KR101377911B1 - 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 편광판, 위상차 필름의 제조 방법 및 액정 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 편광판 보호 필름으로서 이용됨으로써, 내구성이 우수하고, 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻는 것이 가능한 위상차 필름을 제공하는 것을 주목적으로 한다. 본 발명은 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx와 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny 사이에 nx>ny의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름, 및 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고, 액정 재료를 함유하고, 추가로 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 위상차 필름이며, 상기 광학 이방성 필름에 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 위상차 필름을 제공함으로써, 상기 과제를 해결한다.
위상차 필름, 휘도 향상 필름, 편광판, 액정 표시 장치
Description
본 발명은 편광판 보호 필름으로서 바람직하게 이용되는 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 편광판 및 위상차 필름의 제조 방법 등에 관한 것이다.
액정 표시 장치는, 전력 절약, 경량, 박형 등과 같은 특징을 갖기 때문에, 종래의 CRT 디스플레이 대신에 최근 급속히 보급되고 있다. 일반적인 액정 표시 장치로는, 도 15에 도시한 바와 같이 입사측의 편광판 (102A), 출사측의 편광판 (102B), 및 액정셀 (101)을 갖는 것을 들 수 있다. 편광판 (102A) 및 (102B)는 소정의 진동 방향의 진동면을 갖는 직선 편광만을 선택적으로 투과시키도록 구성된 것이고, 각각의 진동 방향이 서로 직각의 관계가 되도록 크로스 니콜(crossed Nicol) 상태로 대향하여 배치되어 있다. 또한, 액정셀 (101)은 화소에 대응하는 다수개의 셀을 포함한 것으로, 편광판 (102A)와 (102B) 사이에 배치되어 있다.
이러한 액정 표시 장치는, 상기 액정셀에 이용되는 액정 재료의 배열 형태에 의해 여러가지 구동 방식을 이용한 것이 알려져 있다. 오늘날 보급되어 있는 액정 표시 장치의 주된 것은 TN, STN, MVA, IPS 및 OCB 등으로 분류된다. 그 중에서도 오늘날에는, 상기 MVA 및 IPS의 구동 방식을 갖는 것이 널리 보급되기에 이르렀다.
한편, 액정 표시 장치는, 그 특유의 문제점으로서 액정셀 또는 편광판의 굴절률 이방성에 기인하는 시야각 의존성의 문제점이 있다. 이 시야각 의존성의 문제는, 액정 표시 장치를 정면에서 본 경우와, 경사 방향에서 본 경우에 보여지는 화상의 색 또는 콘트라스트가 변화하는 문제이다. 이러한 시야각 특성의 문제는, 최근 액정 표시 장치의 대화면화에 따라, 더욱 그 문제의 중대성이 높아지고 있다.
이러한 시야각 의존성의 문제를 개선하기 위해서, 현재까지 여러가지 기술이 개발되고 있다. 그 대표적인 방법으로서 위상차 필름을 이용하는 방법이 있다. 이러한 위상차 필름을 이용하는 방법은, 도 16에 도시한 바와 같이 소정의 광학 특성을 갖는 위상차 필름 (103)을 액정셀 (101)과 편광판 (102A) 및 (102B) 사이에 배치함으로써, 시야각 의존성의 문제를 개선하는 방법이다. 이 방법은 위상차 필름 (103)을 액정 표시 장치에 조립하는 것만으로 상기 시야각 의존성의 문제점을 개선할 수 있기 때문에, 간편히 시야각 특성이 우수한 액정 표시 장치를 얻는 것이 가능한 방법으로서 널리 이용되기에 이르렀다.
여기서 상기 위상차 필름으로는, 예를 들면 투명 기판 상에, 규칙적으로 배열된 액정 재료를 함유하는 위상차층이 형성된 구성을 갖는 것, 또는 연신 필름을 포함하는 것이 일반적으로 알려져 있다.
또한 최근에는, 도 16에 도시한 바와 같이, 위상차 필름과 편광판을 별개로 배치하는 방식이 아닌, 위상차 필름을 상기 편광판을 구성하는 편광판 보호 필름으로서 겸용하는 방식이 주류를 이루고 있다. 즉, 도 17에 도시한 바와 같이, 일반 적인 액정 표시 장치는 액정셀 (101)의 양측에 편광판 (102A), (102B)가 배치된 구성을 갖는 것이고, 상기 편광판 (102A), (102B)는, 통상 2매의 편광판 보호 필름 (112a), (112b)에 의해서 편광자 (111)이 협지된 구성을 갖는 것이다(도 17(a))(여기서 설명의 편의상, 액정셀 (101)측에 배치되어 있는 편광판 보호 필름 (112a)를 "내측의 편광판 보호 필름"이라 칭하고, 다른쪽의 편광판 보호 필름 (112b)를 "외측의 편광판 보호 필름"이라 칭함). 그리고, 위상차 필름 (103)을 이용하여 액정 표시 장치의 시야각 특성을 개선하는 경우, 도 17(b)에 도시한 바와 같이, 상기 2매의 편광판 보호 필름 (112a), (112b) 중, 내측의 편광판 보호 필름 (112a)로서 위상차 필름 (103)이 이용된 편광판 (102A'), (102B')을 이용하는 것이 최근 주류를 이루고 있다.
여기서 상기 편광판에 이용되는 편광판 보호 필름으로는, 셀룰로오스트리아세테이트로 대표되는 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것으로, 노르보르넨계 수지로 대표되는 시클로올레핀계 수지를 포함하는 것이 알려져 있다. 상기 셀룰로오스 유도체는 투수성이 우수하기 때문에, 편광판의 제조 공정에서 편광자에 함유된 수분을 필름을 통하여 휘산시킬 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, PVA를 주원료로 하는 편광막과의 밀착성도 양호하고, 작업성이나 수율이 양호하다는 이점도 갖는다.
그러나 그 반면, 고온고습 분위기하에서 흡습에 의한 치수 변화, 또는 광학 특성의 변동이 비교적 크다는 결점을 갖는다. 또한, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 편광판 보호 필름은 가스 배리어성이 부족하다는 면도 있다. 이 때문에, 양측에 셀룰로오스 유도체를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용하면, 편광판의 광학 특 성의 내구성이 저하된다는 문제점이 있다.
한편, 상기 시클로올레핀계 수지는 소수성의 수지이기 때문에, 고온고습 분위기하에서 흡습에 의한 치수 변화, 또는 광학 특성의 변동이 비교적 작다는 이점을 갖는다. 그러나 그 반면, 편광판의 제조 공정에서 편광자에 함유된 수분을 필름을 통하여 휘산시킬 수 없다는 결점을 갖는다. 이 때문에, 양측에 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용하면, 시간 경과에 따라 편광 특성이 저하되어 버린다는 문제점이 있다.
이에 따라, 상기 편광판으로는 내측의 편광판 보호 필름으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 편광판 보호 필름을 이용하고, 외측의 편광판 보호 필름으로서 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 이용하는 것이 바람직하다고 되어 있다. 이에 따라 양자의 이점을 병유시키고, 양자의 결점을 상쇄시킬 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다는 이점을 갖기 때문이다. 따라서, 상기 위상차 필름을 이용할 때는, 이러한 양태로 이용하는 것이 바람직하다고 되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 4).
그런데, 상기 위상차 필름이 구비하는 위상차성은 시야각 특성을 개선하는 대상이 되는 액정 표시 장치의 구동 방식 등에 의존하는 것이지만, 그 중에서도 IPS(In-Plane Switching) 방식의 액정 표시 장치에는, 포지티브의 C 플레이트로서의 성질을 갖는 위상차 필름이 이용되고 있다. 그리고, 특허 문헌 1 내지 3에는, 이러한 IPS 방식의 액정 표시 장치에 이용되는 위상차 필름으로서, 시클로올레핀계 수지를 포함하는 투명 기판 상에 포지티브의 C 플레이트로서의 성질을 갖는 위상차 층이 형성된 구성을 갖는 것이 개시되어 있다.
상기 특허 문헌 1 내지 3에 개시된 바와 같은 구성을 갖는 위상차 필름은, 흡습성이 낮은 시클로올레핀계 수지를 포함하는 투명 기판이 이용되고 있기 때문에, 고온고습 분위기하에서도 흡습 팽창하는 것이 적고, 또한 광학 특성의 내구성도 양호하다는 이점을 갖는 것이다.
그러나 이러한 시클로올레핀계 수지를 포함하는 투명 기판이 이용된 위상차 필름은, 이것을 상기 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용하면, 외측의 편광판 보호 필름으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 편광판 보호 필름을 이용해야 되고, 상술한 편광판의 바람직한 사용 양태를 실현하는 것이 불가능하다는 문제점이 있었다.
이에 따라, 상기 시클로올레핀계 수지를 포함하는 투명 기판이 이용된 위상차 필름으로는, 편광판 보호 필름으로서 겸용한 경우, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2002-174725호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2003-121853호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2005-70098호 공보
특허 문헌 4: 일본 특허 제3132122호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 편광판 보호 필름으로서 이용함으로써, 내구성이 우수하고, 또한 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻는 것이 가능한 위상차 필름을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx와, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny 사이에 nx>ny의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름, 및 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고, 액정 재료를 함유하며, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 위상차 필름이며, 상기 광학 이방성 필름에 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 이용되고 있는 것을 특징으로 하는 위상차 필름을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 광학 이방성 필름으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 갖는 것이 이용됨으로써, 본 발명의 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용한 경우, 외측의 편광판 보호 필름으로서 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 위상차층이 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 것이고, 또한 상기 광학 이방성 필름이 nx>ny의 관계가 성립하는 것이기 때문에, 본 발명의 위상차 필름을 편광판 보호 필름으로서 이용함으로써, IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻을 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따르면 편광판 보호 필름으로서 이용됨으로써, 내구성이 우수하고, 또한 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻는 것이 가능한 위상차 필름을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 광학 이방성 필름이 상기 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고, 우레탄계 수지를 함유하는 광학 이방성층을 갖는 것이 바람직하다. 상기 광학 이방성 필름이 이러한 구성을 가짐으로써, 상기 광학 이방성 필름의 리타데이션의 파장 의존성을 역분산형으로 하는 것이 용이해지기 때문이다.
또한 본 발명에 있어서는, 상기 광학 이방성 필름이 상기 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층을 갖는 것일 수도 있다. 상기 광학 이방성 필름이 이러한 구성을 갖는 것이어도, 상기 광학 이방성 필름의 리타데이션의 파장 의존성을 역분산형으로 할 수 있기 때문이다. 또한, 이러한 구성을 가짐으로써, 상기 광학 이방성 필름의 리타데이션의 파장 의존성을 원하는 양태로 조정하는 것이 용이해지기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는 상기 셀룰로오스 유도체가 트리아세틸셀룰로오스인 것이 바람직하다. 트리아세틸셀룰로오스는 리타데이션의 파장 의존성이 역분산형이기 때문에, 이러한 트리아세틸셀룰로오스를 이용함으로써, 상기 광학 이방성 필름의 리타데이션의 파장 의존성을 역분산형으로 하는 것이 용이해지기 때문이다.
또한, 트리아세틸셀룰로오스는 광학적 등방성, 또는 편광자와의 접착성이 우수하기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 광학 이방성 재료에 분자 내에 단일한 중합성 관능기를 갖는 단관능 중합성 액정 화합물이 포함되는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 광학 이방성 필름을 광학 이방성의 발현성이 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한 본 발명은 상기 본 발명에 따른 위상차 필름, 및 상기 위상차 필름이 구비하는 상기 위상차층 상에 형성되고, 콜레스테릭 배열된(cholesteric sequence state) 액정 재료를 함유하는 콜레스테릭 액정층을 갖는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 본 발명에 따른 위상차 필름이 이용됨으로써, 편광판 보호 필름으로서 이용함으로써, 휘도 향상 기능이 우수한 휘도 향상 필름을 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 상기 본 발명에 따른 위상차 필름, 상기 위상차 필름이 구비하는 상기 광학 이방성 필름 상이며, 상기 위상차층이 형성된 측과는 반대측의 면 상에 형성된 편광자, 및 상기 편광자 상에 형성된 편광판 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 편광판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 한쪽의 편광판 보호 필름으로서 상기 본 발명에 따른 위상차 필름이 이용됨으로써, 내구성이 우수하고, 또한 IPS 방식의 액정 표시 장치에 대한 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 상기 본 발명에 따른 휘도 향상 필름, 상기 휘도 향상 필름이 구비하는 상기 광학 이방성 필름 상이며, 상기 위상차층이 형성된 측과는 반대측의 면 상에 형성된 편광자, 및 상기 편광자 상에 형성된 편광판 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 편광판을 제공한다.
본 발명에 따르면, 한쪽의 편광판 보호 필름으로서 상기 본 발명에 따른 휘도 향상 필름이 이용됨으로써, 내구성이 우수하고, 휘도 향상 기능을 구비한 편광판을 얻을 수 있다.
상기 편광판 보호 필름이 시클로올레핀계 수지 또는 아크릴계 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라 상기 본 발명의 편광판을 광학 특성의 내구성이 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한 본 발명은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정, 및 상기 연신 공정에 의해서 연신된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성하는 위상차층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층이 형성된 광학 적층체를 형성하는 위상차층 형성 공정, 및 상기 위상차층 형성 공정에 의해서 형성된 광학 적층체를 연신하는 연신 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 투명 기판으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것이 이용됨으로써, 예를 들면 본 발명에 의해 제조되는 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용한 경우, 외측의 편광판 보호 필름으로서 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따르면 내구성이 우수한 편광판의 제조가 가능한 위상차 필름을 제조할 수 있다.
또한 본 발명은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정, 및 상기 연신 공정에 의해서 연신된 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성하는 위상차층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층이 형성된 광학 적층체를 형성하는 위상차층 형성 공정, 및 상기 위상차층 형성 공정에 의해서 형성된 광학 적층체를 연신하는 연신 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 투명 기판으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것이 이용됨으로써, 예를 들면 본 발명에 의해 제조되는 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용한 경우, 외측의 편광판 보호 필름으로서 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 위상차층 형성 공정이 상기 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 위상차층을 형성함으로써, 위상차성의 발현성이 우수한 위상차층을 형성하는 것이 용이해진다.
이에 따라, 본 발명에 따르면 내구성이 우수한 편광판의 제조가 가능한 위상차 필름을 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 용매에 비점이 100 ℃ 이상인 케톤계 용매가 포함되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에서 헤이즈(haze)가 작은 광학 이방성 필름을 형성하는 것이 가능해지기 때문에, 본 발명에 의해서 투명성이 우수한 위상차 필름을 제조할 수 있기 때문이다.
본 발명에 있어서는, 상기 케톤계 용매가 시클로펜타논 또는 시클로헥사논인 것이 바람직하다. 상기 케톤계 용매로서, 시클로펜타논 또는 시클로헥사논이 이용됨으로써, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에서, 헤이즈가 보다 작은 광학 이방성 필름을 형성할 수 있는 결과, 본 발명에 의해 더욱 투명성이 우수한 위상차 필름을 제조하는 것이 가능해지기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 셀룰로오스 유도체가 트리아세틸셀룰로오스인 것이 바람직하다. 트리아세틸셀룰로오스는 광학적 등방성이 우수하기 때문에, 이러한 트리아세틸셀룰로오스를 이용함으로써, 광학 특성이 양호한 위상차 필름을 제조할 수 있기 때문이다.
본 발명은 상기 본 발명의 위상차 필름이 이용된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면 상기 본 발명의 위상차 필름이 이용됨으로써, 내구성 및 시야각 특성이 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 상기 본 발명의 휘도 향상 필름이 이용된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 상기 본 발명의 휘도 향상 필름이 이용됨으로써, 휘도 특성이 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 상기 본 발명의 편광판이 이용된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 상기 본 발명의 편광판이 이용됨으로써, 내구성 및 시야각 특성이 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 의해서 제조된 위상차 필름이 이용된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 상기 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 의해서 제조된 위상차 필름이 이용됨으로써, 내구성 및 시야각 특성이 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명의 위상차 필름은 편광판 보호 필름으로서 이용됨으로써, 내구성이 우수하고, 또한 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻는 것이 가능하다는 효과를 발휘한다.
[도 1] 본 발명의 위상차 필름의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 2] 본 발명의 위상차 필름의 다른 예를 도시한 개략도이다.
[도 3] 본 발명의 위상차 필름의 다른 예를 도시한 개략도이다.
[도 4] 본 발명의 휘도 향상 필름의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 5] 본 발명의 편광판의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 6] 본 발명의 편광판의 다른 예를 도시한 개략도이다.
[도 7] 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름의 제조 방법의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 8] 본 발명의 제2 양태의 위상차 필름의 제조 방법의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 9] 본 발명의 제3 양태의 위상차 필름의 제조 방법의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 10] 본 발명의 제4 양태의 위상차 필름의 제조 방법의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 11] 본 발명의 제1 양태의 액정 표시 장치의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 12] 본 발명의 제2 양태의 액정 표시 장치의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 13] 본 발명의 제3 양태의 액정 표시 장치의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 14] 본 발명의 제4 양태의 액정 표시 장치의 일례를 도시한 개략도이다.
[도 15] 일반적인 액정 표시 장치의 일부를 모식적으로 예시한 개략도이다.
[도 16] 위상차 필름이 이용된 액정 표시 장치의 일부를 모식적으로 예시한 개략도이다.
[도 17] 위상차 필름의 사용 양태의 일례를 도시한 개략도이다.
<부호의 설명>
1, 1A, 1A': 광학 이방성 필름
1a, 51a: 투명 기판
1b, 1b', 51b: 광학 이방성층
2, 52: 위상차층
10, 10', 10", 50: 위상차 필름
11: 액정셀
20: 휘도 향상 필름
21: 콜레스테릭 액정층
30, 40: 편광판
31, 41: 편광자
32, 42: 편광판 보호 필름
50': 광학 적층체
60, 70, 80, 90: 액정 표시 장치
101: 액정셀
102A, 102B, 102A', 102B': 편광판
103: 위상차 필름
111: 편광자
112, 112a, 112b: 편광판 보호 필름
<발명을 실시하기 위한 형태>
이하, 본 발명의 위상차 필름, 휘도 향상 필름, 편광판, 위상차 필름의 제조 방법 및 액정 표시 장치에 대해서 순서대로 설명한다.
A. 위상차 필름
우선, 본 발명의 위상차 필름에 대해서 설명한다. 본 발명의 위상차 필름은 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx와, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny 사이에 nx>ny의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름, 및 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고, 액정 재료를 함유하며, 추가로 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 것으로서, 상기 광학 이방성 필름에 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 이용되고 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 위상차 필름에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 위상차 필름의 일례를 도시한 개략도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 위상차 필름 (10)은, 광학 이방성 필름 (1), 및 상기 광학 이방성 필름 (1) 상에 형성되고, 액정 재료를 함유하는 위상차층 (2)를 갖는 것이다. 여기서 상기 광학 이방성 필름 (1)은, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny와의 사이에, nx>ny의 관계가 성립하는 것이다. 또한, 상기 위상차층 (2)는, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 것이다.
이러한 예에 있어서, 본 발명의 위상차 필름 (10)은 상기 광학 이방성 필름 (1)에 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 이용되고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 광학 이방성 필름으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 갖는 것이 이용됨으로써, 본 발명의 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용한 경우, 외측의 편광판 보호 필름으로서 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 위상차층이 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 것이고, 또한 상기 광학 이방성 필름이 nx>ny의 관계가 성립하는 것이기 때문에, 본 발명의 위상차 필름을 편광판 보호 필름으로서 이용함으로써, IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻을 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따르면 편광판 보호 필름으로서 이용됨으로써, 내구성이 우수하고, 또한 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻는 것이 가능한 위상차 필름을 얻을 수 있다.
본 발명의 위상차 필름은 적어도 상기 광학 이방성 필름, 및 위상차층을 갖는 것이다.
이하, 본 발명의 위상차 필름에 이용되는 각 구성에 대해서 상세히 설명한다.
