JP5903724B2 - 液晶フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、液晶フィルム、液晶フィルムの製造方法、光学素子及びＬＣＤ(Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ)に関する。
ＬＣＤ(Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ)は、液晶パネル及び前記液晶パネルの上部側と下部側に配置された偏光板を含むことができ、前記偏光板の以外にも多様な機能性光学素子を含むことができる。
ＬＣＤでは、液晶パネルの各画素別に液晶の配向を変化させて映像を表示することができる。ＬＣＤは、自体発光型の素子ではないから、通常的に液晶パネルの下部側偏光板の裏面にＢＬＵ(Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ)などの光源を位置させることで、前記光源から出射される光をパネルに透過させて映像を表示する。
ＬＣＤなどのディスプレイ装置に用いられる液晶フィルムには、ディスプレイ装置に優れた画質を提供するべく、ディスプレイ装置の輝度を向上させる効果を最大化し、さらに光源の色座標を効果的に再現することが期待されている。
したがって、前記のような従来の諸問題点を解消するために提案されたものであって、本発明の目的は、液晶フィルム、液晶フィルムの製造方法、光学素子及びＬＣＤを提供することにある。
本発明は、液晶フィルム(ＬＣＦ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｌｍ)に関するもので、例示的な液晶フィルムは、 コレステリック配向された液晶領域を含む液晶層(以下、「ＣＬＣ層」と称する)を含む。
本発明の例示的な液晶フィルムの製造方法は、コレステリック配向された液晶領域を含む液晶層を形成する方法を含み、前記液晶領域が、コレステリック液晶分子の導波器の螺旋軸が前記液晶層の厚さ方向と平行に配向されたコレステリック配向領域と、前記螺旋軸が前記液晶層の厚さ方向と平行ではないように配向されたコレステリック配享領域と、を有する液晶層を含むように液晶層を形成する。
本発明の例示的な光学素子は、前記液晶フィルム、及び前記液晶フィルムの液晶層の上部に形成されているλ/４波長層を含むことができる。
本発明の例示的な液晶表示装置は、前記光学素子を含むことができる。
本発明の例示的な液晶フィルムは、ＬＣＤなどのディスプレイ装置の光利用効率を改善し、輝度を向上させることができる反射型偏光板で使われることができる。特に、前記液晶フィルムは、液晶層の内部にホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域が含まれて輝度向上効果を極大化することができ、且つ光源が有する色座標を効果的に再現することができるので、優秀な映像品質を有するディスプレイ装置を提供する。
ＣＬＣの説明のための例示的な図である。 ＣＬＣの配向を説明するための例示的な図である。 ＣＬＣ層内でＣＬＣ領域の配置を例示的に説明する図である。 例示的な液晶フィルムを示す図である。 例示的な光学素子を示す図である。 例示的な光学素子を示す図である。 例示的な光学素子を示す図である。 例示的な光学素子を示す図である。 例示的な光学素子を示す図である。 例示的な光学素子を示す図である。 例示的な光学素子を示す図である。 例示的な光学素子を示す図である。 例示的なＬＣＤを示す図である。 実施例での透過率測定結果を示す図である。 比較例での透過率測定結果を示す図である。
本発明は、液晶フィルム(ＬＣＦ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｌｍ)に関する。例示的な液晶フィルムは、コレステリック配向された液晶領域を含む液晶層(以下、「ＣＬＣ層」と称する)を含むことができる。前記液晶領域は、液晶分子の導波器(ｄｉｒｅｃｔｏｒ)が螺旋軸(ｈｅｌｉｃａｌ ａｘｉｓ)に沿って捩れながら層を成して配向している螺旋状構造のコレステリック配向された液晶領域であり、前記ＣＬＣ層は、前記のような液晶領域を２個以上含む。
前記液晶領域は、前記領域の螺旋軸が前記ＣＬＣ層の厚さ方向と平行に形成されているコレステリック配向された液晶領域、及び前記領域の螺旋軸が前記ＣＬＣ層の厚さ方向と平行ではないように形成されているコレステリック配向された液晶領域と、を含む。
本明細書において、用語「ＣＬＣ層の厚さ方向」は、前記ＣＬＣ層の一つの主表面とそれと対向する主表面を最短距離で連結する仮想の線と平行な方向を意味する。一例で、前記液晶フィルムが後述のような基材をさらに含み、前記ＣＬＣ層が前記基材の一面に形成されている場合には、前記ＣＬＣ層の厚さ方向は、前記ＣＬＣ層が形成されている基材の面と垂直の方向に形成された仮想の線と平行な方向である。
本明細書において、角度を定義するにおいて、垂直、水平、直交または平行などの用語を使用する場合、これは目的する効果を損傷させない範囲での実質的な垂直、水平、直交または平行を意味することで、例えば、製造誤差(ｅｒｒｏｒ)または偏差(ｖａｒｉａｔｉｏｎ)などを考慮した誤差を含む。例えば、前記各々の場合は、約±１５度以内の誤差、約±１０度以内の誤差または約±５度以内の誤差を含むことができる。
前記ＣＬＣ層は、コレステリック配向された液晶領域を含む。本明細書において、コレステリック液晶またはコレステリック配向された液晶は、「ＣＬＣ」と略称することができる。図１を参照すれば、ＣＬＣは、液晶分子の導波器(図１のｎ)が螺旋軸(図１のＸ)に沿って捩れながら層を成して配向した螺旋状の構造を有する。前記ＣＬＣの構造において、液晶分子の導波器が３６０度の回転を完成するまでの距離(図１のＰ)を「ピッチ(ｐｉｔｃｈ)」と称する。本明細書において、用語「液晶領域またはＣＬＣ領域」は、ＣＬＣの導波器が３６０度の回転を完成している領域を意味する。本明細書において、各ＣＬＣ領域は、前記領域の螺旋軸の前記ＣＬＣ層の厚さ方向に対する配向形態から角度または各液晶領域の反射光の中心波長により区分することができる。
