, 시클로올레핀 폴리머를 들 수 있다. 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르는 고유 복굴절이 크고, 두께가 얇아도 비교적 용이하게 큰 면내 위상차가 얻어지므로, 바람직하게 사용할 수 있다. 고위상차층은, 대표적으로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트에 의해 구성된다.
D-2. 광 확산층
광 확산층은, 예를 들어, 확산 시트에 의해 구성된다. 확산 시트의 헤이즈값은, 바람직하게는 80 ％ ∼ 99.9 ％ 이고, 보다 바람직하게는 90 ％ ∼ 99.9 ％ 이다. 확산 시트의 두께는, 구성 및 확산 성능 등에 따라 적절히 조정할 수 있고, 바람직하게는 1 ㎛ ∼ 200 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 1 ㎛ ∼ 100 ㎛ 이다.
확산 시트는, 대용적 (代用的) 으로는 광 확산 소자로 구성된다. 광 확산 소자는, 매트릭스와 당해 매트릭스 중에 분산된 광 확산성 미립자를 포함한다. 매트릭스는, 예를 들어 아크릴계 수지, 지방족계 (예를 들어, 폴리올레핀) 수지, 우레탄계 수지로 구성된다. 광 확산성 미립자는, 바람직하게는 고분자 미립자이다. 고분자 미립자의 재질로는, 예를 들어, 실리콘 수지, 메타아크릴계 수지 (예를 들어, 폴리메타크릴산메틸), 폴리스티렌 수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지를 들 수 있다. 이들 수지는, 점착제에 대한 우수한 분산성 및 점착제와의 적절한 굴절률차를 가지므로, 확산 성능이 우수한 확산 시트가 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 실리콘 수지, 폴리메타크릴산메틸이다. 광 확산성 미립자의 형상은, 예를 들어, 진구상, 편평상, 부정 형상일 수 있다. 광 확산성 미립자는, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
광 확산성 미립자의 체적 평균 입자경은, 바람직하게는 0.1 ㎛ ∼ 50 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 1 ㎛ ∼ 10 ㎛ 이다. 체적 평균 입자경을 상기 범위로 함으로써, 우수한 광 확산 성능을 갖는 확산 시트를 얻을 수 있다. 체적 평균 입자경은, 예를 들어, 초원심식 자동 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정할 수 있다.
광 확산성 미립자의 굴절률은, 바람직하게는 1.30 ∼ 2.80 이고, 보다 바람직하게는 1.4 ∼ 1.8 이다.
광 확산성 미립자와 매트릭스의 굴절률차의 절대값은, 바람직하게는 0 을 초과하고 1 이하이고, 보다 바람직하게는 0 을 초과하고 0.8 이하이다.
확산 시트 중에 있어서의 광 확산성 미립자의 함유량은, 바람직하게는 1 중량％ 이상 100 중량％ 미만이고, 보다 바람직하게는 5 중량％ ∼ 50 중량％ 이다. 광 확산성 미립자의 배합량을 상기의 범위로 함으로써, 우수한 광 확산 성능을 갖는 확산 시트를 얻을 수 있다.
확산 시트는, 임의의 적절한 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 첨가제로는, 예를 들어, 대전 방지제, 산화 방지제를 들 수 있다.
D-3. λ／4 판
λ／4 판의 두께는, 바람직하게는 0.1 ㎛ ∼ 200 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ ∼ 100 ㎛ 이다. λ／4 판은, 대표적으로는 지상축을 갖는다. λ／4 판의 지상축과 반사형 편광자 (20) 의 반사축이 이루는 각도는, 바람직하게는 30°∼ 60°이고, 보다 바람직하게는 40°∼ 50°이고, 더욱 바람직하게는 약 45°이다. λ／4 판의 면내 위상차 Re (550) 은, 바람직하게는 70 ㎚ ∼ 200 ㎚ 이고, 보다 바람직하게는 75 ㎚ ∼ 180 ㎚ 이고, 더욱 바람직하게는 80 ㎚ ∼ 160 ㎚ 이다. λ／4 판은, 바람직하게는 굴절률 특성이 nx > ny ≥ nz 의 관계를 나타낸다. 또한, 여기서 「ny = nz」 는 ny 와 nz 가 완전히 동일한 경우뿐만 아니라, 실질적으로 동일한 경우를 포함한다. 따라서, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, ny < nz 가 되는 경우가 있을 수 있다.
λ／4 판의 복굴절 Δnxy 는, 예를 들어 0.0025 이상이고, 바람직하게는 0.0028 이상이다. 한편, 복굴절 Δnxy 의 상한은, 예를 들어 0.0060 이고, 바람직하게는 0.0050 이다. 복굴절을 이와 같은 범위로 최적화함으로써, 얇고, 또한 원하는 광학 특성을 갖는 λ／4 판이 얻어질 수 있다. λ／4 판의 Nz 계수는, 바람직하게는 0.9 ∼ 3, 보다 바람직하게는 0.9 ∼ 2.5, 더욱 바람직하게는 0.9 ∼ 1.5, 특히 바람직하게는 0.9 ∼ 1.3 이다.
λ／4 판은, 광 탄성계수의 절대값이 바람직하게는 2 × 10-11 ㎡/N 이하, 보다 바람직하게는 2.0 × 10-13 ㎡/N ∼ 1.6 × 10-11 ㎡/N 의 수지를 함유한다. 광 탄성계수의 절대값이 이와 같은 범위이면, 가열시의 수축 응력이 발생했을 경우에 위상차 변화가 잘 발생하지 않는다.
편광 변환층을 λ／4 판으로 구성하는 경우, 광학 부재는, 바람직하게는 도 2 ∼ 5 에 나타내는 바와 같이 저굴절률층을 갖는다.