1. 광학 이방성 필름
우선, 본 발명에 이용되는 광학 이방성 필름에 대해서 설명한다. 본 발명에 이용되는 광학 이방성 필름은 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx와, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny 사이에 nx>ny의 관계가 성립하는 것이고, 또 한 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 이용되고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 이용되는 광학 이방성 필름의 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx와, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny와, 두께 방향에서의 굴절률 nz와의 관계는, nx>ny의 관계가 성립하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서의 광학 이방성 필름에 있어서 상기 nx>ny의 관계가 성립하는 양태로는, nx>ny>nz, nx>nz>ny, nx>ny=nz 및 nz>nx>ny의 관계가 성립하는 양태를 들 수 있다. 본 발명에 이용되는 광학 이방성 필름으로는, 이들 어느 관계가 성립하여도 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 이용되는 광학 이방성 필름으로는, 상기 nx, ny 및 nz의 관계 중 nx>ny의 관계(즉, Re>0)만을 이용하는 경우가 있다. nz값의 대소(즉, Rth의 절대값 및 부호(Rth>0이거나 Rth<0)에 대해서는, 원하는 시야각 보상 특성 및 다른 광학 특성을 감안하여 적절하게 조정한다. 위상차 필름 전체로는 Rth<0(소위 +C 플레이트 특성)이 요구되고, 또한 위상차층은 Rth<0이기 때문에, 만약 광학 이방성 필름도 Rth<0인 경우는, 그 만큼 위상차층 자체의 Rth의 절대값을 위상차 필름에서의 소망값보다 조금 적게 설정한다. 한편, 만약 광학 이방성 필름이 Rth>0인 경우는, 그 만큼 위상차층 자체의 Rth의 절대값을 위상차 필름에서의 소망값보다 조금 크게 설정한다.
본 발명에 이용되는 광학 이방성 필름이 상기 nx>ny=nz 관계가 성립하는 양태인 경우, 상기 광학 이방성 필름의 파장 550 nm에서의 리타데이션(Re)(이것을 "Re550"이라 표기함)은 0 nm<Re550<300 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 파장 550 nm에서의 두께 방향의 리타데이션(Rth)은 0 nm 내지 300 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
상기 리타데이션(Re) 및 상기 두께 방향의 리타데이션(Rth)이 상기 범위 내임으로써, 본 발명의 위상차 필름을 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 바람직한 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명에 이용되는 광학 이방성 필름이 상기 nx>ny>nz 또는 상기 nx>nz>ny의 관계가 성립하는 것인 경우, 상기 광학 이방성 필름의 파장 550 nm에서의 리타데이션(Re)은 0 nm<Re550<300 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 파장 550 nm에서의 두께 방향의 리타데이션(Rth)은 -300 nm 내지 300 nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 리타데이션(Re) 및 상기 두께 방향의 리타데이션(Rth)이 상기 범위 내임으로써, 본 발명의 위상차 필름을 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 바람직한 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
여기서 상기 리타데이션(이하, 단순히 "Re"라 칭하는 경우가 있음)이란, 상기 nx, ny 및 필름의 두께 d를 이용하여 Re=(nx-ny)×d로 표시되는 것이다.
또한, 상기 두께 방향의 리타데이션(이하, 단순히 "Rth"라 칭하는 경우가 있음)이란, 상기 nx, ny, nz 및 d를 이용하여 Rth={(nx+ny)/2-nz}×d로 표시되는 값이다.
상기 Re 및 Rth는, 예를 들면 오지 게이소꾸 기키 가부시끼가이샤(Oji Scientific Instruments) 제조 코브라-WR(KOBRA-WR)을 이용하고, 평행 니콜 회전법에 의해서 측정할 수 있다.
본 발명에 이용되는 광학 이방성 필름의 Re의 파장 의존성은 역분산형, 정분산형, 또는 플랫(flat) 분산형 중 어느 하나일 수도 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 Re의 파장 의존성을 "파장 분산"이라 칭하는 경우가 있다.
또한, 일반적으로 Re가 장파장측보다도 단파장측의 쪽이 작은 파장 분산(즉, Re가 파장의 증가 함수임)의 유형을 "역분산형"이라 칭하지만, 본 발명에 있어서 "역분산형"이란, 파장 450 nm에서의 Re(Re450)와, 파장 550 nm에서의 Re(Re550)와의 비(Re450/Re550)(이하, 단순히 "Re비"라 칭하는 경우가 있음)가 1보다 작은 것을 의미한다.
또한, 일반적으로 Re가 장파장측보다도 단파장측의 쪽이 큰 파장 분산(즉, Re가 파장의 감소 함수임)의 유형을 "정분산형"이라 칭하지만, 본 발명에 있어서의 "정분산형"이란, 상기 Re비가 1보다 큰 것을 의미한다.
또한, 일반적으로 Re가 파장 의존성을 갖지 않는 파장 분산의 유형을 "플랫형"이라 칭하지만, 본 발명에 있어서의 "플랫형"이란, 상기 Re비가 1인 것 의미한다.
본 발명에 이용되는 광학 이방성 필름으로는, 통상 상기 파장 의존성이 역분산형 또는 정분산형인 것이 이용된다. 따라서, 이하 상기 파장 의존성이 역분산형 인 것을 "제1 실시 양태", 상기 파장 의존성이 정분산형인 것을 "제2 실시 양태"로 하고, 각 실시 양태의 광학 이방성 필름에 대해서 순서대로 설명한다.
1-1. 제1 실시 양태
우선, 본 발명에 이용되는 제1 실시 양태의 광학 이방성 필름에 대해서 설명한다. 본 실시 양태의 광학 이방성 필름은 Re의 파장 의존성이 역분산형인 것이다.
본 실시 양태의 광학 이방성 필름은, 예를 들면 후술하는 위상차층으로서 Re의 파장 의존성이 역분산형의 것을 이용하는 경우에 바람직하게 사용할 수 있는 것이다.
본 실시 양태의 광학 이방성 필름으로는, 상기 Re비가 1보다도 작은 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라서 적절하게 조정할 수 있다. 그 중에서도 본 실시 양태에 있어서는 상기 Re비가 0.6 내지 0.99의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 0.7 내지 0.95의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 Re비가 이러한 범위 내임으로써, 본 발명의 위상차 필름을 보다 광범위한 파장 영역에서 액정 표시 장치의 시야각 특성을 개선할 수 있는 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
본 실시 양태의 광학 이방성 필름에는, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 이용되지만, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체로는 원하는 투수성을 구비하고, 본 발명의 위상차 필름을 편광판 보호 필름으로서 이용한 경우, 편광판 제조 공정에서 편광자에 함유되는 수분을 투과하고, 시간의 경과에 따른 편 광 특성의 저하를 원하는 정도로 억제할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 실시 양태에 있어서는, 상기 셀룰로오스 유도체로서 셀룰로오스에스테르류를 이용하는 것이 바람직하고, 또한 셀룰로오스에스테르류 중에서는, 셀룰로오스아실레이트류를 이용하는 것이 바람직하다. 셀룰로오스아실레이트류는 공업적으로 널리 이용되고 있기 때문에, 입수 용이성의 관점에서 유리하기 때문이다.
상기 셀룰로오스아실레이트류로는 탄소수 2 내지 4의 저급 지방산 에스테르가 바람직하다. 저급 지방산 에스테르로는, 예를 들면 셀룰로오스아세테이트와 같이 단일 저급 지방산 에스테르만을 포함하는 것일 수도 있고, 또한 예를 들면 셀룰로오스아세테이트부티레이트 또는 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트와 같은 복수개의 지방산 에스테르를 포함하는 것일 수도 있다.
또한 본 실시 양태에 있어서는, 상기 저급 지방산 에스테르 중에서도 셀룰로오스아세테이트를 특히 바람직하게 사용할 수 있다. 셀룰로오스아세테이트로는, 평균 아세트화도가 57.5 내지 62.5 ％(치환도: 2.6 내지 3.0)의 트리아세틸셀룰로오스를 이용하는 것이 가장 바람직하다. 트리아세틸셀룰로오스는 비교적 부피가 큰 측쇄를 갖는 분자 구조를 갖기 때문에, 이러한 트리아세틸셀룰로오스를 포함하는 투명 기판을 이용함으로써, 투명 기판과 상기 광학 이방성층의 밀착성을 보다 향상시킬 수 있기 때문이다.
여기서 아세트화도란, 셀룰로오스 단위 질량당 결합 아세트산량을 의미한다. 아세트화도는 ASTM: D-817-91(셀룰로오스아세테이트 등의 시험 방법)에 있어서의 아세틸화도의 측정 및 계산에 의해 구할 수 있다. 또한, 트리아세틸셀룰로오스 필름을 구성하는 트리아세틸셀룰로오스의 아세트화도는, 필름 중에 포함되는 가소제 등의 불순물을 제거한 후, 상기한 방법에 의해 구할 수 있다.
본 실시 양태의 광학 이방성 필름에 상기 투명 기판이 이용되고 있는 양태로는, 본 실시 양태의 광학 이방성 필름에 원하는 광학 이방성 및 Re의 파장 의존성 등을 부여할 수 있는 양태이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 양태로는, 본 실시 양태의 광학 이방성 필름이 상기 투명 기판만으로 구성되는 양태, 및 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 적층된 양태를 들 수 있다. 본 실시 양태의 광학 이방성 필름은, 이들 중 어느 양태일 수도 있지만, 그 중에서도 후자의 양태인 것이 바람직하다. 이에 따라 투명 기판 자체의 강도 등의 여러가지 특성, 제조 조건에 영향을 미치지 않고, 높은 자유도로 본 실시 양태의 광학 이방성 필름에 원하는 기능을 부여하는 것이 용이해지기 때문이다.
상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 적층된 양태를 갖는 본 실시 양태의 광학 이방성 필름으로는, 본 발명의 위상차 필름에 원하는 기능을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 양태로는 상기 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고, 우레탄계 수지를 함유하는 광학 이방성층을 갖는 양태(제1 양태의 광학 이방성 필름), 및 상기 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층을 갖는 양태(제2 양태의 광학 이방성 필름)를 들 수 있다.
또한, 이들 양태에 있어서는, 투명 기판 상에 광학 이방성층을 형성한 후, 그대로, 또는 필요에 따라서 더욱 연신 처리를 실시함으로써, nx>ny가 되는 광학 이방성을 부여할 수 있다.
이하, 상기 각 양태의 광학 이방성 필름에 대해서 순서대로 설명한다.
(1) 제1 양태의 광학 이방성 필름
우선, 상기 제1 양태의 광학 이방성 필름에 대해서 설명한다. 본 양태의 광학 이방성 필름은 상기 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고, 우레탄계 수지를 함유하는 광학 이방성층을 갖는 양태이다.
여기서 상기 우레탄계 수지는 Re의 파장 의존성이 역분산형인 우레탄 결합부(-O-CO-N<)를 갖기 때문에, 이러한 우레탄계 수지를 이용함으로써, 본 양태의 광학 이방성 필름을 Re의 파장 의존성이 역분산인 것으로 용이하게 제조할 수 있다는 이점을 갖는다.
이하, 본 양태의 광학 이방성 필름에 대해서 상세히 설명한다.
a. 광학 이방성층
본 양태에 이용되는 우레탄계 수지로는 광학 이방성층에 원하는 위상차성을 부여하는 것이 가능한 정도의 굴절률 이방성을 구비하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다.
그 중에서도 본 양태에 이용되는 우레탄계 수지는, 상기 Re비가 0.6 이상, 1.0 미만의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.7 내지 0.95의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 0.8 내지 0.9의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.
여기서 상기 우레탄계 수지의 Re비는, 유리 기판 등의 광학적 등방성 기재 상에 평가 대상의 우레탄계 수지를 포함하는 막을 성막한 후, 해당 막을 광학 등방성 기재로부터 박리하고, 추가로 연신 처리를 실시한 샘플에 대해서 파장 450 nm에서의 리타데이션(Re450) 및 파장 550 nm에서의 리타데이션(Re550)을 측정함으로써 산출할 수 있다. 상기 리타데이션은, 예를 들면 오지 게이소꾸 기키 가부시끼가이샤 제조 코브라-WR을 이용하고, 평행 니콜 회전법에 의해 측정할 수 있다.
또한, 상기 "굴절률 이방성"이란, 입사되는 광에 대한 굴절률이 빛의 입사 방향에 따라 다른 것을 의미한다.
또한, 본 양태에 이용되는 우레탄계 수지는 30 ℃에서의 복소(complex) 인장 탄성률이 800 MPa 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 1 MPa 내지 800 MPa의 범위 내인 것이 바람직하며, 특히 10 MPa 내지 600 MPa의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 복소 인장 탄성률이 이러한 범위 내임으로써, 예를 들면 본 양태의 광학 이방성 필름을 제조하는 공정에서, 광학 이방성층을 연신하는 것이 용이해지는 등의 이점을 갖기 때문이다.
여기서 상기 복소 인장 탄성률(E*)은 저장 인장 탄성률(E")과, 손실 인장 탄성률(E')에 의해, 이하의 식으로 표시되는 것이다.
E*=
((E')2+(E")2)
또한, 상기 복소 인장 탄성률(E*)은, 가부시끼가이샤 UBM 제조 "Rheogel-E4000"에 의해 이하의 측정 조건으로, 저장 인장 탄성률(E")과, 손실 인장 탄성 률(E')을 측정하고, 상기 수학식에 준하여 구할 수 있다.
척간 거리: 15 mm
샘플 폭: 5 mm
왜곡(strain): 100 ㎛
승온 속도: 3 ℃/분
주파수: 10 Hz
이러한 본 양태에 이용되는 우레탄계 수지로는, 분자 내에 우레탄 결합부(-O-CO-N<)를 갖는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 위상차 필름의 용도 또는 제조 방법 등에 따라 임의의 우레탄계 수지를 사용할 수 있다. 이러한 본 양태에 이용되는 우레탄계 수지로는, 예를 들면 폴리우레탄 또는 우레탄아크릴레이트 등을 들 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 우레탄계 수지로서 우레탄아크릴레이트를 이용하는 것이 바람직하다. 우레탄아크릴레이트는, 예를 들면 우레탄 결합부 사이에 굴절률 이방성을 구비하는 원자단을 결합시켜 변성시킴으로써, 위상차성의 발현 특성을 임의로 제어하는 것이 가능하다는 등의 이점을 갖기 때문이다.
상기 우레탄아크릴레이트로는, 우레탄 결합부와 아크릴로일기를 갖는 우레탄아크릴레이트 단량체가 중합하여 이루어지는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다.
여기서 상기 우레탄아크릴레이트 단량체에 포함되는 아크릴로일기의 수는 1개일 수도 있고, 또는 복수개일 수도 있다.
또한, 상기 우레탄아크릴레이트 단량체에 포함되는 우레탄 결합부의 수는 1 개일 수도 있고, 또는 복수개일 수도 있다.
본 양태에 이용되는 우레탄아크릴레이트는, 우레탄 결합부와 아크릴로일기 사이에, 굴절률 이방성을 구비하는 원자단을 갖는 우레탄아크릴레이트 단량체가 중합되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 우레탄아크릴레이트 단량체가 중합되어 이루어지는 우레탄아크릴레이트는 연신시킴으로써 상기 굴절률 이방성을 구비하는 원자단을 한 방향으로 배열시킬 수 있기 때문에, 위상차성의 발현성이 우수하기 때문이다.
또한, 상기 굴절률 이방성을 구비하는 원자단을 갖는 우레탄아크릴레이트 단량체로는, 상기 우레탄 결합부와 상기 아크릴로일기 사이에 존재하는 원자단을 구성하는 원소의 원자량의 총합이 100 내지 1000의 범위 내인 것이 바람직하고, 그 중에서도 200 내지 600의 범위 내인 것이 바람직하며, 특히 400 내지 600의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 원자량의 총합이 상기 범위보다도 적으면, 위상차성의 발현에 기여하는 원자단이 적어지는 결과, 본 양태에 있어서의 광학 이방성층에 원하는 위상차성을 부여하는 것이 곤란해질 가능성이 있기 때문이다. 또한, 상기 범위보다 많으면 상기 우레탄아크릴레이트 단량체가 중합되어 이루어지는 우레탄아크릴레이트 중에 존재하는 우레탄 결합부가 적어지는 결과, 본 양태의 광학 이방성 필름의 상기 Re비를 원하는 정도로 제어하는 것이 곤란해질 우려가 있기 때문이다.
상기 굴절률 이방성을 구비하는 원자단의 종류로는, 본 발명의 위상차 필름의 용도나 본 제조 방법 등에 따라, 본 발명의 위상차 필름에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 굴절률 이방성을 구 비하는 원자단으로는, 예를 들면 에스테르 결합을 포함하는 에스테르계 원자단, 에테르 결합을 포함하는 에테르계 원자단 등을 들 수 있다. 본 양태에 있어서는 이들 중 어느 원자단이어도 바람직하게 사용할 수 있지만, 그 중에서도 에스테르계 원자단을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 에스테르계 원자단을 이용함으로써, 상기 우레탄아크릴레이트가 더욱 위상차성의 발현성이 우수한 것으로 제조될 수 있기 때문이다. 또한, 상기 에스테르계 원자단을 갖는 우레탄아크릴레이트 단량체는 비교적 용이하게 합성할 수 있기 때문에, 본 발명의 위상차 필름을 제조 적성이 우수한 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
상기 에스테르계 원자단으로는, 락톤의 구성 단위를 함유하는 락톤계 원자단, 폴리카르보네이트의 구성 단위를 함유하는 폴리카르보네이트계 원자단 및 아디페이트의 구성 단위를 함유하는 아디페이트계 원자단을 들 수 있다. 본 양태에 있어서는 이들 중 어느 원자단이어도 바람직하게 사용할 수 있지만, 그 중에서도 락톤계 원자단을 이용하는 것이 바람직하다. 락톤계 원자단은 굴절 이방성이 높고, 위상차성의 발현성이 우수하기 때문이다.
또한, 본 양태에 있어서는, 상기 락톤계 원자단 중에서도 카프로락톤의 구성 단위를 포함하는 카프로락톤 변성 원자단을 이용하는 것이 바람직하다. 카프로락톤 변성 원자단은 굴절률 이방성이 보다 크기 때문에, 수지 재료의 위상차 발현성을 더욱 향상시킬 수 있기 때문이다.
또한, 상기 카프로락톤 변성 원자단은 단일 카프로락톤의 구성 단위를 포함할 수도 있고, 또는 복수개의 카프로락톤의 구성 단위를 포함할 수도 있다.
여기서 상기 카프로락톤 변성 원자단이 복수개의 카프로락톤의 구성 단위를 포함하는 경우, 해당 카프로락톤 변성 원자단에 함유되는 카프로락톤의 구성 단위의 수는 2 내지 5의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 이용되는 상기 우레탄아크릴레이트는 단일 우레탄아크릴레이트 단량체가 중합되어 이루어지는 것일 수도 있고, 또는 복수종의 우레탄아크릴레이트 단량체가 중합되어 이루어지는 것일 수도 있다.
본 양태에 있어서의 광학 이방성층에는, 상기 우레탄계 수지 이외에 다른 화합물이 포함될 수도 있다. 이러한 다른 화합물로는, 광학 이방성층에 부여되는 위상차성 또는 Re의 파장 의존성을 손상시키지 않는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라 임의의 화합물을 사용할 수 있다.
이러한 다른 화합물로는, 예를 들면 광학 이방성층의 위상차성의 발현성에 기여하는 굴절률 이방성을 갖는 화합물을 들 수 있다. 이러한 화합물을 이용함으로써, 예를 들면 상기 우레탄계 수지만으로는 광학 이방성층에 원하는 위상차성을 부여하는 것이 곤란한 경우, 위상차성을 증가시킬 수 있기 때문이다. 이러한 굴절률 이방성을 갖는 화합물로는, 예를 들면 액정 화합물 또는 굴절률 이방성을 구비하는 무기 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 본 양태에 있어서의 광학 이방성층에 함유되는 우레탄계 수지로서, 상기 우레탄아크릴레이트를 이용하는 경우는, 상기 다른 화합물로서 광 중합 개시제를 이용하는 것이 바람직하다. 본 양태에 이용되는 광 중합 개시제로는, 예를 들면 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4,4-비스(디메틸아민)벤조페논, 4,4-비스(디에 틸아민)벤조페논, α-아미노-아세토페논, 4,4-디클로로벤조페논, 4-벤조일-4-메틸디페닐케톤, 디벤질케톤, 플루오레논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, p-tert-부틸디클로로아세토페논, 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤, 디에틸티오크산톤, 벤질디메틸케탈, 벤질메톡시에틸아세탈, 벤조인메틸에테르, 벤조인부틸에테르, 안트라퀴논, 2-tert-부틸안트라퀴논, 2-아밀안트라퀴논, β-클로로안트라퀴논, 안트론, 벤즈안트론, 디벤즈수베론, 메틸렌안트론, 4-아지도벤질아세토페논, 2,6-비스(p-아지도벤질리덴)시클로헥산, 2,6-비스(p-아지도벤질리덴)-4-메틸시클로헥사논, 2-페닐-1,2-부타디온-2-(o-메톡시카르보닐)옥심, 1-페닐-프로판디온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심, 1,3-디페닐-프로판트리온-2-(o-에톡시카르보닐)옥심, 1-페닐-3-에톡시-프로판트리온-2-(o-벤조일)옥심, 미힐러케톤(Michler's ketone), 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논, 나프탈렌술포닐클로라이드, 퀴놀린술포닐클로라이드, n-페닐티오아크리돈, 4,4-아조비스이소부티로니트릴, 디페닐디술피드, 벤즈티아졸디술피드, 트리페닐포스핀, 캄포퀴논, 아데카사(Asahi Denka Co., Ltd.) 제조 N1717, 사브롬화탄소, 트리브로모페닐술폰, 과산화벤조인, 에오신, 메틸렌블루 등의 광 환원성 색소와 아스코르빈산 또는 트리에탄올아민과 같은 환원제와의 조합 등을 예시할 수 있다. 본 양태에서는, 이들 광 중합 개시제를 1종 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
상기 광 중합 개시제를 이용하는 경우에는, 광 중합 개시 보조제를 병용하는 것이 바람직하다. 이러한 광 중합 개시 보조제로는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민 등의 3급 아민류, 또는 2-디메틸아미노에틸벤조산, 4-디메틸아미드벤조산에틸 등의 벤조산 유도체를 예시할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
본 양태에 이용되는 광학 이방성층의 두께로는, 상기 우레탄계 수지의 종류에 따라, 본 발명의 위상차 필름에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서의 상기 광학 이방성층의 두께는, 통상 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
b. 투명 기판
이어서, 본 양태에 이용되는 투명 기판에 대해서 설명한다. 본 양태에 이용되는 투명 기판은 상술한 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것이다.