ＣＬＣは、円形偏光の光を選択的に反射させることができる。ＣＬＣにより反射される光の波長は液晶の屈折率及びピッチに依存する。ＣＬＣ導波器の螺旋形の捩れは材料の誘電体テンソルで空間的に周期的な変形を誘発し、これは光の波長の選択的反射を起こす。一般的に、ＣＬＣでは螺旋軸に沿って伝播される光に対して、波長λが一般式１の範疇である時、ブラッグ(Ｂｒａｇｇ)反射が発生する。
［数１］
ＮｏＰ < λ < ＮｅＰ
前記一般式１において、Ｐは、ＣＬＣ領域のピッチであり、Ｎｅは、ＣＬＣの導波器に対して平行に偏光された光に対するＣＬＣの屈折率を示し、Ｎｏは、ＣＬＣの導波器に垂直に偏光された光に対するＣＬＣの屈折率を示す。
また、ＣＬＣにより反射される光の波長範囲の中心波長λ０は、下記一般式２により近似されることができる。
［数２］
λo ＝０.５(Ｎｏ＋Ｎｅ)Ｐ
前記一般式２において、Ｐ、Ｎｅ及びＮｏは、前記一般式１での定義と同様である。
また、ＣＬＣにより反射される光のスペクトラム幅△λ０は、下記一般式３により近似されることができる。
［数３］
△λ０＝２λo(Ｎｏ−Ｎｅ)/(Ｎｏ＋Ｎｅ) ＝ Ｐ(Ｎｅ−Ｎｏ)
前記一般式３において、Ｐ、Ｎｅ及びＮｏは、前記一般式１での定義と同様である。
前記ＣＬＣ層の液晶領域は、前記ＣＬＣ層の厚さ方向と平行な方向に螺旋軸を有するＣＬＣ領域と、前記ＣＬＣ層の厚さ方向と平行ではない方向に螺旋軸を有するＣＬＣ領域と、を含む。
ＣＬＣ領域の螺旋軸の配置を図２を参照して例示的に説明すれば、下記の通りである。
通常的に、ＣＬＣ領域は、螺旋状で回転しているＣＬＣ分子を含み、前記ＣＬＣ分子の導波器、例えば、ＣＬＣ分子の長軸の螺旋軸が前記ＣＬＣ層の厚さ方向に対して平行になるように整列される。通常的な場合、ＣＬＣ領域は、図２のＡに示したように、ＣＬＣの螺旋軸ＨＡが、ＣＬＣ層の厚さ方向２１と平行に配向される。図２において、前記厚さ方向２１と垂直の方向２２は、例えば、上述のような基材の面方向を意味することができる。本明細書において、前記のように螺旋軸がＣＬＣ層の厚さ方向と平行な状態で配向されているＣＬＣ領域は、平面(ｐｌａｎａｒ)配向されたＣＬＣ領域であると呼称することができる。
ＣＬＣの配向条件や、あるいはＣＬＣが形成される基材の面の特性に応じては、前記ＣＬＣ分子の導波器の螺旋軸を前記ＣＬＣ層の厚さ方向とは平行ではない方向に整列することができる。例えば、図２のＢに示したように、ＣＬＣの螺旋軸ＨＡをＣＬＣ層の厚さ方向２１と垂直の方向に配向するか、図２のＣに示したように、ＣＬＣの螺旋軸ＨＡがＣＬＣ層の厚さ方向２１と垂直及び平行な方向以外の方向に配向が行われることができる。本明細書では、前記のように螺旋軸がＣＬＣ層の厚さ方向と垂直の状態で配向されているＣＬＣ領域は、ホメオトロピック(ｈｏｍｅｔｒｏｐｉｃ)配向されたＣＬＣ領域と呼称し、螺旋軸がＣＬＣ層の厚さ方向と垂直及び平行な方向以外の方向に配向した状態のＣＬＣ領域は、フォーカルコニック(ｆｏｃａｌ ｃｏｎｉｃ)配向されたＣＬＣ領域であると呼称する。
通常的な方式で形成されたＣＬＣ層内でＣＬＣ領域は、螺旋軸がＣＬＣ層の厚さ方向と平行を成しながら配向される。しかし、前記液晶フィルムのＣＬＣ層には、人為的に螺旋軸がＣＬＣ層の厚さ方向と平行以外の方向に形成されるＣＬＣ領域を含ませる。前記螺旋軸がＣＬＣ層の厚さ方向と平行以外の方向に形成されるＣＬＣ領域は、例えば、ＣＬＣ層に入射される光を散乱または拡散させて前記液晶フィルムの輝度特性及び視野角特性を一層向上させることができる。
前記ホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域のＣＬＣ層内での量や位置及び分布状態、またはフォーカルコニック配向で螺旋軸がＣＬＣ層の厚さ方向と成す角度などは、特別に限定されない。一例で、前記ホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域は、前記領域によりＣＬＣ層が光を散乱または拡散させて示す前記ＣＬＣ層のヘイズ(ｈａｚｅ)が所定範囲になるように形成及び配置されている。一例において、前記のようなホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域を含む前記ＣＬＣ層は、ヘイズ数値が５％以上、１０％以上または１５％以上である。前記ＣＬＣ層のヘイズは、前記液晶フィルムが適用される用途によって各々の用途で一番好適な効果を発揮するように選択されることができる。前記ＣＬＣ層のヘイズは、例えば、Ｍｕｒａｋａｍｉ ｃｏｌｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ社のＨＲ−１００またはＨＭ−１５０などようなヘイズメーター(ｈａｚｅｍｅｔｅｒ)を使用して製造社のマニュアルによって測定することができる。また、前記ＣＬＣ層のヘイズの上限は、特別に限定されるものではなく、例えば、前記上限は、３０％、２５％または２０％程度である。
また、前記ＣＬＣ層は、反射光の中心波長がお互いに相異なっている少なくとも２種類以上のＣＬＣ領域を含むことができる。前記２種類以上のＣＬＣ領域を含むＣＬＣ層は、単一層であってもよい。本明細書において、単一層のＣＬＣ層には、２個以上のＣＬＣ層を積層または付着して形成されるＣＬＣ層や、ＣＬＣ層を形成するためにＣＬＣ組成物を複数回コーティングして形成されたＣＬＣ層などは含まれない。前記のように２種類以上のＣＬＣ領域を含むＣＬＣ層を単一の層で形成すれば、一層薄い厚さで広い波長帯域で選択的な反射特性を確保すると共に、層間界面による光の反射損失なども防止することができる。本明細書では、前記のように反射光の中心波長が相異なっているＣＬＣ領域を２種類以上含む単一層のＣＬＣ層は広帯域特性を有するＣＬＣ層であると呼称されることができる。
前記反射光の中心波長によって分類される各々のＣＬＣ領域は、プランナー、ホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域である。