하나의 실시형태에 있어서는, λ／4 판은, 상기 특성을 만족시킬 수 있는 임의의 적절한 수지 필름으로 구성될 수 있다. 그러한 수지의 대표예로는, 고리형 올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리스티렌계 수지, 아크릴계 수지를 들 수 있다. 상기 폴리카보네이트 수지로는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한, 임의의 적절한 폴리카보네이트 수지를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 폴리카보네이트 수지는, 플루오렌계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 이소소르비드계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 지환식 디올, 지환식 디메탄올, 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜, 그리고 알킬렌글리콜 또는 스피로글리콜로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위를 포함한다. 바람직하게는, 폴리카보네이트 수지는, 플루오렌계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 이소소르비드계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 지환식 디메탄올에서 유래하는 구조 단위 그리고/혹은 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜에서 유래하는 구조 단위를 포함하고 ; 더욱 바람직하게는, 플루오렌계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 이소소르비드계 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위와, 디, 트리 또는 폴리에틸렌글리콜에서 유래하는 구조 단위를 포함한다. 폴리카보네이트 수지는, 필요에 따라 그 밖의 디하이드록시 화합물에서 유래하는 구조 단위를 포함하고 있어도 된다. 또한, 본 발명에 바람직하게 사용될 수 있는 폴리카보네이트 수지의 자세한 것은, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2014-10291호, 일본 공개특허공보 2014-26266호에 기재되어 있고, 당해 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다.
다른 실시형태에 있어서는, λ／4 판은, 액정 화합물의 배향 고화층일 수 있다. 액정 화합물을 사용함으로써, 얻어지는 λ／4 판의 nx 와 ny 의 차를 비액정 재료에 비해 현격히 크게 할 수 있기 때문에, 원하는 면내 위상차를 얻기 위한 λ／4 판의 두께를 현격히 작게 할 수 있다. 대표적으로는, 봉상의 액정 화합물이 λ／4 판의 지상축 방향으로 나열된 상태로 배향하고 있다 (호모지니어스 배향). 액정 화합물로는, 예를 들어, 액정상이 네마틱상인 액정 화합물 (네마틱 액정) 을 들 수 있다. 상기 액정 화합물로서 예를 들어, 액정 폴리머나 액정 모노머를 사용 가능하다. 상기 액정 모노머로는, 임의의 적절한 액정 모노머가 채용될 수 있다. 예를 들어, 일본 공표특허공보 2002-533742 (WO00/37585), EP358208 (US5211877), EP66137 (US4388453), WO93/22397, EP0261712, DE19504224, DE4408171, 및 GB2280445 등에 기재된 중합성 메소겐 화합물 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 중합성 메소겐 화합물의 구체예로는, 예를 들어, BASF 사의 상품명 LC242, Merck 사의 상품명 E7, Wacker-Chem 사의 상품명 LC-Sillicon-CC3767 을 들 수 있다. 액정 화합물의 구체예 및 배향 고화층의 형성 방법의 자세한 것은, 일본 공개특허공보 2006-163343호에 기재되어 있다. 당해 공보의 기재는 본 명세서에 참고로서 원용된다. 다른 실시형태에 있어서는, 대표적으로는, 원반상의 액정 화합물이, 수직 배향, 하이브리드 배향 및 경사 배향 중 어느 상태로 배향하고 있다. 액정 화합물로는, 예를 들어, 디스코틱 액정성 화합물을 들 수 있다. 디스코틱 액정성 화합물은, 대표적으로는, 디스코틱 액정성 화합물의 원반면이 λ／4 판의 필름면에 대해 실질적으로 수직으로 배향하고 있다. 디스코틱 액정성 화합물로는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2007-108732호나 일본 공개특허공보 2010-244038호에 기재된 것을 바람직하게 사용할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
E. 프리즘 시트
프리즘 시트 (40) 는, 편광 변환층 (30) 의 반사형 편광자 (20) 와는 반대측에 배치되어 있다. 프리즘 시트 (40) 는, 대표적으로는, 기재부 (41) 와 프리즘부 (42) 를 갖는다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 편광 변환층 (30) 이 프리즘부 (42) 를 지지하는 기재부로서 기능할 수 있는 경우에는, 기재부 (41) 는 반드시 형성할 필요는 없다. 프리즘 시트 (40) 는, 본 발명의 광학 부재가 액정 표시 장치의 백라이트측에 배치되었을 경우에, 백라이트 유닛의 도광판으로부터 출사된 편광광을, 그 편광 상태를 유지한 채로, 프리즘부 (42) 내부에서의 전반사 등에 의해, 액정 표시 장치의 대략 법선 방향에 최대 강도를 갖는 편광광으로서, 반사형 편광자 (20) 및 편광 변환층 (30) 을 개재하여 편광판 (10) 으로 유도한다. 또한, 「대략 법선 방향」 이란, 법선 방향으로부터 소정의 각도 내의 방향, 예를 들어, 법선 방향으로부터 ±10°의 범위 내의 방향을 포함한다.
프리즘 시트 (40) 는, 임의의 적절한 접착층 (예를 들어, 접착제층, 점착제층 : 도시 생략) 을 개재하여 인접하는 층에 첩합된다.
E-1. 프리즘부
하나의 실시형태에 있어서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 프리즘 시트 (40) (실질적으로는, 프리즘부 (42)) 는, 반사형 편광자 (20) 와 반대측이 볼록해지는 복수의 단위 프리즘 (43) 이 병렬되어 구성되어 있다. 바람직하게는, 단위 프리즘 (43) 은 주상 (柱狀) 이고, 그 길이 방향 (능선 방향) 은, 편광판 (10) 의 투과축 및 반사형 편광자 (20) 의 투과축과 대략 직교 방향 또는 대략 평행 방향으로 향하고 있다. 본 명세서에 있어서, 「실질적으로 직교」 및 「대략 직교」 라는 표현은, 2 개의 방향이 이루는 각도가 90°± 10°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 90°± 7°이고, 더욱 바람직하게는 90°± 5°이다. 「실질적으로 평행」 및 「대략 평행」 이라는 표현은, 2 개의 방향이 이루는 각도가 0°± 10°인 경우를 포함하고, 바람직하게는 0°± 7°이고, 더욱 바람직하게는 0°± 5°이다. 또한 본 명세서에 있어서 간단히 「직교」 또는 「평행」 이라고 할 때에는, 실질적으로 직교 또는 실질적으로 평행한 상태를 포함할 수 있는 것으로 한다. 또한, 프리즘 시트 (40) 는, 단위 프리즘 (43) 의 능선 방향과 편광판 (10) 의 투과축 및 반사형 편광자 (20) 의 투과축이 소정의 각도를 형성하도록 하여 배치 (이른바 경사 배치) 해도 된다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 모아레의 발생을 더욱 양호하게 방지할 수 있는 경우가 있다. 경사 배치의 범위로는, 바람직하게는 20°이하이고, 보다 바람직하게는 15°이하이다.