본 양태에 이용되는 투명 기판의 투명도는, 본 발명의 위상차 필름에 요구되는 투명성 등에 따라서 임의로 결정할 수 있지만, 통상 가시광 영역에서의 투과율이 80 ％ 이상인 것이 바람직하고, 90 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
여기서 상기 투명 기판의 투과율은 JIS K7361-1(플라스틱 투명 재료의 전체 광 투과율의 시험 방법)에 의해 측정할 수 있다.
또한, 본 양태에 이용되는 투명 기판의 두께는, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라, 필요한 자기 지지성이 얻어지는 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 10 ㎛ 내지 188 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 20 ㎛ 내지 125 ㎛의 범위 내인 것이 보다 바람직하며, 30 ㎛ 내지 80 ㎛의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.
투명 기판의 두께가 상기한 범위보다도 얇으면, 본 발명의 위상차 필름에 필요한 자기 지지성을 부여할 수 없는 경우가 있기 때문이다. 또한, 두께가 상기한 범위보다도 두꺼우면, 예를 들면 본 발명의 위상차 필름을 재단 가공할 때에, 가공 쓰레기가 증가하거나, 재단날의 마모가 빨라지는 경우가 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 이용되는 투명 기판의 Re는, 본 발명의 위상차 필름에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 위상차 필름의 용도 또는 본 양태에 이용되는 광학 이방성 필름의 구체적 양태에 따라 임의로 조정할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 이용되는 투명 기판은 550 nm에서의 Re가 0 nm 내지 50 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 양태에 이용되는 투명 기판은 파장 550 nm에서의 Rth가 0 nm 내지 100 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
여기서 본 양태에 이용되는 투명 기판의 Re의 파장 의존성은 역분산형, 정분산형, 또는 플랫 분산형 중 어느 하나일 수도 있지만, 그 중에서도 본 양태에 있어서는 역분산형인 것이 바람직하다.
상기 투명 기판의 Re의 파장 의존성이 역분산형임으로써, 본 발명의 위상차 필름을 보다 광범위한 파장 영역에서 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능을 발현할 수 있는 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
본 양태에 이용되는 투명 기판은, 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값이 상기 광학 이방성층의 그것보다도 크고, 또한 치수 수축률이 상기 광학 이방성층의 치수 수축률보다도 작은 것이 바람직하다. 이와 같은 특징을 갖는 투명 기 판을 이용함으로써 광학 이방성층에 시간 경과에 따라 치수 변화가 발생하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 광학 특성의 경시 안정성이 우수한 위상차 필름을 얻을 수 있기 때문이다.
본 양태에 이용되는 투명 기판의 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값은, 상기 광학 이방성층에 함유되는 우레탄계 수지 등의 종류 또는 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라 적절하게 바람직한 범위로 조정할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 이용되는 투명 기판의 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값은, 광학 이방성층의 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값의 10배 이상인 것이 바람직하고, 20배 이상인 것이 더욱 바람직하며, 35배 이상인 것이 특히 바람직하다. 투명 기판의 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값이 상기 범위 내임으로써, 본 양태의 광학 이방성 필름의 치수 안정성을 투명 기판의 역학 특성에 보다 지배적인 것으로 할 수 있기 때문에, 예를 들면 투명 기판의 역학 특성을 제어함으로써 광학 이방성 필름 전체의 역학 특성을 제어하는 것이 가능해지기 때문에, 본 양태의 광학 이방성 필름의 광학 특성의 경시 안정성을 설계하는 것이 용이해지는 등의 이점을 갖기 때문이다.
본 양태에 이용되는 투명 기판의 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값의 구체적인 범위로는, 10000 N 내지 5000000 N의 범위 내, 보다 바람직하게는 10000 N 내지 1000000 N의 범위 내, 더욱 바람직하게는 50000 N 내지 500000 N의 범위 내 정도가 된다.
여기서 상기 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값은, 예를 들면 가부 시끼가이샤 UBM사 제조 "Rheogel-E4000"을 이용하고, 이하의 조건에 의해 저장 인장 탄성률을 측정하고, 그 측정값에 투명 기판의 단면적을 곱함으로써 구할 수 있다.
·척간 거리: 15 mm
·샘플 폭: 5 mm
·왜곡: 100 ㎛
·승온 속도: 3 ℃/분
·주파수: 10 Hz
또한, 본 양태의 광학 이방성 필름에 있어서 광학 이방성층이 투명 기판에 침투하는 등, 상기한 방법으로 투명 기판 단독의 저장 인장 탄성률을 측정하는 것이 곤란한 경우에는, 일반적으로 알려져 있는 압축 방향의 동적인 탄성률과 전단 방향의 동적인 탄성률의 관계, 즉 (전단 방향의 탄성률=압축 방향의 탄성률/3)이라는 관계를 이용할 수 있다. 즉, 투명 기판 단독의 저장 인장 탄성률을 측정하는 것이 곤란한 경우는, 상기 저장 인장 탄성률 대신에 상기 압축 탄성률을 이용하는 것이 가능하다.
상기 저장 인장 탄성률 대신에 상기 압축 탄성률을 이용하는 경우, 투명 기판의 압축 탄성률×단면적으로 표시되는 값으로는, 상술한 광학 이방성층의 압축 탄성률×단면적으로 표시되는 값보다도 큰 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서의 투명 기판의 압축 탄성률×단면적의 값은, 투명 기판의 폭이 1 m, 광학 이방성층의 도공폭이 1 m인 경우, 30000 N 내지 15000000 N의 범위 내인 것이 바람직하고, 30000 N 내지 3000000 N의 범위 내인 것이 보다 바람직하며, 150000 N 내지 1500000 N의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.
여기서 상기 압축 탄성률은 가부시끼가이샤 에리오닉스(Elionix Co., Ltd.) ENT-1100a를 이용하고, 이하의 조건으로 측정한 값을 이용하는 것으로 한다.
·측정 심도: 500 nm
·측정: 500 포인트(point)로 구분하고, 1 포인트 당 스텝 간격을 10 msec로 한다.
또한, 상기 "단면적"은 투명 기판의 평면 방향에 대하여 수직 방향의 단면의 단면적(투명 기판의 두께×투명 기판의 폭)을 의미한다.
또한, 본 양태에 이용되는 투명 기판의 치수 수축률은, 상기 광학 이방성층의 치수 수축률보다도 작은 범위이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 이용되는 투명 기판의 치수 수축률은 0.01 ％ 내지 1 ％ 범위 내인 것이 바람직하고, 0.01 ％ 내지 0.1 ％의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 0.01 ％ 내지 0.02 ％의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.
여기서 상기 치수 수축률로 표시되는 값은, 예를 들면 투명 기판을 원래 길이의 1.4배의 길이까지 연신한 길이 La 및 연신 후 1일 경과 후의 길이 Lb를 측정함으로써, 이하의 식을 기초로 하여 구할 수 있다.
치수 수축률=(La-Lb)/La
또한, 본 양태에 이용되는 투명 기판은 고온고습 분위기하에서의 치수 안정성이 우수한 것이 바람직하다. 상기 투명 기판으로서 고온고습 분위기하에서의 치 수 안정성이 우수한 것을 이용함으로써, 위상차 필름 전체로서의 고온고습 분위기하에서의 치수 안정성을 향상시킬 수 있는 결과, 고온고습 분위기하에 있어서도 광학 특성의 안정성이 양호한 위상차 필름을 얻을 수 있기 때문이다. 그 중에서도 본 양태에 이용되는 투명 기판은 온도 90 ℃, 상대 습도 90 ％RH의 환경하에서 1 시간 동안 경과시켰을 때의 치수 변화율이 25 ％ 이하인 것이 바람직하고, 0.1 ％ 내지 10 ％의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 0.1 ％ 내지 5 ％의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 양태에 이용되는 투명 기판의 구성은 단일 층으로 이루어지는 구성으로 한정되는 것은 아니고, 복수개의 층이 적층된 구성을 가질 수도 있다.
또한, 복수개의 층이 적층된 구성을 갖는 경우는, 동일한 조성의 층이 적층될 수도 있고, 또한 상이한 조성을 갖는 복수개의 층이 적층될 수도 있다.
c. 기타
본 양태의 광학 이방성 필름은, 상기 광학 이방성층이 상기 투명 기판 상에 밀착하도록 형성된 구성을 갖게 된다. 이 때의 상기 광학 이방성층과 상기 투명 기판과의 밀착의 정도로는, 상기 투명 기판의 역학 특성에 의해 상기 광학 이방성층의 역학 특성을 제어하는 것이 가능한 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 발명에 있어서는 상기 밀착의 정도가, 크로스컷법(cross-cut method)에서의 평가 결과가 20/100 내지 100/100의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 상기 "크로스컷법"이란, 일본 공업 규격 JIS K5600-5-6 "도료 일반 시험 방법-제5부: 도막의 기계적 성질-제6절: 부착성(크로스컷법)에 준하는 평가법이 고, 도공면측에 1 mm 정사각형(角)의 단락을 격자상으로 넣고, 접착 테이프(니치반사(Nichiban Co., Ltd.) 제조, 셀로테이프(CELLOTAPE) (등록상표))를 접착시킨 후 테이프를 박리하고, 1 mm 정사각형(角) 100개 중 남은 개수를 계산함으로써 부착성을 평가하는 것이다.
또한, 상기 크로스컷법에 의한 평가 결과는 100개소의 격자상 평가 부위 중 남은 수를 나타내는 것으로, 예를 들면 상기 "20/100"은 100개소의 평가 부위 중 박리되지 않고 남은 개소가 20개소인 것을 의미하고, 또한 상기 "100/100"은 100개소의 평가 부위 중, 100개소 전부가 박리되지 않고 남는 것을 의미한다.
또한, 본 양태의 광학 이방성 필름에 있어서, 상기 투명 기판과 상기 광학 이방성층이 적층된 양태로는, 상기 투명 기판과 상기 광학 이방성층이 독립된 층으로서 적층된 양태일 수도 있고, 또는 상기 투명 기판과 광학 이방성층 사이에 명확한 계면이 없고, 양자간에 있어서 상기 우레탄계 수지의 함유량이 연속적으로 변화하도록 적층된 양태일 수도 있다.
이러한 상기 투명 기판과 상기 광학 이방성층이 적층된 양태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 2는 본 양태의 광학 이방성 필름에 있어서, 상기 투명 기판과 상기 광학 이방성층이 적층된 양태의 일례를 도시한 개략도이다. 도 2에 예시한 바와 같이, 본 양태의 광학 이방성 필름 (1A), (1A')는 상기 투명 기판 (1a)와 상기 광학 이방성층 (1b)가 독립한 층으로서 적층된 양태일 수도 있고(도 2(a)), 또는 상기 투명 기판 (1a)와 광학 이방성층 (1b') 사이에 명확한 계면이 없고, 양자간에 있어서 상기 우레탄계 수지의 함유량이 연속적으로 변화하도록 적층 된 양태일 수도 있다(도 2(b)).
(2) 제2 양태의 광학 이방성 필름
이어서, 상기 제2 양태의 광학 이방성 필름에 대해서 설명한다. 본 양태의 광학 이방성 필름은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체 및 Re의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층을 갖는 것이다.
본 양태의 광학 이방성 필름은, 예를 들면 상기 투명 기판으로서 Re의 파장 의존성이 역분산형인 것을 이용하고, 상기 투명 기판의 Re비의 절대값을 상기 광학 이방성층의 Re비의 절대값보다도 큰 것으로 함으로써, 상기 광학 이방성 필름을 리타데이션의 파장 의존성이 역분산인 것으로 용이하게 제조할 수 있다는 이점을 갖는다.
이하, 본 양태의 광학 이방성 필름에 대해서 상세히 설명한다.
a. 광학 이방성층
우선, 본 양태에 이용되는 광학 이방성 재료에 대해서 설명한다. 본 양태에 이용되는 광학 이방성 재료로는, 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형인 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라, 본 발명의 위상차 필름에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 이용되는 광학 이방성 재료는, 상기 Re비가 1 내지 2의 범위 내인 것이 바람직하다. 특히, 상기 투명 기판의 역분산 특성을 살 리기 위해서는, Re비가 되도록이면 1에 가까운 것을 이용하는 것이 바람직하다.
여기서 광학 이방성 재료의 상기 Re비는 폴리이미드 등의 배향막을 형성하고, 배향 처리를 실시한 유리 기판 등의 등방성 기재 상에, 상기 광학 이방성 재료를 포함하는 층을 성막하고, 파장 450 nm에서의 Re(Re450), 및 파장 550 nm에서의 Re(Re550)를 측정함으로써 산출할 수 있다.
본 양태에 이용되는 상기 광학 이방성 재료로는, 상기 Re비가 상기 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 광학 이방성 재료로는, 예를 들면 막대 형상(rodlike) 화합물, 고분자 액정 재료 및 폴리이미드계 재료를 들 수 있다.
여기서 상기 고분자 액정 재료로는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2002-265475호 공보, 일본 특허 공개 제2004-285174 및 일본 특허 공개 (평)8-278491에 기재된 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 상기 폴리이미드계 재료로는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2004-78203호 공보, 일본 특허 공개 제2005-91625호 공보 및 일본 특허 공개 제2004-331951호 공보에 기재된 화합물 등을 들 수 있다.
본 양태에 이용되는 광학 이방성 재료로는, 상기 막대 형상 화합물, 상기 고분자 액정 재료 및 상기 폴리이미드계 재료 중 어느 것으로도 바람직하게 사용할 수 있지만, 그 중에서도 막대 형상 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 막대 형상 화합물은 규칙적으로 배열시킴으로써 우수한 위상차성을 발현할 수 있기 때문에, 이러한 막대 형상 화합물을 이용함으로써, 본 양태의 광학 이방성 필름에 원하 는 위상차성을 부여하는 것이 용이해지기 때문이다.
여기서 본 양태에 있어서의 "막대 형상 화합물"이란, 분자 구조의 주 골격이 막대 형상으로 되어 있는 것을 가리킨다.
본 양태에 이용되는 상기 막대 형상 화합물로는, 분자량이 비교적 작은 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 분자량이 200 내지 1200의 범위 내인 화합물이 바람직하고, 특히 400 내지 1000의 범위 내인 화합물이 바람직하게 이용된다. 그 이유는 다음과 같다. 즉, 본 양태에 이용되는 광학 이방성층은 상기 광학 이방성 재료, 및 후술하는 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체를 함유하는 것이지만, 상기 막대 형상 화합물로서 분자량이 비교적 작은 화합물을 이용함으로써, 상기 광학 이방성층에 있어서 상기 막대 형상 화합물이 상기 셀룰로오스 유도체와 혼합되기 쉬워지기 때문이다.
또한, 상기 막대 형상 화합물로서 중합성 관능기를 갖는 재료를 이용하는 경우, 상기 막대 형상 화합물의 분자량은 중합 전의 단량체의 분자량을 나타내는 것으로 한다.
또한, 본 양태에 이용되는 막대 형상 화합물은, 액정성을 나타내는 액정성 재료인 것이 바람직하다. 액정성 재료는 규칙적으로 배열하는 특성을 구비하기 때문에, 이러한 액정성 재료를 이용함으로써, 본 양태의 광학 이방성 필름에 원하는 위상차성을 부여하는 것이 용이해지기 때문이다.
상기 액정성 재료로는 네마틱상(nematic phase), 콜레스테릭상(cholesteric phase) 및 스메틱상(smectic phase) 등 어느 액정상을 나타내는 재료여도 바람직하 게 사용할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 네마틱상을 나타내는 액정성 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 네마틱상을 나타내는 액정성 재료는, 다른 액정상을 나타내는 액정성 재료와 비교하여 규칙적으로 배열시키는 것이 용이하기 때문이다.
또한, 상기 네마틱상을 나타내는 액정성 재료로는 메소겐 양끝에 스페이서를 갖는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 메소겐 양끝에 스페이서를 갖는 액정성 재료는 유연성이 우수하기 때문에, 이러한 액정성 재료를 이용함으로써, 본 양태의 광학 이방성 필름을 투명성이 우수한 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 이용되는 막대 형상 화합물은, 분자 내에 중합성 관능기를 갖는 것이 바람직하게 이용되고, 그 중에서도 3차원 가교 가능한 중합성 관능기를 갖는 것이 보다 바람직하게 이용된다. 상기 막대 형상 화합물이 중합성 관능기를 가짐으로써, 상기 막대 형상 화합물을 중합시켜 고정시키는 것이 가능해지기 때문에, 배열 안정성이 우수하고, 위상차성의 경시 변화가 발생하기 어려운 광학 이방성층을 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 있어서는 상기 중합성 관능기를 갖는 막대 형상 화합물과, 상기 중합성 관능기를 갖지 않는 막대 형상 화합물을 혼합하여 이용할 수도 있다.
또한, 상기 "3차원 가교"란, 액정성 분자를 서로 3차원으로 중합하여, 메쉬(네트워크) 구조의 상태로 하는 것을 의미한다.
상기 중합성 관능기로는, 예를 들면 자외선, 전자선 등의 전리 방사선, 또는 열의 작용에 의해서 중합되는 중합성 관능기를 들 수 있다. 이들 중합성 관능기의 대표예로는 라디칼 중합성 관능기, 또는 양이온 중합성 관능기 등을 들 수 있다. 또한 라디칼 중합성 관능기의 대표예로는, 하나 이상의 부가 중합 가능한 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 관능기를 들 수 있고, 구체예로는 치환기를 갖거나 갖지 않는 비닐기, 아크릴레이트기(아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기를 포함하는 총칭) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 양이온 중합성 관능기의 구체예로는 에폭시기 등을 들 수 있다. 기타, 중합성 관능기로는, 예를 들면 이소시아네이트기, 불포화 3중 결합 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 공정상의 관점에서 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 관능기가 바람직하게 이용된다.
또한, 본 양태에 있어서의 막대 형상 화합물은 액정성을 나타내는 액정성 재료이며, 말단에 상기 중합성 관능기를 갖는 것이 특히 바람직하다. 이러한 액정 재료를 이용함으로써, 예를 들면 서로 3차원으로 중합되어 메쉬(네트워크) 구조의 상태로 제조할 수 있기 때문에, 배열 안정성을 구비하고, 또한 광학 특성의 발현성이 우수한 광학 이방성층을 형성할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 있어서는 한쪽 말단에 중합성 관능기를 갖는 액정성 재료를 이용한 경우에도 다른 분자와 가교하여 배열 안정화할 수 있다.
또한, 본 양태에 이용되는 막대 형상 화합물은 분자 내에 단일한 상기 중합성 관능기를 갖는 단관능 중합성 액정 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 단관능 중합성 액정 재료는 배열 특성이 우수하기 때문에, 이러한 단관능 중합성 액정 재료를 이용함으로써, 본 양태의 광학 이방성 필름을 광학 이방성의 발현성이 우수한 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
본 양태에 이용되는 막대 형상 화합물의 구체예로는, 하기 화학식 (1) 내지 (6)으로 표시되는 화합물을 예시할 수 있다.
여기서 화학식 (1), (2), (5) 및 (6)으로 표시되는 액정성 재료는 문헌 [D. J. Broer 등, Makromol. Chem. 190, 3201-3215(1989)], 또는 문헌 [D. J. Broer 등, Makromol. Chem. 190, 2250(1989)]에 개시된 방법에 따라, 또는 그것과 유사하게 제조할 수 있다. 또한, 화학식 (3) 및 (4)로 표시되는 액정성 재료의 제조는 DE 195,04,224에 개시되어 있다.