ＣＬＣ層が反射光の中心波長が相異なっている少なくとも２種のＣＬＣ領域を含む場合、前記各ＣＬＣ領域の分布は、特別に限定されるものではない。一例において、前記ＣＬＣ領域は、ＣＬＣ層の厚さ方向に沿って前記中心波長が長波長から短波長または短波長から長波長に順次変化されるように配置されるか、または前記中心波長が順次に短くなっている途中さらに増加する方向または順次に長くなっている途中さらに減少する方向に配置されるか、または前記中心波長がＣＬＣ層の厚さ方向に沿って不規則的に変化するように配置されることができる。
一例において、前記ＣＬＣ層は、反射光の中心波長が可視光線の赤色(ｒｅｄ)光領域に属するＣＬＣ領域、反射光の中心波長が可視光線の緑色(ｇｒｅｅｎ)光領域に属するＣＬＣ領域、及び反射光の中心波長が青色(ｂｌｕｅ)光領域に属するＣＬＣ領域を少なくとも含むことができる。
図３は、前記ＣＬＣ層２を抽象的に図式した模式図として、ＣＬＣ層２の一つの主表面２１側から他の主表面２２側方向に反射光の中心波長が赤色(Ｒｅｄ)光の範疇に属するＣＬＣ領域２３１、緑色(Ｇｒｅｅｎ)光の範疇に属するＣＬＣ領域２３２及び青色(Ｂｌｕｅ)光の範疇に属するＣＬＣ領域２３３が順次に配置された例を示す。
前記ＣＬＣ層は、反射光の中心波長が４００ｎｍ〜５００ｎｍである第１の領域、反射光の中心波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍである第２の領域及び反射光の中心波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍである第３の領域を少なくとも含むことができる。前記第１から第３の領域は、ＣＬＣ層の厚さ方向に沿って前記中心波長が順次に増加または減少する方向に配置することができるが、これに限定されるものではない。また、前記反射光の中心波長は、例えば、前記一般式２に基づいて測定することができ、この分野では前記中心波長を測定する方式が広く公知されている。
一例において、ＣＬＣ層は、液晶高分子を含むことができる。例示的なＣＬＣ層の製造方法は、架橋性または重合性液晶化合物及びキラル剤(ｃｈｉｒａｌ ａｇｅｎｔ)を含む組成物をコーティングし、前記キラル剤により螺旋ピッチを誘導した状態で前記組成物を重合または架橋させて形成することができ、この場合、前記ＣＬＣ層は、架橋または重合された液晶高分子を含むことができる。前記キラル剤は、架橋性または重合性や非架橋性または非重合性であってもよい。
一つの例示的なＣＬＣ層は、下記化学式１で表示される化合物を架橋または重合された形態で含むことができる。
Figure 0005903724
 前記化学式１において、Ａは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ１からＲ１０は、各々独立的に、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコッキシ基、シアノ基、ニトロ基、−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは下記化学式２の置換基である。好ましくは、Ｒ１からＲ１０の中で少なくとも一つは、−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは下記化学式２の置換基であり、前記Ｑは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、アルケニル基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基である。
Figure 0005903724
 前記化学式２において、Ｂは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ１１からＲ１５は、各々独立的に、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、シアノ基、ニトロ基または−Ｏ−Ｑ−Ｐである。好ましくは、Ｒ１１からＲ１５の中で少なくとも一つは、−Ｏ−Ｑ−Ｐであり、前記Ｑは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、アルケニル基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基である。
前記化学式２で、Ｂの左側の「−」は、Ｂが化学式１のベンゼンに直接連結されることを意味する。
前記化学式１及び化学式２において、用語『単一結合』は、ＡまたはＢで表示される部分に別途の原子が存在しない場合を意味する。例えば、化学式１において、Ａが単一結合の場合、Ａの両側のベンゼンが直接連結すされてビフェニル(ｂｉｐｈｅｎｙｌ)構造を形成することができる。
前記化学式１及び化学式２において、ハロゲンでは、塩素、臭素またはヨウ素などを例示することができる。
前記化学式１及び化学式２において、アルキル基では、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状アルキル基または炭素数３〜２０、炭素数３〜１６または炭素数４〜１２のシクロアルキル基を例示することができる。また、前記アルキル基は、任意的に一つ以上の置換基により置換されることができる。
前記化学式１及び化学式２において、アルコキシ基では、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭１〜８または炭素数１〜４のアルコキシ基を例示することができる。前記アルコキシ基は、直鎖状、分岐状または環状である。また、前記アルコキシ基は、任意的に一つ以上の置換基により置換されることができる。
また、前記化学式１及び化学式２において、アルキレン基またはアルキリデン基では、炭素数１〜１２、炭素数４〜１０または炭素数６〜９のアルキレン基またはアルキリデン基を例示することができる。前記アルキレン基またはアルキリデン基は、直鎖状、分岐状または環状である。また、前記アルキレン基またはアルキリデン基は、任意的に一つ以上の置換基により置換されることができる。