단위 프리즘 (43) 의 형상은, 본 발명의 효과가 얻어지는 한 임의의 적절한 구성이 채용될 수 있다. 단위 프리즘 (43) 은, 그 배열 방향으로 평행 또한 두께 방향으로 평행한 단면에 있어서, 그 단면 형상이 삼각형상이어도 되고, 그 밖의 형상 (예를 들어, 삼각형의 일방 또는 양방의 사면 (斜面) 이 경사각이 상이한 복수의 평탄면을 갖는 형상) 이어도 된다. 삼각형상으로는, 단위 프리즘의 정점을 지나 시트면에 직교하는 직선에 대해 비대칭인 형상 (예를 들어, 부등변 삼각형) 이어도 되고, 당해 직선에 대해 대칭인 형상 (예를 들어, 이등변 삼각형) 이어도 된다. 또한 단위 프리즘의 정점은, 면취된 곡면상으로 되어 있어도 되고, 선단이 평탄면이 되도록 커트되어 단면 사다리꼴상으로 되어 있어도 된다. 단위 프리즘 (43) 의 상세한 형상은, 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 단위 프리즘 (43) 으로서, 일본 공개특허공보 평11-84111호에 기재된 구성이 채용될 수 있다.
프리즘부 (42) 와 광 확산층 (50) 의 거리는, 바람직하게는 75 ㎛ ∼ 250 ㎛ 이다. 프리즘부와 광 확산층 사이에 이와 같은 거리를 확보함으로써, 정면 콘트라스트 및 휘도를 유지하면서, 모아레의 발생을 양호하게 억제할 수 있다. 프리즘부 (42) 와 광 확산층 (50) 의 거리는, 예를 들어, 반사형 편광자 (20), 기재부 (41), 및/또는 반사형 편광자 (20) 와 프리즘 시트 (40) 사이의 접착층의 두께를 조정함으로써 제어할 수 있다. 또한, 프리즘부 (42) 와 광 확산층 (50) 의 거리는, 프리즘부 (42) 의 평탄면 (단위 프리즘 (43) 의 정점과 반대측의 표면) 과 광 확산층 (50) 의 반사형 편광자 (20) 측의 표면의 거리를 말한다.
E-2. 기재부
프리즘 시트 (40) 에 기재부 (41) 를 형성하는 경우에는, 단일 재료를 압출 성형 등을 함으로써 기재부 (41) 와 프리즘부 (42) 를 일체적으로 형성해도 되고, 기재부용 필름 상에 프리즘부를 부형해도 된다. 기재부의 두께는, 바람직하게는 25 ㎛ ∼ 150 ㎛ 이다. 이와 같은 두께는, 취급성 및 강도의 관점에서도 바람직하다.
기재부 (41) 를 구성하는 재료로는, 목적 및 프리즘 시트의 구성에 따라 임의의 적절한 재료를 채용할 수 있다. 기재부용 필름 상에 프리즘부를 부형하는 경우에는, 기재부용 필름의 구체예로는, 삼아세트산셀룰로오스 (TAC), 폴리메타크릴산메틸 (PMMA) 등의 (메트)아크릴계 수지, 폴리카보네이트 (PC) 수지에 의해 형성된 필름을 들 수 있다. 당해 필름은 바람직하게는 미연신 필름이다.
단일 재료로 기재부 (41) 와 프리즘부 (42) 를 일체 형성하는 경우, 당해 재료로서, 기재부용 필름 상에 프리즘부를 부형하는 경우의 프리즘부 형성용 재료와 동일한 재료를 사용할 수 있다. 프리즘부 형성용 재료로는, 예를 들어, 에폭시아크릴레이트계나 우레탄아크릴레이트계의 반응성 수지 (예를 들어, 전리 방사선 경화성 수지) 를 들 수 있다. 일체 구성의 프리즘 시트를 형성하는 경우에는, PC, PET 등의 폴리에스테르 수지, PMMA, MS 등의 아크릴계 수지, 고리형 폴리올레핀 등의 광 투과성의 열가소성 수지를 사용할 수 있다.
기재부 (41) 의 광 탄성계수는, 바람직하게는 -10 × 10-12 ㎡/N ∼ 10 × 10-12 ㎡/N 이고, 보다 바람직하게는 -5 × 10-12 ㎡/N ∼ 5 × 10-12 ㎡/N 이고, 더욱 바람직하게는 -3 × 10-12 ㎡/N ∼ 3 × 10-12 ㎡/N 이다.
하나의 실시형태에서는, 기재부 (41) 는, 실질적으로 광학적으로 등방성을 갖는다. 본 명세서에 있어서 「실질적으로 광학적으로 등방성을 갖는」 이란, 위상차값이 액정 표시 장치의 광학 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않을 정도로 작은 것을 말한다. 예를 들어, 기재부의 면내 위상차 Re 는, 바람직하게는 20 ㎚ 이하이고, 보다 바람직하게는 10 ㎚ 이하이다. 다른 실시형태에서는, 상기 D 항에 기재한 광학 특성을 갖는 편광 변환층 (30) 이 기재부로서 기능할 수 있다.
F. 광 확산층
광 확산층 (50) 은, 도 2, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이 편광판 (10) 과 반사형 편광자 (20) 사이에 배치해도 되고, 도 3 에 나타내는 바와 같이 반사형 편광자 (20) 와 프리즘 시트 (40) 사이에 배치해도 된다. 광 확산층 (50) 은, 광 확산 소자로 구성되어도 되고, 광 확산 점착제로 구성되어도 된다. 광 확산 소자는, 매트릭스와 당해 매트릭스 중에 분산된 광 확산성 미립자를 포함한다. 광 확산 점착제는, 매트릭스가 점착제로 구성된다. 광 확산층 (50) 은, 바람직하게는, 광학 부재를 구성하는 다른 층과 일체화되어 있다.
광 확산층의 광 확산 성능은, 예를 들어, 헤이즈값 및/또는 광 확산 반값각으로 나타낼 수 있다. 광 확산층의 헤이즈값은, 바람직하게는 10 ％ ∼ 99 ％ 이고, 보다 바람직하게는 20 ％ ∼ 95 ％ 이다. 헤이즈값을 상기 범위로 함으로써, 원하는 확산 성능이 얻어지고, 모아레의 발생을 양호하게 억제할 수 있다. 광 확산층의 광 확산 반값각은, 바람직하게는 5°∼ 50°이고, 보다 바람직하게는 10°∼ 30°이다. 광 확산층의 광 확산 성능은, 매트릭스 (광 확산 점착제의 경우에는 점착제) 의 구성 재료, 그리고 광 확산성 미립자의 구성 재료, 체적 평균 입자경 및 배합량 등을 조정함으로써 제어할 수 있다.
