KR20080034405A - 위상차 필름 및 편광판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 편광판 보호 필름으로서 사용함으로써, 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판이며, 내구성이 높은 편광판을 얻을 수 있고, 광학 특성의 발현성이 우수한 위상차 필름을 제공하는 것, 및 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 바람직하게 사용되는 위상차 필름이며, 실현 가능한 광학 특성의 범위가 넓고, 편광자와의 밀착성이 우수하며, 또한 광학 특성의 조정이 용이한 위상차 필름을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제1의 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층을 갖고, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름과, 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제2의 광학 이방성 재료를 함유하며, 또한 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 위상차 필름이며, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함되는 것을 특징으로 하는 위상차 필름을 제공 함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.
위상차 필름, 편광판, 셀룰로오스 유도체
Description
본 발명은 IPS 방식의 액정 표시 장치에 바람직하게 사용되는 위상차 필름, 및 편광판에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 전력 절약, 경량, 박형 등과 같은 특징을 갖기 때문에, 종래의 CRT 디스플레이에 대체하여 최근 급속하게 보급되고 있다. 일반적인 액정 표시 장치로서는, 도 10에 나타낸 바와 같이 입사측의 편광판 (102A)와 출사측의 편광판 (102B)와 액정 셀 (101)을 갖는 것을 들 수 있다. 상기 편광판 (102A) 및 (102B)는, 소정의 진동 방향의 진동면을 갖는 직선 편광만을 선택적으로 투과시키도록 구성된 것이며, 각각의 진동 방향이 서로 직각 관계가 되도록 크로스니콜 상태로 대향하여 배치되어 있다. 또한, 상기 액정 셀 (101)은 화소에 대응하는 다수의 셀을 포함하는 것이며, 편광판 (102A)와 (102B) 사이에 배치되어 있다.
이러한 액정 표시 장치는, 상기 액정 셀에 사용되는 액정 재료의 배열 형태에 따라 여러가지 구동 방식을 이용한 것이 알려져 있다. 최근 보급되고 있는 주요 액정 표시 장치는 TN, STN, MVA, IPS 및 OCB 등으로 분류된다. 그 중에서도 최근에는 상기 MVA 및 IPS의 구동 방식을 갖는 것이 널리 보급되기에 이르렀다.
한편, 액정 표시 장치는 그 특유의 문제점으로서 액정 셀이나 편광판의 굴절률 이방성에 기인하는 시야각 의존성의 문제가 있다. 이 시야각 의존성의 문제는, 액정 표시 장치를 정면에서 본 경우와, 비스듬한 방향에서 본 경우에 인식되는 화상의 색이나 콘트라스트가 변화하는 문제이다. 이러한 시야각 특성의 문제는, 최근의 액정 표시 장치의 대화면화에 따라, 더욱 그 문제의 중대성이 증가하고 있다.
이러한 시야각 의존성의 문제를 개선하기 위해, 현재까지 여러가지 기술이 개발되고 있다. 그 대표적인 방법으로서 위상차 필름을 이용하는 방법이 있다. 이 위상차 필름을 이용하는 방법은, 도 11에 나타낸 바와 같이 소정의 광학 특성(굴절률 이방성)을 갖는 위상차 필름 (103)을, 액정 셀 (101)과 편광판 (102A)의 사이, 또는 액정 셀 (101)과 편광판 (102B)의 사이의 적어도 어느 한 위치에 배치함으로써, 액정 셀의 굴절률 이방성과 위상차 필름의 굴절률 이방성을 상쇄시켜 시야각 의존성의 문제를 개선하는 방법이다. 또한, 도 11에 있어서는, 액정 셀 (101)의 양측에 위상차 필름 (103)을 협지한 형태를 대표적으로 도시하고 있다. 이러한 방법은 위상차 필름 (103)을 액정 표시 장치에 조립하는 것만으로 상기 시야각 의존성의 문제를 개선할 수 있기 때문에, 시야각 특성이 우수한 액정 표시 장치를 간편하게 얻을 수 있는 방법으로서 널리 이용되기에 이르렀다.
여기서, 상기 위상차 필름으로서는, 예를 들면 투명 기판 상에 규칙적으로 배열된 액정 재료를 함유하는 위상차층이 형성된 구성을 갖는 것이나, 연신 필름을 포함하는 것이 일반적으로 알려져 있다.
또한, 최근에는 도 11에 예시한 바와 같이 위상차 필름과 편광판을 개별적으 로 배치하는 방식이 아니라, 위상차 필름을 상기 편광판을 구성하는 편광판 보호 필름으로서 겸용하는 방식이 주류가 되고 있다. 즉, 도 12에 예시한 바와 같이 일반적인 액정 표시 장치는, 액정 셀 (101)의 양측에 편광판 (102A), (102B)가 배치된 구성을 갖는 것이며, 상기 편광판 (102A), (102B)는 통상, 2장의 편광판 보호 필름 (112a), (112b)에 의해 편광자 (111)이 협지된 구성을 갖는 것이다(도 12(a))(여기서, 설명의 편의상, 액정 셀 (101)측에 배치되어 있는 편광판 보호 필름 (112a)를 「내측 편광판 보호 필름」이라고 하고, 다른쪽 편광판 보호 필름 (112b)를 「외측 편광판 보호 필름」이라고 함). 또한, 위상차 필름 (103)을 사용하여 액정 표시 장치의 시야각 특성을 개선하는 경우, 도 12(b)에 예시한 바와 같이 상기 2장의 편광판 보호 필름 (112a), (112b) 중, 내측 편광판 보호 필름 (112a)로서 위상차 필름 (103)이 사용된 편광판 (102A'), (102B')를 사용하는 것이 최근의 주류가 되고 있다.
여기서, 상기 편광판에 사용되는 편광판 보호 필름으로서는 셀룰로오스 트리아세테이트로 대표되는 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것과, 노르보르넨계 수지로 대표되는 시클로올레핀계 수지를 포함하는 것이 알려져 있다. 상기 셀룰로오스 유도체는 투수성이 우수하기 때문에, 편광판의 제조 공정에 있어서 편광자에 함유된 수분을 필름을 통해 휘산시킬 수 있다는 이점을 갖고 있다. 그러나, 한편으로 고온 고습 분위기하에서 흡습에 따른 치수 변화나, 광학 특성의 변동이 비교적 크다는 결점을 갖는다. 또한, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 편광판 보호 필름은, 가스 배리어성이 부족하다는 면도 있다. 따라서, 양측에 셀룰로오스 유도체를 포함 하는 편광판 보호 필름을 사용하면, 편광판의 광학 특성의 내구성이 저하되어 버린다는 문제가 있다. 또한, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 편광판 보호 필름은 내수성, 내오염성, 내찰상성 등의 표면 내구성이 낮다는 문제도 있다.
한편, 상기 시클로올레핀계 수지는 소수성 수지이기 때문에, 고온 고습 분위기하에서 흡습에 따른 치수 변화나 광학 특성의 변동이 비교적 작다는 이점을 가지며, 표면 내구성도 우수하다. 그러나, 한편으로 편광판의 제조 공정에서 편광자에 함유된 수분을, 필름을 통해 휘산시킬 수 없다는 결점을 갖는다. 따라서, 양측에 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용하면, 경시적으로 편광 특성이 저하되어 버린다는 문제가 있다.
이러한 점으로부터, 상기 편광판으로서는 표면 내구성이 불필요한 내측의 편광판 보호 필름으로서 투수성이 우수한 셀룰로오스 유도체를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용하고, 외측의 편광판 보호 필름으로서 표면 내구성이 우수한 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용하는 것이, 양자의 이점을 함께 갖도록 하고, 양자의 결점을 상쇄하여 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다는 점에서 바람직하다(예를 들면, 일본 특허 제3132122호 공보). 따라서, 상기 위상차 필름으로서는 셀룰로오스 유도체를 포함하는 기판이 사용된 것이 바람직하다고 기재되어 있다.
그런데, 상기 위상차 필름이 구비하는 위상차성은, 시야각 특성을 개선하는 대상이 되는 액정 표시 장치의 구동 방식 등에 의존하는데, 그 중에서도 IPS(In-Plane Switching) 방식의 액정 표시 장치에는 양의 C 플레이트로서의 성질과, A 플 레이트로서의 성질을 갖고, 소정의 위상차성을 구비하는 위상차 필름을 사용하는 것이 바람직하다고 되어 있다. 이 점에 대하여, 일본 특허 공개 제2002-174725호 공보, 일본 특허 공개 제2003-121853호 공보, 및 일본 특허 공개 제2005-70098호 공보에는, 이러한 IPS 방식의 액정 표시 장치에 사용되는 위상차 필름으로서, 시클로올레핀계 수지를 포함하는 투명 기판 상에 양의 C 플레이트로서의 성질을 갖는 위상차층이 형성된 구성을 갖는 것이 개시되어 있다. 상기 특허 문헌 1 내지 3에 개시된 구성을 갖는 위상차 필름은, 흡습성이 낮은 시클로올레핀계 수지를 포함하는 투명 기판이 사용되고 있기 때문에, 고온 고습 분위기하에 있어서도 흡습 팽창하는 경우가 적고, 광학 특성의 내구성도 양호하다는 이점을 갖는다. 그러나, 일반적으로 위상차 필름은 외계로부터 보호하기 위해 내측의 편광판 보호 필름으로서 사용할 필요가 있다. 그 결과, 이러한 시클로올레핀계 수지를 포함하는 투명 기판이 사용된 위상차 필름을 상기 내측의 편광판 보호 필름으로서 사용하면, 외측의 편광판 보호 필름으로서 표면 내구성이 떨어지는 셀룰로오스 유도체를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용해야만 하여, 상술한 편광판의 바람직한 사용 양태를 실현하는 것이 불가능하다는 문제가 있었다.
또한, 일본 특허 공개 제2006-71963호 공보, 일본 특허 공개 제2006-71964호 공보, 일본 특허 공개 제2006-71965호 공보, 및 일본 특허 공개 제2006-71966호 공보에는, 양의 C 플레이트로서의 성질을 갖는 필름과, A 플레이트로서의 성질을 갖는 필름과, 편광막이 적층된 편광판 일체형 광학 보상 필름이며, 상기 양의 C 플레이트로서의 성질을 갖는 필름 또는 상기 A 플레이트로서의 성질을 갖는 필름 중 어 느 하나가 셀룰로오스 프로피오네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판 일체형 광학 보상 필름이 개시되어 있다. 이러한 편광판 일체형 광학 보상 필름은, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 필름이 사용되고 있기 때문에, 내측의 편광판 보호 필름 쪽으로 충당할 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같은 문제가 해소된다는 점에서는 바람직하다고 할 수 있다. 그러나, 상기 양의 C 플레이트로서의 성질을 갖는 필름 및 상기 A 플레이트로서의 성질을 갖는 필름의 광학 특성은, 모두 필름 중에 광학 특성 발현제를 함유시킴으로써 조정되고 있기 때문에, 광학 특성의 발현성이 부족하다는 문제가 있었다. 또한, 필름의 강도 저하, 제막성 저하, 광학 특성 발현제의 블리딩 아웃의 문제가 있기 때문에, 필름 중에 함유시킬 수 있는 광학 특성 발현제의 양에도 한계가 있으므로, 상기와 같은 구성을 갖는 편광판 일체형 광학 보상 필름에서는 실현 가능한 광학 특성의 범위가 좁아진다는 문제가 있었다. 또한, 상기 광학 특성 발현제는 통상적으로 소수성을 나타내기 때문에, 이러한 광학 특성 발현제를 필름 중에 함유시키면, 필름을 폴리비닐알코올 등의 친수성 수지를 포함하는 편광막과 접합했을 때 밀착성이 저하된다는 문제도 있었다.
이러한 점으로부터, 종래에는 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 바람직하게 사용할 수 있고, 실현 가능한 광학 특성의 범위가 넓으며, 편광자와의 밀착성이 우수하고, 광학 특성의 조정이 용이한 위상차 필름을 얻는 것은 곤란하였다.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 편광판 보호 필름으로 사용함으로써 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판이며, 내구성이 높은 편광판을 얻을 수 있고, 광학 특성의 발현성이 우수한 위상차 필름을 제공하는 것, 및 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 바람직하게 사용되는 위상차 필름이며, 실현 가능한 광학 특성의 범위가 넓고, 편광자와의 밀착성이 우수하며, 광학 특성의 조정이 용이한 위상차 필름을 제공하는 것을 주요 목적으로 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제1의 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층을 갖고, 면내 방향에서의 지상축(遲相軸) 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축(進相軸) 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름과, 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제2의 광학 이방성 재료를 함유하며, 또한 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 위상차 필름이 며, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함되는 것을 특징으로 하는 위상차 필름을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함됨으로써, 상기 제1의 광학 이방성층을 광학 이방성(nx1>ny1)의 발현성이 우수한 것으로 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 예를 들어 두께가 얇은 광학 이방성층으로 높은 광학 이방성을 발현시킬 수 있기 때문에, 광학 특성의 발현성이 우수한 위상차 필름을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 광학 이방성 필름에 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 사용됨으로써, 위상차 필름을 외계로부터 보호하기 위해 본 발명의 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 사용했을 경우, 상기 편광판 보호 필름은 투수성을 가지며, 편광판 제조시의 편광자의 수분을 뽑아낼 수 있다. 그 결과, 외측의 편광판 보호 필름으로서, 투수성은 없어도 표면 내구성이 우수한 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있다. 따라서, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 위상차층이 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 광학 특성을 구비하는 것이고, 상기 광학 이방성 필름이 nx>ny의 관계가 성립하는 광학 특성을 구비하는 것이기 때문에, 본 발명의 위상차 필름을 편광판 보호 필름으 로서 사용함으로써, IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻을 수 있다.
이러한 점으로부터, 본 발명에 따르면, 편광판 보호 필름으로서 사용함으로써 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판이며, 내구성이 높은 편광판을 얻을 수 있고, 광학 특성의 발현성이 우수한 위상차 필름을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 제1의 광학 이방성 재료 중의 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이, 분자 내에 단일한 중합성 관능기를 갖는 단관능 중합성 액정 화합물인 것이 바람직하다. 상기 중합성 액정 화합물이 이러한 단관능 중합성 액정 화합물임에 따라, 상기 광학 이방성층의 광학 이방성의 발현성을 한층 더 향상시킬 수 있는 결과, 본 발명에 의해 광학 특성의 발현성이 보다 우수한 위상차 필름을 얻을 수 있게 되기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 광학 이방성 필름의 면내 리타데이션(Re1)의 파장 의존성이 정분산형인 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명의 위상차 필름을, 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 더 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 셀룰로오스 유도체가 트리아세틸 셀룰로오스인 것이 바람직하다. 트리아세틸 셀룰로오스는 광학적 등방성이 우수하기 때문에, 상기 셀룰로오스 유도체로서 트리아세틸 셀룰로오스가 사용됨으로써, 본 발명의 위상차 필름의 광학 특성의 설계가 용이해지는 등의 이점이 있기 때문이다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상기 본 발명에 따른 위상차 필름과, 상기 위상차 필름이 구비하는 상기 광학 이방성 필름 상이며 상기 위상차층이 형성된 측과는 반대측면 상에 형성된 편광자와, 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 사용됨으로써, 내구성이 우수하고, IPS 방식의 액정 표시 장치에 대한 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서는, 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.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 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 갖고, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름과, 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고 수직 배향을 형성한 액정 재료를 함유하며, 또한 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 위상차 필름이며, Nz 성분(Nz)이 -0.5<Nz<0.5의 범위 내이고, 면내 리 타데이션(Re)이 50 nm<Re<170 nm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 위상차 필름을 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 광학 이방성 필름이 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판 상에, 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층이 적층된 구성을 갖는 것이며, 상기 위상차층이 수직 배향을 형성한 액정 재료를 함유하는 것이기 때문에, 예를 들어 상기 광학 이방성층 또는 상기 위상차층의 두께 등을 변화시킴으로써 위상차 필름 전체로서의 광학 특성을 소정 범위 내로 조정하는 것이 용이해진다. 또한, 상기 광학 이방성층에 함유되는 광학 이방성 재료, 및 상기 위상차층에 함유되는 액정 재료는 모두 우수한 굴절률 이방성을 나타내기 때문에, 본 발명에 따르면 폭 넓은 광학 특성을 실현하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 소수성 화합물을 상기 투명 기판에 함유시키지 않고, 원하는 광학 특성을 발현하는 것이 가능하기 때문에, 상기 투명 기판의 친수성 편광자에 대한 접착성이 손상되는 경우가 없다. 따라서, 본 발명에 따르면, 편광자와의 밀착성이 우수한 위상차 필름을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 위상차 필름은 Nz 성분 및 면내 리타데이션이 상기 범위 내임에 따라, IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 우수해진다.