또한, 말단에 아크릴레이트기를 갖는 네마틱 액정성 재료의 구체예로는, 하기 화학식 (7) 내지 (17)로 표시되는 것도 들 수 있다.
또한, 본 양태에 이용되는 막대 형상 화합물은 1종만일 수도 있고, 또는 2종 이상일 수도 있다. 예를 들면, 상기 막대 형상 화합물로서, 양쪽 말단에 중합성 관능기를 1개 이상 갖는 액정성 재료와, 한쪽 말단에 중합성 관능기를 1개 이상 갖는 액정성 재료를 혼합하여 이용하면, 양자의 배합비의 조정에 의해 중합 밀도(가교 밀도) 및 광학 특성을 임의로 조정할 수 있다는 점에서 바람직하다.
이어서, 본 양태에서의 광학 이방성층에 함유되는 셀룰로오스 유도체에 대해서 설명한다. 본 양태에 이용되는 수지 재료는 후술하는 투명 기판을 구성하는 셀 룰로오스 유도체이다. 본 양태에 있어서는, 광학 이방성층에 이러한 셀룰로오스 유도체가 함유됨으로써, 투명 기판과 광학 이방성층의 밀착성이 우수한 광학 이방성 필름을 얻을 수 있다.
본 양태의 광학 이방성층 중에 함유되는 셀룰로오스 유도체의 함유량으로는, 본 양태의 광학 이방성 필름에 있어서, 투명 기판과 광학 이방성층의 밀착성을 원하는 범위로 할 수 있는 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 셀룰로오스 유도체의 함유량이 1 질량％ 내지 50 질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 5 질량％ 내지 30 질량％의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 상기 셀룰로오스 유도체에 대해서는 상술한 투명 기판에 이용되는 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
본 양태에 이용되는 광학 이방성층에는, 상기 광학 이방성 재료 및 상기 수지 재료 이외에 다른 화합물이 함유될 수도 있다. 이러한 다른 화합물로는, 예를 들면 폴리디메틸실록산, 메틸페닐실록산, 유기 변성 실록산 등의 실리콘형 레벨링제; 폴리알킬아크릴레이트, 폴리알킬비닐에테르 등의 직쇄상 중합물; 불소계 계면활성제, 탄화수소계 계면활성제 등의 계면활성제; 테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 레벨링제; 광 중합 개시제 등을 들 수 있다.
그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 광학 이방성 재료로서, 광 조사에 의해 중합되는 중합성 관능기를 갖는 막대 형상 화합물을 이용하는 경우, 상기 다른 화합물로서 광 중합 개시제를 포함하는 것이 바람직하다.
본 양태에 이용되는 광 중합 개시제로는, 상기 "(1) 제1 양태의 광학 이방성 필름"의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
상기 광 중합 개시제의 함유량으로는, 상기 막대 형상 화합물을 원하는 시간 동안 중합할 수 있는 범위 내이면 특별히 한정되지 않지만, 통상 상기 막대 형상 화합물 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 10 중량부의 범위 내가 바람직하고, 특히 3 중량부 내지 6 중량부의 범위 내가 바람직하다.
상기 광 중합 개시제를 이용하는 경우에는, 광 중합 개시 보조제를 병용할 수 있다. 이러한 광 중합 개시 보조제로는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민 등의 3급 아민류, 또는 2-디메틸아미노에틸벤조산, 4-디메틸아미드벤조산에틸 등의 벤조산 유도체를 예시할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
또한 본 양태에 있어서의 상기 광학 이방성층에는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 하기에 나타낸 바와 같은 화합물을 첨가할 수 있다. 첨가할 수 있는 화합물로는, 예를 들면 다가 알코올과 1염기산 또는 다염기산을 축합하여 얻어지는 폴리에스테르 예비 중합체에 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 폴리에스테르(메트)아크릴레이트; 폴리올기와 2개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 서로 반응시킨 후, 그 반응 생성물에 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄(메트)아크릴레이트; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 폴리카르복실산폴리글리시딜에스테르, 폴리올폴리글리시딜에테르, 지방족 또는 지환식 에폭시 수지, 아미노기 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 디히드록시벤젠형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지와, (메트)아크릴산 을 반응시켜 얻어지는 에폭시(메트)아크릴레이트 등의 광 중합성 화합물; 아크릴기 또는 메타크릴기를 갖는 광 중합성의 액정성 화합물 등을 들 수 있다. 이러한 화합물을 함유함으로써 본 양태에 이용되는 상기 광학 이방성층의 기계 강도가 향상되고, 안정성이 개선되는 경우가 있다.
본 양태에 이용되는 광학 이방성층의 두께로는, 상기 광학 이방성 재료 또는 후술하는 투명 기판의 종류에 따라, 본 양태의 광학 이방성 필름의 Re의 파장 의존성을 역분산형으로 할 수 있는 범위이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서의 상기 광학 이방성층의 두께는, 통상 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
b. 투명 기판
이어서, 본 양태에 이용되는 투명 기판에 대해서 설명한다. 본 양태에 이용되는 투명 기판은 상술한 셀룰로오스 유도체를 포함하고, Re의 파장 의존성이 역분산형인 것이다.
본 양태에 이용되는 투명 기판은 Re의 파장 의존성이 역분산인 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 이용되는 투명 기판은 Re비가 0.3 내지 1의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 0.5 내지 0.9의 범위 내인 것이 바람직하다. Re비가 상기 범위 내인 것을 이용함으로써, 본 발명의 위상차 필름을 Re의 파장 의존성이 역분산형인 것으로 제조하는 것이 용이해지기 때문이다.
또한, 본 양태에 이용되는 투명 기판의 Re가 작고, 상기 Re비를 정확하게 측 정하는 것이 곤란한 경우에는, 상기 Re비 대신에 파장 450 nm에서의 Rth(Rth450)와, 파장 550 nm에서의 Rth(Rth550)와의 비(Rth450/Rth550)(이하, 단순히 "Rth비"라 칭하는 경우가 있음)를 상기 역분산의 지표로 할 수 있다. 즉, 본 양태에 이용되는 투명 기판은, 상기 Rth비가 0.3 내지 1의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 0.5 내지 0.9의 범위 내일 수도 있다.
본 양태에 이용되는 투명 기판의 구성은, 단일 층으로 이루어지는 구성으로 한정되는 것은 아니고, 복수개의 층이 적층된 구성을 가질 수도 있다.
또한, 복수개의 층이 적층된 구성을 갖는 경우는, 동일 조성의 층이 적층될 수도 있고, 또한 상이한 조성을 갖는 복수개의 층이 적층될 수도 있다.
본 양태에 이용되는 투명 기판의 투명도는, 본 발명의 위상차 필름에 요구되는 투명성 등에 따라 임의로 결정할 수 있지만, 통상 가시광 영역에서의 투과율이 80 ％ 이상인 것이 바람직하고, 90 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
여기서 상기 투명 기판의 투과율은 JIS K7361-1(플라스틱 투명 재료의 전체 광 투과율의 시험 방법)에 의해 측정할 수 있다.
또한, 본 양태에 이용되는 투명 기판의 두께는, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라, 필요한 자기 지지성이 얻어지는 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 10 ㎛ 내지 188 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 20 ㎛ 내지 125 ㎛의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 30 ㎛ 내지 80 ㎛의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.
투명 기판의 두께가 상기한 범위보다도 얇으면, 본 발명의 위상차 필름에 필요한 자기 지지성을 부여할 수 없는 경우가 있기 때문이다. 또한, 두께가 상기한 범위보다도 두꺼우면, 예를 들면 본 발명의 위상차 필름을 재단 가공할 때에, 가공 쓰레기가 증가하거나, 재단날의 마모가 빨라지는 경우가 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 이용되는 투명 기판의 Re는, 본 발명의 위상차 필름에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 위상차 필름의 용도 또는 본 양태에 이용되는 광학 이방성 필름의 구체적 양태에 따라 임의로 조정할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 이용되는 투명 기판은 550 nm에서의 Re가 0 nm 내지 50 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 양태에 이용되는 투명 기판은, 파장 550 nm에서의 Rth가 0 nm 내지 100 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
여기서 본 양태에 이용되는 투명 기판의 Re의 파장 의존성은, 역분산형, 정분산형, 또는 플랫 분산형 중 어느 하나일 수도 있지만, 그 중에서도 본 양태에 있어서는 역분산형인 것이 바람직하다.
상기 투명 기판의 Re의 파장 의존성이 역분산형임으로써, 본 발명의 위상차 필름을 보다 광범위한 파장 영역에서 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능을 발현할 수 있는 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
1-2. 제2 실시 양태
우선, 본 발명에 이용되는 제2 실시 양태의 광학 이방성 필름에 대해서 설명한다. 본 실시 양태의 광학 이방성 필름은, Re의 파장 의존성이 정분산인 것이다.
본 실시 양태의 광학 이방성 필름으로는, 상기 Re비가 1보다도 큰 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라 적절하게 조정할 수 있다. 그 중에서도 본 실시 양태에 있어서는 상기 Re비가 1.01 내지 1.3의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 1.01 내지 1.2의 범위 내인 것이 바람직하다.
상기 Re비가 이러한 범위 내임으로써, 본 발명의 위상차 필름은 보다 광범위한 파장 영역에서 액정 표시 장치의 시야각 등의 성질을 개선할 수 있기 때문이다.
본 실시 양태의 광학 이방성 필름은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 이용되고 있는 것이지만, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체로는 원하는 투수성을 구비하고, 본 발명의 위상차 필름을 편광판 보호 필름으로서 이용한 경우, 편광판 제조 공정에서 편광자에 함유되는 수분을 투과하고, 시간 경과에 따른 편광 특성의 저하를 원하는 정도로 억제할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다.
여기서 본 실시 양태에 이용되는 투명 기판에 대해서는, 상기 "1-1. 제1 실시 양태"의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
본 실시 양태의 광학 이방성 필름에 상기 투명 기판이 이용되고 있는 양태로는, 본 실시 양태의 광학 이방성 필름에 원하는 광학 이방성 및 Re의 파장 의존성 등을 부여할 수 있는 양태이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 양태로는, 본 실시 양태의 광학 이방성 필름이 상기 투명 기판만으로 구성되는 양태, 및 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 적층된 양태를 들 수 있다. 본 실시 양태의 광학 이방성 필름은, 이들 중 어느 양태일 수도 있지만, 그 중에서도 후자의 양태인 것 이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라, 본 실시 양태의 광학 이방성 필름에 원하는 기능을 부여하는 것이 용이해지기 때문이다.
상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 적층된 양태의 광학 이방성 필름으로는, 본 발명의 위상차 필름에 원하는 기능을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 실시 양태의 광학 이방성 필름으로는 상기 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층을 갖는 양태인 것이 바람직하다. 이러한 양태를 갖는 것이면, 상기 광학 이방성층의 두께 등을 변화시킴으로써, 본 실시 양태의 광학 이방성 필름의 광학 특성 또는 Re의 파장 의존성을 원하는 범위로 조정하는 것이 용이해지기 때문이다.
또한, 이러한 양태에 있어서는, 투명 기판 상에 광학 이방성층을 형성한 후, 그대로, 또는 필요에 따라서 더욱 연신 처리를 실시함으로써, nx>ny가 되는 광학 이방성을 부여할 수 있다.
이하, 이러한 양태의 광학 이방성 필름에 대해서 순서대로 설명한다.
a. 광학 이방성층
본 양태에 있어서의 광학 이방성층에 이용되는 광학 이방성 재료로는, 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형인 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라, 본 발명의 위상차 필름에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
여기서 본 양태에 이용되는 광학 이방성 재료에 대해서는, 상기 "1-1. 제1 실시 양태"의 항목에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
이어서, 본 양태에서의 광학 이방성층에 함유되는 셀룰로오스 유도체에 대해서 설명한다. 본 양태에 이용되는 수지 재료는 후술하는 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체이다. 본 양태에 있어서는, 광학 이방성층에 이러한 셀룰로오스 유도체가 함유됨으로써, 투명 기판과 광학 이방성층의 밀착성이 우수한 광학 이방성 필름을 얻을 수 있다.
본 양태의 광학 이방성층 중에 함유되는 셀룰로오스 유도체의 함유량으로는, 본 양태의 광학 이방성 필름에 있어서, 투명 기판과 광학 이방성층의 밀착성을 원하는 범위로 할 수 있는 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 셀룰로오스 유도체의 함유량이 1 질량％ 내지 50 질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 5 질량％ 내지 30 질량％의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 상기 셀룰로오스 유도체에 대해서는 상술한 투명 기판에 이용되는 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
본 양태에 이용되는 광학 이방성층에는, 상기 광학 이방성 재료 및 상기 수지 재료 이외에 다른 화합물이 함유될 수도 있다. 이러한 다른 화합물로는, 상기 "1-1. 제1 실시 양태"의 항목에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
본 양태에 이용되는 광학 이방성층의 두께로는, 상기 광학 이방성 재료 또는 후술하는 투명 기판의 종류에 따라, 본 양태의 광학 이방성 필름의 Re의 파장 의존성을 정분산형으로 할 수 있는 범위이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서의 상기 광학 이방성층의 두께는 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
b. 투명 기판
본 양태에 이용되는 투명 기판은 상술한 셀룰로오스 유도체를 포함하고, Re의 파장 의존성이 역분산형인 것이다.
여기서 본 양태에 이용되는 투명 기판으로는 상기 "1-1. 제1 실시 양태"의 항목에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
2. 위상차층
이어서, 본 발명에 이용되는 위상차층에 대해서 설명한다. 본 발명에 이용되는 위상차층은 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 것이다.
본 발명에 있어서는 상기 nx, ny 및 nz에 이러한 관계가 성립하는 위상차층이 이용됨으로써, 본 발명의 위상차 필름에 포지티브의 C 플레이트로서의 성질을 부여할 수 있기 때문에, 본 발명의 위상차 필름을 IPS 방식의 위상차 필름의 시야각 보상 필름으로서 바람직하게 이용되는 것으로 제조할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 이용되는 위상차층이 상기 nx≤ny<nz의 관계를 갖는 것은, 위상차층에 있어서 상기 액정 재료가 호메오트로픽(homeotropic) 배향을 형성하고 있는 것과 동일한 의미이다.
이하, 본 발명에 이용되는 위상차층에 대해서 설명한다.
(1) 액정 재료
우선, 본 발명에 이용되는 액정 재료에 대해서 설명한다. 본 발명에 이용되는 액정 재료로는, 위상차층의 상기 nx, ny 및 nz에 상기 관계가 성립하는 위상차성을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 액정 재료로는, 통상 호메오트로픽 배향시키는 것이 가능한 호메오트로픽 액정 재료가 이용된다.
상기 호메오트로픽 액정 재료로는 호메오트로픽 배향을 형성함으로써, 본 발명의 위상차 필름에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 발명에 이용되는 호메오트로픽 액정 재료는 중합성 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 호메오트로픽 액정 재료를 이용함으로써, 중합성 관능기를 통해 서로 중합시킬 수 있기 때문에, 본 발명에 있어서의 위상차층의 기계 강도를 향상시킬 수 있기 때문이다. 또한, 위상차층 중에서의 호메오트로픽 액정 재료의 배향 안정성도 향상시킬 수 있기 때문이다.
상기 중합성 관능기로는 자외선, 전자선 등의 전리 방사선, 또는 열의 작용에 의해서 중합되는 각종 중합성 관능기가 이용된다. 이들 중합성 관능기의 대표예로는, 라디칼 중합성 관능기, 또는 양이온 중합성 관능기 등을 들 수 있다. 또 한 라디칼 중합성 관능기의 대표예로는, 하나 이상의 부가 중합 가능한 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 관능기를 들 수 있고, 구체예로는 치환기를 갖거나 갖지 않는 비닐기, 아크릴레이트기(아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기를 포함하는 총칭) 등을 들 수 있다. 또한, 양이온 중합성 관능기의 구체예로는 에폭시기 등을 들 수 있다. 기타, 중합성 관능기로는, 예를 들면 이소시아네이트기, 불포화 3중 결합 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 이들 중합성 관능기 중에서도 공정상의 관점에서 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 관능기가 바람직하게 이용된다.
또한, 본 발명에 이용되는 호메오트로픽 액정 재료는 상기 중합성 관능기를 복수개 갖는 것일 수도 있고, 또는 1개만을 갖는 것일 수도 있다.
이러한 호메오트로픽 액정 재료로는, 수직 배향막을 사용하지 않고, 호메오트로픽 배향을 형성할 수 있는 호메오트로픽 배향성을 갖는 것(제1의 호메오트로픽 액정 재료)과, 단독으로는 호메오트로픽 배향을 형성할 수 없지만, 수직 배향막을 사용함으로써 호메오트로픽 배향을 형성할 수 있는 것(제2의 호메오트로픽 액정 재료)을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 상기 제1의 호메오트로픽 액정 재료는 물론, 상기 제2의 호메오트로픽 액정 재료여도 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 상기 제2의 호메오트로픽 액정 재료를 이용하는 경우는, 위상차층에 있어서 상기 호메오트로픽 액정 재료를 호메오트로픽 배향시키기 위해서, 통상 상술한 광학 이방성 필름과 위상차층 사이에 액정 재료를 호메오트로픽 배향시키는 배향 규제력을 갖는 배향층을 이용하거나, 또는 광학 이방성층 중에 상기 액정 재료를 호메오트로픽 배향시키는 기능을 갖는 배향 제어 화합물을 이용하는 방법이 이용되고, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)10-319408호 공보, 2002-174724호 및 일본 특허 공개 제2003-195035호 등에 개시되어 있다. 또한, 유리 기판 등의 다른 기판 상에 상기 제2의 호메오트로픽 액정 재료가 호메오트로픽 배향한 위상차층을 별도 형성한 후, 이것을 박리하여 상기 광학 이방성 필름 상에 적층하는 전사법도 사용할 수 있다. 이러한 전사법에 있어서, 상기 유리 기판 상에 위상차층을 형성하는 방법에 대해서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2003-177242호 공보 등에 개시되어 있다.
상기 제1의 호메오트로픽 액정 재료로는, 수직 배향막을 사용하지 않고 호메오트로픽 배향을 형성할 수 있고, 본 발명에 있어서의 위상차층에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 상기 제1의 호메오트로픽 액정 재료로는, 예를 들면 포지티브의 굴절률 이방성을 갖는 액정성 프래그먼트 측쇄를 함유하는 단량체 유닛, 및 비액정성 프래그먼트 측쇄를 함유하는 단량체 유닛을 함유하는 측쇄형 액정 중합체, 또는 상기 액정성 프래그먼트 측쇄를 함유하는 단량체 유닛 및 지환족 환상 구조를 갖는 액정성 프래그먼트 측쇄를 함유하는 단량체 유닛을 함유하는 측쇄형 액정 중합체 등의 액정 중합체를 들 수 있다. 이러한 액정 중합체로는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2003-121853호 공보, 일본 특허 공개 제2002-174725호 공보, 일본 특허 공개 제2002-333642호 공보 및 일본 특허 공개 제2005-70098호 공보에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있다. 또한, 액정 중합체가 아닌 액정 화합물을 호메오트로픽 배향시키는 방법으로는, 수직 배향 작용을 갖는 계면활성제 등의 첨가제를 사용할 수 있고, 그 예로는 일본 특허 공개 제2002-148626호 공보를 들 수 있다. 또한, 중합성 액정 화합물을 사용한 예로는, 일본 특허 공표 2000-514202호 공보를 들 수 있다.
한편, 상기 제2의 호메오트로픽 액정 재료로는 수직 배향막 등을 사용함으로써 호메오트로픽 배향을 형성할 수 있고, 본 발명에 있어서의 위상차층에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도, 본 발명에 있어서는, 네마틱상을 나타내는 네마틱 액정 재료가 바람직하게 이용된다.
본 발명에 이용되는 상기 제2의 호메오트로픽 액정 재료의 구체예로는, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)7-258638호 공보나 일본 특허 공표 (평)10-508882호 공보, 일본 특허 공개 제2003-287623호 공보에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도 본 발명에 있어서는, 상기 제2의 호메오트로픽 액정 재료로서, 상기 화학식 (1) 내지 (17)로 표시되는 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 이용되는 상기 제2의 호메오트로픽 액정 재료로는, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)10-319408호 공보에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도 본 발명에 있어서는, 이하의 화학식으로 표시되는 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 식에 있어서, x는 1 내지 12이고, Z는 1,4-페닐렌기 또는 1,4-시클로헥실렌기이며, R1은 할로겐 또는 시아노이거나, 또는 탄소 원자 1 내지 12개를 갖는 알킬기 또는 알콕시기이고, L은 H, 할로겐 또는 CN이거나, 또는 탄소 원자 1 내지 7개를 갖는 알킬기, 알콕시기 또는 아실기이다.