광 확산층의 전광선 투과율은, 바람직하게는 75 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 80 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 85 ％ 이상이다.
광 확산층의 두께는, 구성 및 확산 성능 등에 따라 적절히 조정할 수 있다. 예를 들어, 광 확산층이 광 확산 소자로 구성되는 경우에는, 두께는 바람직하게는 5 ㎛ ∼ 200 ㎛ 이다. 또 예를 들어, 광 확산층이 광 확산 점착제로 구성되는 경우에는, 두께는 바람직하게는 5 ㎛ ∼ 100 ㎛ 이다.
광 확산층이 광 확산 소자로 구성되는 경우, 매트릭스는, 예를 들어 전리선 경화형 수지로 구성된다. 전리선으로는, 예를 들어, 자외선, 가시광, 적외선, 전자선을 들 수 있다. 바람직하게는 자외선이고, 따라서, 매트릭스는, 바람직하게는 자외선 경화형 수지로 구성된다. 자외선 경화형 수지로는, 예를 들어, 아크릴계 수지, 지방족계 (예를 들어, 폴리올레핀) 수지, 우레탄계 수지를 들 수 있다.
바람직하게는, 광 확산층은 광 확산 점착제로 구성된다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 광 확산층이 광 확산 소자로 구성되는 경우에 필요하게 되는 접착층 (접착제층 또는 점착제층) 이 필요하지 않게 되므로, 광학 부재 (결과적으로, 액정 표시 장치) 의 박형화에 기여하고, 또한 접착층의 액정 표시 장치의 표시 특성에 대한 악영향을 배제할 수 있다. 이 경우, 광 확산층은, 점착제와 당해 점착제 중에 분산된 광 확산성 미립자를 함유한다.
점착제 및 광 확산성 미립자로는, 임의의 적절한 것을 사용할 수 있다. 점착제 및 광 확산성 미립자의 자세한 것은, 예를 들어 일본 공개특허공보 2014-224964호에 기재되어 있다. 당해 공보는, 그 전체의 기재가 본 명세서에 참고로서 원용된다.
광 확산 점착제에 있어서의 점착제의 함유량은, 바람직하게는 50 중량％ ∼ 99.7 중량％ 이고, 보다 바람직하게는 52 중량％ ∼ 97 중량％ 이다.
광 확산 점착제에 있어서의 광 확산성 미립자의 함유량은, 바람직하게는 0.3 중량％ ∼ 50 중량％ 이고, 보다 바람직하게는 3 중량％ ∼ 48 중량％ 이다. 광 확산성 미립자의 배합량을 상기의 범위로 함으로써, 우수한 광 확산 성능을 갖는 광 확산 점착제층을 얻을 수 있다.
점착제는, 임의의 적절한 첨가제 및/또는 가교제를 함유하고 있어도 된다. 첨가제로는, 예를 들어, 대전 방지제, 산화 방지제, 커플링제를 들 수 있다. 첨가제의 종류, 첨가량 및 조합 등은, 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 가교제로는, 예를 들어, 유기계 가교제, 다관능성 금속 킬레이트를 들 수 있다.
G. 저굴절률층
저굴절률층 (60) 은, 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이 편광판 (10) 과 반사형 편광자 (20) 사이에 배치해도 되고, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이 반사형 편광자 (20) 와 프리즘 시트 (40) 사이에 배치해도 된다. 저굴절률층 (60) 은, 바람직하게는, 광학 부재를 구성하는 다른 층과 일체화되어 있다.
저굴절률층의 두께는, 바람직하게는 0.2 ㎛ ∼ 5 ㎛ 이고, 보다 바람직하게는 0.3 ㎛ ∼ 3 ㎛ 이다. 저굴절률층 (60) 의 굴절률은, 바람직하게는 1.30 이하이고, 보다 바람직하게는 1.20 이하이다. 저굴절률층의 굴절률의 하한은, 예를 들어 1.01 이다. 저굴절률층의 굴절률이 이와 같은 범위이면, 정면 방향으로 출사되는 광량을 충분히 확보하고, 또한 시인측으로 출사될 수 없는 방향으로의 광의 발생을 억제하여 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 광학 부재를 사용하여 높은 휘도를 갖는 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.
저굴절률층 (60) 은, 대표적으로는, 내부에 공극을 갖는다. 저굴절률층의 공극률은, 예를 들어 5 ％ ∼ 90 ％ 이고, 바람직하게는 25 ％ ∼ 80 ％ 이다. 공극률이 상기 범위 내임으로써, 저굴절률층의 굴절률을 충분히 낮게 할 수 있고, 또한 높은 기계적 강도를 실현할 수 있다.
상기 내부에 공극을 갖는 저굴절률층으로는, 예를 들어, 다공질층, 및/또는 공기층을 적어도 일부에 갖는 저굴절률층을 들 수 있다. 다공질층은, 대표적으로는, 에어로겔, 및/또는 입자 (예를 들어, 중공 미립자 및/또는 다공질 입자) 를 포함한다. 저굴절률층은, 바람직하게는 나노포러스층 (구체적으로는, 90 ％ 이상의 미세공의 직경이 10-1 ∼ 103 ㎚ 의 범위 내의 다공질층) 일 수 있다.