また、前記化学式１及び化学式２において、アルケニル基では、炭素数２〜２０、炭素数２〜１６、炭素数２〜１２、炭素数２〜８または炭素数２〜４のアルケニル基を例示することができる。前記アルケニル基は、直鎖状、分岐状または環状である。また、前記アルケニル基は、任意的に一つ以上の置換基により置換されることができる。
前記アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルキレン基またはアルキリデン基に置換される置換基では、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基またはアリール基などを例示することができるが、これに限定されるものではない。
また、前記化学式１及び科学式２において、Ｐは、好ましくは、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基であり、より好ましくは、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基であり、さらに好ましくは、アクリロイルオキシ基である。
前記化学式１及び科学式２において少なくとも一つ以上存在することができる−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは化学式２の残基は、例えば、Ｒ３、Ｒ８またはＲ１３の位置に存在することができ、例えば、１個または２個が存在することができる。また、前記化学式１の化合物または化学式２の残基において−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは化学式２の残基以外の置換基は、例えば、水素、ハロゲン、炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、炭素数４〜１２のシクロアルキル基、シアノ基、炭素数１〜４のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基であり、好ましくは、塩素、炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、炭素数４〜１２のシクロアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基またはシアノ基である。
前記ＣＬＣ層に含まれることができるキラル剤(ｃｈｉｒａｌ ａｇｅｎｔ)では、前記液晶高分子または液晶化合物の液晶性、例えば、ネマチック規則性を損傷させないで、目的する螺旋ピッチを誘発することができるものであれば、特別に制限なしに使用することができる。液晶に螺旋ピッチを誘発するためのキラル剤は、分子構造中にキラリティー(ｃｈｉｒａｌｉｔｙ)を少なくとも含む必要がある。キラル剤では、例えば、１つあるいは２つ以上の不斉炭素(ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｃａｒｂｏｎ)を有する化合物、キラルなアミンやキラルなスルフォキシドなどのようにヘテロ原子上に不斉点(ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｐｏｉｎｔ)を有する化合物、あるいはクムレン(ｃｕｍｕｌｅｎｅ)やビナフトール(ｂｉｎａｐｈｔｈｏｌ)などの軸不斉を有する光学活性な部位(ａｘｉａｌｌｙ ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ、ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ａｃｔｉｖｅ ｓｉｔｅ)を有する化合物を例示することができる。前記キラル剤は、例えば、分子量が１,５００以下の低分子化合物である。例えば、キラル剤では、市販のキラルネマチック液晶、例えば、キラルドーパント液晶Ｓ−８１１(Ｍｅｒｃｋ社製)またはＬＣ７５６(ＢＡＳＦ社製)などを使用することができる。
前記ＣＬＣ層は、例えば、３μｍ〜８μｍまたは４μｍ〜６μｍの厚さを有する。ＣＬＣ層の厚さを前記範囲で制御することで、ＣＬＣ層内でホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域を効果的に形成し、また、前記フィルムを多様な用途で効果的に適用することができる。
一例において、前記液晶フィルムは、基材をさらに含み、前記ＣＬＣ層が前記基材の少なくとも一面に形成されている。
図４は、例示的な液晶フィルム４を示す断面図として、基材４２の上部に前記のようなＣＬＣ層４１が形成されている。
基材では、多様な種類の基材を使用することができる。一例で、前記基材では、光学的等方性基材、位相遅延層(ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ)などのように光学的異方性基材または偏光素子などを使用することができる。
前記光学的等方性基材では、ガラスまたは透明プラスチック基材などのような透明基材を使用することができる。プラスチック基材では、ＤＡＣ(ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ)またはＴＡＣ(ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ)基材のようなセルロース基材、ノルボルネン誘導体樹脂基材などのＣＯＰ(ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ)基材、ＰＭＭＡ(ｐｏｌｙ(ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ)基材などのアクリル基材、ＰＣ(ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ)基材、ＰＥ(ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)またはＰＰ(ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ)基材などのようなオレフィン基材、ＰＶＡ(ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ)基材、ＰＥＳ(ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ)基材、ＰＥＥＫ(ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ)基材、ＰＥＩ(ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ)基材、ＰＥＮ(ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｔｌａｔｅ)基材、ＰＥＴ(ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ)基材 などのようなポリエステル基材、ＰＩ(ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ)基材、ＰＳＦ(ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ)基材、ＰＡＲ(ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ)基材またはフッ素樹脂基材などを例示することができる。前記基材は、例えば、シートまたはフィルム形状である。
光学的異方性基材、例えば、位相遅延層では、λ/４波長層またはλ/２波長層などを使用することができる。本明細書において、用語「λ/４波長層」は、入射光をその波長の１/４波長ほど位相遅延させることができる光学素子を意味し、「λ/２波長層」は、入射光をその波長の１/２波長ほど位相遅延させることができる光学素子を意味する。前記位相遅延層は、重合性液晶化合物を配向及び重合させて形成された液晶高分子層であるか、延伸または収縮工程などにより複屈折性を付与したプラスチックフィルムである。一例において、位相遅延層は、傾斜延伸により複屈折性が付与されたプラスチックフィルム、例えば、傾斜延伸されたＣＯＰフィルムなどであってもよい。
偏光素子では、この分野で公知されている通常的な素子が使われることができる。例えば、前記偏光素子は、ポリビニールアルコール樹脂に異色性色素などを吸着及び配向させて製造される素子を使用することができる。
液晶フィルムが基材を追加で含む場合、前記ホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域は、ＣＬＣ層内で前記基材側方向に分布していることが好ましい。一例において、前記ＣＬＣ層内では、ホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域が基材の上部表面と平行な方向に層を成すと共に、ＣＬＣ層の基材側から所定の厚さを有するように配向されており、その以外の領域は、平面配向されたＣＬＣ領域が存在することができる。
一例において、前記ホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域を形成させるために、前記基材の少なくともＣＬＣ層が形成される面は親水性であることができる。一例において、前記基材の少なくともＣＬＣ層が形成される面は、水に対するぬれ角(ｗｅｔｔｉｎｇ ａｎｇｌｅ)が０度〜５０度、０度〜４０度、０度〜３０度、０度〜２０度または０度〜１０度であるか、１０度〜５０度、２０度〜５０度、３０度〜５０度程度である。このような範囲のぬれ角を有する基材の面にＣＬＣ層を形成すれば、前記ホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域を適切に形成することができる。前記基材の水に対するぬれ角を測定する方式は、特別に限定されるものではなく、この分野で公知されているぬれ角の測定方式を使用することができる。例えば、ＫＲＵＳＳ社製のＤＳＡ１００機器を使用して製造社のマニュアルに応じて測定することができる。
基材が前記ぬれ角を有するようにするためには、基材の面に親水化処理を実行するか、または基材として親水性官能基を含む基材を使用する。この分野では、基材のぬれ角を前記範囲で制御することができる多様な親水化処理方式や、前記のようなぬれ角を有する基材が多様に公知されている。親水化処理では、コロナ処理、プラズマ処理またはアルカリ処理などを例示することができる。したがって、一例において前記基材の面にはコロナ処理層、プラズマ処理層またはアルカリ処理層を形成することができる。
また、前記のような範囲のぬれ角を有する基材上にＣＬＣ層を形成すれば、ＣＬＣ層の配向のために通常的に使われる配向膜を使用せずにＣＬＣ層の配向や配向されたＣＬＣ領域の螺旋軸を目的する範囲で制御することができる利点がある。しかし、必要に応じて、前記基材のＣＬＣ層が形成される面にはラビング配向膜または高分子配向膜などの公知の配向膜が形成されてもよい。
液晶フィルムに含まれる基材には適切な表面処理が実行されている。一例で、前記表面処理された層は、ディンプルパターン(ｄｉｍｐｌｅ ｐａｔｔｅｒｎ)を有する表面処理面である。これによって、基材にはディンプルパターンが形成されている。ディンプルパターンを適切に形成することで、液晶フィルムにヘイズを追加的に調節するか、表示装置などに適用された場合、他の部品や光学フィルムなどと接触して染みなどを誘発する現象を効果的に抑制することができる。また、適切な光拡散効果を得ることができ、表示装置の光特性、反射防止特性、輝度特性及びコントラスト特性を向上させる効果も得ることができる。
ディンプルパターンを形成する方式は、特別に限定されるものではなく、例えば、基材の製造過程で適切なエムボシング(ｅｍｂｏｓｓｉｎｇ)処理を実行するか、または基材に硬化性樹脂組成物をコーティングして金型などと接触させた状態で硬化させて適切な凹凸構造を付与するか、あるいは硬化性樹脂組成物に適切なビード(ｂｅａｄ)を配合し、これを基材にコーティング及び硬化させる方式で形成することができる。