이러한 점으로부터, 본 발명에 따르면, IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 바람직하게 사용되는 위상차 필름이며, 실현 가능한 광학 특성의 범위가 넓고, 광학 특성의 조정이 용이한 위상차 필름을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서는, 광학 이방성 필름의 면내 리타데이션(Re1)이 50 nm<Re1<170 nm의 범위 내이고, Nz 성분(Nz1)이 1.0<Nz<3.0의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 위상차층의 두께 방향의 리타데이션(Rth2)이 -270 nm<Rth2<-50 nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 광학 이방성 필름 및 위상차층의 광학 특성이 각각 상기 범위 내임에 따라, 본 발명의 위상차 필름을 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 셀룰로오스 유도체가 트리아세틸 셀룰로오스인 것이 바람직하다. 트리아세틸 셀룰로오스는 광학적 등방성이 우수하기 때문에, 상기 셀룰로오스 유도체로서 트리아세틸 셀룰로오스가 사용됨으로써, 본 발명의 위상차 필름의 광학 특성의 설계가 용이해지는 등의 이점이 있기 때문이다.
또한, 상기 본 발명의 위상차 필름은 Nz 성분(Nz)이 -0.5<Nz<0.3의 범위 내일 수도 있다.
또한, 상기 본 발명의 위상차 필름은, 상기 위상차층이 상기 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 형성될 수도 있다.
본 발명은 편광판 보호 필름으로서 사용함으로써, 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판이며, 내구성이 높은 편광판을 얻을 수 있고, 광학 특성의 발현성이 우 수한 위상차 필름을 제공할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명은 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 바람직하게 사용되는 위상차 필름이며, 실현 가능한 광학 특성의 범위가 넓고, 편광자와의 밀착성이 우수하며, 광학 특성의 조정이 용이한 위상차 필름을 제공할 수 있다는 효과를 발휘한다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명은 위상차 필름, 및 이것을 이용한 편광판에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 위상차 필름 및 편광판에 대하여 순서대로 설명한다.
A. 위상차 필름
우선, 본 양태의 위상차 필름에 대하여 설명한다. 본 양태의 위상차 필름은 두가지 양태로 크게 구별할 수 있다. 따라서, 각 양태로 나누어 본 양태의 위상차 필름에 대하여 설명한다.
A-1: 제1 양태의 위상차 필름
본 양태의 제1 양태의 위상차 필름에 대하여 설명한다. 본 양태의 위상차 필름은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제1의 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층을 갖고, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름과, 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제2의 광학 이방성 재료를 함유하며, 또한 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 것이며, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함되는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 양태의 위상차 필름에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 양태의 위상차 필름의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 1에 예시한 바와 같이, 본 양태의 위상차 필름 (10A)는, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판 (1a)와, 상기 투명 기판 (1a) 상에 형성된 광학 이방성층 (1b)를 갖는 광학 이방성 필름 (1A)와, 상기 광학 이방성 필름 (1A)의 광학 이방성층 (1b) 상에 형성된 위상차층 (2A)를 갖는 것이다.
여기서, 상기 광학 이방성 필름 (1A)는, 상기 광학 이방성층 (1b)에 상기 투명 기판 (1a)를 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제1의 광학 이방성 재료가 포함되어 있고, 상기 광학 이방성 필름 (1A) 전체적으로 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 광학 특성을 구비하는 것이다.
또한, 상기 위상차층 (2A)에는 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제2의 광 학 이방성 재료가 포함되어 있고, 위상차층 (2A) 전체적으로 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 광학 특성을 구비하는 것이다.
이러한 예에 있어서, 본 양태의 위상차 필름 (10A)는, 상기 광학 이방성층 (1b)에 포함되는 상기 제1의 광학 이방성 재료에 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 양태에 따르면, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함됨으로써, 상기 광학 이방성층을 nx1>ny1의 광학 이방성의 발현성이 우수한 것으로 할 수 있다. 따라서, 본 양태에 따르면, 예를 들어 두께가 얇은 광학 이방성층으로 높은 광학 이방성을 발현시킬 수 있기 때문에, 광학 특성의 발현성이 우수한 위상차 필름을 얻을 수 있다.
여기서, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함됨으로써, 상기 광학 이방성층을 광학 이방성의 발현성이 우수한 것으로 할 수 있는 이유에 대해서는 명확하지는 않지만, 다음과 같은 이유에 따른 것이라고 생각된다.
즉, 상기 광학 이방성층은, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 의해 광학 이방 성이 발현되는 것이다. 여기서, 상기 제1의 광학 이방성 재료는 복굴절률을 구비하는 것이기 때문에, 광축이 한방향으로 일치하도록 규칙있게 배열함으로써 상기 광학 이방성층에 광학 이방성을 부여할 수 있는 것이다. 또한, 상기 제1의 광학 이방성 재료는, 분자가 상기 분자축과 특정한 방향을 향한 전기 쌍극자 능률 벡터를 갖고 있다(통상, 전기 쌍극자 능률 벡터의 방향은 분자축 방향과 일치하는 경우가 많지만, 분자축과 직교하는 경우 등도 있음). 따라서, 광축을 한방향으로 배열하는 것은, 즉 막대상 분자의 축 방향을 한방향으로 배열시키는 것에 해당한다. 따라서, 상기 제1의 광학 이방성 재료를 상기 광학 이방성의 발현성이 우수한 것으로 하기 위해서는, 상기 막대상 분자의 구조를, 광학 이방성의 발현성에 기여하는 구조 단위가 한방향으로 배열하기 쉬운 구조로 하는 것이 유효하다고 생각된다.
이러한 점에서, 상기 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물은, 광학 이방성의 발현성에 기여하는 메소겐기가 알킬기를 통해 중합성 관능기와 결합된 구조를 가지며, 상기 알킬기의 탄소수가 4 이상임에 따라, 상기 메소겐기를 배열성이 저해되지 않을 정도의 자유도를 구비하게 할 수 있다.
따라서, 상기 메소겐기는 상기 광학 이방성층에 있어서 우수한 배열성을 실현하는 것이 가능해지므로, 본 양태에 따르면 상기 광학 이방성층을 광학 이방성의 발현성이 우수한 것으로 할 수 있다고 생각된다.
또한, 본 양태에 따르면, 상기 광학 이방성 필름에 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 사용됨으로써, 본 양태의 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 사용했을 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 위상차층이 nx≤ny<nz의 관계가 성립하는 광학 특성을 구비하는 것이고, 상기 광학 이방성 필름이 nx>ny의 관계가 성립하는 광학 특성을 구비하는 것이기 때문에, 본 양태의 위상차 필름을 편광판 보호 필름으로서 사용함으로써, IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻을 수 있다.
이러한 점으로부터, 본 양태에 따르면, 편광판 보호 필름으로서 사용함으로써 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판이며, 내구성이 높은 편광판을 얻을 수 있고, 광학 특성의 발현성이 우수한 위상차 필름을 얻을 수 있다.
또한, 본 양태에 있어서는 상기 광학 이방성층에 리타데이션값의 파장 의존성이 정분산형인 제1의 광학 이방성 재료가 포함되는데, 본 양태에 있어서 상기 「정분산형」이란, 리타데이션값이 파장의 감소 함수가 되는 경우를 의미하며, 구체적으로는 파장 450 nm에서의 면내 리타데이션(Re450)과 파장 550 nm에서의 면내 리타데이션(Re550)의 비(Re450/Re550)(이하, 간단히 「Re비」라고도 함)가 1보다 큰 파장 의존성 유형을 의미하는 것으로 한다.
또한, 본 양태에 있어서는, 리타데이션값이 파장의 증가 함수가 되는 경우, 즉 상기 Re비가 1보다 작은 파장 의존성 유형을 「역분산형」이라고 하며, 리타데이션값이 파장의 상수 함수가 되는 경우, 즉 상기 Re비가 1인 파장 의존성 유형을 「플래트형」이라고 한다. 또한, Re의 정의는 후술하는 「3. 위상차 필름」에서와 같다.
또한, 본 양태에서의 면내 리타데이션 및 두께 방향의 리타데이션에 대해서는, 특별히 파장을 지정하지 않는 한 파장 550 nm에 대한 값을 의미하는 것으로 한다.
본 양태의 위상차 필름은, 적어도 상기 광학 이방성 필름과 위상차층을 갖는다.
이하, 본 양태의 위상차 필름에 이용되는 각 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
1. 광학 이방성 필름
우선, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제1의 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층을 갖고, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 것이다. 또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름은, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함되는 것을 특징으로 한다.
이하, 이러한 광학 이방성 필름에 대하여 상세하게 설명한다.
(1) 광학 이방성층
우선, 본 양태에 사용되는 광학 이방성층에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 광학 이방성층은, 후술하는 투명 기판 상에 형성되고, 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내고 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물을 포함하는 제1의 광학 이방성 재료를 함유하는 것이다.
a. 제1의 광학 이방성 재료
우선, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 제1의 광학 이방성 재료는 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형이고, 상기 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물을 함유하는 것이다.
본 양태에 사용되는 제1의 광학 이방성 재료로서는 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형이고, 상기 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물을 함유하는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 용도 등에 따라, 본 양태의 위상차 필름에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 제1의 광학 이방성 재료는, 상기 Re비가 1 내지 2의 범위 내인 것이 바람직하다.
여기서, 제1의 광학 이방성 재료의 상기 Re비는, 폴리이미드 등의 배향막을 형성하고, 배향 처리를 실시한 유리 기판 등의 등방성 기재 상에 상기 제1의 광학 이방성 재료를 포함하는 층을 성막하여, 파장 450 nm에서의 Re(Re450)와 파장 550 nm에서의 Re(Re550)를 측정함으로써 산출할 수 있다.
본 양태에 사용되는 제1의 광학 이방성 재료에 함유되는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물로서는, 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 용도 등에 따라, 상기 광학 이방성층에 원하는 광학 이방성을 부여할 수 있는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 구조를 갖는 화합물로서 대표적인 예로서는 중합성 액정 화합물을 들 수 있다.
본 양태에 사용되는 중합성 액정 화합물로서는, 복수의 중합성 관능기를 갖는 다관능 중합성 액정 화합물과, 단일한 중합성 관능기를 갖는 단관능 중합성 액정 화합물을 들 수 있는데, 본 양태에 있어서는 상기 다관능 중합성 액정 화합물, 및 상기 단관능 중합성 액정 화합물 중 어느 것이든 바람직하게 사용할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 단관능 중합성 액정 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 단관능 중합성 액정 화합물은, 상기 다관능 중합성 액정 화합물보다 상기 메소겐기의 자유도가 높아지고, 또한 중합 후에 연신 처리를 행하는 경우에는 분자의 재배향을 구속 저해하는 가교점의 밀도가 낮고, 분자(의 전기 쌍극자 능률 벡터)의 배향이 용이해지기 때문에, 이러한 단관능 중합성 액정 화합물을 사용함으로써 상기 광학 이방성층을 광학 이방성의 발현성이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 사용되는 중합성 액정 화합물은, 상기 메소겐기와 중합성 관능기를 결합하는 알킬쇄를 구성하는 탄소수가 4 이상인 것인데, 본 양태에 사용되는 상기 알킬쇄는 탄소수가 4 이상인 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 중합성 액정 화합물은, 상기 알킬쇄를 구성하는 탄소수가 5 내지 12의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 6 내지 10의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 탄소수가 상기 범위 내임에 따라, 상기 중합성 액정 화합물이 구비하는 메소겐기를 분자 배향의 자유도가 보다 높은 것으로 할 수 있기 때문에, 상기 광학 이방성층의 광학 이방성의 발현성을 더욱 향상시킬 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에서의 상기 「알킬쇄를 구성하는 탄소수」란, 상기 중합성 관능기와 메소겐기를 결합하는 알킬기의 주쇄 부분을 구성하는 탄소 원자의 수를 의미하는 것으로 한다. 따라서, 예를 들면, 상기 알킬기가 측쇄를 갖는 분지쇄상인 경우, 측쇄를 구성하는 탄소 원자의 수는, 상기 「알킬쇄를 구성하는 탄소수」에 포함되지 않는 것으로 한다.
본 양태에 사용되는 알킬쇄는, 탄소수가 상기 범위 내의 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 양태에 사용되는 알킬쇄로서는 측쇄를 갖지 않는 직쇄상의 것일 수도 있고, 또는 측쇄를 갖는 분지쇄상의 것일 수도 있다. 또한, 포화 결합만을 포함하는 포화 알킬쇄일 수도 있고, 또는 불포화 결합을 갖는 불포화 알킬쇄일 수도 있다. 나아가, 탄화수소쇄에 임의의 관능기가 결합된 구조를 갖는 것일 수도 있다.
또한, 본 양태에 있어서 상기 다관능 중합성 액정 화합물을 사용하는 경우, 각 중합성 관능기에 결합된 알킬쇄를 구성하는 탄소수는 모두 동일할 수도 있고, 또는 상이할 수도 있다.
상기 중합성 액정 화합물에 사용되는 메소겐기로서는, 규칙적으로 배열함으로써 상기 광학 이방성층에 소정의 광학 이방성을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 통상, 상기 메소겐기로서 막대상 구조를 갖는 것이 사용된다. 막대상 구조를 갖는 메소겐기는, 규칙적으로 배열시킴으로써 광학 이방성을 발현시키는 것이 용이하기 때문이다.
여기서, 상기 「막대상 구조」란, 메소겐기 구조의 주 골격이 막대상으로 되어 있는 화합물을 의미하는 것으로 한다.
또한, 본 양태에 사용되는 메소겐기는, 상기 막대상 구조를 갖는 메소겐기 중에서도 액정성을 나타내는 것이 바람직하다. 액정성을 나타내는 메소겐기를 사용함으로써, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름에 원하는 광학 이방성을 부여하는 것이 용이해지기 때문이다.
상기 메소겐기로서 액정성을 갖는 것을 사용하는 경우, 상기 메소겐기가 나타내는 액정상의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 액정상으로서는, 예를 들면 네마틱상, 콜레스테릭상, 및 스멕틱상 등을 들 수 있다. 본 양태에 있어서는 이들 중 어느 하나의 액정상을 나타내는 메소겐기라도 바람직하게 사용할 수 있는데, 그 중에서도 네마틱상을 나타내는 메소겐기를 사용하는 것이 바람직하다. 네마틱상을 나타내는 메소겐기는, 다른 액정상을 나타내는 메소겐기와 비교하 여 규칙적으로 배열시키는 것이 용이하기 때문이다.
이러한 메소겐기의 구체예로서는, 예를 들면 하기 화학식 (1) 내지 (11)로 표시되는 환 구조가 직접 또는 결합기로 2개 이상 연결된 것을 들 수 있다.
여기서, 상기 화학식 (1) 내지 (11)의 환 구조에서의 임의의 수소는 할로겐, -CN, -CF3, -CF2H, -NO2, 또는 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬로 치환될 수도 있다. 상기 1 내지 7개의 탄소 원자를 갖는 알킬에 있어서 임의의 -CH2-는 -O-로, -CH=CH- 또는 -C≡C-로 치환될 수도 있고, 또한 임의의 수소는 할로겐으로 치환될 수도 있다.
또한, 상기 결합기로서는, 상기 환 구조를 소정의 거리로 결합할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 연결기로서는, 예를 들면 하기 화학식 (12) 내지 (23)으로 표시되는 것을 들 수 있다.
상기 중합성 액정 화합물에 사용되는 중합성 관능기로서는, 원하는 중합 처리를 행함으로써 중합 가능한 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법 등에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 중합성 관능기로서는, 예를 들면 자외선, 전자선 등의 전리 방사선, 또는 열의 작용에 의해 중합하는 중합성 관능기를 들 수 있다. 이들 중합성 관능기의 대표예로서는 라디칼 중합성 관능기, 또는 양이온 중합성 관능기 등을 들 수 있다. 또한, 라디칼 중합성 관능기의 대표예로서는, 하나 이상의 부가 중합이 가능한 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 관능기를 들 수 있고, 구체예로서는 치환기를 갖거나 또는 갖지 않는 비닐기, 아크릴레이트기(아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기를 포함하는 총칭) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 양이온 중합성 관능기의 구체예로서는 에폭시기 등을 들 수 있다. 기타, 본 양태에 사용되는 중합성 관능기로서는, 예를 들면 이소시아네이트기, 불포화 3중 결합 등을 들 수 있다. 본 양태에 있어서는, 이들 중합성 관능기 중에서도 공정상의 점에서 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 관능기가 바람직하게 사용된다.
또한, 본 양태에 사용되는 중합성 액정 화합물로서, 상기 다관능 중합성 액정 화합물을 사용하는 경우, 상기 다관능 중합성 액정 화합물에 사용되는 중합성 관능기는 모두 동일할 수도 있고, 또는 상이할 수도 있다.
또한, 본 양태에 사용되는 중합성 액정 화합물은 분자량이 비교적 작은 화합물인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는 분자량이 200 내지 1200의 범위 내인 화합물이 바람직하고, 특히 400 내지 1000의 범위 내인 화합물이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다.
즉, 본 양태에 사용되는 광학 이방성층은, 상기 제1의 광학 이방성 재료와, 후술하는 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체를 함유하는 것인데, 상기 중합성 액정 화합물로서 분자량이 비교적 작은 화합물을 사용함으로써, 상기 광학 이방성층에 있어서 상기 중합성 액정 화합물이 상기 셀룰로오스 유도체와 혼합되기 쉬워진다. 따라서, 분자량이 상기 범위 내인 중합성 액정 화합물을 사용함으로써, 상기 광학 이방성층의 헤이즈를 보다 작게 할 수 있기 때문이다.