저굴절률층을 구성하는 재료로는, 임의의 적절한 재료를 채용할 수 있다. 상기 재료로는, 예를 들어, 국제 공개 제2004/113966호 팜플렛, 일본 공개특허공보 2013-254183호, 및 일본 공개특허공보 2012-189802호에 기재된 재료를 채용할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 실리카계 화합물 ; 가수분해성 실란류, 그리고 그 부분 가수분해물 및 탈수 축합물 ; 유기 폴리머 ; 실란올기를 함유하는 규소 화합물 ; 규산염을 산이나 이온 교환 수지에 접촉시킴으로써 얻어지는 활성 실리카 ; 중합성 모노머 (예를 들어, (메트)아크릴계 모노머, 및 스티렌계 모노머) ; 경화성 수지 (예를 들어, (메트)아크릴계 수지, 불소 함유 수지, 및 우레탄 수지) ; 및 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 입자로는, 임의의 적절한 입자를 채용할 수 있다. 입자는, 대표적으로는, 실리카계 화합물로 이루어진다. 입자의 형상으로는, 예를 들어, 구상, 판상, 침상, 스트링상, 및 포도송이상을 들 수 있다. 스트링상의 입자로는, 예를 들어, 구상, 판상 또는 침상의 형상을 갖는 복수의 입자가 염주상으로 늘어선 입자, 단섬유상의 입자 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-188104호에 기재된 단섬유상의 입자), 및 이들의 조합을 들 수 있다. 스트링상의 입자는, 직사슬형이어도 되고, 분기형이어도 된다. 포도송이상의 입자로는, 예를 들어, 구상, 판상, 및 침상의 입자가 복수 응집하여 포도송이상으로 된 것을 들 수 있다. 입자의 형상은, 예를 들어 투과 전자 현미경으로 관찰함으로써 확인할 수 있다. 입자의 평균 입자경은, 예를 들어 5 ㎚ ∼ 200 ㎚ 이고, 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 200 ㎚ 이다. 상기 구성을 가짐으로써, 굴절률이 충분히 낮은 저굴절률층을 얻을 수 있고, 또한 저굴절률층의 투명성을 유지할 수 있다. 또한, 본 명세서에서는, 평균 입자경이란, 질소 흡착법 (BET 법) 에 의해 측정된 비표면적 (㎡/g) 으로부터, 평균 입자경 = (2720/비표면적) 의 식에 의해 부여된 값을 의미하는 것으로 한다 (일본 공개특허공보 평1-317115호 참조).
저굴절률층을 얻는 방법으로는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2010-189212호, 일본 공개특허공보 2008-040171호, 일본 공개특허공보 2006-011175호, 국제 공개 제2004/113966호 팜플렛, 및 그들의 참고 문헌에 기재된 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 실리카계 화합물 ; 가수분해성 실란류, 그리고 그 부분 가수분해물 및 탈수 축합물 중 적어도 어느 1 개를 가수분해 및 중축합시키는 방법, 다공질 입자 및/또는 중공 미립자를 사용하는 방법, 그리고 스프링 백 현상을 이용하여 에어로겔층을 생성하는 방법을 들 수 있다.
H. 편광판의 세트
본 발명의 광학 부재는, 대표적으로는, 액정 표시 장치의 시인측과 반대측에 배치되는 편광판 (이하, 배면측 편광판이라고 칭하는 경우가 있다) 으로서 사용될 수 있다. 이 경우, 당해 배면측 편광판과 시인측 편광판을 포함하는 편광판의 세트가 제공될 수 있다. 시인측 편광판으로는, 임의의 적절한 편광판이 채용될 수 있다. 시인측 편광판은, 대표적으로는, 편광자 (예를 들어, 흡수형 편광자) 와, 편광자의 적어도 편측에 배치된 보호층을 갖는다. 편광자 및 보호층은, 상기 B 항에 기재된 것이 사용될 수 있다. 시인측 편광판은, 목적에 따라 임의의 적절한 광학 기능층 (예를 들어, 위상차층, 하드코트층, 안티글레어층, 반사 방지층) 을 추가로 가지고 있어도 된다. 편광판의 세트는, 시인측 편광판 (의 편광자) 의 흡수축과 배면측 편광판 (의 편광자) 의 흡수축이 실질적으로 직교 또는 평행이 되도록 하여 액정 셀의 각각의 측에 배치된다.
I. 액정 표시 장치
도 7 은, 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 액정 표시 장치 (500) 는, 액정 셀 (200) 과, 액정 셀 (200) 의 시인측에 배치된 시인측 편광판 (110) 과, 액정 셀 (200) 의 시인측과 반대측에 배치된 배면측 편광판으로서의 본 발명의 광학 부재 (100) 와, 광학 부재 (100) 의 액정 셀 (200) 과 반대측에 배치된 백라이트 유닛 (300) 을 갖는다. 액정 표시 장치 (500) 에 있어서, 광학 부재 (100) 대신에 광학 부재 (101 ∼ 104) 를 사용해도 된다. 시인측 편광판에 대해서는, 상기 H 항에서 설명했던 바와 같다. 도시예에서는, 시인측 편광판 (110) 은, 편광자 (11) 와, 편광자의 일방측에 배치된 보호층 (12) 과, 편광자 (11) 의 다른 일방측에 배치된 보호층 (13) 을 갖는다. 시인측 편광판 (110) 및 광학 부재 (배면측 편광판) (100) 는, 각각의 흡수축이 실질적으로 직교 또는 평행이 되도록 하여 배치되어 있다. 백라이트 유닛 (300) 은, 임의의 적절한 구성이 채용될 수 있다. 예를 들어, 백라이트 유닛 (300) 은, 에지 라이트 방식이어도 되고, 직하 방식이어도 된다. 직하 방식이 채용되는 경우, 백라이트 유닛 (300) 은, 예를 들어, 광원과, 반사 필름과, 확산판을 구비한다 (모두 도시 생략). 에지 라이트 방식이 채용되는 경우, 백라이트 유닛 (300) 은, 도광판과, 라이트 리플렉터를 추가로 구비할 수 있다 (모두 도시 생략).
액정 셀 (200) 은, 1 쌍의 기판 (210, 210') 과, 당해 기판 사이에 협지된 표시 매체로서의 액정층 (220) 을 갖는다. 일반적인 구성에 있어서는, 일방의 기판 (210') 에, 컬러 필터 및 블랙 매트릭스가 형성되어 있고, 타방의 기판 (210) 에, 액정의 전기 광학 특성을 제어하는 스위칭 소자와, 이 스위칭 소자에 게이트 신호를 부여하는 주사선 및 소스 신호를 부여하는 신호선과, 화소 전극 및 대향 전극이 형성되어 있다. 상기 기판 (210, 210') 의 간격 (셀 갭) 은, 스페이서 등에 의해 제어할 수 있다. 상기 기판 (210, 210') 의 액정층 (220) 과 접하는 측에는, 예를 들어, 폴리이미드로 이루어지는 배향막 등을 형성할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
1. 광학 부재의 제조
1-1. 편광판의 제조
두께 80 ㎛ 의 폴리비닐알코올 필름을, 속도비가 상이한 롤간에 있어서, 30 ℃, 0.3 ％ 농도의 요오드 용액 중에서 1 분간 염색하면서, 3 배까지 연신하였다. 그 후, 60 ℃, 4 ％ 농도의 붕산, 10 ％ 농도의 요오드화칼륨을 함유하는 수용액 중에 0.5 분간 침지시키면서 종합 연신 배율이 6 배가 될 때까지 연신하였다. 이어서, 30 ℃, 1.5 ％ 농도의 요오드화칼륨을 함유하는 수용액 중에 10 초간 침지시킴으로써 세정한 후, 50 ℃ 에서 4 분간 건조를 실시하여, 편광자를 얻었다. 당해 편광자의 양면에, 비누화 처리한 두께 80 ㎛ 의 트리아세틸셀룰로오스 필름을 폴리비닐알코올계 접착제에 의해 첩합하여 편광판을 제조하였다.