前記方式で硬化性樹脂組成物を使用する時、硬化されてハード(ｈａｒｄ)な硬化層を形成することができる組成物を使用する場合には、基材に優秀な耐磨耗性及び耐スクラッチ性を付与し、また高温及び/または高湿条件のような苛酷な条件下でも寸法安全性を有するようにすることができる。
前記硬化性樹脂組成物を使用してディンプルパターンを形成する場合、使用できる樹脂では、例えば、多様な常温硬化型、湿気硬化型、熱硬化型または光硬化型樹脂組成物を使用することができ、これによって、前記ディンプルパターンは、前記のような樹脂組成物を硬化された状態で含むことができる。好ましくは、熱硬化型または光硬化型樹脂組成物、より好ましくは、光硬化型樹脂組成物を使用することができる。前記「硬化された状態」とは、樹脂組成物に含まれる成分が架橋反応または重合反応などを経て樹脂組成物がハード(ｈａｒｄ)な状態に転換された場合を意味する。また、前記常温硬化型、湿気硬化型、熱硬化型または光硬化型樹脂組成物は、前記のような硬化された状態が常温下で誘導されるか、あるいは適切な湿気の存在下、熱の印加または紫外線のような電磁気波の照射により誘導されることができる組成物を意味する。
一例において、前記樹脂組成物は、主材料としてアクリル化合物、エポキシ化合物、ウレタン系化合物、フェノール系化合物またはポリエステル系化合物などを含むことができる。前記「化合物」は、単量体性、オリゴマー性または重合体性化合物である。
一例では、前記樹脂組成物として、透明性などの光学的特性が優秀であり、黄変などに対する抵抗性が卓越なアクリル系樹脂組成物、好ましくは、紫外線硬化型アクリル系樹脂組成物を使用することができる。
紫外線硬化型アクリル系樹脂組成物は、アクリレートオリゴマー及び希釈用単量体を含むことができ、必要に応じて、硬度確保のために前記希釈用単量体として多官能性アクリレートを使用することができる。前記アクリレートオリゴマーの例では、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、エステル系アクリレートまたはエーテル系アクリレートなどを挙げることができ、好ましくは、ウレタンアクリレートを使用することができる。この分野では、紫外線硬化型組成物を製造するための多様なアクリレートオリゴマーが知られており、本発明では前記のような化合物を適切に選択することができる。
紫外線硬化型アクリル系樹脂組成物の製造に使用できる希釈用単量体の種類もこの分野で多様に知られており、その一つの好ましい例では、多官能性アクリレートを挙げることができるが、前記希釈用単量体の種類は、これに限定されるものではない。前記多官能性アクリレートの例では、１,４−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、１,６−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールアジペート(ｎｅｏｐｅｎｔｙｌｇｌｙｃｏｌ ａｄｉｐａｔｅ)ジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバル酸(ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｐｕｉｖａｌｉｃ ａｃｉｄ)ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(ｄｉｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｙｌ)ジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性ジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリロキシエチルイソシアヌレート、アリル(ａｌｌｙｌ)化シクロヘキシルジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性ヘキサヒドロフタル酸ジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチルプロパンジ(メタ)アクリレート、アダマンタン(ａｄａｍａｎｔａｎｅ)ジ(メタ)アクリレートまたは９,９−ビス［４−(２−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル］フルオリン(ｆｌｕｏｒｉｎｅ)などのような２官能型アクリレート、トリメチルロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、３官能型ウレタン(メタ)アクリレートまたはトリス(メタ)アクリロキシエチルイソシアヌレートなどの３官能型アクリレート、ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレートまたはペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートなどの４官能型アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートなどの５官能型アクリレート、及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートまたはウレタン(メタ)アクリレート(例えば、イソシアネート単量体及びトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートの反応物など、例えば、Ｋｙｏｅｉｓｈａ社製のＵＡ−３０６IまたはＵＡ-３０６Ｔ)などの６官能型アクリレートなどを挙げることができ、樹脂層の硬度確保のために、４官能型以上、好ましくは、６官能型以上のアクリーイトを使用することができるが、これに限定されるものではない。
紫外線硬化型アクリル系樹脂組成物を製造するための前記成分の選択や選択された成分の配合の割合などは、特別に限定されるものではなく、目的する樹脂層の硬度及びその他物性を考慮して調節することができる。