또한, 중합성 액정 화합물의 분자량이란, 중합 전의 단량체 상태에서의 분자량을 의미하는 것으로 한다.
본 양태에 사용되는 중합성 액정 화합물의 구체예로서는, 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 예시할 수 있다.
여기서, 상기 화학식 (I), (IV) 및 (V)로 표시되는 중합성 액정 화합물은, 예를 들면 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 그와 유사한 방법에 의해 제조할 수 있다. 또한, 화학식 (II) 및 (III)으로 표시되는 중합성 액정 화합물은, 예를 들면 DE195,04,224에 개시된 방법에 의해 조정할 수 있다.
또한, 본 양태에 사용되는 중합성 액정 화합물의 예로서는, 예를 들면 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 예시할 수 있다.
본 양태에 사용되는 제1의 광학 이방성 재료는 상기 중합성 액정 화합물을 포함하는 것이 바람직한데, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 함유되는 중합성 액정 화합물은 1종만일 수도 있고, 또는 2종 이상일 수도 있다.
또한, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 2종 이상의 중합성 액정 화합물이 포함되는 경우, 상기 중합성 액정 화합물은 상기 단관능 중합성 액정 화합물로부터만 선택될 수도 있고, 상기 다관능 중합성 액정 화합물로부터만 선택될 수도 있으며, 또는 상기 단관능 중합성 액정 화합물 및 다관능 중합성 액정 화합물의 양쪽으로부터 선택될 수도 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 적어도 상기 단관능 중합성 액정 화합물이 선택되는 것이 바람직하다. 상기 단관능 중합성 액정 화합물은, 상술한 바와 같이 광학 이방성의 발현성이 우수하기 때문이다.
또한, 본 양태에 사용되는 제1의 광학 이방성 재료가 상기 중합성 액정 화합 물을 포함하는 양태로서는, 상기 제1의 광학 이방성 재료가 상기 중합성 액정 화합물만을 포함하는 양태일 수도 있고, 또는 상기 제1의 광학 이방성 재료가 상기 중합성 액정 화합물과 다른 화합물의 혼합물을 포함하는 양태일 수도 있다.
본 양태에 사용되는 제1의 광학 이방성 재료가, 상기 중합성 액정 화합물과 다른 화합물의 혼합물을 포함하는 경우, 상기 제1의 광학 이방성 재료 중에 함유되는 상기 중합성 액정 화합물의 함유량으로서는, 상기 광학 이방성층에 원하는 광학 이방성을 부여할 수 있는 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기 다른 광학 이방성 화합물의 종류나, 상기 중합성 액정 화합물의 종류 등에 따라 임의의 범위 내로 할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 상기 중합성 액정 화합물의 함유량이 30 질량％ 내지 95 질량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 50 질량％ 내지 98 질량％의 범위 내인 것이 바람직하며, 또한 60 질량％ 내지 99.9 질량％의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 양태에 사용되는 제1의 광학 이방성 재료가, 상기 중합성 액정 화합물과 다른 화합물의 혼합물을 포함하는 경우에 사용되는 상기 다른 화합물로서는, 본 양태에 사용되는 광학 이방성층에 원하는 기능을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 다른 화합물로서는, 예를 들면 상기 광학 이방성층의 광학 이방성의 발현에 기여할 수 있는 임의의 구조를 갖는 중합성 액정 화합물, 임의의 구조를 갖는 비중합성 액정 화합물, 다관능 아크릴레이트 등의 비액정성 중합성 화합물, 및 임의의 무기 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 다른 화합물로서 상기 비중합성 액정 화합물, 또는 상기 비액 정성 중합성 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 다른 화합물로서 비중합성 액정성 화합물을 사용함으로써, 광학 이방성 필름의 신뢰성 향상 및 위상차층의 적층에서의 헤이즈 상승 및 원하는 면내 위상차값을 용이하게 제어하는 것이 가능해진다는 이점이 있다.
또한, 상기 다른 화합물로서 사용되는 무기 화합물로서는, 예를 들면 산화 금속, 질화 금속, 탄화 금속, 할로겐화 금속, 페라이트, 금속 수산화물, 금속염류(금속 탄산염, 금속 황산염, 금속 규산염 등) 등의 분말을 들 수 있는데, 그 중에서도 무색 투명하고, 광학 이방성을 갖는 무기 화합물이며, 형상이 긴 직경에 대한 짧은 직경의 비가 적어도 3/4 이하인 침상의 무기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 무기 화합물로서는, 예를 들면 SiO, SiO2, Bi2O5, ZnO, TiO2, Nb2O3, ZrO2, Y2O3, MnO, Al2O3, Sb2O3, Ta2O5, WO3 및 SrCO3 등을 들 수 있다.
상기 제1의 광학 이방성 재료로서, 상기 중합성 액정 화합물과 다른 화합물의 혼합물을 사용하는 경우, 상기 중합성 액정 화합물은 1종만일 수도 있고, 또는 2종 이상일 수도 있다.
b. 셀룰로오스 유도체
이어서, 본 양태에 사용되는 광학 이방성층에 함유되는 셀룰로오스 유도체에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 셀룰로오스 유도체는, 후술하는 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체이다. 본 양태에 있어서, 광학 이방성층에 이러한 셀룰로오스 유도체가 함유됨으로써, 투명 기판과 광학 이방성층의 밀착성이 우수한 광학 이방성 필름을 얻을 수 있다.
본 양태에서의 광학 이방성층 중에 함유되는 셀룰로오스 유도체의 양으로서는, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름에 있어서, 투명 기판과 광학 이방성층의 밀착성을 원하는 범위로 할 수 있는 범위 내라면 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 광학 이방성층에 함유되는 셀룰로오스 유도체에 대해서는, 후술하는 「(2) 투명 기판」의 항목에 있어서, 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체로서 설명하는 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
c. 광학 이방성층
본 양태에 사용되는 광학 이방성층에는, 상기 제1의 광학 이방성 재료 및 셀룰로오스 유도체 이외에 다른 화합물이 함유될 수도 있다. 이러한 다른 화합물로서는, 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 다른 화합물로서 광 중합 개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 광 중합 개시제를 함유함으로써, 본 양태의 위상차 필름을 제조하는 공정에 있어서 상기 제1의 광학 이방성 재료에 함유되는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물의 중합 반응을 촉진할 수 있기 때문이다.
본 양태에 사용되는 광 중합 개시제로서는, 예를 들면 벤조페논, o-벤조일벤조산 메틸, 4,4-비스(디메틸아민)벤조페논, 4,4-비스(디에틸아민)벤조페논, α-아미노ㆍ아세토페논, 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, 미힐러 케톤, 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논, 나프탈렌 술포닐 클로라이드, 퀴놀린술포닐 클로라이드, n-페닐티오아크리돈, 4,4-아조비스이소부티로니트릴, 디페닐디술피드, 벤즈티아졸디술피드, 트리페닐포스핀, 캄포퀴논, 아데카사 제조의 N1717, 사브롬화탄소, 트리브로모페닐술폰, 과산화벤조인, 에오신, 메틸렌 블루 등의 광 환원성 색소와 아스코르브산이나 트리에탄올아민과 같은 환원제의 조합 등을 예시할 수 있다.
본 양태에 있어서는, 이들 광 중합 개시제를 1종만 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
본 양태에 있어서 상기 광 중합 개시제를 사용하는 경우에는, 광 중합 개시 보조제를 병용하는 것이 바람직하다. 본 양태에 사용할 수 있는 광 중합 개시 보조제로서는 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민 등의 3급 아민류나, 2-디메틸아미노에틸벤조산, 4-디메틸아미도벤조산 에틸 등의 벤조산 유도체를 예시할 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
본 양태에 사용되는 광학 이방성층에 상기 광 중합 개시제를 함유시키는 경우, 그 함유량으로서는 상기 막대상 화합물을 원하는 시간 동안 중합할 수 있는 범위 내라면 특별히 한정되지 않지만, 통상, 상기 막대상 화합물 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 10 중량부의 범위 내가 바람직하고, 특히 3 중량부 내지 6 중량부의 범위 내가 바람직하다.
또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성층에는, 본 양태의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 하기에 나타낸 바와 같은 화합물을 첨가할 수 있다. 첨가할 수 있는 화합물로서는, 예를 들면 다가 알코올과 1 염기산 또는 다염기산을 축합하여 얻어지는 폴리에스테르 예비중합체에 (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, 폴리카르복실산 폴리글리시딜 에스테르, 폴리올 폴리글리시 딜 에테르, 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 중합성 액정성 화합물 등을 들 수 있다. 이러한 화합물을 함유함으로써 본 양태에 사용되는 상기 광학 이방성층의 기계적 강도가 향상되고, 안정성이 개선되는 경우가 있다.
본 양태에 사용되는 광학 이방성층의 두께로서는, 상기 제1의 광학 이방성 재료나 후술하는 투명 기판의 종류에 따라, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 광학 특성을 원하는 값으로 할 수 있는 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
(2) 투명 기판
이어서, 본 양태에서의 광학 이방성 필름에 사용되는 투명 기판에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 투명 기판은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것이다.
본 양태에 사용되는 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체로서는, 원하는 투수성을 구비하고, 본 양태의 위상차 필름을 편광판 보호 필름으로서 사용했을 경우, 편광판 제조 공정에 있어서 편광자에 함유되는 수분을 투과하고, 경시적으로 편광 특성의 저하를 원하는 정도로 억제할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 셀룰로오스 유도체로서 셀룰로오스 에스테르류를 사용하는 것이 바람직하며, 또한 셀룰로오스 에스테르류 중에서는 셀룰로오스 아실레이트류를 사용하는 것이 바람직하다. 셀룰로오스 아실레이트류는 공업적으로 널리 사용되고 있기 때문에, 입수 용이성의 점에서 유리하기 때문이다.
상기 셀룰로오스 아실레이트류로서는 탄소수 2 내지 4의 저급 지방산 에스테르가 바람직하다. 저급 지방산 에스테르로서는, 예를 들면 셀룰로오스 아세테이트와 같이 단일한 저급 지방산 에스테르만을 포함하는 것일 수도 있고, 또한 예를 들면 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트나 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트와 같은 복수의 지방산 에스테르를 포함하는 것일 수도 있다.
또한, 본 양태에 있어서는, 상기 저급 지방산 에스테르 중에서도 셀룰로오스 아세테이트를 특히 바람직하게 사용할 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트로서는 평균 아세트화도가 57.5 내지 62.5 ％(치환도: 2.6 내지 3.0)인 트리아세틸 셀룰로오스를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 트리아세틸 셀룰로오스는 비교적 부피 밀도가 높은 측쇄를 갖는 분자 구조를 갖기 때문에, 이러한 트리아세틸 셀룰로오스를 포함하는 투명 기판을 사용함으로써, 투명 기판과 상기 광학 이방성층의 밀착성을 보다 향상시킬 수 있기 때문이다.
여기서, 아세트화도란, 셀룰로오스 단위 질량당 결합 아세트산량을 의미한다. 아세트화도는 ASTM:D-817-91(셀룰로오스 아세테이트 등의 시험 방법)에서의 아세틸화도의 측정 및 계산에 의해 구할 수 있다. 또한, 트리아세틸 셀룰로오스 필름을 구성하는 트리아세틸 셀룰로오스의 아세트화도는 필름 중에 포함되는 가소제 등의 불순물을 제거한 후, 상기 방법에 의해 구할 수 있다.
본 양태에 사용되는 투명 기판의 투명도는, 본 양태의 위상차 필름에 요구되는 투명성 등에 따라 임의로 결정하는 것이 바람직한데, 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 사용되는 투명 기판의 두께는, 본 양태의 위상차 필름의 용도 등에 따라, 필요한 자기 지지성이 얻어지는 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 따라서, 이른바 판, 시트 또는 필름이라고 호칭되는 두께의 범주 중에서 어느 것이든 적절하게 이용된다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 투명 기판의 두께는 10 ㎛ 내지 188 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 20 ㎛ 내지 125 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하며, 또한 30 ㎛ 내지 80 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 투명 기판의 두께가 상기 범위보다 얇으면, 본 양태의 위상차 필름에 필요한 자기 지지성을 부여할 수 없는 경우가 있기 때문이다. 또한, 두께가 상기 범위보다 두꺼우면, 예를 들어 본 양태의 위상차 필름을 재단 가공할 때, 가공 찌꺼기가 증가하거나, 재단 날의 마모가 빨라져 버리는 경우가 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 사용되는 투명 기판의 면내 리타데이션은, 본 양태의 위상차 필름에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 용도나, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 구체적 양태에 따라 임의로 조정할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 투명 기판은 파장 550 nm에서의 면내 리타데이션이 0 nm 내지 50 nm의 범위 내인 것 이 바람직하다. 면내 리타데이션 Re의 정의는 후술하는 「3. 위상차 필름」에서와 같다.
여기서, 본 양태에 사용되는 투명 기판의 면내 리타데이션의 파장 의존성은, 역분산형, 정분산형, 또는 플래트 분산형 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 양태에 사용되는 투명 기판은, 파장 550 nm에서의 두께 방향의 리타데이션이 0 nm 내지 100 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 양태에 사용되는 투명 기판은, 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값이 상기 광학 이방성층의 그것보다 크고, 치수 수축률이 상기 광학 이방성층의 치수 수축률보다 작은 것이 바람직하다. 이러한 특징을 갖는 투명 기판을 사용함으로써 상기 광학 이방성층에 경시적으로 치수 변화가 생기는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 본 양태에 의해 광학 특성의 경시 안정성이 우수한 위상차 필름을 얻을 수 있기 때문이다.
본 양태에 사용되는 투명 기판의 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값은, 상기 광학 이방성층에 함유되는 제1의 광학 이방성 재료의 종류나, 본 양태의 위상차 필름의 용도 등에 따라 적절하게 바람직한 범위로 조정할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 투명 기판의 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값은, 상기 광학 이방성층의 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값의 10배 이상인 것이 바람직하고, 특히 20배 이상인 것이 바람직하며, 나아가 35배 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 치수 안정성을, 투명 기판의 역학 특성에 보다 지배적인 것으로 할 수 있기 때문에, 예를 들어 투명 기판의 역학 특성을 제어함으로써 광학 이방성 필름 전체의 역학 특성을 제어하는 것이 가능해지므로, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 광학 특성의 경시 안정성을 설계하는 것이 용이해지는 등의 이점을 갖기 때문이다.
본 양태에 사용되는 투명 기판의 저장 인장 탄성률×단면적으로 표시되는 값의 구체적인 범위는 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 가부시끼가이샤 유비엠사 제조의 「Rheogel-E4000」을 이용하여, 하기 조건에 따라 저장 인장 탄성률을 측정하고, 그 측정치에 투명 기판의 단면적을 곱함으로써 구할 수 있다.
ㆍ척간 거리: 15 mm
ㆍ샘플 폭: 5 mm
ㆍ왜곡: 100 ㎛
ㆍ승온 속도: 3 ℃/분
ㆍ주파수: 10 Hz
또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름에 있어서 상기 광학 이방성층이 투명 기판에 침투하는 것 등으로 인하여, 상기 방법으로 투명 기판 단독의 저장 인장 탄성률을 측정하는 것이 곤란한 경우에 있어서는, 일반적으로 알려져 있는 압축 방향의 동적인 탄성률과 전단 방향의 동적인 탄성률의 관계, 즉 (전단 방향의 탄성 률=압축 방향의 탄성률/3)이라는 관계를 이용할 수 있다. 즉, 투명 기판 단독의 저장 인장 탄성률을 측정하는 것이 곤란한 경우에는, 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 값으로서는, 상기 광학 이방성층의 압축 탄성률×단면적으로 표시되는 값보다 큰 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에서의 투명 기판의 압축 탄성률×단면적의 값은, 투명 기판의 폭이 1 m, 광학 이방성층의 도공 폭이 1 m인 경우, 30000 N 내지 15000000 N의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 30000 N 내지 3000000 N의 범위 내인 것이 바람직하며, 또한 150000 N 내지 1500000 N의 범위 내인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 압축 탄성률은, 가부시끼가이샤 에리오닉스 ENT-1100a를 이용하여, 하기 조건으로 측정한 값을 이용하기로 한다.
ㆍ측정 심도: 500 nm
ㆍ측정: 500 point로 단락을 나누고, 1 point당 스텝 인터벌을 10 msec로 함
또한, 상기 「단면적」은 투명 기판의 평면 방향에 대하여 수직 방향의 단면의 단면적(투명 기판의 두께×투명 기판의 폭)을 의미하는 것으로 한다.