1-2. 편광 변환층의 제조
편광 변환층으로서 고위상차층을 사용하고, 고위상차층으로서 2 축 연신 PET 필름 (토요보사 제조, 상품명 「A4300」, 두께 : 75 ㎛) 을 사용하였다. 이 2 축 연신 PET 필름의 면내 위상차 Re 는 4000 ㎚ 이었다.
1-3. 반사형 편광자의 제조
SHARP 사 제조 40 형 TV (제품명 : AQUOS, 품번 : LC40-Z5) 를 분해하여, 백라이트 부재로부터 반사형 편광자를 취출하였다. 이 반사형 편광자의 양면에 형성되어 있는 확산층을 제거하여, 본 실시의 반사형 편광자 (두께 : 92 ㎛) 로 하였다.
1-4. 프리즘 시트의 제조
기재부용 필름으로서, 일본 공개특허공보 2012-234163호의 제조예 1 에 기재된 제조 방법에 의해 얻어진 아크릴계의 수지 필름 (두께 : 40 ㎛) 을 사용하였다. 당해 아크릴계의 수지 필름을 배치한 소정의 금형에, 프리즘용 재료로서의 자외선 경화형 우레탄아크릴레이트 수지를 충전하고, 자외선을 조사하여 프리즘용 재료를 경화시킴으로써, 도 1 에 나타내는 바와 같은 프리즘 시트를 제조하였다. 기재부의 면내 위상차 Re 는 0.4 ㎚ 이었다. 단위 프리즘은, 삼각주 프리즘이고, 배열 방향으로 평행 또한 두께 방향으로 평행한 단면 형상이 부등변 삼각형상이었다.
1-5. 광학 부재의 제조
상기 프리즘 시트의 기재부측에, 점착제를 개재하여, 상기 2 축 연신 PET 필름, 상기 반사형 편광자, 및 상기 편광판을 이 순서로 첩합하여, 광학 부재를 제조하였다. 또한, 편광판의 흡수축과 반사형 편광자의 반사축이 평행이 되고, 반사형 편광자의 반사축과 2 축 연신 PET 필름의 지상축이 이루는 각도가 45°가 되고, 편광판의 흡수축과 프리즘 시트의 능선이 평행이 되도록 각 구성을 배치하였다.
2. 반사형 편광자를 갖지 않는 광학 부재의 제조
상기 프리즘 시트의 기재부측에, 점착제를 개재하여, 상기 2 축 연신 PET 필름, 및 상기 편광판을 이 순서로 첩합하여, 반사형 편광자를 갖지 않는 광학 부재를 제조하였다. 또한, 편광판의 흡수축과 2 축 연신 PET 필름의 지상축이 이루는 각도가 45°가 되고, 편광판의 흡수축과 프리즘 시트의 능선이 평행이 되도록 각 구성을 배치하였다.
<실시예 2>
편광 변환층으로서 광 확산층을 사용하고, 광 확산층으로서, SHARP 사 제조 40 형 TV (제품명 : AQUOS, 품번 : LC40-Z5) 를 분해하여 취출한 광 확산 시트를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 광학 부재 및 반사형 편광자를 갖지 않는 광학 부재를 제조하였다. 또한, 상기 광 확산 시트의 헤이즈값은 92 ％ 이었다.
<실시예 3>
1. 편광 변환층의 제조
편광 변환층으로서 λ／4 판을 사용하고, λ／4 판으로서, 시클로올레핀계 수지 필름 (닛폰 제온 (주) 제조, 「제오노아 ZF-14 필름」) 을, 텐터 연신기를 사용하여 연신 각도 45°로 경사 연신함으로써 얻어진 λ／4 판을 사용하였다. 얻어진 λ／4 판의 면내 위상차 Re (550) 은 90 ㎚ 이었다.
2. 저굴절률층이 형성된 아크릴 필름의 제조
(1) 규소 화합물의 겔화
DMSO 2.2 g 에, 규소 화합물의 전구체인 MTMS 를 0.95 g 용해시켰다. 이로써 얻어진 혼합액에, 0.01 ㏖/ℓ 의 옥살산 수용액을 0.5 g 첨가하고, 실온에서 30 분 교반을 실시함으로써 MTMS 를 가수분해하여, 트리스(하이드록시)메틸실란을 생성하였다.
DMSO 5.5 g 에, 28 ％ 농도의 암모니아수 0.38 g, 및 순수 0.2 g 을 첨가한 후, 또한 상기 가수분해 처리한 상기 혼합액을 추가 첨가하고, 실온에서 15 분 교반함으로써, 트리스(하이드록시)메틸실란의 겔화를 실시하여, 겔상 규소 화합물을 얻었다.
(2) 숙성 처리
상기 겔화 처리를 실시한 혼합액을, 그대로, 40 ℃ 에서 20 시간 인큐베이트하여, 숙성 처리를 실시하였다.
(3) 분쇄 처리
다음으로, 상기 숙성 처리한 겔상 규소 화합물을, 스패튤라를 사용하여 수 ㎜ ∼ 수 ㎝ 사이즈의 과립상으로 분쇄하였다. 거기에, IPA 40 g 을 첨가하고, 가볍게 교반한 후, 실온에서 6 시간 정치 (靜置) 시키고, 겔 중의 용매 및 촉매를 데칸테이션하였다. 동일한 데칸테이션 처리를 3 회 반복하여, 용매 치환을 완료하였다. 그리고, 상기 혼합액 중의 상기 겔상 규소 화합물을 분쇄 처리 (고압 미디어리스 분쇄) 하였다. 상기 분쇄 처리 (고압 미디어리스 분쇄) 는, 호모게나이저 (상품명 UH-50, SMT 사 제조) 를 사용하여, 5 ㎤ 의 스크루병에, 상기 용매 치환을 완료한 겔상 화합물 1.85 g 및 IPA 1.15 g 을 칭량한 후, 50 W, 20 ㎑ 의 조건으로 2 분간의 분쇄로 실시하였다.