또한, 상기 액정 재료로서 중합성 관능기를 갖는 화합물을 이용한 경우, 본 발명에 있어서의 위상차층에 함유되는 액정 재료는 상기 중합성 관능기를 통해 중합된 중합물이 된다.
(2) 위상차층
본 발명에 있어서의 위상차층에 함유되는 액정 재료는 1종일 수도 있고, 또는 2종 이상일 수도 있다. 또한, 2종 이상의 액정 재료를 이용하는 경우, 상기 제1의 호메오트로픽 액정 재료와, 상기 제2의 호메오트로픽 액정 재료를 혼합하여 이용할 수도 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 위상차층에는, 상기 액정 재료 이외의 다른 화합 물이 포함될 수도 있다. 이러한 다른 화합물로는, 위상차층에 있어서의 상기 액정 재료의 배열 상태 또는 위상차층의 광학 특성 발현성을 손상시키지 않는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 본 발명에 이용되는 위상차 필름의 용도 등에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 본 발명에 바람직하게 이용되는 상기 다른 화합물로는, 상기 액정 재료의 호메오트로픽 배향 형성을 보조하는 배향 제어 화합물을 들 수 있다. 이러한 배향 제어 화합물을 이용함으로써, 상기 제2 양태의 호메오트로픽 액정 재료를 이용하는 것이 가능해진다는 이점이 있다. 또한, 상기 제1 양태의 호메오트로픽 액정 재료를 이용하는 경우에도, 이러한 배향 제어 화합물을 이용함으로써 호메오트로픽 배향의 규칙성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
상기 배향 제어 화합물로는, 본 발명에 있어서의 위상차층에 원하는 호메오트로픽 배향 규제력을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 발명에 이용되는 배향 제어 화합물로는, 계면활성제를 바람직하게 사용할 수 있다. 계면활성제는 위상차층에 있어서 공기 계면에 편재하고, 분자의 특정한 방향을 위상차층측을 향하여 배열시킬 수 있기 때문에, 위상차층에 상기 호메오트로픽 배향 규제력을 용이하게 부여할 수 있기 때문이다.
본 발명에 이용되는 상기 계면활성제로는, 예를 들면 술포네이트 계면활성제를 들 수 있고, 특히 불소화 술포네이트 계면활성제가 바람직하게 이용된다.
상기 불화술포네이트 계면활성제의 구체예로는, 예를 들면 상품명 FC-4430, FC-4432(모두 3M 컴퍼니 제조)를 들 수 있다.
또한, 본 발명에 이용되는 상기 다른 화합물로는, 예를 들면 중합 개시제, 중합 금지제, 가소제, 계면활성제 및 실란 커플링제 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 위상차층에는, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 하기에 나타낸 바와 같은 화합물을 첨가할 수 있다. 첨가할 수 있는 화합물로는, 예를 들면 다가 알코올과 1염기산 또는 다염기산을 축합하여 얻어지는 폴리에스테르 예비 중합체에 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 폴리에스테르(메트)아크릴레이트; 폴리올기와 2개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 서로 반응시킨 후, 그 반응 생성물에 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄(메트)아크릴레이트; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 폴리카르복실산폴리글리시딜에스테르, 폴리올폴리글리시딜에테르, 지방족 또는 지환식 에폭시 수지, 아미노기 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 디히드록시벤젠형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지와, (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 에폭시(메트)아크릴레이트 등의 광 중합성 화합물; 아크릴기나 메타크릴기를 갖는 광 중합성의 액정성 화합물 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 위상차층의 두께는, 상기 액정 재료의 종류 등에 따라, 위상차층에 원하는 광학 특성을 부여할 수 있는 범위 내이면 특별히 한정되지 않지만, 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 그 중에서도 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하며, 특히 1 ㎛ 내지 3 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 위상차층은 위상차성을 나타내는 것이지만, 이러한 위상 차성은, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라 임의로 조정할 수 있다. 그 중에서도 본 발명에 이용되는 위상차층은, 두께 방향의 리타데이션이 -1000 nm 내지 0 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 이용되는 위상차층은 상술한 광학 이방성 필름 상에 형성되는 것이지만, 본 발명에 있어서 상기 광학 이방성 필름 상에 위상차층이 형성되는 양태는 특별히 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적에 따라서 적절하게 선택할 수 있다. 따라서, 예를 들면 상기 광학 이방성 필름으로서, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 적층된 양태의 것을 이용하는 경우, 본 발명에 이용되는 위상차층이 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되는 양태로는, 상기 광학 이방성층 상에 형성되는 양태일 수도 있고, 또는 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 형성되는 양태일 수도 있다.
이러한 위상차층의 형성 양태에 대해서 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 도 3은, 본 발명에 있어서 위상차층이 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되는 양태의 일례를 도시한 개략도이다. 도 3에 예시한 바와 같이, 본 발명의 위상차 필름 (10'), (10")가, 투명 기판 (1a) 상에 광학 이방성층 (1b)가 형성된 광학 이방성 필름 (1)이 이용되고, 상기 광학 이방성 필름 (1) 상에 위상차층 (2)가 형성된 구성을 갖는 경우, 상기 위상차층 (2)가 상기 광학 이방성 필름 (1) 상에 형성되는 양태로는, 상기 광학 이방성층 (1b) 상에 형성되는 양태일 수도 있고(도 3(a)), 또는 상기 광학 이방성층 (1b)가 형성된 면과는 반대측의 면 상에 형성되는 양태일 수도 있다(도 3(b)).
본 발명에 있어서는, 상기 중 어느 양태에서도 바람직하게 사용할 수 있다.
여기서 상기 위상차층이 상기 광학 이방성층측의 면 상에 형성되는 양태는, 광학 이방성층과 위상차층이 동일한 측이 되기 때문에 연속적으로 도공하기 쉽고, 제조하기 쉬운 것 및 광학 이방성층의 표면 산란을 없앨 수 있고, 또한 투명 기재의 반대측의 면을 노출시킬 수 있기 때문에, 해당 노출면측은 편광자와 적층하는 것도, 또는 반사 방지층 등의 각종 기능층을 적층하는 것도 가능해져, 이용법이나 설계 사양의 자유도가 확대된다는 이점이 있다.
한편, 상기 위상차층이 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 형성되는 양태는, 상기 위상차층과 상기 광학 기능층의 상호 작용이 없기 때문에, 상기한 바와 같은 위상차의 설계값으로부터의 변이나 변동이 발생하기 어렵고, 상기 위상차층에의 원하는 광학 특성 부여가 용이해진다는 이점이 있다.
따라서, 본 발명의 위상차 필름의 구체적 용도나 요구 성능 또는 설계 방침 등에 따라, 상기한 2 양태로부터 보다 적합적인 양태를 적절하게 선택하여 이용할 수 있다.
3. 위상차 필름
본 발명의 위상차 필름은 적어도 상기 광학 이방성 필름 및 상기 위상차층을 갖는 것이지만, 필요에 따라서 다른 임의의 구성이 이용될 수도 있다. 본 발명에 이용되는 임의의 구성으로는, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라, 원하는 기능을 갖는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 임의의 구성으로는, 예를 들면 상기 위상차층 상에 형성되는 투명한 오버 코팅층을 들 수 있다. 이러 한 오버 코팅층이 이용됨으로써, 본 발명의 위상차 필름을 이용하여 액정 표시 장치를 제조할 때에, 점착층을 위상차층측에 적층한 경우에도 위상차 필름의 내구성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 위상차 필름이 나타내는 위상차성은 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라서 적절하게 결정할 수 있지만, 그 중에서도 본 발명의 위상차 필름은 Nz 인자가 1.0 이하인 것이 바람직하고, 특히 -1.5≤Nz≤1.0의 범위 내인 것이 바람직하다.
여기서 상기 Nz 인자는 굴절률 타원체의 형상을 규정하는 파라미터이고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz에 의해, 이하의 식으로 표시되는 것이다.
Nz=(nx-nz)/(nx-ny)
또한, 상기 Nz 인자는, 예를 들면 오지 게이소꾸 기키 가부시끼가이샤 제조 코브라-WR을 이용하고, 평행 니콜 회전법에 의해서 상기 nx, ny 및 nz를 측정한 후, 상기 수학식에 따라서 산출함으로써 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 위상차 필름의 Re 및 Rth에 대해서도, 본 발명의 위상차 필름의 용도 등에 따라 적절하게 결정할 수 있지만, 그 중에서도 본 발명의 위상차 필름은 파장 550 nm에서의 Re가 0 nm 내지 300 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 위상차 필름은 파장 550 nm에서의 Rth가 -600≤Rth<150의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 위상차 필름의 Re의 파장 의존성은, 파장이 짧을수록 Re가 작아지는 역분산형일 수도 있고, 파장이 짧을수록 Re가 커지는 정분산형일 수도 있으며, 또는 Re에 파장 의존성을 갖지 않는 플랫형일 수도 있다. 그 중에서도, 본 발명의 위상차 필름은 상기 파장 분산이 역분산형인 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명의 위상차 필름을 보다 광범위한 파장 영역에서 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능을 발현할 수 있는 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
본 발명의 위상차 필름의 Re의 파장 의존성이 상기 역분산형인 경우, Re비로는 0.6 이상 1.0 미만의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 0.8 내지 0.9의 범위 내가 바람직하다.
본 발명의 위상차 필름의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 본 발명의 위상차 필름을 이용하는 액정 표시 장치의 화면 크기에 합치한 시트형일 수도 있고, 또는 장척형일 수도 있다.
4. 위상차 필름의 제조 방법
이어서, 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법으로는, 상기 구성을 갖는 위상차 필름을 제조할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로는, 예를 들면 다음 3가지 방법을 예시할 수 있다.
제1의 방법은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 우레탄계 수지 또는 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층 형성용 도공액을 상기 투명 기판 상에 도공함으로써 광학 이방성 필름을 제조하는 광학 이방성 필름 제조 공정, 상기 광학 이방성 필름 제조 공정에 의해서 제조된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정, 및 상기 연신 공정에 의해서 연신된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 상기 액정 재료를 함유하는 위상차층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층을 형성하는 위상차층 형성 공정을 갖는 방법이다. 또한, 상기 위상차층 형성 공정은 상기 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 위상차층을 형성하는 것일 수도 있다.
제2의 방법은, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 우레탄계 수지 또는 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층 형성용 도공액을 상기 투명 기판 상에 도공함으로써 광학 이방성 필름을 제조하는 광학 이방성 필름 제조 공정, 상기 광학 이방성 필름 제조 공정에 의해서 제조된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에, 상기 액정 재료를 함유하는 위상차층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층을 형성하는 위상차층 형성 공정, 및 상기 광학 이방성 필름 및 상기 위상차층의 적층체를 연신하는 연신 공정을 갖는 방법이다.
또한, 상기 위상차층 형성 공정은 상기 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 위상차층을 형성하는 것일 수도 있다.
제3의 방법은, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 우레탄계 수지 또는 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층 형성용 도공액을 상기 투명 기판 상에 도공함으로써 광학 이방성 필름을 제조하는 광학 이방성 필름 제조 공정, 상기 광학 이방성 필름 제조 공 정에 의해서 제조된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정, 및 수직 배향막을 구비하는 기판 상에, 상기 액정 재료를 함유하는 위상차층을 형성한 후, 상기 위상차층만을 상기 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 점착제를 통해 접착시키는 위상차층 형성 공정을 갖는 방법이다. 또한, 상기 위상차층 형성 공정은 상기 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 위상차층을 형성하는 것일 수도 있다.
본 발명의 위상차 필름은 상기한 어느 방법으로도 제조할 수 있지만, 그 중에서도, 상기 제1의 방법에 따르면, 보다 간편히 상기 제1 양태의 광학 이방성 필름이 이용된 위상차 필름을 얻을 수 있다.
여기서 상기 제1의 방법 및 제2의 방법에 있어서, 상기 광학 이방성 재료로서 중합성 관능기를 갖는 막대 형상 화합물을 이용하는 경우, 광학 이방성 재료가 중합 처리됨으로써 안정된 광학 이방성층을 형성하는 것이 가능해지지만, 상기 광학 이방성 재료에 중합 처리를 실시하는 시점으로는, 상기 연신 공정 전일 수도 있고, 후일 수도 있다.
또한, 연신 공정에 이용하는 장치 및 가공 방법 등으로는, 통상의 합성 수지 필름의 연신 가공에 이용되는 것과 기본적으로는 동일한 장치를 이용하고, 광학 이방성 필름의 구성 재료, 원하는 리타데이션값을 감안하여 적절한 조건으로 연신할 수 있다.
연신은 1축 연신 처리, 2축 연신 처리 중 어느 것을 행할 수도 있다. 또한, 2축 연신 처리는 언밸런스 2축 연신 처리를 실시할 수도 있다. 언밸런스 2축 연신 으로는 중합체 필름을 특정 방향으로 일정 배율 연신하고, 그것과 수직인 방향으로 그 이상의 배율로 연신한다. 이 방향의 연신 처리는 동시에 실시할 수도 있다.
또한, 연신 처리는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 롤 연신법, 장간극연(long spacing) 연신법, 텐터(tenter) 연신법, 튜불러(tubular) 연신법 등의 임의의 연신 방법에 의해 적절하게 행할 수 있다. 연신 처리에 있어서, 고분자 필름은, 예를 들면 유리 전이점 온도, 이상 용융 온도(내지는 융점 온도) 이하 등으로 가열되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연신 공정을 롤 투 롤(Roll to Roll) 공정으로 실시하는 경우, 상기 연신 처리의 양태로는, 필름의 반송 방향에 대하여 평행 방향으로 연신하는 양태(세로 연신)일 수도 있고, 또는 필름의 반송 방향에 대하여 대략 수직 방향으로 연신하는 양태(가로 연신)일 수도 있다.
연신 처리의 연신 배율은, 얻고자 하는 리타데이션값에 의해 적절하게 결정되고, 특별히 한정되지 않는다. 필름의 면내 방향의 각 점에서의 리타데이션값을 균일하게 하는 점에서는 1.03 내지 2배의 범위에 있는 것이 바람직하다.
기타, 상기 각 방법에 있어서의 각 공정의 구체적인 실시 방법에 대해서는, 일반적으로 액정 표시 장치용의 위상차 필름을 제조할 때에 이용되는 방법을 사용할 수 있기 때문에, 여기서의 자세한 설명은 생략한다.
B. 휘도 향상 필름
이어서, 본 발명의 휘도 향상 필름에 대해서 설명한다. 본 발명의 휘도 향상 필름은 상기 본 발명에 따른 위상차 필름, 및 상기 위상차 필름이 구비하는 상 기 위상차층 상에 형성되고, 콜레스테릭 배열된 액정 재료를 함유하는 콜레스테릭 액정층을 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 휘도 향상 필름에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 4는 본 발명의 휘도 향상 필름의 일례를 도시한 개략도이다. 도 4에 예시한 바와 같이 본 발명의 휘도 향상 필름 (20)은 위상차 필름 (10), 및 상기 위상차 필름 (10)이 구비하는 위상차층 (2) 상에 형성되고, 콜레스테릭 배열된 액정 재료를 함유하는 콜레스테릭 액정층 (21)을 갖는 것이다.
이러한 예에 있어서, 본 발명의 휘도 향상 필름 (20)에는 상기 위상차 필름 (10)으로서, 본 발명에 따른 위상차 필름이 이용되고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 본 발명에 따른 위상차 필름이 이용됨으로써, 편광판 보호 필름으로서 이용함으로써, 휘도 향상 기능이 우수한 휘도 향상 필름을 얻을 수 있다.
본 발명의 휘도 향상 필름은, 적어도 상기 위상차 필름 및 상기 콜레스테릭 액정층을 갖는 것이다.
이하, 본 발명의 휘도 향상 필름에 이용되는 각 구성에 대해서 상세히 설명한다.
또한, 본 발명에 이용되는 위상차 필름에 대해서는, 상기 "A. 위상차 필름"의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
1. 콜레스테릭 액정층
우선, 본 발명에 이용되는 콜레스테릭 액정층에 대해서 설명한다. 본 발명 에 이용되는 콜레스테릭 액정층은 상술한 위상차 필름이 갖는 위상차층 상에 형성되고, 콜레스테릭 배열된 액정 재료를 갖는 것이다.
이하, 본 발명에 이용되는 콜레스테릭 액정층에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명에 이용되는 콜레스테릭 액정층은, 좌회전 또는 우회전 중 어느 한쪽의 원편광을 반사하여 다른 광은 투과하는 특성을 갖는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 발명에 이용되는 콜레스테릭 액정층은 가시광의 적어도 일부의 대역에 있어서 원편광 2색성을 나타내는 것, 또는 가시광의 200 nm 이상의 대역에 있어서 원편광 2색성을 나타내는 것이 바람직하다.
이러한 콜레스테릭 액정층은, 예를 들면 액정 중합체의 배향물, 액정 단량체의 배향물의 중합층을 포함하는 것을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 이용되는 콜레스테릭 액정층은 이들 복합층을 포함할 수도 있다. 본 발명에 이용되는 콜레스테릭 액정층의 구체예로는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2004-198478호 공보에 기재되어 있는 것을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 이용되는 콜레스테릭 액정층의 두께로는, 상기 콜레스테릭 액정층에 원하는 선택 반사 기능을 부여할 수 있는 범위이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 발명에 있어서는 1 ㎛ 내지 30 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 2 ㎛ 내지 15 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 이용되는 콜레스테릭 액정층에는 상기 액정 중합체 이외의 중합체나 안정제, 가소제 등의 무기 화합물, 유기 화합물, 금속이나 그의 화합물 등의 1종 이상의 첨가제를 필요에 따라 배합할 수 있다.
또한, 본 발명에 이용되는 콜레스테릭 액정층은, 반사 파장이 상이한 것과 조합하여 2층 또는 3층 이상 중첩한 배치 구조로 제조됨으로써, 가시광 영역 등의 넓은 파장 범위에서 원편광을 반사할 수도 있다.
3. 휘도 향상 필름의 제조 방법
본 발명의 휘도 향상 필름의 제조 방법으로는, 상기 구성을 갖는 휘도 향상 필름을 제조할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로는, 예를 들면 상기 본 발명의 위상차 필름을 이용하고, 상기 위상차 필름이 구비하는 위상차층 상에, 네마틱 액정 재료 및 키랄제를 함유하는 콜레스테릭 액정층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 위상차층 상에 콜레스테릭 액정층을 형성하는 방법을 들 수 있다.
또한, 상기 콜레스테릭 액정층 형성용 도공액을 이용하여 상기 콜레스테릭 액정층을 형성하는 방법으로는, 통상적으로 상기 콜레스테릭 액정층 형성용 도공액을 상기 위상차층 상에 도공하고, 이어서 이것을 건조시킨 후에 상기 액정 재료를 콜레스테릭 배열시키는 방법이 이용된다. 또한, 상기 액정 재료로서 중합성 관능기를 갖는 재료가 이용되고 있는 경우는, 상기 콜레스테릭 배열을 형성한 후에, 자외선 조사 등에 의해서 중합 처리가 이루어지게 된다. 이러한 방법의 상세한 설명에 대해서는, 일반적으로 콜레스테릭 액정층을 형성하기 위해서 이용되고 있는 공지된 방법과 동일하기 때문에, 여기서의 자세한 설명은 생략한다.
C. 편광판
이어서, 본 발명의 편광판에 대해서 설명한다. 본 발명의 편광판은, 그 구 성에 의해 2개의 양태로 분류할 수 있다.
이하, 각 양태로 나눠 본 발명의 편광판에 대해서 순서대로 설명한다.
C-1: 제1 양태의 편광판
우선, 본 발명의 제1 양태의 편광판에 대해서 설명한다. 본 양태의 편광판은, 상기 본 발명에 따른 위상차 필름이 편광판 보호 필름으로서 이용된 것이다.
즉, 본 양태의 편광판은, 상기 본 발명에 따른 위상차 필름, 상기 위상차 필름이 구비하는 상기 광학 이방성 필름 상이며, 상기 위상차층이 형성된 측과는 반대측의 면 상에 형성된 편광자, 및 상기 편광자 상에 형성된 편광판 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
이러한 본 양태의 편광판에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 5는 본 양태의 편광판의 일례를 도시한 개략도이다. 도 5에 예시한 바와 같이 본 양태의 편광판 (30)은 위상차 필름 (10), 상기 위상차 필름 (10)이 구비하는 광학 이방성 필름 (1) 상에 형성된 편광자 (31), 및 상기 편광자 (31) 상에 형성된 편광판 보호 필름 (32)를 갖는 것이다.
이러한 예에 있어서, 본 양태의 편광판 (30)에는, 상기 위상차 필름 (10)으로서 본 발명의 위상차 필름 (10)이 이용되고 있는 것을 특징으로 한다.