また、前記ディンプルパターンを上述の硬化性樹脂組成物にビッドを配合して形成する場合、前記ビードでは、好ましくは、光散乱性ビードを使用することができる。用語 「光散乱性ビード」は、前記樹脂層、例えば、上述の硬化された状態の樹脂組成物とは相異なっている屈折率を有し、樹脂層内に入射される光を内部で散乱させることができるビードを意味する。一例において、前記光散乱性ビードは、樹脂屈折率の差が０.０３以下、好ましくは、０.０２〜０.２である。前記屈折率の差が過度に大きくなれば、樹脂内での散乱が過度に発生してヘイズを大きく増加させる一方、樹脂光透過度を低下させるか、表示装置のコントラストなどを低下させる恐れがある。
前記光散乱性ビードの形状は、特別に限定されるものではなく、例えば、球形、楕円形、多面体形、無定形またはその他形状を有することができる。前記ビードまたは光散乱性ビードは、平均直径が５０ｎｍ〜５,０００ｎｍであることが好ましい。また、一例では、前記ビードまたは光散乱性ビードとして、表面に凹凸が形成されていることを使用することができ、具体的には、平均表面粗度(Ｒｚ)が１０ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは、２０ｎｍ〜４０ｎｍや、表面に形成された凹凸の最大高さが約１００ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは、２００ｎｍ〜４００ｎｍであり、凹凸間の幅が４００ｎｍ〜１,２００ｎｍ、好ましくは、６００ｎｍ〜１,０００ｎｍであるビードまたは光散乱性ビードを使用することができる。ビードまたは光散乱性ビードの形状を前記のように調節することで、樹脂内での分散性から相溶性を高めて、樹脂単位体積当たりビードの数を適切に調節して、目的する散乱効果及びヘイズ数値を効果的に確保することができる。
光散乱性ビードの具体的な種類は、上述の条件を満足するものであれば、特別に限定されるものではなく、多様な無機系または有機系ビードを使用することができ、好ましくは、無機系ビードを使用することができる。無機系ビードの例では、シリカ、非晶質チタニア、非晶質ジルコニア、酸化インジウム、アルミナ、非晶質酸化亜鉛、非晶質酸化セリウム、酸化バリウム、炭酸カルシウム、非晶質チタン酸バリウム及び硫酸バリウムよりなった群から選択された一つ以上を有することができ、有機系ビードの例では、アクリル系樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂などの有機系素材の架橋物または非架橋物などを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
ディンプルパターンを形成する樹脂層内で前記光散乱性ビードの含量は、特別に限定されるものではない。一例では、樹脂及びビードの種類などを考慮して、樹脂層が適正にディンプルパターンを形成し、またヘイズ数値が効果的に調節されることができるようにビードの含量を調節することができる。
前記樹脂組成物には、必要に応じて、重合開始剤、紫外線遮断剤または吸収剤、帯電防止剤または分散剤などの添加剤が適切に含まれている。
前記ディンプルパターンの具体的な形状は、特別に限定されるものではなく、一例では、前記パターンが約１５％以下のヘイズ数値を示すように制御されることができる。前記のようなヘイズ数値は、ディンプルパターンの形状を適切に制御するか、あるいはディンプルパターンを形成する樹脂層内のビードの屈折率や含量を調節する方式で達成することができる。
前記基材には、上述のディンプルパターンの外にも必要に応じて多様な表面処理が実行される。このような表面処理の例では、低反射処理、反射防止処理、防幻処理及び高解像度防幻処理を挙げることができ、その中で一つまたは二つ以上の処理が基材に実行されることができる。前記各々の表面処理を実行する方式は、特別に限定されるものではなく、この分野で公知されている多様な方式を適用することができる。
また、本発明は、液晶フィルムの製造方法に関するものである。例示的な液晶フィルムの製造方法は、ＣＬＣ領域を含むＣＬＣ層を形成する。
前記ＣＬＣ層の形成は、前記ＣＬＣ領域がＣＬＣ分子の導波器の螺旋軸が前記ＣＬＣ層の厚さ方向と平行にコレステリック配向されたＣＬＣ領域と、前記螺旋軸が前記ＣＬＣ層の厚さ方向と平行ではないようにコレステリック配向されたＣＬＣ領域、を含むように実行される。前記ＣＬＣ分子の導波器の螺旋軸がＣＬＣ層の厚さ方向と平行ではないようにコレステリック配向されたＣＬＣ領域は、上述したホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域である。
前記ホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域を形成する方式は、特別に限定されるものではなく、例えば、コレステリックＣＬＣ層を上述のぬれ角を有する基材の親水性表面に形成するか、またはＣＬＣ層を形成するために使用する液晶組成物に適切な添加剤を配合する方式を使用することができる。
一例で、前記ＣＬＣ層の形成は、ぬれ角が０度〜５０度、０度〜４０度、０度〜３０度、０度〜２０度または０度〜１０度である基材の表面にＣＬＣ組成物を塗布してＣＬＣ層を形成するステップを含むことができる。前記のようなぬれ角を有する基材では、表面に適切な親水化処理を実行した基材、またはその自体が親水性官能基を含んではじめから親水性を有する基材を使用することができる。
前記親水化処理では、コロナ処理、プラズマ処理またはアルカリ処理などを例示することができる。前記処理条件は、特別に限定されるものではない。この分野では、基材に親水性を付与するための多様な方式が公知されており、前記のような方式を採用して前記ぬれ角を基材が示すように親水化処理を実行することができる。
前記ぬれ角を有する面にＣＬＣ組成物を適用してＣＬＣ層を形成することができる。前記用語「ＣＬＣ組成物」は、目的するパターンで液晶領域を含むＣＬＣ層を形成するために使われることができるすべての種類の組成物が含まれる。