또한, 본 양태에 사용되는 투명 기판의 치수 수축률은, 상기 광학 이방성층의 치수 수축률보다 작은 범위라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 투명 기판의 치수 수축률은 0.01 ％ 내지 1 ％ 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 0.01 ％ 내지 0.1 ％의 범위 내인 것이 바람직하며, 또한 0.01 ％ 내지 0.02 ％의 범위 내인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 치수 수축률로 표시되는 값은, 예를 들면 투명 기판을 원래 길이의 1.4배 길이까지 연신한 길이 La, 연신 후 1 일 경과 후의 길이 Lb를 측정함으로써, 하기 수학식에 기초하여 구할 수 있다.
치수 수축률=(La-Lb)/La
또한, 본 양태에 사용되는 투명 기판은 고온 고습 분위기하에서의 치수 안정성이 우수한 것인 것이 바람직하다. 상기 투명 기판으로서 고온 고습 분위기하에서의 치수 안정성이 우수한 것을 사용함으로써, 위상차 필름 전체적으로 고온 고습 분위기하에서의 치수 안정성을 향상시킬 수 있는 결과, 고온 고습 분위기하에 있어서도 광학 특성의 안정성이 양호한 위상차 필름을 얻을 수 있기 때문이다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 투명 기판은 온도 90 ℃, 상대 습도 90 ％RH의 환경하에서 1 시간 경과시켰을 때의 치수 변화율이 25 ％ 이하인 것이 바람직하고, 특히 0.1 ％ 내지 10 ％의 범위 내인 것이 바람직하며, 또한 0.1 ％ 내지 5 ％의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 본 양태에 사용되는 투명 기판의 구성은, 단일한 층으로 이루어지는 구성으로 한정되는 것은 아니며, 복수의 층이 적층된 구성을 가질 수 있다.
또한, 복수의 층이 적층된 구성을 갖는 경우에는, 동일 조성의 층이 적층될 수도 있고, 또한 다른 조성을 갖는 복수의 층이 적층될 수도 있다.
(3) 광학 이방성 필름
본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름은, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴 절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 것이다. 따라서, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름은, 이른바 A 플레이트 또는 B 플레이트로서의 성질을 갖게 된다.
여기서, 상기 nx1>ny1의 관계가 성립하는 양태로서는 nx1>ny1>nz1, nx1>nz1>ny1, nx1>ny1=nz1, 및 nz1>nx1>ny1의 관계가 성립하는 양태를 들 수 있다. 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름으로서는, 이들 중 어느 하나의 관계가 성립하는 것이라도 바람직하게 사용할 수 있다.
본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 Re1로서는, 본 양태의 위상차 필름의 위상차성을 원하는 범위 내로 할 수 있는 범위라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 용도 등에 따라 적절하게 조정할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 광학 이방성 필름의 Re1이 50 nm 내지 170 nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 70 nm 내지 150 nm의 범위 내인 것이 바람직하다. Re1이 이러한 범위 내임에 따라, 본 양태의 위상차 필름을 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 Re1의 파장 의존성은, 역분산형, 정분산형, 또는 플래트 분산형 중 어느 하나일 수 있지만, 그 중에서도 정분산형인 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다.
즉, 본 양태의 위상차 필름은 광학 이방성 필름과, 후술하는 위상차층이 적층된 구성을 갖는 것이기 때문에, 본 양태의 위상차 필름을 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 우수한 것으로 하기 위해서는, 상기 광학 이방성 필름의 Re1의 파장 의존성과, 상기 위상차층의 Rth2의 파장 의존성이 동일한 형태인 것이 바람직하다. 이러한 점에서, 상기 위상차층은 수직 배향을 형성한 액정 재료로 대표되는 제2의 광학 이방성 재료를 함유하는 것이기 때문에, 상기 Rth2의 파장 의존성은 정분산형이 되는 것이 일반적이다. 따라서, 상기 Re1의 파장 의존성이 정분산형임에 따라, 상기 Re1 및 Rth2의 파장 의존성을 정분산형으로 일치시키기 때문에, 본 양태의 위상차 필름을 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 Re1의 파장 의존성이 정분산형인 경우, 상기 Re비는 1보다 큰 범위라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 Re비가 1.01 내지 1.3의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 1.01 내지 1.2의 범위 내인 것이 바람직하다. Re비가 이러한 범위 내임에 따라, 본 양태의 위상차 필름을 보다 광범위한 파장 영역에 있어서 액정 표시 장치의 시야각 특성을 개선할 수 있는 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 Nz 성분(Nz1)으로서는, 본 양 태의 위상차 필름의 위상차성을 원하는 범위 내로 할 수 있는 범위라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 광학 이방성 필름의 Nz 성분(Nz1)이 1.0 내지 3.0의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 1.0 내지 2.0의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 Nz 성분(Nz1)이 이러한 범위 내임에 따라, 본 양태의 위상차 필름을 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 광학 이방성 필름의 Nz 성분(Nz1)은, 하기 수학식으로 표시되는 것이다.
Nz1=(Rth1/Re1)+0.5
여기서, 상기 Rth1 및 Re1은, 상술한 nx1, ny1 및 nz1, 및 광학 이방성 필름의 두께 d1을 이용하여 각각 하기 수학식으로 표시되는 것이다.
Re1=(nx1-ny1)×d1
Rth1=((nx1+ny1)/2-nz1)×d1
또한, 상기 Nz 성분은, 예를 들면 오지 게이소꾸기끼 가부시끼가이샤 제조의 KOBRA-WR을 이용하여, 평행 니콜 회전법에 의해 상기 nx1, ny1 및 nz1을 측정한 후, 상기 수학식에 따라 산출함으로써 구할 수 있다.
본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름은, 상기 광학 이방성층이 상기 투명 기판 상에 밀착되도록 형성된 구성을 갖게 된다. 이 때의 상기 광학 이방성층과 상기 투명 기판의 밀착 정도로서는, 상기 투명 기판의 역학 특성에 따라 상기 광학 이방성층의 역학 특성을 제어하는 것이 가능한 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 밀착 정도가 크로스 커트법에서의 평가 결과가 20/100 내지 100/100의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 상기 「크로스 커트법」이란, 일본 공업 규격 JISK5600-5-6 「도료 일반 시험 방법-제5부: 도막의 기계적 성질-제6절: 부착성(크로스 커트법)」에 준하는 평가법이며, 도공면측에 1 mm2의 이음매를 바둑판 눈금상으로 넣고, 접착 테이프(니찌반사 제조, 셀로판 테이프(등록 상표))를 접착하고, 그 후 테이프를 박리하여 1 mm2 100 개 중 남은 개수를 세어 부착성을 평가하는 것이다.
또한, 상기 크로스 커트법에 의한 평가 결과는, 100군데의 바둑판 눈금상 평가 부위 중 남은 수를 나타내는 것이며, 예를 들면 상기 「20/100」은 100군데의 평가 부위 중 박리되지 않고 남은 부분이 20군데인 것을 의미하고, 또한 상기 「100/100」은 100군데의 평가 부위 중 100군데 모두 박리되지 않고 남은 것을 의미한다.
또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름에 있어서, 상기 투명 기판과 광학 이방성층이 적층된 양태로서는, 상기 투명 기판과 광학 이방성층이 독립된 층으로서 적층된 양태일 수도 있고, 또는 상기 투명 기판과 광학 이방성층 사이에 명확 한 계면이 없고, 양자간에 상기 제1의 광학 이방성 재료의 함유량이 연속적으로 변화하도록 적층된 양태일 수도 있다.
본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름에 있어서, 상기 투명 기판과 광학 이방성층이 적층된 양태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 2는 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름에 있어서, 상기 투명 기판과 광학 이방성층이 적층된 양태의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 2에 예시한 바와 같이, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름 (1A), (1A')는, 상기 투명 기판 (1a)와 광학 이방성층 (1b)가 독립된 층으로서 적층된 양태일 수도 있고(도 2(a)), 또는 상기 투명 기판 (1a)와 광학 이방성층 (1b') 사이에 명확한 계면이 없고, 양자간에 상기 제1의 광학 이방성 재료의 함유량이 연속적으로 변화하도록 적층된 양태일 수도 있다(도 2(b)).
또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 두께로서는, 광학 이방성을 원하는 범위 내로 할 수 있는 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 두께는 20 ㎛ 내지 210 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 25 ㎛ 내지 140 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하며, 또한 30 ㎛ 내지 90 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름은, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 상기 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함되기 때문에, 보다 얇은 두께로 원하는 광학 이방성을 달성할 수 있다.
2. 위상차층
이어서, 본 양태에 사용되는 위상차층에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용 되는 위상차층은, 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제2의 광학 이방성 재료를 함유하고, 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 것이다.
이하, 본 양태에 사용되는 위상차층에 대하여 설명한다.
(1) 제2의 광학 이방성 재료
우선, 본 양태에 사용되는 제2의 광학 이방성 재료에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 제2의 광학 이방성 재료로서는, 파장 의존성이 정분산형을 나타내고, 상기 nx2, ny2 및 nz2에 상기 관계가 성립하는 위상차성을 부여할 수 있는 재료라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 제2의 광학 이방성 재료로서는, 수직 액정 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
본 양태에 사용되는 수직 액정 재료는 중합성 관능기를 갖는 것인 것이 바람직하다. 이러한 수직 액정 재료를 사용함으로써, 중합성 관능기를 통해 서로 중합시킬 수 있기 때문에, 본 양태에 사용되는 위상차층의 기계적 강도를 향상시킬 수 있기 때문이다. 또한, 위상차층 중의 수직 액정 재료의 배향 안정성도 향상시킬 수 있고, 위상차층에 nx2≤ny2<nz2의 위상차성을 안정적으로 부여할 수 있기 때문이다.
상기 중합성 관능기로서는 자외선, 전자선 등의 전리 방사선, 또는 열의 작용에 의해 중합하는 각종 중합성 관능기를 사용할 수 있다. 이들 중합성 관능기의 대표예로서는 라디칼 중합성 관능기, 또는 양이온 중합성 관능기 등을 들 수 있다.
상기 라디칼 중합성 관능기의 대표예로서는, 하나 이상의 부가 중합 가능한 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 관능기를 들 수 있으며, 구체예로서는 치환기를 갖거나 또는 갖지 않는 비닐기, 아크릴레이트기(아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기를 포함하는 총칭) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 양이온 중합성 관능기의 구체예로서는 에폭시기 등을 들 수 있다.
본 양태에 사용할 수 있는 그 밖의 중합성 관능기로서는, 예를 들면 이소시아네이트기, 불포화 3중 결합 등을 들 수 있다.
그 중에서도 본 발명에 있어서는, 이들 중합성 관능기 중, 공정상의 점에서 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 관능기가 바람직하게 사용된다.
본 양태에 사용되는 수직 액정 재료는, 상기 중합성 관능기를 복수개 갖는 것일 수도 있고, 또는 하나만을 갖는 것일 수도 있다.
본 양태에 사용할 수 있는 수직 액정 재료로서는, 수직 배향막을 사용하지 않고 수직 배향을 형성할 수 있는 수직 배향성을 갖는 것(제1의 수직 액정 재료)과, 단독으로는 수직 배향을 형성할 수 없지만, 수직 배향막을 사용함으로써 수직 배향을 형성할 수 있는 것(제2의 수직 액정 재료)을 들 수 있다. 본 양태에 있어서는, 상기 제1의 수직 액정 재료는 물론, 상기 제2의 수직 액정 재료라도 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 양태에 있어서 상기 제2의 수직 액정 재료를 사용하는 경우에는, 위상차층에 있어서 상기 수직 액정 재료를 수직 배향시키기 위해, 통상, 상술한 광 학 이방성 필름과 위상차층 사이에 액정 재료를 수직 배향시키는 배향 규제력을 갖는 배향층을 사용하거나, 또는 위상차층 중에 상기 액정 재료를 수직 배향시키는 기능을 갖는 배향 제어 화합물을 사용하는 방법이 이용된다. 또한, 유리 기판 등의 다른 기판 상에 상기 제2의 수직 액정 재료가 수직 배향된 위상차층을 별도로 형성한 후, 이것을 박리하여 상기 광학 이방성 필름 상에 적층하는 전사법도 이용할 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 수직 액정 재료로서는, 수직 배향막을 사용하지 않고 수직 배향을 형성할 수 있고, 본 양태에 사용되는 위상차층에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 상기 제1의 수직 액정 재료로서는, 예를 들면 양의 굴절률 이방성을 갖는 액정성 단편 측쇄를 함유하는 단량체 유닛과, 비액정성 단편 측쇄를 함유하는 단량체 유닛을 함유하는 측쇄형 액정 중합체나, 상기 액정성 단편 측쇄를 함유하는 단량체 유닛과 지환족 환상 구조를 갖는 액정성 단편 측쇄를 함유하는 단량체 유닛을 함유하는 측쇄형 액정 중합체 등의 액정 중합체를 들 수 있다. 이러한 액정 중합체로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2003-121853호 공보, 일본 특허 공개 제2002-174725호 공보, 및 일본 특허 공개 제2005-70098호 공보에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있다.
한편, 상기 제2의 수직 액정 재료로서는, 수직 배향막 등을 사용함으로써 수직 배향을 형성할 수 있으며, 본 양태에 사용되는 위상차층에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 네마틱상을 나타내는 네마틱 액정 재료가 바람직하게 사용된다.
본 양태에 사용되는 상기 제2의 수직 액정 재료의 구체예로서는, 예를 들면 일본 특허 공표 (평)10-508882호 공보, 일본 특허 공개 제2003-287623호 공보에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 제2의 수직 액정 재료로서 하기 화학식 (24) 내지 (40)으로 표시되는 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 양태에 사용되는 상기 제2의 수직 액정 재료로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 (평)10-319408호 공보에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 하기 화학식으로 표시되는 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 화학식에 있어서, x는 1 내지 12이고, Z는 1,4-페닐렌기 또는 1,4-시클로헥실렌기이고, 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 수직 액정 재료로서 중합성 관능기를 갖는 화합물을 사용한 경우, 본 양태에 사용되는 위상차층에 함유되는 수직 액정 재료는, 상기 중합성 관능기를 통해 중합된 중합물이 된다.
본 양태에 사용되는 수직 액정 재료는 1종일 수도 있고, 또는 2종 이상일 수도 있다. 또한, 2종 이상의 액정 재료를 사용하는 경우, 상기 제1의 수직 액정 재료와, 상기 제2의 수직 액정 재료를 혼합하여 사용할 수도 있다.
(2) 그 밖의 화합물
본 양태에 사용되는 위상차층에는, 상기 제2의 광학 이방성 재료 이외의 다 른 화합물이 포함될 수도 있다. 이러한 다른 화합물로서는 위상차층에서의 상기 액정 재료의 배열 상태나, 위상차층의 광학 특성 발현성을 손상시키지 않는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 용도 등에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 바람직하게 사용되는 상기 다른 화합물로서는, 상기 액정 재료의 수직 배향 형성을 보조하는 배향 제어 화합물을 들 수 있다. 이러한 배향 제어 화합물을 사용함으로써, 상기 제2 양태의 수직 액정 재료를 사용할 수 있게 된다는 이점이 있다. 또한, 상기 제1 양태의 수직 액정 재료를 사용하는 경우라도, 이러한 배향 제어 화합물을 사용함으로써 수직 배향의 규칙성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
상기 배향 제어 화합물로서는, 본 양태에 사용되는 위상차층에 원하는 수직 배향 규제력을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 배향 제어 화합물로서는, 계면활성제를 바람직하게 사용할 수 있다. 계면활성제는 위상차층에 있어서, 공기 계면에 편재하며, 분자의 특정한 방향을 위상차층측을 향하여 배열할 수 있기 때문에, 위상차층에 상기 수직 배향 규제력을 용이하게 부여할 수 있기 때문이다.
본 양태에 사용되는 상기 계면활성제로서는, 예를 들면 술포네이트 계면활성제를 들 수 있고, 특히 불소화 술포네이트 계면활성제가 바람직하게 사용된다.
상기 불화 술포네이트 계면활성제의 구체예로서는, 예를 들면 상품명 FC-4430, FC-4432(모두 3M Company 제조)를 들 수 있다.
또한, 본 양태에 사용되는 상기 다른 화합물로서는, 예를 들면 중합 개시제, 중합 금지제, 가소제, 계면활성제, 및 실란 커플링제 등을 들 수 있다.
또한, 본 양태에 사용되는 위상차층에는, 본 양태의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 하기에 나타낸 바와 같은 화합물을 첨가할 수 있다. 첨가할 수 있는 화합물로서는, 예를 들면 다가 알코올과 1 염기산 또는 다염기산을 축합하여 얻어지는 폴리에스테르 예비중합체에 (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, 폴리카르복실산 폴리글리시딜 에스테르, 폴리올 폴리글리시딜 에테르, 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 중합성 액정성 화합물 등을 들 수 있다.
(3) 위상차층
본 양태에 사용되는 위상차층은 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 것이다. 따라서, 본 양태에 사용되는 위상차층은, 이른바 양의 C 플레이트로서의 성질을 갖게 된다.