본 양태에 따르면, 한쪽의 편광판 보호 필름으로서 상기 본 발명에 따른 위상차 필름이 이용됨으로써, 내구성이 우수하고, 또한 IPS 방식의 액정 표시 장치에 대한 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻을 수 있다.
본 양태의 편광판은 적어도 상기 위상차 필름, 편광자 및 편광판 보호 필름 을 갖는 것이다.
이하, 본 양태의 편광판에 이용되는 각 구성에 대해서 설명한다.
또한, 본 양태에 이용되는 상기 위상차 필름에 대해서는, 상기 "A. 위상차 필름"의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
1. 편광판 보호 필름
우선, 본 양태에 이용되는 편광판 보호 필름에 대해서 설명한다. 본 양태에 이용되는 편광판 보호 필름은, 본 양태의 편광판에 있어서 편광자가 공기 중의 수분 등에 노출되는 것을 방지하는 기능 및 편광자의 치수 변화를 방지하는 기능을 갖는 것이다.
본 양태에 이용되는 편광판 보호 필름은, 본 양태의 편광판에 있어서 상기 편광자를 보호할 수 있고, 또한 원하는 투명성을 갖는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 이용되는 편광판 보호 필름은 가시광 영역에서의 투과율이 80 ％ 이상인 것이 바람직하고, 90 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
여기서 상기 편광판 보호 필름의 투과율은, JIS K7361-1(플라스틱 투명 재료의 전체 광 투과율의 시험 방법)에 의해 측정할 수 있다.
본 양태에 이용되는 편광판 보호 필름을 구성하는 재료로는, 예를 들면 셀룰로오스 유도체, 시클로올레핀계 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리이미드, 폴리아릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 비정질 폴리올레핀, 변성 아크릴계 중합체, 폴리스티렌, 에폭시 수지, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르류 등을 들 수 있다.
그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 수지 재료로서 셀룰로오스 유도체 또는 시클로올레핀계 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 셀룰로오스 유도체로는, 예를 들면 상기 "A. 위상차 필름"의 항목에서 광학 이방성 필름에 이용되는 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체로서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
한편, 상기 시클로올레핀계 수지로는, 환상 올레핀(시클로올레핀)을 포함하는 단량체의 유닛을 갖는 수지이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 상기 환상 올레핀을 포함하는 단량체로는, 예를 들면 노르보르넨 또는 다환 노르보르넨계 단량체 등을 들 수 있다.
또한, 본 양태에 이용되는 시클로올레핀계 수지로는, 시클로올레핀 중합체(COP) 또는 시클로올레핀 공중합체(COC) 중 어느 하나여도 바람직하게 사용할 수 있다.
본 양태에 이용되는 시클로올레핀계 수지는 상기 환상 올레핀을 포함하는 단량체의 단독 중합체일 수도 있고, 또는 공중합체일 수도 있다.
또한, 본 양태에 이용되는 시클로올레핀계 수지는 23 ℃에서의 포화 흡수율이 1 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 0.1 질량％ 내지 0.7 질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 이러한 시클로올레핀계 수지를 이용함으로써, 본 양태의 편광판을 흡수에 의한 광학 특성의 변화 또는 치수의 변화가 보다 발생하기 어려운 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
여기서 상기 포화 흡수율은, 상기 흡수율은 ASTMD570에 준거하여 23 ℃의 물 중에서 1주간 침지하여 증가 중량을 측정함으로써 구해진다.
또한, 본 양태에 이용되는 시클로올레핀계 수지는 유리 전이점이 100 ℃ 내지 200 ℃의 범위 내인 것이 바람직하고, 100 ℃ 내지 180 ℃의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 그 중에서도 100 ℃ 내지 150 ℃의 범위 내인 것이 특히 바람직하다. 유리 전이점이 상기 범위 내임으로써, 본 양태의 편광판을 내열성 및 가공 적성에 의해 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
본 양태에 이용되는 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름의 구체예로는, 예를 들면 티코나(Ticona)사 제조 토파즈(Topas), JSR사 제조 아톤(ARTON), 닛본제온사(Zeon Corp.) 제조 제오노어(ZEONOR), 닛본제온사 제조 제오넥스(ZEONEX), 미쓰이 가가꾸사(Mitsui Chemical, Inc.) 제조 아펠(APEL) 등을 들 수 있다.
본 양태에 이용되는 편광판 보호 필름으로는, 상기 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것 및 상기 시클로올레핀계 수지를 포함하는 것 중 어느 하나여도 바람직하게 사용할 수 있지만, 그 중에서도 본 양태에 있어서는 시클로올레핀계 수지를 포함하는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 즉, 본 양태의 편광판은, 한쪽의 편광판 보호 필름으로서 상기 본 발명에 따른 위상차 필름이 이용된 것이지만, 상기 본 발명에 따른 위상차 필름은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 이용된 광학 이방성 필름이 이용되고 있는 것이다. 따라서, 상기 편광판 보호 필름으로서, 상기 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것을 이용하면, 본 양태의 편광판에 있어서의 양면의 편광판 보호 필름이 셀룰로오스 유도체를 포함하게 되고, 그 결과, 광학 특성의 내구성 등이 손상될 우려가 있다.
이 점, 상기 시클로올레핀계 수지 또는 아크릴계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 이용함으로써, 본 양태의 편광판은 한쪽면에 시클로올레핀계 수지 또는 아크릴계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름이 이용되고, 다른면에 셀룰로오스 유도체가 이용된 본 발명의 위상 필름이 이용되기 때문에, 상술한 바와 같은 염려가 적기 때문이다.
본 발명에 있어서의 편광판 보호 필름의 구성은, 단일 층을 포함하는 구성으로 한정되는 것은 아니고, 복수개의 층이 적층된 구성을 가질 수도 있다.
또한, 복수개의 층이 적층된 구성을 갖는 경우는, 동일한 조성의 층이 적층될 수도 있고, 또한 상이한 조성을 갖는 복수개의 층이 적층될 수도 있다.
2. 편광자
이어서, 본 양태에 이용되는 편광자에 대해서 설명한다. 본 양태에 이용되는 편광자는, 본 양태의 편광판에 편광 특성을 부여하는 기능을 갖는 것이다.
본 양태에 이용되는 편광자는, 본 양태의 편광판에 원하는 편광 특성을 부여할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니고, 일반적으로 액정 표시 장치의 편광판에 이용되는 것을 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 본 양태에 있어서는, 이러한 편광자로서, 통상 폴리비닐알코올 필름이 연신되어 이루어지고, 요오드를 함유하는 편광자가 이용된다.
3. 편광판의 제조 방법
본 양태의 편광판의 제조 방법으로는, 상기 구성을 갖는 편광판을 제조할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로는, 통상 상기 편광자에 접착제를 통해, 상기 편광판 보호 필름과 상기 위상차 필름을 접합시키는 방법이 이용된다.
또한, 상기 위상차 필름과 상기 편광자는, 통상 상기 위상차 필름의 지상축의 방향과, 상기 편광자의 흡수축의 방향이 서로 직행하도록 접합된다.
또한, 상기 편광판 보호 필름, 상기 위상차 필름 및 상기 편광자를 접합시키는 방법에 대해서는, 일반적으로 액정 표시 장치에 이용되는 편광판을 제조할 때에 이용되는 방법을 사용할 수 있다. 이러한 방법으로는, 예를 들면 일본 특허 제3132122호 공보에 기재된 방법 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 양태와 같은 편광판을 공업적으로 제조하는 경우, 통상적으로 장척으로 형성된 편광자, 편광판 보호 필름 및 위상차 필름을 이용하고, 장척의 상태로 이들을 접합시킴으로써, 롤상으로 권취된 형태의 편광판을 제조하는 방법이 이용된다. 이러한 방법에 의해 본 발명의 편광판을 제조하는 경우, 상기 편광자로서 흡수축의 방향이 길이 방향에 대하여 평행인 것을 이용하고, 상기 위상차 필름으로는 지상축의 방향이 길이 방향에 대하여 수직인 것을 이용함으로써, 롤 투 롤 공정으로 효율적으로 본 발명의 편광판을 제조할 수 있다.
C-2: 제2 양태의 편광판
이어서, 본 발명의 제2 양태의 편광판에 대해서 설명한다. 본 양태의 편광판은, 편광판 보호 필름으로서 상기 본 발명에 따른 휘도 향상 필름이 이용된 것이다.
즉, 본 양태의 편광판은 상기 본 발명에 따른 휘도 향상 필름, 상기 휘도 향상 필름이 구비하는 상기 광학 이방성 필름 상이며, 상기 위상차층이 형성된 측과는 반대측의 면 상에 형성된 편광자, 및 상기 편광자 상에 형성된 편광판 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 양태의 편광판에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 6은 본 양태의 편광판의 일례를 도시한 개략도이다. 도 6에 예시한 바와 같이 본 양태의 편광판 (40)은, 휘도 향상 필름 (20), 상기 휘도 향상 필름 (20)이 구비하는 광학 이방성 필름 (1) 상에 형성된 편광자 (41), 및 상기 편광자 (41) 상에 형성된 편광판 보호 필름 (42)를 갖는 것이다.
이러한 예에 있어서, 본 양태의 편광판 (40)은 상기 휘도 향상 필름 (20)으로서 본 발명의 휘도 향상 필름이 이용되고 있는 것을 특징으로 한다.
본 양태에 따르면, 한쪽의 편광판 보호 필름으로서 상기 본 발명에 따른 휘도 향상 필름이 이용됨으로써, 내구성이 우수하고, 휘도 향상 기능을 구비하는 편광판을 얻을 수 있다.
본 양태의 편광판은 적어도 상기 휘도 향상 필름, 편광자 및 편광판 보호 필름을 갖는 것이다.
또한, 본 양태에 이용되는 상기 휘도 향상 필름에 대해서는, 상기 "B. 휘도 향상 필름"의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다. 또한, 본 양태에 이용되는 편광자 및 편광판 보호 필름에 대해서는, 상기 "C-1: 제1 양태의 편광판"의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략 한다.
본 양태의 편광판의 제조 방법으로는, 상기 구성을 갖는 편광판을 제조할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로는, 통상 상기 편광자에 접착제를 통해, 상기 편광판 보호 필름과 상기 휘도 향상 필름을 접합시키는 방법이 이용된다.
또한, 상기 휘도 향상 필름과 상기 편광자는, 통상 상기 휘도 향상 필름의 지상축의 방향과, 상기 편광자의 흡수축의 방향이 45°가 되도록 접합된다.
또한, 상기 편광판 보호 필름, 상기 휘도 향상 필름 및 상기 편광자를 접합시키는 방법에 대해서는, 일반적으로 액정 표시 장치에 이용되는 편광판을 제조할 때에 이용되는 방법과 동일하기 때문에, 여기서의 자세한 설명은 생략한다.
D. 위상차 필름의 제조 방법
이어서, 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 설명한다. 여기서 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법은, 그의 양태에 의해 4가지 양태로 크게 구별할 수 있다. 따라서, 이하 각 양태로 나눠 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 순서대로 설명한다.
D-1. 제1 양태의 위상차 필름의 제조 방법
우선, 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정, 및 상기 연신 공정에 의해서 연신된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성하는 위상차층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 7은, 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법의 일례를 도시한 개략도이다. 도 7에 예시한 바와 같이, 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판 (51a)를 이용하고(도 7(a)), 상기 투명 기판 (51a) 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 (51a) 상에 광학 이방성층 (51b)가 형성된 광학 이방성 필름 (51)을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정(도 7(b)), 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 상기 광학 이방성 필름 (51)을 연신하는 연신 공정(도 7(c)), 및 상기 연신 공정에 의해서 연신되는 광학 이방성 필름 (51)의 광학 이방성층 (51b) 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층 (52)를 형성하는 위상차층 형성 공정(도 7(d))을 갖고, 광학 이방성 필름 (51) 상에 위상차층 (52)가 형성된 위상차 필름 (50)을 제조하는 것이다(도 7(e)).
본 양태에 따르면, 상기 투명 기판으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것이 이용됨으로써, 예를 들면 본 양태에 의해 제조되는 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용한 경우, 외측의 편광판 보호 필름으로서 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다. 이에 따라, 본 양태에 따르면 내구성이 우수한 편광판의 제조가 가능한 위상차 필름을 제조할 수 있다.
본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은, 적어도 상기 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 연신 공정, 및 상기 위상차층 형성 공정을 갖는 것이고, 필요에 따라서 다른 공정을 가질 수도 있다.
이하, 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 이용되는 각 공정에 대해서 순서대로 설명한다.
1. 광학 이방성 필름 형성 공정
우선, 본 양태에 이용되는 광학 이방성 필름 형성 공정에 대해서 설명한다. 본 공정은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 공정이고, 상기 광학 이방성층 형성용 도공액의 용매로서, 비점이 100 ℃ 이상인 케톤계 용매를 포함하는 것이 이용되는 것을 특징으로 한다. 본 공정은 상기 광학 이방성층 형성용 도공액의 용매로 서, 상기 케톤계 용매를 포함하는 것이 이용됨으로써, 헤이즈가 작은 광학 이방성 필름을 형성할 수 있는 것이다.
이하, 이러한 광학 이방성 필름 형성 공정에 대해서 상세히 설명한다.
(1) 광학 이방성층 형성용 도공액
우선 본 공정에 이용되는 광학 이방성층 형성용 도공액에 대해서 설명한다. 본 공정에 이용되는 광학 이방성층 형성용 도공액은, 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 비점이 100 ℃ 이상인 케톤계 용매를 포함하는 용매에 용해된 것이다.
a. 용매
상기 광학 이방성층 형성용 도공액에 이용되는 용매로는, 상기 광학 이방성 재료를 원하는 농도로 용해시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 공정에서는, 상기 용매로서 비점이 100 ℃ 이상인 케톤계 용매를 포함하는 것이 이용되는 것이 바람직하다. 상기 광학 이방성층 형성용 도공액에 이용되는 용매로서, 비점이 100 ℃ 이상인 케톤계 용매를 포함하는 것이 이용됨으로써, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에서 헤이즈가 작은 광학 이방성 필름을 형성하는 것이 가능해지기 때문이다.
여기서 본 양태에서 상기 광학 이방성층 형성용 도공액에 이용되는 용매로서, 비점이 100 ℃ 이상인 케톤계 용매를 포함하는 것이 이용됨으로써, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에서 헤이즈가 작은 광학 이방성 필름을 형성하는 것이 가능해지는 이유에 대해서는 분명하지 않지만, 다음과 같은 이유에 의한 것이라고 생각 된다.
즉, 비점이 100 ℃ 이상인 케톤계 용매를 이용함으로써, 상기 광학 이방성층 형성용 도공액을 이용하여 광학 기능층을 형성할 때에, 도막의 건조 속도를 보다 느리게 할 수 있기 때문에, 기재로부터 용매가 휘발할 때에 광학 이방성 재료의 배향성을 열화시키기 어렵고, 광학 이방성층의 내부 산란을 억제할 수 있기 때문에, 보다 백탁이 적은 광학 기능층을 형성할 수 있다고 생각된다.
상기 용매로서 비점이 100 ℃ 이상인 케톤계 용매를 포함하는 것이 이용되는 경우, 상기 용매 중에 포함되는 상기 케톤계 용매의 함유량으로는, 후술하는 광학 이방성 재료를 원하는 농도로 용해시킬 수 있는 범위이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 공정에 이용되는 용매로는, 상기 케톤계 용매의 함유량이 20 질량％ 내지 100 질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 50 질량％ 내지 100 질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 케톤계 용매의 함유량이 상기 범위 내임으로써, 본 공정에서 더욱 헤이즈가 작은 광학 이방성 필름을 형성하는 것이 가능해지기 때문이다.
또한, 본 공정에 이용되는 용매 중 상기 케톤계 용매의 함유량은, 가스 크로마토그래피법에 의해 이하의 조건으로 측정한 값을 이용하는 것으로 한다.
(1) 측정 장치 시마즈 세이사꾸쇼(Shimadzu Corp.)
(2) 검출기 FID
(3) 칼럼 SBS-200 3 m
(4) 칼럼 온도 100 ℃
(5) 주입 온도 150 ℃
(6) 캐리어 가스 He 150 kPa
(7) 수소압 60 kPa
(8) 공기압 50 kPa
또한, 본 공정에 이용되는 케톤계 용매는 비점이 100 ℃ 이상인 것이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 후술하는 광학 이방성 재료 또는 케톤계 용매와 병용되는 다른 용매의 종류 등에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 본 공정에 이용되는 케톤계 용매는, 비점이 100 ℃ 이상인 것이 바람직하고, 120 ℃ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 130 ℃ 내지 170 ℃의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 발명에 이용되는 케톤계 용매는, 셀룰로오스아세테이트에 대하여 원하는 용해성을 나타내는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는 셀룰로오스아세테이트에 대한 용해도 파라미터(SP값)가 8(Cal/cm-3)1/2 내지 13(Cal/cm-3)1/2의 범위인 것이 바람직하고, 그 중에서도 9(Cal/cm-3)1/2 내지 12(Cal/cm-3)1/2의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 공정에 이용되는 케톤계 용매와의 구체예로는, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸이소부틸케톤 등을 들 수 있다. 본 공정에서는, 이들 중 어느 케톤계 용매여도 바람직하게 사용할 수 있지만, 그 중에서도 시클로펜타논 또는 시클로헥사논을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 케톤계 용매로서, 시클로펜타논 또는 시클 로헥사논이 이용됨으로써, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에서 보다 헤이즈가 작은 광학 이방성 필름을 형성할 수 있는 결과, 본 양태에 의해 더욱 투명성이 우수한 위상차 필름을 제조하는 것이 가능해지기 때문이다.
또한, 본 공정에 이용되는 케톤계 용매는 1종일 수도 있고, 또는 2종 이상일 수도 있다.
본 공정에 이용되는 용매가 상기 케톤계 용매를 함유하는 양태로는, 상기 케톤계 용매만을 포함하는 양태일 수도 있고, 또는 상기 케톤계 용매가 다른 용매와 혼합된 양태일 수도 있다.
본 공정에 이용되는 용매가 상기 케톤계 용매와 다른 용매가 혼합된 양태인 경우, 상기 다른 용매로는 본 공정에 이용되는 용매의 후술하는 광학 이방성 재료에 대한 용해성을 원하는 범위로 할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 다른 용매로는, 예를 들면 메틸에틸케톤, 이소프로필알코올, 노르말프로필알코올, 톨루엔, 이소부탄올, N-부탄올 및 아세트산에틸 등을 들 수 있다.
또한, 본 공정에 이용되는 상기 다른 용매는 1종만 일 수도 있고, 또는 2종 이상일 수도 있다.
b. 광학 이방성 재료
본 공정에 이용되는 광학 이방성 재료는 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 여기서 본 공정에 이용되는 광학 이방성 재료에 대해서는, 상기 "A. 위상차 필름"의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
본 공정에 이용되는 광학 이방성층 형성용 도공액 중 상기 광학 이방성 재료의 함유량으로는, 본 공정에서 후술하는 투명 기판 상에 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공하는 도포 방식 등에 따라, 상기 광학 이방성층 형성용 도공액의 점도를 원하는 범위 내로 할 수 있는 범위이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 공정에서는, 상기 함유량이 5 질량％ 내지 50 질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 5 질량％ 내지 40 질량％의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 5 질량％ 내지 30 질량％의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.
c. 광학 이방성층 형성용 도공액
본 공정에 이용되는 광학 이방성층 형성용 도공액에는, 상기 용매 및 상기 광학 이방성 재료 이외에 다른 화합물이 포함될 수도 있다. 이러한 다른 화합물로는, 예를 들면 폴리디메틸실록산, 메틸페닐실록산, 유기 변성 실록산 등의 실리콘형 레벨링제; 폴리알킬아크릴레이트, 폴리알킬비닐에테르 등의 직쇄상 중합물; 불소계 계면활성제, 탄화수소계 계면활성제 등의 계면활성제; 테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 레벨링제; 광 중합 개시제 등을 들 수 있다.
그 중에서도 본 공정에서는, 상기 광학 이방성 재료로서, 광 조사에 의해 중합되는 중합성 관능기를 갖는 막대 형상 화합물을 이용하는 경우, 상기 다른 화합물로서 광 중합 개시제를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서 본 양태에 이용되는 광 중합 개시제에 대해서는, 상기 "A. 위상차 필름"의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 상기 광 중합 개시제를 이용하는 경우에는, 광 중합 개시 보조제를 병 용할 수 있다. 이러한 광 중합 개시 보조제로는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민 등의 3급 아민류, 또는 2-디메틸아미노에틸벤조산, 4-디메틸아미드벤조산에틸 등의 벤조산 유도체를 예시할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 광학 이방성층 형성용 도공액에는, 하기에 나타낸 바와 같은 화합물을 첨가할 수 있다. 첨가할 수 있는 화합물로는, 예를 들면 다가 알코올과 1염기산 또는 다염기산을 축합하여 얻어지는 폴리에스테르 예비 중합체에 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 폴리에스테르(메트)아크릴레이트; 폴리올기와 2개의 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 서로 반응시킨 후, 그 반응 생성물에 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 폴리우레탄(메트)아크릴레이트; 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 폴리카르복실산폴리글리시딜에스테르, 폴리올폴리글리시딜에테르, 지방족 또는 지환식 에폭시 수지, 아미노기 에폭시 수지, 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 디히드록시벤젠형 에폭시 수지 등의 에폭시 수지와, (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 에폭시(메트)아크릴레이트 등의 광 중합성 화합물; 아크릴기 또는 메타크릴기를 갖는 광 중합성의 액정성 화합물 등을 들 수 있다.