상기 분쇄 처리에 의해, 상기 혼합액 중의 상기 겔상 규소 화합물이 분쇄됨으로써, 상기 혼합액은, 상기 분쇄물의 졸액이 되었다. 상기 혼합액에 함유되는 상기 분쇄물의 입도 편차를 나타내는 체적 평균 입자경을, 동적 광 산란식 나노트랙 입도 분석계 (닛키소사 제조, UPA-EX150 형) 로 확인한 결과, 0.50 ∼ 0.70 이었다. 또한 이 졸액 0.75 g 에 대해, 광염기 발생제 (와코우 순약 공업 주식회사 : 상품명 WPBG266) 의 1.5 ％ 농도 MEK (메틸에틸케톤) 용액을 0.062 g, 비스(트리메톡시실릴)에탄의 5 ％ 농도 MEK 용액을 0.036 g 의 비율로 첨가하여, 도공액을 얻었다.
(4) 저굴절률층의 형성
일본 공개특허공보 2012-234163호의 제조예 1 에 따라 준비한 아크릴계의 수지 필름 (두께 : 40 ㎛) 의 기재 표면에, 상기 도공액을 도포 (도공) 하여, 도공막을 형성하였다. 상기 도공막을, 온도 100 ℃ 에서 1 분 처리하여 건조시키고, 또한 건조 후의 도공막에, 파장 360 ㎚ 의 광을 사용하여 300 mJ/㎠ 의 광 조사량 (에너지) 으로 UV 조사하여, 상기 아크릴계의 수지 필름 상에 저굴절률층이 형성된 적층체 (저굴절률층이 형성된 아크릴 필름) 를 얻었다. 상기 저굴절률층의 굴절률은 1.18 이었다.
3. 광학 부재 및 반사형 편광자를 갖지 않는 광학 부재의 제조
반사형 편광자의 반사축과 λ／4 판의 지상축이 이루는 각도가 45°가 되도록 배치하고, 편광판과 반사형 편광자 사이에 저굴절률층이 형성된 아크릴 필름을 형성한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 광학 부재를 제조하였다. 또, 편광판의 흡수축과λ／4 판의 지상축이 이루는 각도가 45°가 되도록 배치하고, 편광판과 λ／4 판 사이에 저굴절률층이 형성된 아크릴 필름을 형성한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 반사형 편광자를 갖지 않는 광학 부재를 제조하였다.
<비교예 1>
편광 변환층을 사용하지 않았던 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 광학 부재 및 반사형 편광자를 갖지 않는 광학 부재를 제조하였다.
<비교예 2>
반사형 편광자의 반사축과 λ／4 판의 지상축이 이루는 각도가 0°가 되도록 배치한 것 이외에는 실시예 3 과 동일하게 하여 광학 부재를 제조하였다. 또, 편광판의 흡수축과 λ／4 판의 지상축이 이루는 각도가 0°가 되도록 배치한 것 이외에는 실시예 3 과 동일하게 하여 반사형 편광자를 갖지 않는 광학 부재를 제조하였다.
(평가)
각 실시예 및 비교예의 광학 부재의 각 특성을, 이하와 같이 측정하였다.
1. 편광 변환도 PCON 의 측정
1-1. 평가용 편광판
이하의 순서에 따라, 편광 변환도 PCON 의 측정에 사용하는 제 1 및 제 2 편광판을 제조하였다. 첫 번째로, 두께 80 ㎛ 의 폴리비닐알코올 필름을, 속도비가 상이한 롤간에 있어서, 30 ℃, 0.3 ％ 농도의 요오드 용액 중에서 1 분간 염색하면서, 3 배까지 연신하였다. 그 후, 60 ℃, 4 ％ 농도의 붕산, 10 ％ 농도의 요오드화칼륨을 함유하는 수용액 중에 0.5 분간 침지시키면서 종합 연신 배율이 6 배가 될 때까지 연신하였다. 이어서, 30 ℃, 1.5 ％ 농도의 요오드화칼륨을 함유하는 수용액 중에 10 초간 침지시킴으로써 세정한 후, 50 ℃ 에서 4 분간 건조를 실시하여, 편광자를 얻었다. 당해 편광자의 양면에, 비누화 처리한 두께 80 ㎛ 의 트리아세틸셀룰로오스 필름을 폴리비닐알코올계 접착제에 의해 첩합하여 제 1 편광판을 제조하였다. 동일하게 하여, 제 2 편광판을 제조하였다.
얻어진 제 1 및 제 2 편광판에 대해, 자외 가시 분광 광도계 (닛폰 분광사 제조 V7100) 를 사용하여 단체 투과율 (Ts), 평행 투과율 (Tp) 및 직교 투과율 (Tc) 을 측정하고, 편광도 (P) 를 다음 식으로 구하였다. 이들 투과율은, JIS Z 8701 의 2 도 시야 (C 광원) 에 의해 측정하고, 시감도 보정을 실시한 Y 값이다. 보호층으로서의 트리아세틸셀룰로오스 필름의 흡광은, 편광자의 흡광과 비교하여 무시할 수 있을 정도로 작기 때문에, 편광판의 투과율을 편광자의 투과율로 하였다.
편광도 (P) = {(Tp - Tc)/(Tp + Tc)}1/2 × 100
제 1 및 제 2 편광판의 편광자의 편광도는 99.99 ％ 이었다.
1-2. 편광 변환도
액정 표시 장치 (SONY 사 제조, 상품명 「VAIO-S」) 로부터 취출한 백라이트 광원과, 제 1 편광판과, 각 실시예 및 비교예에서 사용한 편광 변환층과, 제 2 편광판과, 코노스코프 (AUTRONIC MELCHERS 주식회사 제조) 를 이 순서로 배치하고, 상기 제 1 편광판, 상기 편광 변환층, 및 상기 제 2 편광판을 개재하여 광원의 휘도를 측정하였다 (단위 : cd/㎡). 제 1 및 제 2 편광판의 각각의 편광자를 서로의 흡수축이 평행이 되도록 배치했을 때의 상기 휘도를 평행 휘도 L0 으로 하고, 제 1 및 제 2 편광판의 각각의 편광자를 서로의 흡수축이 직교하도록 배치했을 때의 상기 휘도를 직교 휘도 L90 으로 하였다. 편광 변환층에 의한 편광 변환도 PCON 을 다음 식으로 구하였다.