본 양태에 사용되는 위상차층의 두께 방향의 리타데이션(Rth2 정의는 후술하 는 「3. 위상차 필름」 참조)으로서는, 본 양태의 위상차 필름의 위상차성을 원하는 범위 내로 할 수 있는 범위라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 Rth2가 -270 nm 내지 -50 nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 Rth2가 상기 범위 내임에 따라, 본 양태의 위상차 필름을 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
여기서, 상기 Rth2는, 예를 들면 오지 게이소꾸기끼 가부시끼가이샤 제조의 KOBRA-WR을 이용하여, 평행 니콜 회전법에 의해 측정할 수 있다.
본 양태에서의 위상차층의 두께는, 상기 액정 재료의 종류 등에 따라 위상차층에 원하는 광학 특성을 부여할 수 있는 범위 내라면 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.
또한, 본 양태에 사용되는 위상차층은, 상술한 광학 이방성 필름 상에 적층되는 것인데, 상기 위상차층이 상기 광학 이방성 필름 상에 적층되는 양태로서는, 상기 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 적층되는 양태일 수도 있고, 또는 상기 광학 이방성 필름의 투명 기판 상에 적층되는 양태일 수도 있다.
이러한 위상차층의 형성 양태에 대하여 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 도 3은, 본 양태에 있어서 위상차층이 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되는 양태의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 3에 예시한 바와 같이, 본 양태의 위상차 필름 (10A'), (10A'')가, 투명 기판 (1a) 상에 광학 이방성층 (1b)가 형성된 광 학 이방성 필름 (1A)가 사용되고, 상기 광학 이방성 필름 (1A) 상에 위상차층 (2A)가 형성된 구성을 갖는 것인 경우, 상기 위상차층 (2A)가 상기 광학 이방성 필름 (1A) 상에 형성되는 양태로서는, 상기 광학 이방성층 (1b) 상에 형성되는 양태일 수도 있고(도 3(a)), 또는 상기 광학 이방성층 (1b)가 형성된 면과는 반대측면 상에 형성되는 양태일 수도 있다(도 3(b)).
본 양태에 있어서는, 상기 어느 양태라도 바람직하게 이용할 수 있다. 여기서, 상기 위상차층이 상기 광학 이방성층측의 면 상에 형성되는 양태는, 광학 이방성층과 위상차층이 동일한 측이 되기 때문에 연속적인 도공이 용이해지고, 제조하기 쉬우며, 광학 이방성층의 표면 산란을 해소할 수 있고, 투명 기판의 반대측면을 노출시킬 수 있기 때문에, 해당 노출면측은 편광자와 적층하거나, 또는 반사 방지층 등의 각종 기능층을 적층하는 것도 가능해져, 이용법이나 설계 사양의 자유도가 넓어진다는 이점이 있다.
한편, 상기 위상차층이 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측의 면 상에 형성되는 양태는, 상기 위상차층과 광학 기능층의 상호 작용이 없기 때문에, 상기와 같은 위상차의 설계치로부터의 치우침이나 불균일이 생기지 않고, 상기 위상차층으로의 원하는 광학 특성 부여가 용이해진다는 이점이 있다.
따라서, 본 양태의 위상차 필름의 구체적 용도나 요구 성능 또는 설계 방침 등에 따라, 상기 두 양태로부터 보다 적합한 양태를 적절하게 선택하여 이용하는 것이 바람직하다.
3. 위상차 필름
본 양태의 위상차 필름이 나타내는 위상차성은, 본 양태의 위상차 필름의 용도에 따라 임의로 조정할 수 있는데, 그 중에서도 본 양태의 위상차 필름은 Nz 성분(Nz)이 -0.5 내지 0.5의 범위 내인 것이 바람직하고, 0 내지 0.3의 범위 내인 것이 보다 바람직하며, 0.15 내지 0.4의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. Nz 성분이 상기 범위 내임에 따라, 본 양태의 위상차 필름을 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
여기서, 상기 Nz 성분(Nz)은, 본 양태의 위상차 필름이 구비하는 굴절률 타원체의 형상을 나타내는 파라미터이며, 하기 수학식에 의해 표시되는 것이다.
Nz={(Rth1+Rth2)/(Re1+Re2)}+0.5
상기 Rth1 및 Rth2는 각각 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름 및 위상차층의 두께 방향의 리타데이션(Rth)을 나타내는 것이다.
또한, 상기 Re1 및 Re2는 각각 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름 및 위상차층의 면내 리타데이션(Re)을 나타내는 것이다.
상기 수학식에 있어서, Rth1 및 Re1은 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률을 nx1, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률을 ny1, 두께 방향의 굴절률을 nz1, 및 두께를 d1이라고 했을 때, 각각 하기 수학식으로 표시되는 것이다.
Rth1={((nx1+ny1)/2)-nz1}×d1
Re1=(nx1-ny1)×d1
또한, 상기 수학식에 있어서 Rth2 및 Re2는, 본 양태에 사용되는 위상차층의 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률을 각각 nx2, ny2, 두께 방향의 굴절률을 nz2, 또한 두께를 d2라고 했을 경우, 각각 하기 수학식으로 표시되는 것이다.
Rth2={((nx2+ny2)/2)-nz2}×d2
Re2=(nx2-ny2)×d2
또한, 본 양태의 위상차 필름의 두께로서는, 위상차성을 원하는 범위 내로 할 수 있는 범위라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태의 위상차 필름의 두께는 20.5 ㎛ 내지 220 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 25.5 ㎛ 내지 145 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하며, 또한 31 ㎛ 내지 93 ㎛의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 양태의 위상차 필름은, 상기 광학 이방성 필름의 광학 이방성층에 사용되는 제1의 광학 이방성 재료에 상기 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함되기 때문에, 보다 얇은 두께로 원하는 위상차성을 달성할 수 있다.
본 양태의 위상차 필름의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 양태의 위상차 필름을 사용하는 액정 표시 장치의 화면 크기에 합치한 시트형일 수도 있고, 또는 스트립형일 수도 있다.
4. 위상차 필름의 용도
본 양태의 위상차 필름은, 액정 표시 장치에 사용되는 시야각 보상 필름, 타원 편광판, 휘도 향상 필름 등으로서 사용할 수 있다. 그 중에서도 특히 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 바람직하게 사용할 수 있다.
본 양태의 위상차 필름을 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 사용하는 경우에 있어서는, 본 양태의 위상차 필름을 단체로 사용하는 것도 가능하며, 또한 본 양태의 위상차 필름과 다른 광학 기능 필름을 적층하여 사용하는 것도 가능하다. 또한, 본 양태의 위상차 필름에 사용되는 투명 기판의 상기 밀착성 위상차층이 형성된 측과는 반대측면 상에 다른 밀착성 위상차층을 직접 적층하여 사용하는 것도 가능하다.
본 양태의 위상차 필름과, 다른 광학 기능 필름을 적층하여 사용하는 예로서는, 예를 들면 본 양태의 위상차 필름 상에 콜레스테릭 배열된 액정 분자를 함유하는 액정층을 적층함으로써, 액정 표시 장치용 휘도 향상 필름으로서 사용하는 예를 들 수 있다.
또한, 본 양태의 위상차 필름은, 편광자와 접합함으로써 편광판으로서의 용도로도 사용할 수 있다. 즉, 편광판은, 통상, 편광자와 그 양쪽 표면에 형성된 편광판 보호 필름을 포함하는데, 본 양태에 있어서는, 예를 들면 그 한쪽 편광판 보 호 필름으로서 본 양태의 위상차 필름을 사용함으로써, 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판으로서 사용할 수 있다.
5. 위상차 필름의 제조 방법
이어서, 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법으로서는, 상기 구성을 갖는 위상차 필름을 제조할 수 있는 방법이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로서는, 예를 들면 하기의 3가지 방법을 예시할 수 있다.
제1의 방법은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 사용하여, 제1의 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층 형성용 도공액을 상기 투명 기판 상에 도공함으로써 광학 이방성 필름을 제조하는 광학 이방성 필름 제조 공정과, 상기 광학 이방성 필름 제조 공정에 의해 제조된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정과, 상기 연신 공정에 의해 연신된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에, 상기 제2의 광학 이방성 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 반대측면 상에 위상차층을 형성하는 것일 수도 있다.
제2의 방법은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 사용하여, 상기 제1의 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층 형성용 도공액을 상기 투명 기판 상에 도공함으로써 광학 이방성 필름을 제조하는 광학 이방성 필름 제조 공정과, 상기 광학 이방성 필름 제조 공정에 의해 제조된 광학 이방성 필름의 광학 이방성 층 상에, 상기 제2의 광학 이방성 재료를 함유하는 위상차층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층을 형성하는 위상차층 형성 공정과, 상기 광학 이방성 필름 및 위상차층의 적층체를 연신하는 연신 공정을 갖는 방법이다. 또한, 상기 위상차층 형성 공정은, 상기 광학 이방성 필름의 상기 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측면 상에 위상차층을 형성하는 것일 수도 있다.
제3의 방법은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 사용하여, 상기 제1의 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층 형성용 도공액을 상기 투명 기판 상에 도공함으로써 광학 이방성 필름을 제조하는 광학 이방성 필름 제조 공정과, 상기 광학 이방성 필름 제조 공정에 의해 제조된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정과, 수직 배향막을 구비하는 기판 상에 상기 제2의 광학 이방성 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 반대측면 상에 위상차층을 형성하는 것일 수도 있다.
본 양태의 위상차 필름은, 상기 어느 방법으로든 제조할 수 있지만, 그 중에서도 상기 제1의 방법에 따르면, 보다 간편하게 상기 제1 양태의 광학 이방성 필름이 사용된 위상차 필름을 얻을 수 있다.
여기서, 상기 제1의 방법 및 제2의 방법에 있어서, 상기 제1의 광학 이방성 재료로서 중합성 관능기를 갖는 막대상 화합물을 사용하는 경우, 상기 제1의 광학 이방성 재료가 중합 처리됨으로써 안정된 광학 이방성층을 형성하는 것이 가능해지 는데, 상기 제1의 광학 이방성 재료에 중합 처리를 실시하는 타이밍으로서는, 상기 연신 공정 전일 수도 있고, 또는 후일 수도 있다.
또한, 연신 공정에 이용하는 장치, 및 가공 방법 등으로서는, 통상의 합성 수지 필름의 연신 가공에 사용되는 것과 기본적으로는 동일한 장치를 이용하며, 광학 이방성 필름의 구성 재료, 원하는 리타데이션값을 감안하여 적절한 조건으로 연신하는 것이 바람직하다.
연신은 일축 연신 처리, 이축 연신 처리 중 어느 하나를 행할 수 있다. 또한, 이축 연신 처리는 언밸런스 이축 연신 처리를 실시할 수도 있다. 언밸런스 이축 연신에서는 중합체 필름을 일정 방향으로 일정 배율 연신하고, 그와 수직인 방향으로 그 이상의 배율로 연신한다. 두 방향의 연신 처리는 동시에 실시할 수도 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 일축 연신을 행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 공정에 이용되는 연신 방법으로서는, 상기 광학 이방성 필름을 원하는 연신 배율로 연신할 수 있는 방법이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 공정에 이용되는 연신 방법으로서는, 예를 들면 롤 연신법, 긴 간극을 따른 연신법, 텐터 연신법, 관상 연신법 등을 들 수 있다. 상기 연신 공정을 롤 투 롤(Roll to Roll) 공정으로 실시하는 경우, 상기 연신 처리 양태로서는 필름의 반송 방향에 대하여 평행한 방향으로 연신하는 양태(세로 연신)일 수도 있고, 또는 필름의 반송 방향에 대하여 대략 수직 방향으로 연신하는 양태(가로 연신)일 수도 있다. 또한, 편광자와의 롤 투 롤의 접합을 행하기 위해서는 텐터 연신법이 바람직하다.
본 공정에 있어서, 상기 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 배율로서는, 상 기 광학 이방성 필름에 원하는 광학 이방성을 부여할 수 있는 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 공정에서는 1.01배 내지 1.4배 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 1.1배 내지 1.4배의 범위 내인 것이 바람직하며, 또한 1.15배 내지 1.35배의 범위 내인 것이 바람직하다.
그 밖에 상기 각 방법에서의 각 공정의 구체적인 실시 방법에 대해서는, 일반적으로 액정 표시 장치용 위상차 필름을 제조할 때 사용되는 방법을 이용할 수 있기 때문에, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.
A-2: 제2 양태의 위상차 필름
이어서, 본 발명의 제2 양태의 위상차 필름에 대하여 설명한다. 본 양태의 위상차 필름은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 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 갖고, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름과, 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고 수직 배향을 형성한 액정 재료를 함유하며, 또한 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 것이며, Nz 성분(Nz)이 -0.5<Nz<0.5의 범위 내이고, 면내 리타데이션(Re)이 50 nm<Re<170 nm의 범위 내인 것을 특징으로 한다.
이러한 본 양태의 위상차 필름에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 4는 본 양태의 위상차 필름의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 4에 예시한 바와 같이, 본 양태의 위상차 필름 (10B)는, 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판 (1a)와, 상기 투명 기판 (1a) 상에 형성된 광학 이방성층 (1b)를 갖는 광학 이방성 필름 (1B)와, 상기 광학 이방성 필름 (1B)의 광학 이방성층 (1b) 상에 형성된 위상차층 (2B)를 갖는 것이며, 위상차 필름 (10B) 전체의 Nz 성분(Nz)이 -0.5<Nz<0.5의 범위 내이고, 면내 리타데이션(Re)이 50 nm<Re<170 nm의 범위 내인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광학 이방성 필름 (1B)는, 상기 광학 이방성층 (1b)에 상기 투명 기판 (1a)를 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료가 포함되어 있고, 상기 광학 이방성 필름 (1B) 전체적으로 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 광학 특성을 구비하는 것이다.
또한, 상기 위상차층 (2B)에는 수직 배향을 형성한 액정 재료가 포함되어 있고, 위상차층 (2B) 전체적으로 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 광학 특성을 구비하는 것이다.
여기서, 상기 도 1에 있어서는, 위상차층이 상기 광학 이방성 필름이 구비하 는 광학 이방성층 상에 형성된 예에 대하여 설명했지만, 상기 설명은 예시이며, 본 양태의 위상차 필름의 구성은 상기 도 1에 예시하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 양태의 위상차 필름은, 예를 들면 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 위상차층 (2B)가 상기 광학 이방성 필름 (1B)의 투명 기판 (1a) 상에 형성된 것일 수도 있다.
본 양태에 따르면, 상기 광학 이방성 필름이 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판 상에, 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층이 적층된 구성을 갖는 것이며, 상기 위상차층이 수직 배향을 형성한 액정 재료를 함유하는 것임에 따라, 예를 들어 상기 광학 이방성층 또는 위상차층의 두께 등을 변화시킴으로써, 위상차 필름 전체로서의 광학 특성을 소정의 범위 내로 조정하는 것이 용이해진다. 또한, 상기 광학 이방성층에 함유되는 광학 이방성 재료, 및 상기 위상차층에 함유되는 액정 재료는 모두 우수한 굴절률 이방성을 나타내는 것이기 때문에, 본 양태에 따르면 폭 넓은 광학 특성을 실현하는 것이 가능하다.
또한, 본 양태에 따르면, 소수성 화합물을 상기 투명 기판에 함유시키지 않고 원하는 광학 특성을 발현하는 것이 가능하기 때문에, 상기 투명 기판의 친수성 편광자에 대한 접착성이 손상되는 경우가 없다. 따라서, 본 양태에 따르면 편광자와의 밀착성이 우수한 위상차 필름을 얻을 수 있다.
또한, 본 양태의 위상차 필름은 Nz 성분 및 면내 리타데이션이 상기 범위 내임에 따라, IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 우수해진다.
또한, 본 양태에 따르면, 상기 광학 이방성 필름으로서 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 갖는 것이 사용됨으로써, 본 양태의 위상차 필름을 내측의 편광판 보호 필름으로서 사용했을 경우, 외측의 편광판 보호 필름으로서 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용할 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 편광판을 얻을 수 있다.
이러한 점으로부터, 본 양태에 따르면, IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 바람직하게 사용되는 위상차 필름이며, 실현 가능한 광학 특성의 범위가 넓고, 편광자와의 접착성이 우수하며, 또한 광학 특성의 조정이 용이한 위상차 필름을 얻을 수 있다.
또한, 상기 Nz 성분(Nz)은, 본 양태의 위상차 필름이 구비하는 굴절률 타원체의 형상을 나타내는 파라미터이며, 하기 수학식에 의해 표시되는 것이다.
Nz={(Rth1+Rth2)/(Re1+Re2)}+0.5
여기서, 상기 Rth1 및 Rth2는 각각 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름 및 위상차층의 두께 방향의 리타데이션(Rth)을 나타내는 것이다.
또한, 상기 Re1 및 Re2는 각각 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름 및 위상차층의 면내 리타데이션(Re)을 나타내는 것이다.
상기 수학식에 있어서, Rth1 및 Re1은 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률을 nx1, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률을 ny1, 두께 방향의 굴절률을 nz1, 및 두께를 d1이라고 했을 때, 각각 하기 수학식으로 표시되는 것이다.