(2) 투명 기판
본 공정에 이용되는 투명 기판은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것이다. 여기서 본 공정에 이용되는 투명 기판에 대해서는, 상기 "A. 위상차 필름"의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
(3) 광학 이방성층의 형성 방법
이어서, 본 공정에서 상기 투명 기판 상에 상기 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 광학 이방성층을 형성하는 방법에 대해서 설명한다.
본 공정에서 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공하는 방법으로는 두께가 균일하고, 원하는 평면성을 달성할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로는, 예를 들면 그라비아 코팅법, 리버스 코팅법, 나이프 코팅법, 침지 코팅법, 분무 코팅법, 에어나이프 코팅법, 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 인쇄법, 침지 인상법, 커튼 코팅법, 다이 코팅법, 캐스팅법, 바 코팅법, 압출 코팅법, E형 도포 방법 등을 예시할 수 있다.
또한, 본 공정에서 투명 기판 상에 상기 광학 이방성층 형성용 도공액을 도포함으로써 형성되는 도막의 두께에 대해서도, 원하는 광학 스펙(Re 또는 파장 의존성)을 달성할 수 있는 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 공정에서는 0.1 ㎛ 내지 50 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.5 ㎛ 내지 30 ㎛의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내인 것이 특히 바람직하다. 광학 이방성층 형성용 도공액의 도막의 두께가 상기 범위보다 얇으면 본 공정에 의해 형성되는 광학 이방성층의 평면성이 손상되는 경우가 있고, 또한 두께가 상기 범위보다 두꺼우면 용매의 건조 부하가 증대되어, 생산성이 저하될 가능성이 있기 때문이다.
또한, 본 공정에서 상기 광학 이방성층 형성용 도공액의 도막을 건조하는 방법으로는, 예를 들면 가열 건조 방법, 감압 건조 방법, 갭 건조 방법 등 일반적으로 이용되는 건조 방법을 이용할 수 있다. 또한, 본 공정에 이용되는 건조 방법은 단일한 방법으로 한정되지 않고, 예를 들면 잔류하는 용매량에 따라서 순차 건조 방식을 변화시키는 등의 양태에 의해 복수개의 건조 방식을 채용할 수도 있다.
또한, 상기 광학 이방성 재료로서 중합성 관능기를 갖는 화합물을 이용하는 경우, 상기 광학 이방성층 형성용 도공액의 도막을 건조시킨 후에, 상기 광학 이방성 재료를 중합시키는 중합 처리를 행하게 된다. 이러한 중합 처리로는, 상기 중합성 관능기의 종류에 따라서 임의로 결정할 수 있다. 이러한 중합 처리로는, 통상 자외선 또는 가시광의 조사 처리 또는 가열 처리 등이 이용된다.
상기 중합 처리를 행하는 시점으로는, 본 공정에서 상기 광학 이방성층 형성용 도공액의 도막을 건조시킨 후에 행할 수도 있고, 또는 상기 광학 이방성층 형성용 도공액의 도막을 건조시킨 후, 후술하는 연신 공정을 거친 후 행할 수도 있다.
2. 연신 공정
이어서, 본 양태에 이용되는 연신 공정에 대해서 설명한다. 본 공정은, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름을 연신하는 공정이다.
본 공정에서, 상기 광학 이방성 필름을 연신하는 양태로는, 상기 광학 이방성 필름에 원하는 광학 이방성을 부여할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 공정에 이용되는 연신 양태는 1축 연신일 수도 있고, 또는 2축 연신일 수도 있다. 그 중에서도 본 공정에서는, 상기 광학 이방성 필름에 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx와, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny 사이에 nx>ny의 관계가 성립하는 광학 이방성을 발현시키는 양태로, 상기 광학 이 방성 필름을 연신하는 것이 바람직하다.
본 공정에서 상기 광학 이방성 필름을 2축 연신하는 경우는, 언밸런스 2축 연신법을 이용할 수도 있다. 또한, 언밸런스 2축 연신법을 이용하는 경우는, 통상적으로 상기 광학 이방성 필름을 특정 방향으로 일정 배율 연신하고, 그것과 수직인 방향에 그 이상의 배율로 연신하는 방법이 이용된다. 또한, 상기 2 방향의 연신 처리는 동시에 실시할 수도 있다.
본 공정에서 상기 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 배율로는, 상기 광학 이방성 필름에 원하는 광학 이방성을 부여할 수 있는 범위 내이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 공정에서는 1.01배 내지 1.4배의 범위 내인 것이 바람직하고, 1.1배 내지 1.4배의 범위 내인 것이 더욱 바람직하며, 1.15배 내지 1.35배의 범위 내인 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 공정에 이용되는 연신 방법으로는, 상기 광학 이방성 필름을 원하는 연신 배율로 연신할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 공정에 이용되는 연신 방법으로는, 예를 들면 롤 연신법, 장간극연 연신법, 텐터 연신법, 튜불러 연신법 등을 들 수 있다. 또한, 편광자와의 롤 투 롤의 접합을 행하기 위해서는 텐터 연신법이 바람직하다.
또한, 본 공정에서는 상기 광학 이방성 필름을 유리 전이점 온도, 이상 용융 온도(내지는 융점 온도) 이하로 가온한 상태에서 연신하는 것이 바람직하다.
3. 위상차층 형성 공정
이어서, 본 양태에 이용되는 위상차층 형성 공정에 대해서 설명한다. 본 공 정은, 상기 연신 공정에 의해서 연신된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성하는 공정이다.
본 공정에서, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층을 형성하는 방법으로는, 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로는, 예를 들면 호메오트로픽 액정 재료를 용매에 용해시킨 위상차층 형성용 도공액을 상기 광학 이방성층 상에 도공하는 방법, 또는 유리 기판 등의 다른 기판 상에 호메오트로픽 액정 재료가 호메오트로픽 배향한 위상차층을 별도로 형성한 후, 이것을 박리하여 상기 광학 이방성 필름 상에 적층하는 전사법 등을 들 수 있다. 이러한 방법에 대해서는, 예를 들면 전자의 방법에 대해서는 일본 특허 공개 (평)10-319408호 공보, 2002-174724호, 일본 특허 공표 2000-514202호 공보 및 일본 특허 공개 제2003-195035호 등에 개시되어 있는 방법과 동일하고, 후자의 방법에 대해서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2003-177242호 공보 등에 개시되어 있는 방법과 동일하기 때문에, 여기서의 자세한 설명은 생략한다.
또한, 본 공정에 이용되는 액정 재료에 대해서는, 상기 "A. 위상차 필름"의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
D-2. 제2 양태의 위상차 필름의 제조 방법
이어서, 본 발명의 제2 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층이 형성된 광학 적층체를 형성하는 위상차층 형성 공정, 및 상기 위상차층 형성 공정에 의해서 형성된 광학 적층체를 연신하는 연신 공정을 갖는 것이다.
이러한 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 8은 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법의 일례를 도시한 개략도이다. 도 8에 예시한 바와 같이, 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판 (51a)를 이용하고(도 8(a)), 상기 투명 기판 (51a) 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 (51a) 상에 광학 이방성층 (51b)가 형성된 광학 이방성 필름 (51)을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정(도 8(b)), 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름 (51)의 광학 이방성층 (51b) 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층 (52)를 형성함으로써, 상기 광학 이방성층 (51b) 상에 위상차층 (52)가 형성된 광학 적층체 (50')을 형성하는 위상차층 형성 공정(도 8(c)), 및 상기 위상차층 형성 공정에 의해서 형성된 광학 적층체 (50')을 연신하는 연신 공정(도 8(d))에 의해 광학 이방성 필름 (51) 상에 위상차층 (52)가 형성된 위상차 필름 (50)을 제조하는 방법이다(도 8(e)).
본 양태에 따르면, 상기 투명 기판으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것이 이용됨으로써, 예를 들면 본 양태에 의해 제조되는 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용한 경우, 외측의 편광판 보호 필름으로서 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다. 이에 따라, 본 양태에 따르면 내구성이 우수한 편광판의 제조가 가능한 위상차 필름을 제조할 수 있다.
본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은, 적어도 상기 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 위상차층 형성 공정 및 상기 연신 공정을 갖는 것이고, 필요에 따라서 다른 공정을 가질 수도 있다.
이하, 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 이용되는 각 공정에 대해서 순서대로 설명한다.
1. 광학 이방성 필름 형성 공정
우선, 본 양태에 이용되는 광학 이방성 필름 형성 공정에 대해서 설명한다. 본 공정은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 공정이다.
여기서 본 공정에서 광학 이방성 필름을 형성하는 방법에 대해서는, 상기 "D-1. 제1 양태의 위상차 필름의 제조 방법"의 항목에서 설명한 방법과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
2. 위상차층 형성 공정
이어서, 본 양태에 이용되는 위상차층 형성 공정에 대해서 설명한다. 본 공정은 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층이 형성된 광학 적층체를 형성하는 공정이다.
여기서 본 공정에서 상기 광학 이방성층 상에 위상차층을 형성하고, 상기 광학 적층체를 형성하는 방법에 대해서는, 상기 "D-1. 제1 양태의 위상차 필름의 제조 방법"의 항목에서 설명한 방법과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
3. 연신 공정
이어서, 본 양태에 이용되는 연신 공정에 대해서 설명한다. 본 공정은 상기 위상차층 형성 공정에 의해서 형성된 광학 적층체를 연신하는 공정이다.
또한, 상기 광학 적층체는 본 공정에서 연신됨으로써 소정의 위상차성을 갖 는 위상차 필름이 된다.
본 공정에서 상기 광학 적층체를 연신하는 방법으로는, 원하는 위상차성을 갖는 위상차 필름을 형성할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다.
여기서 본 공정에 이용되는 연신 방법에 대해서는, 상기 "D-1. 제1 양태의 위상차 필름의 제조 방법"의 항목에서 설명한 방법과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
D-3. 제3 양태의 위상차 필름의 제조 방법
이어서, 본 발명의 제3 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정, 및 상기 연신 공정에 의해서 연신된 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성하는 위상차층 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 9는 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법의 일례를 도시한 개략도이다. 도 9에 예시한 바와 같이, 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판 (51a)를 이용하고(도 9(a)), 상기 투명 기판 (51a) 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 (51a) 상에 광학 이방성층 (51b)가 형성된 광학 이방성 필름 (51)을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정(도 9(b)), 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 상기 광학 이방성 필름 (51)을 연신하는 연신 공정(도 9(c)), 및 상기 연신 공정에 의해서 연신되는 광학 이방성 필름 (51)의 상기 광학 이방성층 (51b)가 형성된 면과 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층 (52)를 형성하는 위상차층 형성 공정(도 9(d))을 갖고, 광학 이방성 필름 (51) 상에 위상차층 (52)가 형성된 위상차 필름 (50')을 제조하는 것이다(도 9(e)).
본 양태에 따르면, 상기 투명 기판으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것이 이용됨으로써, 예를 들면 본 양태에 의해 제조되는 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용한 경우, 외측의 편광판 보호 필름으로서 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다.
또한, 본 양태에 따르면 상기 위상차층 형성 공정이 상기 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 위상차층을 형성함으로 써, 위상차성의 발현성이 우수한 위상차층을 형성하는 것이 용이해진다.
이에 따라, 본 양태에 따르면 내구성이 우수한 편광판의 제조가 가능한 위상차 필름을 제조할 수 있다.
본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은, 적어도 상기 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 연신 공정, 및 상기 위상차층 형성 공정을 갖는 것이고, 필요에 따라서 다른 공정을 가질 수도 있다.
여기서 본 양태에 있어서의 상기 광학 이방성 필름 형성 공정 및 상기 연신 공정에 대해서는, 모두 상기 "D-1. 제1 양태의 위상차 필름의 제조 방법"의 항목에서 설명한 것과 동일하다.
따라서, 이하 본 양태에 이용되는 위상차층 형성 공정에 대해서만 설명한다.
본 양태에 이용되는 위상차층 형성 공정에 대해서 설명한다. 본 공정은 상기 연신 공정에 의해서 연신된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성하는 공정이다.
본 공정에서, 상기 광학 이방성 필름 상에 위상차층을 형성하는 방법으로는, 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로는, 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 형성하는 것 이외에는, 상기 "D-1. 제1 양태의 위상차 필름의 제조 방법"의 항목에서 설명한 방법과 동일하기 때문에, 여기서의 자세한 설명은 생략한다.
D-4. 제4 양태의 위상차 필름의 제조 방법
이어서, 본 발명의 제4 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층이 형성된 광학 적층체를 형성하는 위상차층 형성 공정, 및 상기 위상차층 형성 공정에 의해서 형성된 광학 적층체를 연신하는 연신 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 10은 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법의 일례를 도시한 개략도이다. 도 10에 예시한 바와 같이, 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판 (51a)를 이용하고(도 10(a)), 상기 투명 기판 (51a) 상에 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 (51a) 상에 광학 이방성층 (51b)가 형성된 광학 이방성 필름 (51)을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정(도 10(b)), 상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름 (51)의 광학 이방성층 (51b)가 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층 (52)를 형성함으로써, 상기 광학 이방성 필름 (51) 상에 위상차층 (52)가 형성된 광학 적층체 (50')을 형성하는 위상차층 형성 공정(도 10(c)), 및 상기 위상차층 형성 공정에 의해서 형성된 광학 적층체 (50')을 연신하는 연신 공정(도 10(d))에 의해 광학 이방성 필름 (51) 상에 위상차층 (52)가 형성된 위상차 필름 (50)을 제조하는 방법이다(도 10(e)).
본 발명에 따르면, 상기 투명 기판으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것이 이용됨으로써, 예를 들면 본 발명에 의해 제조되는 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용한 경우, 외측의 편광판 보호 필름으로서 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 위상차층 형성 공정이, 상기 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 위상차층을 형성함으로써, 위상차성의 발현성이 우수한 위상차층을 형성하는 것이 용이해진다.
이에 따라, 본 발명에 따르면 내구성이 우수한 편광판의 제조가 가능한 위상차 필름을 제조할 수 있다.
본 양태의 위상차 필름의 제조 방법은, 적어도 상기 광학 이방성 필름 형성 공정, 상기 연신 공정, 및 상기 위상차층 형성 공정을 갖는 것이고, 필요에 따라서 다른 공정을 가질 수도 있다.
여기서 본 양태에 있어서의 상기 광학 이방성 필름 형성 공정 및 상기 연신 공정에 대해서는, 모두 상기 "D-2. 제1 양태의 위상차 필름의 제조 방법"의 항목에 서 설명한 것과 동일하다.
따라서, 이하 본 양태에 이용되는 위상차층 형성 공정에 대해서만 설명한다.
본 양태에 이용되는 위상차층 형성 공정에 대해서 설명한다. 본 공정은, 상기 연신 공정에 의해서 연신된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성하는 공정이다.
본 공정에서, 상기 광학 이방성 필름 상에 위상차층을 형성하는 방법으로는, 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성할 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로는, 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 형성하는 것 이외에는, 상기 "D-2. 제 1 양태의 위상차 필름의 제조 방법"의 항목에서 설명한 방법과 동일하기 때문에, 여기서의 자세한 설명은 생략한다.
E. 액정 표시 장치
이어서, 본 발명의 액정 표시 장치에 대해서 설명한다. 여기서 본 발명의 액정 표시 장치는, 그 양태에 의해 4가지 양태로 분류할 수 있다. 따라서, 이하 각 양태로 나눠 본 발명의 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
E-1. 제1 양태의 액정 표시 장치
우선, 본 발명의 제1 양태의 액정 표시 장치에 대해서 설명한다. 본 양태의 액정 표시 장치는, 상기 본 발명의 위상차 필름이 이용된 것을 특징으로 한다.
이러한 본 양태의 액정 표시 장치에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 11은 본 양태의 액정 표시 장치의 일례를 도시한 개략도이다. 도 11에 예시한 바와 같이, 본 양태의 액정 표시 장치 (60)은 액정셀 (101), 및 상기 액정셀 (101)의 양면에 배치된 편광판 (102A'), (102B')를 갖는 것이다.
이러한 예에 있어서, 본 양태의 액정 표시 장치 (60)은 상기 편광판 (102A') 및 (102B')가, 편광자 (111)이 편광판 보호 필름 (111b)와 본 발명의 위상차 필름 (10)에 의해서 협지된 구성을 갖는 것이다.
본 발명에 따르면 상기 본 발명의 위상차 필름이 이용됨으로써, 내구성 및 시야각 특성이 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
본 양태의 액정 표시 장치에 상기 본 발명의 위상차 필름이 이용되는 양태로는, 본 발명의 액정 표시 장치의 시야각 특성을 원하는 정도로 할 수 있는 양태이 면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 양태로는 액정셀과 편광판 사이에 상기 위상차 필름을 배치하여 이용하는 양태, 및 액정셀을 협지하는 2매의 편광판을 구성하는 편광판 보호 필름으로서 상기 위상차 필름을 이용하는 양태를 들 수 있다. 본 양태에 있어서는, 이들 어느 양태에서도 바람직하게 사용할 수 있지만, 그 중에서도 후자의 양태가 바람직하다. 상기 본 발명의 위상차 필름을 후자의 양태로 이용함으로써, 본 양태의 액정 표시 장치를 박형화할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 위상차 필름을 편광판 보호 필름으로서 이용하는 경우, 상기 본 발명의 위상차 필름은 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용될 수도 있고, 또는 외측의 편광판 보호 필름으로서 이용될 수도 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 외측의 편광판 보호 필름으로서, 시클로올레핀계 수지 등을 포함하는 편광판 보호 필름을 이용하는 것 등에 의해서, 본 양태의 액정 표시 장치를 보다 내구성이 우수한 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 이용되는 액정셀 및 편광판 등에 대해서는, 일반적인 액정 표시 장치에 이용되고 있는 것과 동일하기 때문에, 여기서의 자세한 설명은 생략한다.
E-2. 제2 양태의 액정 표시 장치
이어서, 본 발명의 제2 양태의 액정 표시 장치에 대해서 설명한다. 본 양태의 액정 표시 장치는, 상기 본 발명의 휘도 향상 필름이 이용된 것을 특징으로 한다.
이러한 본 양태의 액정 표시 장치에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 12는 본 양태의 액정 표시 장치의 일례를 도시한 개략도이다. 도 12에 예시한 바와 같이 본 양태의 액정 표시 장치 (70)은 액정셀 (101), 및 상기 액정셀 (101)의 양면에 배치된 편광판 (102A), (102B)를 갖는 것이고, 또한 상기 편광판 (102A) 상에 본 발명의 휘도 향상 필름 (20)이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 본 발명의 휘도 향상 필름이 이용됨으로써, 휘도 특성이 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
본 양태의 액정 표시 장치에 있어서 상기 본 발명의 휘도 향상 필름이 이용되고 있는 양태로는, 일반적으로 액정 표시 장치에 휘도 향상 필름이 이용되는 양태이면 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 양태에 이용되는 액정셀 및 편광판 등에 대해서는, 일반적인 액정 표시 장치에 이용되고 있는 것과 동일하기 때문에, 여기서의 자세한 설명은 생략한다.
E-3. 제3 양태의 액정 표시 장치
이어서, 본 발명의 제3 양태의 액정 표시 장치에 대해서 설명한다. 본 양태의 액정 표시 장치는, 상기 본 발명의 편광판이 이용된 것을 특징으로 한다.
이러한 본 양태의 액정 표시 장치에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 13은 본 양태의 액정 표시 장치의 일례를 도시한 개략도이다. 도 13에 예시한 바와 같이, 본 양태의 액정 표시 장치 (80)은 액정셀 (101), 및 상기 액정셀 (101)의 양면에 본 발명의 편광판 (30)이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 양태에 따르면, 상기 본 발명의 편광판이 이용됨으로써, 내구성 및 시야각 특성이 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
본 양태의 액정 표시 장치에 상기 본 발명의 편광판이 이용되고 있는 양태로는, 본 양태의 액정 표시 장치에 이용되는 2매의 편광판의 양쪽에 상기 본 발명의 편광판이 이용되고 있는 양태일 수도 있고, 또는 한쪽의 편광판에 상기 본 발명의 편광판이 이용되고 있는 양태일 수도 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 2매의 편광판의 양쪽에 상기 본 발명의 편광판이 이용되고 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 양태의 액정 표시 장치를 보다 내구성이 우수한 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 이용되는 액정셀 및 편광판 등에 대해서는, 일반적인 액정 표시 장치에 이용되고 있는 것과 동일하기 때문에, 여기서의 자세한 설명은 생략한다.