편광 변환도 (PCON) = L90/L0
2. 반사형 편광자에 의한 휘도 향상도의 측정
광학 부재의 편광판측에, 점착제를 개재하여 두께 0.4 ㎜ 의 유리판에 첩부 (貼付) 하여, 측정 샘플로 하였다. 반사형 편광자를 갖지 않는 광학 부재의 편광판측에, 점착제를 개재하여 두께 0.4 ㎜ 의 유리판에 첩부하여, 비교용 측정 샘플로 하였다. 액정 표시 장치 (SONY 사 제조, 상품명 「VAIO-S」) 로부터 취출한 백라이트 광원을 측정 샘플의 배면측 (유리판과는 반대측) 에 배치하고, 코노스코프 (AUTRONIC MELCHERS 주식회사 제조) 를 사용하여, 상기 측정 샘플을 투과하는 광의 정면 휘도를 측정하였다 (단위 : cd/㎡). 동일하게 하여, 상기 비교용 측정 샘플을 투과하는 광의 정면 휘도를 측정하였다 (단위 : cd/㎡). 측정 샘플을 투과하는 광의 정면 휘도 A 와, 비교용 측정 샘플을 투과하는 광의 정면 휘도 B 로부터, 반사형 편광자에 의한 휘도 향상도 (C) (％) 를 다음 식으로 구하였다.
휘도 향상도 (C) = ((A/B) - 1) × 100 (％)
3. 고위상차층 및 λ／4 판의 면내 위상차의 측정
실시예에서 사용한 고위상차층 및 λ／4 판, 그리고 비교예에서 사용한 λ／4 판에서 50 ㎜ × 50 ㎜ 의 샘플을 잘라내어, 측정 샘플로 하였다. 제조한 측정 샘플에 대해, Axoscan (Axometrics 사 제조) 를 사용하여 면내 위상차를 측정하였다. 측정 온도는 23 ℃, 측정 파장은 550 ㎚ 로 하였다.
4. 헤이즈값의 측정
실시예에서 사용한 광 확산층에 대해, JIS 7136 에서 정하는 방법에 의해, 헤이즈미터 (무라카미 색채 과학 연구소사 제조, 상품명 「HN-150」) 를 사용하여 측정하였다.
5. 저굴절률층의 굴절률의 측정
실시예에서 사용한 저굴절률층에 대해, 아베 굴절률계 (DR-M2, 아타고사 제조) 를 사용하여 굴절률을 측정하였다.
각 실시예 및 각 비교예의 광학 부재의 휘도 향상도 (C) 와, 각 광학 부재의 편광 변환층의 편광 변환도 (PCON) 를 표 1 에 나타낸다.
Figure pat00001
표 1 로부터 분명한 바와 같이, 편광 변환층의 편광 변환도 (PCON) 가 높을수록, 광학 부재의 휘도 향상도 (C) 가 높고, 반사형 편광자를 사용하는 것에 의한 휘도 향상 효과가 얻어졌다.
본 발명의 광학 부재는, 액정 표시 장치의 배면측 편광판으로서 바람직하게 사용될 수 있다. 이와 같은 광학 부재를 사용한 액정 표시 장치는, 휴대 정보 단말 (PDA), 휴대 전화, 시계, 디지털 카메라, 휴대 게임기 등의 휴대 기기, PC 모니터, 노트 PC, 복사기 등의 OA 기기, 비디오 카메라, 액정 텔레비전, 전자 레인지 등의 가정용 전기 기기, 백 모니터, 카 내비게이션 시스템용 모니터, 카 오디오 등의 차재용 기기, 상업 점포용 인포메이션용 모니터 등의 전시 기기, 감시용 모니터 등의 경비 기기, 개호용 모니터, 의료용 모니터 등의 개호·의료 기기 등의 각종 용도에 사용할 수 있다.
10 편광판
11 편광자
12 보호층
13 보호층
20 반사형 편광자
30 편광 변환층
40 프리즘 시트
41 기재부
42 프리즘부
100 ∼ 104 광학 부재

Claims (6)

  1. 편광판과 반사형 편광자와 편광 변환층과 프리즘층이 이 순서로 일체화되어 있고,
    상기 편광 변환층은, 편광도가 99.99 ％ 인 제 1 및 제 2 편광자를 투과하는 자연광의 휘도에 대해, 서로의 흡수축이 평행이 되도록 배치된 상기 제 1 및 제 2 편광자 사이에 상기 편광 변환층을 배치했을 때의 상기 휘도를 평행 휘도 L0 으로 하고, 서로의 흡수축이 직교하도록 배치된 상기 제 1 및 제 2 편광자 사이에 상기 편광 변환층을 배치했을 때의 상기 휘도를 직교 휘도 L90 으로 했을 때,
    L90/L0 ≥ 0.2
    를 만족시키는, 광학 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 변환층이 위상차층이고, 상기 위상차층의 면내 위상차 Re (550) 이 3500 ㎚ 이상인, 광학 부재 :
    여기서, Re (550) 은, 23 ℃ 에 있어서의 파장 550 ㎚ 의 광으로 측정한 면내 위상차를 나타낸다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 변환층이 광 확산층이고, 상기 광 확산층의 헤이즈값이 80 ％ ∼ 99.9 ％ 인, 광학 부재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광 변환층이 λ／4 판이고, 상기 λ／4 판의 면내 위상차 Re (550) 이 80 ㎚ ∼ 200 ㎚ 이고, 상기 λ／4 판의 지상축과 상기 반사형 편광자의 반사축이 이루는 각도가 30°∼ 60°인, 광학 부재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사형 편광자와 상기 프리즘층 사이, 또는 상기 반사형 편광자의 상기 프리즘층과는 반대측에, 저굴절률층이 일체화되고, 상기 저굴절률층의 굴절률이 1.30 이하인, 광학 부재.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사형 편광자가 직선 편광 분리형 반사 편광자인, 광학 부재.
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