Rth1={((nx1+ny1)/2)-nz1}×d1
Re1=(nx1-ny1)×d1
또한, 상기 수학식에 있어서 Rth2 및 Re2는, 본 양태에 사용되는 위상차층의 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률을 각각 nx2, ny2, 두께 방향의 굴절률을 nz2, 또한 두께를 d2라고 했을 경우, 각각 하기 수학식으로 표시되는 것이다.
Rth2={((nx2+ny2)/2)-nz2}×d2
Re2=(nx2-ny2)×d2
또한, 본 양태에 있어서는 상기 광학 이방성층에 리타데이션값의 파장 의존성이 정분산형인 광학 이방성 재료가 포함되는데, 본 양태에 있어서 상기 「정분산형」이란, 파장 450 nm에서의 면내 리타데이션(Re450)과 파장 550 nm에서의 면내 리타데이션(Re550)의 비(Re450/Re550)(이하, 간단히 「Re비」라고도 함)가 1보다 큰 파장 의존성 유형을 의미하는 것으로 한다.
또한, 본 양태에 있어서는 상기 Re비가 1보다 작은 파장 의존성 유형을「역분산형」이라고 하고, 상기 Re비가 1인 파장 의존성 유형을「플래트형」이라고 한 다.
또한, 본 양태에서의 면내 리타데이션 및 두께 방향의 리타데이션에 대해서는, 특별히 파장을 지정하지 않는 한 파장 550 nm에 대한 값을 의미하는 것으로 한다.
본 양태의 위상차 필름은, 적어도 상기 광학 이방성 필름과 위상차층을 갖는 것이다.
이하, 본 양태의 위상차 필름에 사용되는 각 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
1. 광학 이방성 필름
우선, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 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 갖고, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 것이다.
이하, 이러한 광학 이방성 필름에 대하여 상세하게 설명한다.
(1) 광학 이방성층
우선, 본 양태에 사용되는 광학 이방성층에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 광학 이방성층은, 후술하는 투명 기판 상에 형성되고 상기 투명 기판을 구 성하는 셀룰로오스 유도체, 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 광학 이방성 재료를 함유하는 것이다.
a. 광학 이방성 재료
본 양태에 사용되는 광학 이방성 재료로서는 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형인 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 용도 등에 따라, 본 양태의 위상차 필름에 원하는 위상차성을 부여할 수 있는 것을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 사용되는 광학 이방성 재료는, 상기 Re비가 1 내지 2의 범위 내인 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 성막하여, 파장 450 nm에서의 Re(Re450)와 파장 550 nm에서의 Re(Re550)를 측정함으로써 산출할 수 있다.
본 양태에 사용되는 상기 광학 이방성 재료로서는, 상기 Re비가 상기 범위 내인 것 중에서도 막대상 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 막대상 화합물은 규칙적으로 배열시킴으로써 우수한 위상차성을 발현할 수 있기 때문에, 이러한 막대상 화합물을 사용함으로써, 상기 광학 이방성 필름에 원하는 위상차성을 부여하는 것이 용이해지기 때문이다.
여기서, 본 양태에서의 「막대상 화합물」이란, 분자 구조의 주 골격이 막대상으로 되어 있는 화합물을 의미하는 것으로 한다.
본 양태에 사용되는 막대상 화합물로서는, 분자량이 비교적 작은 화합물이 바람직하다. 보다 구체적으로는 분자량이 200 내지 1200의 범위 내인 화합물이 바람직하고, 특히 400 내지 1000의 범위 내인 화합물이 바람직하게 사용된다. 그 이유는 다음과 같다. 즉, 본 양태에 사용되는 광학 이방성층은, 상기 광학 이방성 재료와, 후술하는 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체를 함유하는 것인데, 상기 막대상 화합물로서 분자량이 비교적 작은 화합물을 사용함으로써, 상기 광학 이방성층에 있어서 상기 막대상 화합물이 상기 셀룰로오스 유도체와 혼합하기 쉬워져 투명 기재와 광학 이방성층의 밀착을 향상시킬 수 있기 때문이다.
또한, 상기 막대상 화합물로서 중합성 관능기를 갖는 재료를 사용하는 경우, 상기 막대상 화합물의 분자량은, 중합 전의 단량체의 분자량을 나타내는 것으로 한다.
또한, 본 양태에 사용되는 막대상 화합물은, 액정성을 나타내는 액정성 재료인 것이 바람직하다. 액정성 재료는 규칙적으로 배열하는 특성을 구비하기 때문에, 복굴절 Δn(nx-ny)가 크고, 원하는 위상차성을 부여하기 쉽기 때문이다.
상기 액정성 재료로서는 네마틱상, 콜레스테릭상, 및 스메틱상 등 중 어느 하나의 액정상을 나타내는 재료라도 바람직하게 사용할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 네마틱상을 나타내는 액정성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 네마틱상을 나타내는 액정성 재료는, 다른 액정상을 나타내는 액정성 재료와 비교하여 규칙적으로 배열시키는 것이 용이하기 때문이다.
또한, 상기 네마틱상을 나타내는 액정성 재료로서는 메소겐 양단에 스페이서 를 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 메소겐 양단에 스페이서를 갖는 액정성 재료는 유연성이 우수하기 때문에, 이러한 액정성 재료를 사용함으로써, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름을 투명성이 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 사용되는 막대상 화합물은, 분자 내에 중합성 관능기를 갖는 것이 바람직하게 사용되며, 그 중에서도 3차원 가교가 가능한 중합성 관능기를 갖는 것이 보다 바람직하게 사용된다. 상기 막대상 화합물이 중합성 관능기를 가짐으로써, 상기 막대상 화합물을 중합하여 고정하는 것이 가능해지기 때문에, 배열 안정성이 우수하고, 위상차성의 경시 변화가 생기지 않는 광학 이방성층을 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 있어서는 상기 중합성 관능기를 갖는 막대상 화합물과, 상기 중합성 관능기를 갖지 않는 막대상 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기 「3차원 가교」란, 액정성 분자를 서로 3차원으로 중합하여 메쉬(네트워크) 구조의 상태로 하는 것을 의미한다.
상기 중합성 관능기로서는, 상기 「A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에 있어서, 제1 광학 이방성 재료에 사용되는 중합성 관능기로서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 상기 막대상 화합물은 액정성을 나타내는 액정성 재료이며, 말단에 상기 중합성 관능기를 갖는 것이 특히 바람직하다. 이러한 액정 재료를 사용함으로써, 예를 들면 서로 3차원으로 중합하여 메쉬(네트워크) 구조의 상태로 할 수 있기 때문에 배열 안정성을 구비하고, 광학 특성의 발현성이 우수한 광학 이방성층을 형 성할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 있어서는 한쪽 말단에 중합성 관능기를 갖는 액정성 재료를 사용한 경우라도 다른 분자와 가교하여 배열 안정화를 행할 수 있다.
본 양태에 사용되는 막대상 화합물의 구체예로서는, 상기 화학식 (24) 내지 (29)로 표시되는 화합물을 예시할 수 있다.
또한, 말단에 아크릴레이트기를 갖는 네마틱 액정성 재료의 구체예로서는, 상기 화학식 (30) 내지 (40)으로 표시되는 것을 들 수 있다.
또한, 본 양태에 사용되는 액정성 재료는 1종만일 수도 있고, 또는 2종 이상일 수도 있다. 예를 들면, 상기 액정성 재료로서 양쪽 말단에 중합성 관능기를 하나 이상 갖는 액정성 재료와, 한쪽 말단에 중합성 관능기를 하나 이상 갖는 액정성 재료를 혼합하여 사용하면, 양자의 배합비의 조정에 의해 중합 밀도(가교 밀도) 및 광학 특성을 임의로 조정할 수 있다는 점에서 바람직하다.
b. 셀룰로오스 유도체
이어서, 본 양태에 사용되는 광학 이방성층에 함유되는 셀룰로오스 유도체에 대하여 설명한다. 본 발명에 사용되는 셀룰로오스 유도체는, 후술하는 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체이다. 본 양태에 있어서, 광학 이방성층에 이러한 셀룰로오스 유도체가 함유됨으로써, 투명 기판과 광학 이방성층의 밀착성이 우수한 광학 이방성 필름을 얻을 수 있다.
본 양태에서의 광학 이방성층 중에 함유되는 셀룰로오스 유도체의 양으로서는, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름에 있어서, 투명 기판과 광학 이방성층의 밀착성을 원하는 범위로 할 수 있는 범위 내라면 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 광학 이방성층에 함유되는 셀룰로오스 유도체에 대해서는, 후술하는 「(2) 투명 기판」의 항목에 있어서, 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체로서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
c. 광학 이방성층
본 양태에 사용되는 광학 이방성층에는, 상기 광학 이방성 재료 및 셀룰로오스 유도체 이외에 다른 화합물이 함유될 수도 있다. 이러한 다른 화합물로서는, 상기 「A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에 있어서, 광학 이방성층에 사용할 수 있는 다른 화합물로서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
본 양태에 사용되는 광학 이방성층의 두께로서는 상기 광학 이방성 재료나, 후술하는 투명 기판의 종류에 따라, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 광학 특성을 원하는 값으로 할 수 있는 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.
(2) 투명 기판
이어서, 본 양태에서의 광학 이방성 필름에 사용되는 투명 기판에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 투명 기판은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것이다. 여기서, 본 양태에 사용되는 투명 기판에 대해서는, 상기 「A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
(3) 광학 이방성 필름
본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름은, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 것이다. 따라서, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름은, 이른바 A 플레이트 또는 B 플레이트로서의 성질을 갖게 된다.
여기서, 상기 nx1>ny1의 관계가 성립하는 양태로서는 nx1>ny1>nz1, nx1>nz1>ny1, nx1>ny1=nz1, 및 nz1>nx1>ny1의 관계가 성립하는 양태를 들 수 있다. 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름으로서는, 이들 중 어느 하나의 관계가 성립하는 것이라도 바람직하게 사용할 수 있다.
본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 Re1로서는, 본 양태의 위상차 필름의 Nz 성분 및 면내 리타데이션을 본 양태에서 규정하는 범위 내로 할 수 있는 범위라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 용도 등에 따라 적절하게 조정할 수 있다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 광학 이방성 필름의 Re1이 50 nm<Re1<170 nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 70 nm<Re1<150 nm의 범위 내인 것이 바람직하다. Re1이 이러한 범위 내임에 따라, 본 양태의 위상차 필름을 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 Re1의 파장 의존성은 역분산형, 정분산형, 또는 플래트 분산형 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름의 Nz 성분(Nz1)으로서는, 본 양태의 위상차 필름의 Nz 성분을 본 양태에서 규정하는 범위 내로 할 수 있는 범위라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 광학 이방성 필름의 Nz 성분(Nz1)이 1.0 내지 3.0의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 1.0 내지 2.0의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 Nz 성분(Nz1)이 이러한 범위 내임에 따라, 본 양태의 위상차 필름을 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 광학 이방성 필름의 Nz 성분(Nz1)은, 상기 「A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름은, 상기 광학 이방성층이 상기 투명 기판 상에 밀착되도록 형성된 구성을 갖게 된다. 이 때의 상기 광학 이방성층과 상기 투명 기판의 밀착 정도로서는, 상기 투명 기판의 역학 특성에 의해 상기 광학 이방성층의 역학 특성을 제어하는 것이 가능한 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 상기 밀착 정도가, 크로스 커트법에서의 평가 결과가 20/100 내지 100/100의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 상기 「크로스 커트법」 및 그의 평가 방법에 대해서는, 상기 「A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 본 양태에 사용되는 광학 이방성 필름에 있어서, 상기 투명 기판과 광학 이방성층이 적층된 양태로서는, 상기 투명 기판과 광학 이방성층이 독립된 층으로서 적층된 양태일 수도 있고, 또는 상기 투명 기판과 광학 이방성층 사이에 명확한 계면이 없고, 양자간에 있어서 상기 광학 이방성 재료의 함유량이 연속적으로 변화하도록 적층된 양태일 수도 있다. 이러한 양태로서는, 상기 도 2에 예시한 양태와 동일하기 때문에, 개별적인 상세한 설명은 생략한다.
2. 위상차층
이어서, 본 양태에 사용되는 위상차층에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 위상차층은, 수직 배향을 형성한 액정 재료를 함유하고, 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 것이다.
이하, 본 양태에 사용되는 위상차층에 대하여 설명한다.
(1) 액정 재료
우선, 본 양태에 사용되는 액정 재료에 대하여 설명한다. 본 양태에 사용되는 액정 재료로서는 수직 배향을 형성할 수 있고, 상기 nx2, ny2, 및 nz2에 상기 관계가 성립하는 위상차성을 부여할 수 있는 수직 액정 재료라면 특별히 한정되는 것 은 아니다. 이러한 수직 액정 재료에 대해서는, 상기 「A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
(2) 그 밖의 화합물
본 양태에 사용되는 위상차층에는, 상기 액정 재료 이외의 다른 화합물이 포함될 수도 있다. 이러한 다른 화합물로서는 위상차층에서의 상기 액정 재료의 배열 상태나, 위상차층의 광학 특성 발현성을 손상시키지 않는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 용도 등에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
여기서, 본 양태에 사용되는 상기 다른 화합물에 대해서는, 상기 「A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에서 위상차층에 사용되는 다른 화합물로서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
(3) 위상차층
본 양태에 사용되는 위상차층은, 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 것이다. 따라서, 본 양태에 사용되는 위상차층은, 이른바 양의 C 플레이트로서의 성질을 갖게 된다.
본 양태에 사용되는 위상차층의 두께 방향의 리타데이션(Rth2)으로서는, 본 양태의 위상차 필름의 Nz 성분을 본 양태에서 규정하는 범위 내로 할 수 있는 범위 라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는, 상기 Rth2가 -270 nm 내지 -50 nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 Rth2가 상기 범위 내임에 따라, 본 양태의 위상차 필름을 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
여기서, 상기 Rth2는, 예를 들면 오지 게이소꾸기끼 가부시끼가이샤 제조의 KOBRA-WR을 이용하여 평행 니콜 회전법에 의해 측정할 수 있다.
본 양태에서의 위상차층의 두께는, 상기 액정 재료의 종류 등에 따라 위상차층에 원하는 광학 특성을 부여할 수 있는 범위 내라면 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.
또한, 본 양태에서의 위상차층은, 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되는데, 본 양태에 있어서, 상기 위상차층이 상기 광학 이방성 필름 상에 형성되는 양태로서는, 상기 광학 이방성 필름의 광학 이방성층에 형성되는 양태일 수도 있고, 또는 상기 광학 이방성 필름의 투명 기판 상에 형성되는 양태일 수도 있다.
3. 위상차 필름
본 양태의 위상차 필름은 Nz 성분(Nz)이 -0.5<Nz<0.5의 범위 내이고, 면내 리타데이션(Re)이 50 nm<Re<170 nm의 범위 내인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 양태의 위상차 필름은 Nz 성분(Nz)이 -0.5<Nz<0.3의 범위 내일 수도 있다.
본 양태의 위상차 필름의 Nz 성분(Nz)은, 상기 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 구체적인 용도에 따라 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 상기 Nz 성분(Nz)이 0.0 내지 0.5의 범위 내인 것이 바람직하다. Nz 성분(Nz)이 상기 범위 내임에 따라, 본 양태의 위상차 필름을 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
또한, 본 양태의 위상차 필름의 면내 리타데이션(Re)에 대해서도 상기 범위 내라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 양태의 위상차 필름의 구체적인 용도에 따라 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 그 중에서도 본 양태에 있어서는 상기 면내 리타데이션(Re)이 70 nm<Re<150 nm의 범위 내인 것이 바람직하다.
본 양태의 위상차 필름의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 양태의 위상차 필름을 사용하는 액정 표시 장치의 화면 크기에 합치한 시트상일 수도 있고, 스트립상일 수도 있다.
4. 위상차 필름의 용도
본 양태의 위상차 필름의 용도에 대해서는, 상기 「A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
5. 위상차 필름의 제조 방법
이어서, 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 양태의 위상차 필름의 제조 방법으로서는, 상기 구성을 갖는 위상차 필름을 제조할 수 있는 방법이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로서는, 예를 들면 다 음의 3가지 방법을 예시할 수 있다.
제1의 방법은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 사용하여, 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층 형성용 도공액을 상기 투명 기판 상에 도공함으로써 광학 이방성 필름을 제조하는 광학 이방성 필름 제조 공정과, 상기 광학 이방성 필름 제조 공정에 의해 제조된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정과, 상기 연신 공정에 의해 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.
제2의 방법은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 사용하여, 상기 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층 형성용 도공액을 상기 투명 기판 상에 도공함으로써 광학 이방성 필름을 제조하는 광학 이방성 필름 제조 공정과, 상기 광학 이방성 필름 제조 공정에 의해 제조된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에, 상기 액정 재료를 함유하는 위상차층 형성용 도공액을 도공함으로써, 상기 광학 이방성층 상에 위상차층을 형성하는 위상차층 형성 공정과, 상기 광학 이방성 필름 및 상기 위상차층의 적층체를 연신하는 연신 공정을 갖는 방법이다.