E-4. 제4 양태의 액정 표시 장치
이어서, 본 발명의 제4 양태의 액정 표시 장치에 대해서 설명한다. 본 양태의 액정 표시 장치는, 상기 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 의해서 제조된 위상차 필름이 이용된 것을 특징으로 한다.
이러한 본 양태의 액정 표시 장치에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 14는 본 양태의 액정 표시 장치의 일례를 도시한 개략도이다. 도 14에 예시한 바와 같이, 본 양태의 액정 표시 장치 (90)은 액정셀 (101), 및 상기 액정셀 (101)의 양면에 배치된 편광판 (102A'), (102B')를 갖는 것이다.
이러한 예에 있어서, 본 양태의 액정 표시 장치 (90)은, 상기 편광판 (102A') 및 (102B')가, 편광자 (111)이 편광판 보호 필름 (111b)와 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 의해서 제조된 위상차 필름 (50)에 의해서 협지된 구성을 갖는 것이다.
본 양태에 따르면, 상기 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 의해서 제조된 위상차 필름이 이용됨으로써, 내구성 및 시야각 특성이 우수한 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
본 양태의 액정 표시 장치에 상기 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 의해서 제조된 위상차 필름이 이용되는 양태로는, 본 양태의 액정 표시 장치의 시야각 특성을 원하는 정도로 할 수 있는 양태이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 양태로는, 액정셀과 편광판 사이에 상기 위상차 필름을 배치하여 이용하는 양태, 및 액정셀을 협지하는 2매의 편광판을 구성하는 편광판 보호 필름으로서 상기 위상차 필름을 이용하는 양태를 들 수 있다. 본 양태에 있어서는, 이들 어느 양태에서도 바람직하게 사용할 수 있지만, 그 중에서도 후자의 양태가 바람직하다. 상기 위상차 필름을 후자의 양태로 이용함으로써, 본 양태의 액정 표시 장치를 박형화할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 의해서 제조된 위상차 필름을 편광판 보호 필름으로서 이용하는 경우, 상기 위상차 필름은 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용될 수도 있고, 또는 외측의 편광판 보호 필름으로서 이용될 수도 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 내측의 편광판 보호 필름으로서 이용되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 외측의 편광판 보호 필름으로서, 시클로올레핀계 수지 등을 포함하는 편광판 보호 필름을 이용하는 것 등에 의해서, 본 양태의 액정 표시 장치를 보다 내구성이 우수한 것으로 제조할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 이용되는 액정셀 및 편광판 등에 대해서는, 일반적인 액정 표시 장치에 이용되고 있는 것과 동일하기 때문에, 여기서의 자세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이고, 본 발명의 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용 효과를 발휘하는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
이어서, 실시예를 나타냄으로써 본 발명에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.
(1) 실시예 1
저장 인장 탄성률 3.5×102 MPa의 우레탄아크릴레이트 단량체를 메틸에틸케톤에 40 질량％가 되도록 용해시키고, 추가로 중합 개시제를 고형분에 대하여 4 질량％ 가함으로써 광학 이방성 필름 형성용 도공액을 제조하였다. 이어서, 투명 기판으로서 저장 인장 탄성률 2.7×103 MPa의 TAC(트리아세틸셀룰로오스의 약칭) 필름 기재(두께: 80 ㎛)를 이용하고, 해당 TAC 필름 기재의 표면 상에 상기 광학 이방성 필름층 형성용 도공액을 바 코팅에 의해 도공하였다. 이어서, 90 ℃에서 4 분간 가열하여 용제를 건조 제거하고, 도공면에 자외선을 조사함으로써, 상기 우레탄아크릴레이트 단량체를 고정화하여 건조 후의 도막이 6 ㎛인 광학 적층체를 형성하였다. 그 후, 상기 광학 적층체를 연신 실험기에 의해, 연신 배율이 1.4배가 되도록 165 ℃에서 가열하면서 면내 방향으로 1축 연신하여, 투명 기판 상에 광학 이방성층이 적층된 광학 이방성 필름을 제조하였다.
이어서, 하기 화학식 (A)로 표시되는 측쇄형 중합체 50 질량％와 하기 화학식 (B)로 표시되는 광 중합성 액정 50 질량％의 액정 혼합물, 광 중합 개시제(시바 스페셜티 케미컬즈사(Ciba Specialty Chemicals) 제조, 이르가큐어(IRGACURE) 907, 광 중합성 화합물에 대하여 5 질량％)를 시클로헥사논 용액에 고형분 20 ％가 되도록 용해시키고, 추가로 레벨링제를 첨가함으로써 위상차층 형성용 도공액을 얻었다. 해당 위상차층 형성용 도공액을 상기 광학 이방성층 상에 도공한 후, 100 ℃에서 1 분간 건조시키고, 그대로 실온까지 냉각함으로써, 상기 액정 혼합물을 호메오트로픽 배향시켰다. 또한 100 mJ/㎠의 UV로 경화시키고, 상기 광학 이방성층 상에 두께 1 ㎛의 위상차층을 형성함으로써, 위상차 필름을 제조하였다.
(2) 실시예 2
하기 화학식 (C), (D) 및 (E)로 표시되는 액정 재료를 함유하는 액정 혼합물, 광 중합 개시제(시바 스페셜티 케미컬즈사 제조, 이르가큐어 907, 액정 혼합물에 대하여 5 질량％)를 시클로헥사논 용액에 고형분 20 질량％가 되도록 용해시키고, 추가로 레벨링제를 첨가함으로써 위상차층 형성용 도공액을 얻었다. 이어서, 해당 위상차층 형성용 도공액을 수직 배향막이 형성된 유리 기판 상에 도포하고, 60 ℃에서 2 분간 건조시키고, 호메오트로픽 배향시켰다. 또한 100 mJ/㎠의 UV로 경화시킴으로써, 두께 1 ㎛의 위상차층을 형성하였다.
이어서, 상기 위상차층을 유리 기판으로부터 박리시키고, 점착제를 통해 실시예 1에 기재된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 접합시킴으로써 위상차 필름을 제조하였다.
(3) 실시예 3
저장 인장 탄성률 5.1×102 MPa의 카프로락톤 변성 우레탄아크릴레이트 단량체를 메틸에틸케톤에 40 질량％가 되도록 용해시키고, 추가로 중합 개시제를 고형분에 대하여 4 질량％ 가함으로써, 광학 이방성층 형성용 도공액을 제조하였다.
이어서, 투명 기판으로서 저장 인장 탄성률 2.7×103 MPa의 TAC 필름 기재(두께: 80 ㎛)를 이용하고, 해당 TAC 필름 기재의 표면에 상기 광학 이방성층 형성용 도공액을 바 코팅에 의해 도공하였다.
그 후, 90 ℃에서 4 분간 가열하여 용제를 건조 제거하고, 도공면에 자외선을 조사함으로써, 상기 카프로락톤 변성 우레탄아크릴레이트 단량체를 고정화하여 건조 후의 도막이 6 ㎛인 광학 이방성층을 형성하였다.
이와 같이 하여 투명 기판 상에 광학 이방성층이 적층된 광학 적층체를 제조하였다.
이어서, 상기 광학 적층체를 연신 실험기에 의해 연신 배율이 1.4배가 되도록 165 ℃에서 가열하면서 면내 방향으로 1축 연신하여, 광학 이방성 필름을 제조하였다.
이 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에, 실시예 2에 기재된 위상차층을 점착제를 통해 접합시킴으로써, 위상차 필름을 제조하였다.
(4) 실시예 4
광학 이방성 재료로서, 하기 화학식 (B)로 표시되는 광 중합성 액정 화합물과 실시예 2에 기재된 광 중합 개시제(액정 화합물의 중량에 대하여 5 질량％)의 혼합물을 이용하고, 이것을 시클로헥사논에 20 질량％가 되도록 용해시키고, TAC 필름(후지 샤싱 필름사(Fuji Photo Film CO., Ltd.) 제조, 상품명: TF80UL) 기재 표면에 바 코팅에 의해 건조 후의 도공량이 2.0 g/㎡가 되도록 도공하였다.
이어서, 90 ℃에서 4 분간 가열하여 용제를 건조 제거하고, 도공면에 자외선을 조사함으로써, 상기 광 중합성 액정 화합물을 고정화하여 광학 적층체를 제조하였다.
상기 광학 적층체를 연신 실험기에 의해 연신 배율이 1.25배가 되도록 150 ℃에서 가열하면서 면내 방향으로 1축 연신하여, 광학 이방성 필름을 제조하였다.
이 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에, 실시예 2에 기재된 위상차층을 점착제를 통해 접합시킴으로써, 위상차 필름을 제조하였다.
(5) 실시예 5
실시예 4에서 이용한 광 중합성 액정 화합물과 광 중합 개시제의 혼합물을 이용하고, 이것을 시클로펜타논에 20 질량％가 되도록 용해시키고, 실시예 4와 동일한 도공 및 연신 처리를 행하였다.
이 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 실시예 1에 기재된 위상차층 형 성용 도공액을 도포하고, 60 ℃에서 2 분간 건조시키고, 호메오트로픽 배향시켰다. 또한 100 mJ/㎠의 UV로 경화시킴으로써, 두께 1 ㎛의 위상차층을 형성하고, 위상차 필름을 제조하였다.
(6) 실시예 6
실시예 4에서 이용한 광 중합성 액정 화합물과 광 중합 개시제의 혼합물을 이용하고, 이것을 메틸에틸케톤에 20 질량％가 되도록 용해시키고, 실시예 4와 동일한 도공 및 연신 처리를 행하였다.
이 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에, 실시예 2에 기재된 위상차층을 점착제를 통해 접합시킴으로써, 위상차 필름을 제조하였다.
(7) 실시예 7
실시예 4에서 이용한 광 중합성 액정 화합물과 광 중합 개시제의 혼합물을 이용하고, 이것을 아세트산메틸에 20 질량％가 되도록 용해시키고, 실시예 4와 동일한 도공 및 연신 처리를 행하였다.
이 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에, 실시예 2에 기재된 위상차층을 점착제를 통해 접합시킴으로써, 위상차 필름을 제조하였다.
(8) 실시예 8
실시예 4에서 이용한 광 중합성 액정 화합물과 광 중합 개시제의 혼합물을 이용하고, 이것을 시클로헥사논에 20 질량％가 되도록 용해시키고, 실시예 4와 동일한 도공을 행하고, 이 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 실시예 1에 기재된 위상차층 형성용 도공액을 도포하고, 60 ℃에서 2 분간 건조시키고, 호메오트로 픽 배향시켰다. 또한 100 mJ/㎠의 UV로 경화시킴으로써, 두께 1 ㎛의 위상차층을 형성하고 광학 적층체를 얻었다.
이어서, 상기 광학 적층체를 연신 실험기에 의해 연신 배율이 1.25배가 되도록 150 ℃에서 가열하면서 면내 방향으로 1축 연신하여, 위상차 필름을 제조하였다.
(9) 실시예 9
하기 화학식 (F)로 표시되는 광 중합성 액정 화합물과 실시예 4에서 이용한 광 중합 개시제의 혼합물을 이용하고, 이것을 시클로헥사논과 시클로펜타논의 혼합 용매에 20 질량％가 되도록 용해시키고, 실시예 4와 동일한 도공 및 연신 처리를 행하였다.
이 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 실시예 1에 기재된 위상차층 형성용 도공액을 도포하고, 60 ℃에서 2 분간 건조시키고, 호메오트로픽 배향시켰다. 또한 100 mJ/㎠의 UV로 경화시킴으로써, 두께 1 ㎛의 위상차층을 형성하고, 위상차 필름을 제조하였다.
(10) 실시예 10
상기 화학식 (F)로 표시되는 광 중합성 액정 화합물과 실시예 4에서 이용한 광 중합 개시제의 혼합물을 이용하고, 이것을 시클로헥사논과 시클로펜타논의 혼합 용매에 20 질량％가 되도록 용해시키고, 실시예 4와 동일한 도공 및 연신 처리를 행하였다.
이 광학 이방성 필름의 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에, 실시예 1에 기재된 위상차층 형성용 도공액을 도포하고, 60 ℃에서 2 분간 건조시키고, 호메오트로픽 배향시켰다. 또한 100 mJ/㎠의 UV로 경화시킴으로써, 두께 1 ㎛의 위상차층을 형성하고, 위상차 필름을 제조하였다.
(11) 실시예 11
실시예 4에서 이용한 광 중합성 액정 화합물과 광 중합 개시제의 혼합물을 이용하고, 이것을 시클로헥사논에 20 질량％가 되도록 용해시키고, 실시예 4와 동일한 도공을 행하고, 이 광학 이방성 필름의 광학 이방성층과는 반대의 면 상에, 실시예 1에 기재된 위상차층 형성용 도공액을 도포하고, 60 ℃에서 2 분간 건조시키고, 호메오트로픽 배향시켰다. 또한 100 mJ/㎠의 UV로 경화시킴으로써, 두께 1 ㎛의 위상차층을 형성하여 광학 적층체를 얻었다.
이어서, 상기 광학 적층체를 실시예 8과 동일한 공정의 연신을 행하고, 위상차 필름을 제조하였다.
(12) 실시예 12
우레탄아크릴레이트 단량체(도아 고세이사(Toagosei Co., Ltd.) 제조, 아로닉스(Aronix): M1600)를 메틸에틸케톤에 40 중량％가 되도록 용해시키고, 추가로 중합 개시제를 고형분에 대하여 4 중량％ 가함으로써, 오버 코팅층 형성용 도공액을 제조하였다. 실시예 5에서 제조한 위상차 필름의 위상차층측에 오버 코팅층 형성용 도공액을 도공하고, 90 ℃에서 4 분간 가열하여 용제를 건조 제거하고, 도공액에 자외선을 조사함으로써, 상기 우레탄아크릴레이트 단량체를 고정화하여 건조 후의 도막이 4 ㎛인 오버 코팅층을 형성하여, 위상차 필름을 얻었다.
(13) 실시예 13
실시예 10에서 제조한 위상차 필름의 위상차층측에 실시예 11에서 제조한 오버 코팅층 형성용 도공액을 실시예 11의 공정으로 도공하고, 건조 후의 도막이 4 ㎛인 오버 코팅층을 형성하여, 위상차 필름을 얻었다.
(14) 비교예
광학 이방성 필름으로서 Re=80 nm인 노르보르넨계 수지를 포함하는 기판(닛본제온사 제조 상품명: 제오노어)을 이용하고, 해당 광학 이방성 필름 상에 실시예 1과 동일한 방법에 의해 위상차층을 형성함으로써 위상차 필름을 제조하였다.
(15) 평가
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 위상차 필름에 대해서 호메오트로픽 배향성 평가, 및 면내 위상차의 Re비 및 헤이즈를 평가하였다. 상기 호메오트로픽 배향성 평가는, 자동 복굴절 측정 장치 코브라(KOBRA)를 이용하여 위상차 필름의 nx, ny, nz를 산출하고, nx>nz>ny가 되어 있으면 포지티브의 C 플레이트 기능이 부여되었다고 판단하였다.
Re비는, 코브라를 이용하여 측정하였다. 또한, 헤이즈는 도요 세이끼(Toyo Seiki Kogyo CO., Ltd.) 제조 "헤이즈가드 II(Haze-gard 2)"로 측정에 의해 측정하였다.
또한, 각 위상차 필름을 한쪽의 편광판 보호 필름으로서 이용하여 편광판을 제조하고, 온도 90 ℃, 습도 90 ％RH의 환경하에 100 시간 동안 방치하는 환경 시 험을 행하고, 액자 불균일 평가를 행하였다. 액자 불균일 평가는 흑색 표시시의 광 누설을 육안으로 평가하였다.
여기서 실시예 1 내지 4의 위상차 필름을 이용하여 편광판을 제조할 때는, 다른쪽의 편광판 보호 필름으로서, 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있었다.
그러나 비교예 1에서 제조한 위상차 필름을 이용하여 편광판을 제조할 때는, 수분 투과성의 관계상, 다른쪽의 편광판 보호 필름으로서 트리아세틸셀룰로오스를 포함하는 편광판 보호 필름을 이용할 수 밖에 없었다.
상기 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Claims (20)
- 삭제
- 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx와 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny 사이에 nx>ny의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름, 및상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고, 액정 재료를 함유하며, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 위상차 필름이며,상기 광학 이방성 필름에 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 이용되고,상기 광학 이방성 필름이 상기 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고 우레탄계 수지를 함유하는 광학 이방성층을 갖는 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx와 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny 사이에 nx>ny의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름, 및상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고, 액정 재료를 함유하며, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 위상차 필름이며,상기 광학 이방성 필름에 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 이용되고,상기 광학 이방성 필름이 상기 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 리타데이션의 파장 의존성이 리타데이션이 장파장측보다 단파장측 쪽이 큰 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층을 갖는 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제3항에 있어서, 상기 광학 이방성 재료에 분자 내에 단일 중합성 관능기를 갖는 단관능 중합성 액정 화합물이 포함되는 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 셀룰로오스 유도체가 트리아세틸셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제2항 또는 제3항에 기재된 위상차 필름, 및 상기 위상차 필름이 구비하는 상기 위상차층 상에 형성되고, 콜레스테릭 배열된 액정 재료를 함유하는 콜레스테릭 액정층을 갖는 것을 특징으로 하는 휘도 향상 필름.
- 제2항 또는 제3항에 기재된 위상차 필름, 상기 위상차 필름이 구비하는 상기 광학 이방성 필름 상이며, 상기 위상차층이 형성된 측과는 반대측의 면 상에 형성된 편광자, 및 상기 편광자 상에 형성된 편광판 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 편광판.
- 제6항에 기재된 휘도 향상 필름, 상기 휘도 향상 필름이 구비하는 상기 광학 이방성 필름 상이며, 상기 위상차층이 형성된 측과는 반대측의 면 상에 형성된 편광자, 및 상기 편광자 상에 형성된 편광판 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 편광판.
- 제7항에 있어서, 상기 편광판 보호 필름이 시클로올레핀계 수지 또는 아크릴계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
- 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 리타데이션이 장파장측보다 단파장측 쪽이 큰 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정,상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정, 및상기 연신 공정에 의해서 연신된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성하는 위상차층 형성 공정을 갖고,상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 있어서, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 상기 광학 이방성 재료를 함유하는 상기 광학 이방성층을 형성하는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법.
- 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 리타데이션이 장파장측보다 단파장측 쪽이 큰 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정,상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층이 형성된 광학 적층체를 형성하는 위상차층 형성 공정, 및상기 위상차층 형성 공정에 의해서 형성된 광학 적층체를 연신하는 연신 공정을 갖고,상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 있어서, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 상기 광학 이방성 재료를 함유하는 상기 광학 이방성층을 형성하는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법.
- 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 리타데이션이 장파장측보다 단파장측 쪽이 큰 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정,상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정, 및상기 연신 공정에 의해서 연신된 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성하는 위상차층 형성 공정을 갖고,상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 있어서, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 상기 광학 이방성 재료를 함유하는 상기 광학 이방성층을 형성하는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법.
- 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 이용하고, 상기 투명 기판 상에 리타데이션의 파장 의존성이 리타데이션이 장파장측보다 단파장측 쪽이 큰 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 용매에 용해된 광학 이방성층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 투명 기판 상에 광학 이방성층이 형성된 광학 이방성 필름을 형성하는 광학 이방성 필름 형성 공정,상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 의해서 형성된 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx, ny와, 두께 방향의 굴절률 nz 사이에 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 위상차층을 형성함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층이 형성된 광학 적층체를 형성하는 위상차층 형성 공정, 및상기 위상차층 형성 공정에 의해서 형성된 광학 적층체를 연신하는 연신 공정을 갖고,상기 광학 이방성 필름 형성 공정에 있어서, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 상기 광학 이방성 재료를 함유하는 상기 광학 이방성층을 형성하는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법.
- 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매에 비점이 100 ℃ 이상인 케톤계 용매가 포함되는 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 케톤계 용매가 시클로펜타논 또는 시클로헥사논인 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법.
- 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀룰로오스 유도체가 트리아세틸셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 위상차 필름의 제조 방법.
- 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 위상차 필름이 이용된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제6항에 기재된 휘도 향상 필름이 이용된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제7항에 기재된 편광판이 이용된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
- 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 위상차 필름의 제조 방법에 의해서 제조된 위상차 필름이 이용된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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