제3의 방법은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판을 사용하여, 상기 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층 형성용 도공액을 상기 투명 기판 상에 도공함으로써 광학 이방성 필름을 제조하는 광학 이방성 필름 제조 공정과, 상기 광학 이방성 필름 제조 공정에 의해 제조된 광학 이방성 필름을 연신하는 연신 공정과, 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.
본 양태의 위상차 필름은, 상기 어느 하나의 방법으로도 제조할 수 있지만, 그 중에서도 상기 제1의 방법에 따르면, 보다 간편하게 상기 제1 양태의 광학 이방성 필름이 사용된 위상차 필름을 얻을 수 있다.
여기서, 상기 제1의 방법에서부터 제3의 방법의 설명에 있어서는, 위상차층을 광학 이방성 필름이 구비하는 광학 이방성 필름 상에 형성하는 예에 대하여 설명했지만, 상기 제1의 방법에서부터 제3의 방법은 광학 이방성 필름의 투명 기판 상에 위상차층을 형성하는 것일 수도 있다.
또한, 연신 공정에 이용하는 장치, 및 가공 방법 등에 대해서는, 상기 「A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.
또한, 연신 처리의 연신 배율은 얻고자 하는 리타데이션값에 따라 적절하게 결정되며, 특별히 한정되지 않는다. 필름의 면내 방향의 각 점에서의 리타데이션값을 균일하게 한다는 점에서는 1.03 내지 2배의 범위에 있는 것이 바람직하다.
그 밖에 상기 각 방법에서의 각 공정의 구체적인 실시 방법에 대해서는, 일반적으로 액정 표시 장치용 위상차 필름을 제조할 때 사용되는 방법을 이용할 수 있기 때문에, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.
B. 편광판
이어서, 본 발명의 편광판에 대하여 설명한다. 본 발명의 편광판은, 상기 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름이 편광판 보호 필름으로서 사용된 것이다.
즉, 본 발명의 편광판은, 상기 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름과, 상기 위상차 필름이 구비하는 상기 광학 이방성 필름 상이며, 상기 위상차층이 형성된 측과는 반대측면 상에 형성된 편광자와, 상기 편광자 상에 형성된 편광판 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 편광판에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 6은 본 발명의 편광판의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 6에 예시한 바와 같이 본 발명의 편광판 (20)은 위상차 필름 (10A)와, 상기 위상차 필름 (10A)가 구비하는 광학 이방성 필름 (1A) 상에 형성된 편광자 (11)과, 상기 편광자 (11) 상에 형성된 편광판 보호 필름 (12)를 갖는 것이다.
이러한 예에 있어서, 본 발명의 편광판 (20)은, 상기 위상차 필름 (10A)로서 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름 (10A)가 사용되고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 한쪽 편광판 보호 필름으로서 상기 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름이 사용됨으로써 내구성이 우수하고, IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판을 얻을 수 있다.
본 발명의 편광판은, 적어도 상기 위상차 필름, 편광자, 및 편광판 보호 필름을 갖는 것이다.
이하, 본 발명의 편광판에 사용되는 각 구성에 대하여 설명한다.
또한, 본 발명에 사용되는 위상차 필름에 대해서는, 상기 「A. 위상차 필름 A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에서 설명한 것과 동일하기 때문에, 여기서 의 설명은 생략한다.
1. 편광판 보호 필름
우선, 본 발명에 사용되는 편광판 보호 필름에 대하여 설명한다. 본 발명에 사용되는 편광판 보호 필름은, 본 발명의 편광판에 있어서 편광자가 공기 중의 수분 등에 노출되는 것을 방지하는 기능과, 편광자의 치수 변화를 방지하는 기능을 갖는 것이다.
본 발명에 사용되는 편광판 보호 필름은, 본 발명의 편광판에 있어서 상기 편광자를 보호할 수 있고, 원하는 투명성을 갖는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 본 발명에 사용되는 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 발명에 사용되는 편광판 보호 필름을 구성하는 재료로서는, 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 발명에 있어서는, 상기 수지 재료로서 셀룰로오스 유도체 또는 시클로올레핀계 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 셀룰로오스 유도체로서는, 예를 들면 상기 「A. 위상차 필름 A-1: 제1 양태의 위상차 필름」의 항목에서 광학 이방성 필름에 사용되는 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체로서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
한편, 상기 시클로올레핀계 수지로서는 환상 올레핀(시클로올레핀)을 포함하는 단량체 유닛을 갖는 수지라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 상기 환상 올레핀을 포함하는 단량체로서는, 예를 들면 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 단량체 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 시클로올레핀계 수지로서는 시클로올레핀 중합체(COP) 또는 시클로올레핀 공중합체(COC) 중 어느 하나라도 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 시클로올레핀계 수지는 상기 환상 올레핀을 포함하는 단량체의 단독중합체일 수도 있고, 또는 공중합체일 수도 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 시클로올레핀계 수지는, 23 ℃에서의 포화 흡수율이 1 질량％ 이하인 것이 바람직하며, 그 중에서도 0.1 질량％ 내지 0.7 질량％의 범위 내인 것이 바람직하다. 이러한 시클로올레핀계 수지를 사용함으로써, 본 발명의 편광판을, 흡수에 따른 광학 특성의 변화나 치수 변화가 생기지 않게 할 수 있기 때문이다.
여기서, 상기 포화 흡수율은, 상기 흡수율은 ASTMD570에 준하여 23 ℃의 수중에서 1 주일간 침지하여 증가 중량을 측정함으로써 구해진다.
또한, 본 발명에 사용되는 시클로올레핀계 수지는 유리 전이점이 100 ℃ 내지 200 ℃의 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 100 ℃ 내지 180 ℃의 범위 내인 것 이 바람직하며, 그 중에서도 100 ℃ 내지 150 ℃의 범위 내인 것이 바람직하다. 유리 전이점이 상기 범위 내임에 따라, 본 발명의 편광판을 내열성 및 가공 적성이 보다 우수한 것으로 할 수 있기 때문이다.
본 발명에 사용되는 시클로올레핀계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름의 구체예로서는, 예를 들면 티코나(Ticona)사 제조의 Topas, 제이에스알(주) 제조의 아톤, 닛본 제온사 제조의 ZEONOR, 닛본 제온사 제조의 ZEONEX, 미쯔이 가가꾸사 제조의 아펠 등을 들 수 있다.
본 발명에 사용되는 편광판 보호 필름으로서는, 상기 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것, 및 상기 시클로올레핀계 수지를 포함하는 것 중 어느 하나라도 바람직하게 사용할 수 있지만, 그 중에서도 본 발명에 있어서는 시클로올레핀계 수지를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 즉, 본 발명의 편광판은, 한쪽 편광판 보호 필름으로서 상기 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름이 사용된 것인데, 상기 위상차 필름은 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판이 사용된 광학 이방성 필름이 사용된 것이다. 따라서, 상기 편광판 보호 필름으로서, 상기 셀룰로오스 유도체를 포함하는 것을 사용하면, 본 발명의 편광판에서의 양면의 편광판 보호 필름이 셀룰로오스 유도체를 포함하게 되며, 그 결과로서 광학 특성의 내구성 등이 손상되어 버릴 우려가 있다.
이러한 점에서, 상기 시클로올레핀계 수지나 아크릴계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름을 사용함으로써, 본 발명의 편광판을, 한쪽면에는 시클로올레핀계 수지나 아크릴계 수지를 포함하는 편광판 보호 필름이 사용되고, 다른쪽면에는 셀룰 로오스 유도체가 사용된 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름이 사용되므로, 상술한 바와 같은 우려가 적기 때문이다.
본 발명에서의 편광판 보호 필름의 구성은, 단일층으로 이루어지는 구성으로 한정되는 것은 아니며, 복수의 층이 적층된 구성을 가질 수도 있다.
또한, 복수의 층이 적층된 구성을 갖는 경우, 동일한 조성의 층이 적층될 수도 있고, 또한 다른 조성을 갖는 복수의 층이 적층될 수도 있다.
2. 편광자
이어서, 본 발명에 사용되는 편광자에 대하여 설명한다. 본 발명에 사용되는 편광자는, 본 발명의 편광판에 편광 특성을 부여하는 기능을 갖는 것이다.
본 발명에 사용되는 편광자는, 본 발명의 편광판에 원하는 편광 특성을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 액정 표시 장치의 편광판에 사용되는 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 이러한 편광자로서, 통상, 폴리비닐알코올 필름이 연신되어 이루어지며, 요오드를 함유하는 편광자가 사용된다.
3. 편광판의 제조 방법
본 발명의 편광판의 제조 방법으로서는, 상기 구성을 갖는 편광판을 제조할 수 있는 방법이라면 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 방법으로서는, 통상, 상기 편광자에 접착제를 통해 상기 편광판 보호 필름과 위상차 필름을 접합시키는 방법이 이용된다.
또한, 상기 위상차 필름과 편광자는, 통상, 상기 위상차 필름의 지상축 방향 과 상기 편광자의 흡수축 방향이 서로 직행하도록 접합된다.
또한, 상기 편광판 보호 필름, 위상차 필름, 및 편광자를 접합시키는 방법에 대해서는, 일반적으로 액정 표시 장치에 사용되는 편광판을 제조할 때 사용되는 방법을 이용할 수 있다. 이러한 방법으로서는, 예를 들면 일본 특허 제3132122호 공보에 기재된 방법 등을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명과 같은 편광판을 공업적으로 제조하는 경우, 통상, 스트립상으로 형성된 편광자, 편광판 보호 필름, 및 위상차 필름을 사용하여 스트립 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 평행한 것을 사용하고, 상기 위상차 필름으로서는 지상축의 방향이 길이 방향에 대하여 수직인 것을 사용함으로써, 롤 투 롤 공정에서 효율적으로 본 발명의 편광판을 제조할 수 있다.
본 발명의 편광판의 바람직한 사용 형태로서는, 상기 위상차 필름을 액정 셀측에, 또한 상기 편광판 보호 필름을 액정 셀과는 반대측을 향하도록 배치하는 것이다. 이러한 양태로 사용함으로써, 편광판의 내구성과 편광판 제조시의 수분의 배출을 양립할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용 효과를 발휘하는 것은 어떠한 것이든 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
본 발명에 따르면, 편광판 보호 필름으로 사용함으로써 시야각 보상 기능을 구비하는 편광판이며, 내구성이 높은 편광판을 얻을 수 있고, 광학 특성의 발현성이 우수한 위상차 필름을 제공하는 것, 및 IPS 방식의 액정 표시 장치의 시야각 보상 필름으로서 바람직하게 사용되는 위상차 필름이며, 실현 가능한 광학 특성의 범위가 넓고, 편광자와의 밀착성이 우수하며, 광학 특성의 조정이 용이한 위상차 필름을 제공할 수 있다.
이어서, 실시예를 나타냄으로써 본 발명에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.
1. 실시예 1
(1) 광학 이방성 필름의 제조
하기 화학식 (A)(알킬쇄 탄소수: 6)로 표시되는 중합성 액정 화합물을 시클로헥사논에 20 질량％가 되도록 용해시키고, 또한 광 중합 개시제를 고형분에 대하여 4 질량％ 첨가함으로써 광학 이방성층 형성용 도공액을 조정하였다.
이어서, 투명 기판으로서 트리아세틸 셀룰로오스 필름(이하, TAC 필름)(후지 필름사 제조, 상품명: TF80UL)을 사용하고, 상기 광학 이방성층 형성용 도공액을, 해당 투명 기판의 표면에 바 코팅에 의해 건조 후의 도공량이 2.5 g/m2가 되도록 도 공하였다.
이어서, 60 ℃에서 4 분간 가열하여 용제를 건조 제거하고, 도공면에 자외선을 조사함으로써 상기 광 중합성 액정 화합물을 고정화하여 광학 적층체를 형성하였다.
상기 광학 적층체를 연신 실험기에 의해, 연신 배율이 1.2배가 되도록 165 ℃에서 가열하면서 면내 방향으로 상기 광학 적층체의 두 변을 고정단으로서 이와 직교하는 방향으로 일축 연신을 행함으로써 광학 이방성 필름을 제조하였다. 얻어진 광학 이방성 필름은 Re1=105 nm, Nz1=1.50이었다.
(2) 위상차 필름의 제조
이어서, 하기 화학식 (B), (C) 및 (D)로 표시되는 액정 재료를 함유하는 액정 혼합물, 광 중합 개시제(시바 스페셜티 케미컬즈사 제조, 이르가큐어 907, 액정 혼합물에 대하여 5 질량％)를 톨루엔에 고형분 20 질량％가 되도록 용해시키고, 또한 레벨링제를 첨가함으로써 위상차층 형성용 도공액을 얻었다. 이어서, 해당 위상차층 형성용 도공액을 수직 배향막이 형성된 유리 기판 상에 도포하고, 그 후 60 ℃에서 2 분간 건조하여 수직 배향시켰다. 또한, 100 mJ/cm2의 UV를 조사함으로써 경화시켜 위상차층을 형성하였다. 이 때 형성된 위상차층은 Rth2=-155 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
이어서, 상기 위상차층을 유리 기판으로부터 박리하고, 점착제를 통해 상기 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 접합함으로써 위상차 필름을 제조하였다.
2. 실시예 2
(1) 광학 이방성 필름의 제조
하기 화학식 (E)(알킬쇄 탄소수: 6)로 표시되는 광 중합성 액정을 시클로헥사논에 20 질량％가 되도록 용해시키고, 또한 광 중합 개시제를 고형분에 대하여 4 질량％ 첨가함으로써 광학 이방성층 형성용 도공액을 조정한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 광학 이방성 필름을 제조하였다. 얻어진 광학 이방성 필름은 Re1=110 nm, Nz1=1.48이었다.
(2) 위상차 필름의 제조
이어서, 하기 화학식 (F)로 표시되는 측쇄형 중합체 50 질량％와, 상기 화학식 (E)로 표시되는 광 중합성 액정 50 질량％의 액정 혼합물, 광 중합 개시제(시바 스페셜티 케미컬즈사 제조, 이르가큐어 907, 광 중합성 화합물에 대하여 5 질량％)를 톨루엔에 고형분 20 ％가 되도록 용해시키고, 또한 레벨링제를 첨가함으로써 위상차층 형성용 도공액을 얻었다. 해당 위상차층 형성용 도공액을 상기 광학 이방 성층 상에 도공한 후, 100 ℃에서 1 분간 건조하고, 그대로 실온까지 냉각함으로써 상기 액정 혼합물을 수직 배향시켜 위상차층을 얻었다. 또한, 100 mJ/cm2의 UV로 경화시켜 위상차 필름을 제조하였다. 이 때, 위상차층은 Rth2=-155 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
3. 실시예 3
상기 화학식 (A)로 표시되는 광 중합성 액정을 66.7 질량％, 및 하기 화학식 (G)(알킬쇄 탄소수: 4)로 표시되는 광 중합성 액정을 33.3 질량％가 되도록 시클로헥사논에 10 질량％가 되도록 용해시키고, 또한 광 중합 개시제를 고형분에 대하여 4 질량％ 첨가함으로써 광학 이방성층 형성용 도공액을 조정한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 광학 이방성 필름을 제조하였다. 얻어진 광학 이방성 필름은 Re1=90 nm, Nz1=1.68이었다. 또한, 위상차층의 막 두께를 Rth2=-200 nm가 되도록 조정한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 위상차 필름을 제조하였다.
4. 실시예 4
실시예 1과 동일하게 하여 광학 적층체를 얻은 후, 실시예 2에서 제조한 위상차층 형성용 도공액을 사용하여 광학 적층체 도공막면 상에 위상차층을 Rth2=-200 nm가 되도록 막 두께를 조정하여 제조하였다.
이어서, 실시예 1과 동일하게 하여 상기 위상차층 형성을 끝낸 광학 적층체를 연신 실험기에 의해 연신 배율이 1.2배가 되도록 165 ℃에서 가열하면서 면내 방향으로 상기 광학 적층체의 두 변을 고정단으로서 이와 직교하는 방향으로 일축 연신을 행함으로써 위상차 필름을 제조하였다. 얻어진 위상차 필름은 Re(=Re1+Re2)=110 nm, Nz=0.13이었다.
5. 실시예 5
실시예 2에 기재된 광학 이방성 필름을 얻은 후, 광학 이방성층이 형성된 면과는 반대측면 상에 실시예 2에 기재된 위상차층 형성용 도공액을 도포하고, 100 ℃에서 1 분간 건조하고, 그대로 실온까지 냉각함으로써 수직 배향시켜 위상차층을 얻었다. 또한, 100 mJ/cm2의 UV로 경화시켜 위상차 필름을 제조하였다. 이 때, 위상차층은 Rth2=-200 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
6. 비교예 1
중합성 액정 화합물로서, 하기 화학식 (H) 및 (I)로 표시되는 광 중합성 액정 화합물(알킬쇄 탄소수: 0)이 1:1로 혼합된 액정 혼합물을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 광학 이방성 필름을 제조하였다. 얻어진 광학 이방성 필름은 Re1=18 nm, Nz1=3.92였다.
또한, 위상차층의 막 두께를 Rth2=-200 nm가 되도록 조정한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 위상차 필름을 제조하였다.
7. 비교예 2
하기 화학식 (J)(알킬쇄 탄소수: 2)로 표시되는 광 중합성 액정 화합물을 사용하여 실시예 1과 동일하게 하여 광학 이방성층 형성용 도공액을 조정한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 광학 이방성 필름을 제조하였다.
얻어진 광학 이방성 필름은 Re1=28 nm, Nz1=3.27이었다.
또한, 위상차층의 막 두께를 Rth2=-150 nm가 되도록 조정한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 위상차 필름을 제조하였다.
8. 평가
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2에서 제조한 광학 이방성 필름의 면내 위상차 Re1 및 Nz1, 위상차층의 두께 방향 위상차 Rth2, 위상차 필름에 대해서는 Nz 성분을 평가하였다. 상기의 각 면내 위상차, 두께 방향 위상차 및 Nz 성분은 자동 복굴절 측정 장치 KOBRA를 이용하여 측정하였다.
또한, 누출광 평가에 대해서는 하기 순서로 액정 표시 장치를 제조하고, EZ 콘트라스트(엘딤사 제조)를 이용하여 측정을 행하였다. 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 편광판의 제조
도 7에 나타낸 바와 같이, 폴리비닐알코올을 포함하는 편광막 (23)의 한쪽면에 비누화 처리한 TAC 필름 (22)(후지 샤신 필름 가부시끼가이샤 제조, 상품명: TF80UL)를, 또 한쪽면에 비누화 처리한 위상차 필름 (21)의 위상차층 (21b)와는 반대측면을, 편광막 (23)의 흡수축에 대하여 광학 이방성 필름 (21a)의 지상축이 직교하도록 TAC 필름 (22) 및 위상차 필름 (21)을 폴리비닐알코올계 점착제를 이용하여 접합하였다.
(2) IPS 셀의 제조
이어서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 한장의 유리 기판 상에 전극간의 거리가 20 ㎛가 되도록 전극을 설치하고, 그 위에 폴리이미드 배향막을 설치하여 러빙 처리를 행하였다. 별도의 유리 기판의 한쪽 표면에 폴리이미드 배향막을 설치하고, 마찬가지로 러빙 처리를 행하였다. 두장의 유리 기판을 배향막끼리 대향시켜 셀 간격 d를 3.5 ㎛로 하고, 두장의 유리 기판의 러빙 방향이 평행해지도록 겹쳐 접합시키고, 이어서 굴절률 이방성(Δn) 0.0885 및 유전율 이방성(Δε)이 +4.5인 네마틱 액정 조성물을 봉입하였다. 액정층의 Δnㆍd의 값은 310 nm였다.
또한, 도 8에 있어서, 31은 액정 소자 화소 영역, 32는 화소 전극, 33은 표시 전극, 34는 러빙 방향, 35a, 35b는 흑색 표시시의 액정 디렉터, 36a, 36b는 백색 표시시의 액정 디렉터를 나타낸다.
(3) 액정 표시 장치의 제조
도 9에 나타낸 바와 같은 층 구성으로 액정 표시 장치를 제조하였다. 여기서, 도 9에 있어서, 37a는 TAC 필름, 38은 편광막의 흡수축, 39는 편광막, 40은 IPS 셀 중 액정의 흑색 표시시 지상축 방향, 41은 IPS 셀, 42는 광학 이방성 필름의 지상축, 43은 위상차 필름, 44는 편광막의 흡수축, 45는 편광막, 37b는 등방성 필름(Re≒0 nm, Rth<10 nm), 46은 TAC 필름을 나타낸다.
이어서, 실시예를 나타냄으로써 본 양태에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.
9. 실시예 6
(1) 광학 이방성 필름의 제조
상기 화학식 (A)로 표시되는 광학 이방성 재료를 시클로헥사논에 20 중량％ 용해시키고, TAC 필름(후지 필름 가부시끼가이샤 제조, 상품명: TF80UL)을 포함하는 투명 기판 표면에 바 코팅에 의해 건조 후의 도공량이 2.5 g/m2가 되도록 도공하였다.
이어서, 50 ℃에서 4 분간 가열하여 용제를 제거한 후, 도공면에 자외선을 조사함으로써 상기 광학 이방성 재료를 고정화하였다.
이어서, 연신 실험 장치에 의해 연신 배율이 1.15배가 되도록 160 ℃에서 가열하면서 면내 방향으로 연신하여 광학 이방성 필름을 제조하였다. 이 때, 광학 이방성 필름의 Re1=110 nm이고, Nz1=1.50이었다.
(2) 위상차 필름의 제조
상기 화학식 (F)로 표시되는 측쇄형 중합체 50 질량％와, 상기 화학식 (G)로 표시되는 중합성 액정 50 질량％의 액정 혼합물, 광 중합 개시제(시바 스페셜티 케미컬즈사 제조, 이르가큐어 907, 액정 혼합물에 대하여 5 질량％)를 톨루엔 용액에 고형분 20 질량％가 되도록 용해시키고, 또한 레벨링제를 첨가함으로써 위상차층 형성용 도공액을 얻었다. 해당 위상차층 형성용 도공액을 상기 광학 이방성층 상에 도공한 후, 100 ℃에서 1 분간 건조하고, 그대로 실온까지 냉각함으로써, 상기 액정 혼합물을 수직 배향시켜 위상차층을 얻었다. 또한, 100 mJ/cm2의 UV로 경화시켜 위상차 필름을 제조하였다. 이 때, 위상차층의 Rth2=-155 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
10. 실시예 7
위상차층의 Rth2=-145 nm가 되도록 막 두께를 조정한 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
11. 실시예 8
위상차층의 Rth2=-135 nm가 되도록 막 두께를 조정한 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
12. 실시예 9
광학 이방성 재료의 건조 후의 도공량을 2.8 g/m2로 한 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 방법으로 광학 이방성 필름을 제조하였다. 이 때, 광학 이방성 필름의 Re1=115 nm이고, Nz1=1.6이었다. 또한, 실시예 1과 동일하게 수직 배향시킨 위상차층을 제조하였다. 이 때, 위상차층의 Rth2=-185 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
13. 실시예 10
(1) 광학 이방성 필름의 제조
하기 화학식 (K) 및 (L)로 표시되는 중합성 액정 재료를 1:1로 혼합한 광학 이방성 재료를 시클로헥사논에 20 질량％ 용해시키고, TAC 필름(후지 필름 가부시끼가이샤 제조, 상품명: TF80UL)을 포함하는 투명 기판의 표면에 바 코팅에 의해 건조 후의 도공량이 3.0 g/m2가 되도록 도공하였다. 이어서, 50 ℃에서 4 분간 가열하여 용제를 제거한 후, 도공면에 자외선을 조사함으로써 상기 광학 이방성 재료를 고정화하였다.
이어서, 연신 실험 장치에 의해 연신 배율이 1.15배가 되도록 160 ℃에서 가열하면서 면내 방향으로 연신하여 광학 이방성 필름을 제조하였다. 이 때, 광학 이방성 필름의 Re1=90 nm이고, Nz1=2.0이었다.
(2) 위상차 필름의 제조
상기 화학식 (B), (C), 및 (D)로 표시되는 액정 재료를 함유하는 광학 이방성 재료, 광 중합 개시제(시바 스페셜티 케미컬즈사 제조, 이르가큐어 907, 광학 이방성 재료에 대하여 5 질량％)를 톨루엔 용액에 고형분 20 질량％가 되도록 용해시키고, 또한 레벨링제를 첨가함으로써 위상차층 형성용 도공액을 얻었다. 이어서, 해당 위상차층 형성용 도공액을 수직 배향막이 형성된 유리 기판 상에 도포하여 60 ℃에서 2 분간 건조하고, 수직 배향시켜 100 mJ/cm2의 UV로 경화시켰다. 이 때, 위상차층의 Rth2=-195 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
이어서, 상기 위상차층을 유리 기판으로부터 박리하고, 점착제를 통해 실시예 5에 기재된 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 접합함으로써 위상차 필름을 제조하였다.
14. 실시예 11
광학 이방성 재료의 건조 후의 도공량을 3.3 g/m2로 한 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 광학 이방성 필름을 제조하였다. 이 때, 광학 이방성 필름의 Re1=80 nm이고, Nz1=2.5였다. 또한, 실시예 10과 동일하게 수직 배향시킨 위상차층을 제조하였다. 이 때, 위상차층의 Rth2=-225 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
15. 실시예 12
광학 이방성 재료의 건조 후의 도공량을 3.6 g/m2로 한 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 광학 이방성 필름을 제조하였다. 이 때, 광학 이방성 필름의 Re1=75 nm이고, Nz1=2.9였다. 또한, 실시예 10과 동일하게 수직 배향시킨 위상차층을 제조하였다. 이 때, 위상차층의 Rth2=-245 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
16. 실시예 13
위상차층의 Rth2=-125 nm가 되도록 막 두께를 조정한 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
17. 실시예 14
위상차층의 Rth2=-115 nm가 되도록 막 두께를 조정한 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
18. 실시예 15
실시예 1에서 제조한 광학 이방성 필름의 광학 이방성층이 형성되어 있지 않은 측에, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 위상차층을 형성하여 위상차 필름을 제조하였다. 이 때, 위상차층의 Rth2=-130 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
19. 비교예 3
위상차층의 Rth2=-260 nm가 되도록 막 두께를 조정한 것 이외에는, 실시예 12와 동일한 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
20. 비교예 4
위상차층의 Rth2=-270 nm가 되도록 막 두께를 조정한 것 이외에는, 실시예 12와 동일한 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
21. 비교예 5
광학 이방성 재료의 건조 후의 도공량을 1.5 g/m2로 한 것 이외에는, 실시예 10과 동일한 방법으로 광학 이방성 필름을 제조하였다. 이 때, 광학 이방성 필름의 Re1=40 nm이고, Nz1=2.0이었다. 또한, 실시예 10과 동일하게 수직 배향시킨 위상차층을 제조하였다. 이 때, 위상차층의 Rth2=-70 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
22. 비교예 6
위상차층의 Rth2=-80 nm가 되도록 막 두께를 조정한 것 이외에는, 비교예 5와 동일한 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
23. 비교예 7
광학 이방성 재료의 건조 후의 도공량을 4.0 g/m2로 한 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 방법으로 광학 이방성 필름을 제조하였다. 이 때, 광학 이방성 필름의 Re1=180 nm이고, Nz1=2.0이었다. 또한, 실시예 6과 동일하게 수직 배향시킨 위상차층을 제조하였다. 이 때, 위상차층의 Rth2=-370 nm가 되도록 막 두께를 조정하였다.
24. 비교예 8
위상차층의 Rth2=-105 nm가 되도록 막 두께를 조정한 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 방법으로 위상차 필름을 제조하였다.
25. 평가
상술한 방법에 의해, 상기 실시예 6 내지 15 및 비교예 3 내지 8에서 제조한 광학 이방성 필름의 면내 위상차 Re1 및 Nz1, 위상차층의 두께 방향 위상차 Rth2, 위상차 필름에 대해서는 Nz 성분을 평가하였다. 상기 각 면내 위상차, 두께 방향 위상차 및 Nz1은 자동 복굴절 측정 장치 KOBRA를 이용하여 측정하였다. 위상차 필름의 Nz 성분은 상술한 수학식에 의해 산출하였다.
또한, 누출광 평가에 대해서는 하기 순서로 액정 표시 장치를 제조하고, EZ 콘트라스트(엘딤사 제조)를 이용하여, 제조한 액정 표시 장치의 좌측 경사 60도 방향의 누출광을 측정하였다.
평가 결과를 표 1에 나타내었다. 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 실시예 6 내지 15는 누출광도 적고, 시야각 특성이 양호했지만, 비교예 3 내지 8은 누출광이 많고, 시야각 특성이 실시예 6 내지 15와 비교하여 대폭 저하되어 있었다.
또한, 제조한 액정 표시 장치의 콘트라스트비 및 암소 및 명소에서의 컬러 시프트 시각을 하기 방법에 따라 평가하였다.
ㆍ액정 표시 장치의 콘트라스트비의 측정 방법
암실에서 액정 표시 장치에 백색 화상 및 흑색 화상을 표시하고, 엘딤사 제조의 제품명 「EZContrast160」을 이용하여 극각 80°방향에서의 전체 방위(0°내지 360°)의 표시 화면의 XYZ 표색계의 Y값을 측정하였다. 또한, 백색 화상에서의 Y값(Yw)과 흑색 화상에서의 Y값(Yb)으로부터 전체 방위의 콘트라스트비 「Yw/Yb」를 산출하고, 단색 농도로 콘스라스트ㆍ콘터(등고)도를 그렸다. 또한, 극각 80°란 표시 화면의 정면 방향을 0°라고 했을 때, 각도 80°로 경사된 방향을 나타낸다.
ㆍ암소 및 명소에서의 컬러 시프트 시각 평가
암소 및 명소에서 액정 표시 장치에 흑색 화상을 표시하고, 극각 60° 방향, 방위각 45° 방향에서 흑색 화상이 어떻게 보이는지 시각 평가를 행하였다. 여기서, 방위각 45°란, 관측자측의 편광판 흡수축을 0°로 하고, 백 라이트측의 편광판 흡수축을 90°라고 했을 때, 각도 45°방향을 나타낸다. 또한, 명소란, 일반 가정에서 형광등을 점등시켰을 경우의 200 룩스 정도이다.
평가 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
도 1은 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름을 구성하는 광학 이방성 필름의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1 양태의 위상차 필름의 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2 양태의 위상차 필름의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 양태의 위상차 필름의 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 편광판의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 위상차 필름을 이용한 편광판의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 위상차 필름을 이용하여 제조하는 IPS 셀의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 위상차 필름을 이용하여 제조하는 액정 표시 장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 10은 일반적인 액정 표시 장치의 일부를 모식적으로 예시하는 개략도이다.
도 11은 위상차 필름이 이용된 액정 표시 장치의 일부를 모식적으로 예시하는 개략도이다.
도 12는 위상차 필름의 사용 양태의 일례를 나타낸 개략도이다.
Claims (12)
- 셀룰로오스 유도체를 포함하는 투명 기판, 및 상기 투명 기판 상에 형성되고 상기 투명 기판을 구성하는 셀룰로오스 유도체, 및 리타데이션의 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제1의 광학 이방성 재료를 함유하는 광학 이방성층을 갖고, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름과,상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고 파장 의존성이 정분산형을 나타내는 제2의 광학 이방성 재료를 함유하고, 또한 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 위상차 필름이며,상기 제1의 광학 이방성 재료에 중합성 관능기와 메소겐기가 탄소수 4 이상의 알킬쇄를 통해 결합된 구조를 갖는 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이 포함되는 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 제1의 광학 이방성 재료 중의 중합성 막대상 분자를 포함하는 화합물이, 분자 내에 단일한 중합성 관능기를 갖는 단관능 중합성 액정 화합물인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 광학 이방성 필름의 면내 리타데이션(Re)의 파장 의존성이 정분산형인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 유도체가 트리아세틸 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제1항에 기재된 위상차 필름과, 상기 위상차 필름이 구비하는 상기 광학 이방성 필름 상이며 상기 위상차층이 형성된 측과는 반대측면 상에 형성된 편광자와, 상기 편광자 상에 형성된 편광판 보호 필름을 갖는 것을 특징으로 하는 편광판.
- 제5항에 있어서, 상기 편광판 보호 필름이 시클로올레핀계 수지 또는 아크릴계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광판.
- 셀룰로오스 유도체를 포함하는 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 갖고, 면내 방향에서의 지상축 방향의 굴절률 nx1과, 면내 방향에서의 진상축 방향의 굴절률 ny1의 사이에 nx1>ny1의 관계가 성립하는 광학 이방성 필름과,상기 광학 이방성 필름 상에 형성되고 수직 배향을 형성한 액정 재료를 함유 하며, 또한 면내 방향에 있어서 서로 직교하는 임의의 x, y 방향의 굴절률 nx2, ny2와, 두께 방향의 굴절률 nz2의 사이에 nx2≤ny2<nz2의 관계가 성립하는 위상차층을 갖는 위상차 필름이며,Nz 성분(Nz)이 -0.5<Nz<0.5의 범위 내이고, 면내 리타데이션(Re)이 50 nm<Re<170 nm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제7항에 있어서, 광학 이방성 필름의 면내 리타데이션(Re1)이 50 nm<Re1<170 nm의 범위 내이고, Nz 성분(Nz1)이 1.0<Nz<3.0의 범위 내인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제7항에 있어서, 상기 위상차층의 두께 방향의 리타데이션(Rth2)이 -270 nm<Rth2<-50 nm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제7항에 있어서, 상기 셀룰로오스 유도체가 트리아세틸 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제7항에 있어서, Nz 성분(Nz)이 -0.5<Nz<0.3의 범위 내인 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
- 제7항에 있어서, 상기 위상차층이, 상기 광학 이방성 필름의 광학 이방성층 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 위상차 필름.
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Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20071015 |
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| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
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