一例において、前記組成物は、ネマチック液晶化合物及びキラル剤を含むことができる。また、前記組成物は、化学式１で表示される化合物の重合または架橋のための開始剤または架橋剤などをさらに含むことができる。適切な重合開始剤は重合または架橋を開始して伝播するために自由ラジカルを発生させることができるものを含むことができる。自由ラジカル開始剤は、例えば、安全性または半減期によって選択されることができる。好ましくは、自由ラジカル開始剤は、吸収または他の方式によりＣＬＣ層で追加の色を発生しない。自由ラジカル開始剤は、典型的に熱的自由ラジカル開始剤または光開始剤である。熱的自由ラジカル開始剤は、例えば、パーオキサイド、パースルフェートまたはアゾニトリル化合物を含む。自由ラジカル開始剤は、熱的分解時に自由ラジカルを生成する。
電磁気輻射線または粒子の照射により光開始剤が活性化されることができる。適切な光開始剤の例は、オニウム塩光開始剤、有機金属光開始剤、陽イオン性金属塩光開始剤、光分解可能な有機シラン、潜在性スルホン酸、フォスフィンオキサイド、シクロヘキシルフェニルケトン、アミン置換されたアセトフェノン及びベンゾフェノンを含むことができる。一般的に、他の光源を使用することができるが、光開始剤を活性化させるために紫外線(ＵＶ)照射が使われることができる。光開始剤は、光の特定波長の吸収を基礎として選択されることができる。
ＣＬＣ組成物は、典型的に一つ以上の溶媒を含むコーティング組成物の一部である。コーティング組成物は、例えば、分散剤、酸化防止剤及びオゾン発生防止剤を含むことができる。追加で、コーティング組成物は、必要に応じて、紫外線、赤外線または可視光線を吸収するために多様な染料及び顔料を含むことができる。一部の場合には、増粘剤及び充填剤のような粘度改質剤を添加することが適切である。
ＣＬＣ組成物は、例えば、各種液体コーティング方法により前記基材に適用されることができる。一部の具現様態において、コーティング後に、ＣＬＣ組成物は、ＣＬＣ層で架橋、重合または転換される。このような転換は、溶媒の蒸発、ＣＬＣ物質を整列させるための加熱、ＣＬＣ組成物の架橋または重合、または、例えば、化学線(ａｃｔｉｎｉｃ)照射のような熱の印加、紫外線、可視光線または赤外線などの光の照射及び電子ビームの照射、またはこれらの組み合わせまたは類似な技術を使用したＣＬＣ組成物の硬化を含んだ多様な技術により達成できる。
一例において、前記ＣＬＣ組成物は、前記化学式１の化合物、開始剤及びキラル剤を含むことができる。
開始剤では、化学式１の化合物の重合または架橋を開始させることができるものを選択することができる。開始剤では、例えば、光開始剤として、２−メチル−１−[４−(メチルチオ)フェニル]−２−(４−モルホリニル)−１−プロパノン(２−ｍｅｔｈｙｌ−１−[４−(ｍｅｔｈｙｌｔｈｉｏ)ｐｈｅｎｙｌ]−２−(４−ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｙｌ)−１−ｐｒｏｐａｎｏｎｅ)、２−ジメトキシ−１,２−ジフェニルエタン−１−オン(２−ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ−１,２−ｄｉｐｈｅｎｙｌｅｔｈａｎ−１−ｏｎｅ)、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(１−ｈｙｄｒｏｘｙ−ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ−ｐｈｅｎｙｌ−ｋｅｔｏｎｅ)、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモン酸塩(Ｔｒｉａｒｙｌ ｓｕｌｆｏｎｉｕｍ ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏａｎｔｉｍｏｎａｔｅ ｓａｌｔｓ)及びジフェニル(２,４,６−トリメチルベンゾイル)−ホスフィンオキシド(ｄｉｐｈｅｎｙｌ(２,４,６−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ｂｅｎｚｏｙｌ)−ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ ｏｘｉｄｅ)などから選択される１種または２種以上を使用することができるが、これに限定されるものではない。ＣＬＣ組成物は、開始剤を化学式１の化合物１００重量部に対して０.１重量部〜１０重量部の割合で含むことができる。開始剤の含量を前記のように調節することで、液晶の効果的な重合及び架橋を誘導し、重合及び架橋後に残存開始剤による物性低下を防止することができる。本明細書において、特定しない限り、単位重量部は重量の割合を意味する。
キラルゼ剤は、上述の種類の化合物を使用することができる。ＣＬＣ組成物は、キラル剤を化学式１の化合物１００重量部に対して１重量部〜１０重量部の割合で含むことができる。キラル剤の含量を前記のように調節することで、ＣＬＣの螺旋状捩れを効果的に誘導することができる。
ＣＬＣ組成物は、必要に応じて、溶媒を追加で含むことができる。溶媒では、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、コロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１,２−ジメトキシベンゼンなどの芳香族炭化水素類、メタノール、エチルアルコール、プロパノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどのアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ＤＥＧＤＭＥ)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(ＤＰＧＤＭＥ)などのエーテル類などを挙げることができる。また、前記溶媒の含量は、特別に限定されるものではなく、コーティング効率や乾燥効率などを考慮して適切に選択されることができる。
また、ＣＬＣ組成物は、界面活性剤を追加で含むことができる。前記界面活性剤は、液晶表面に分布して表面を平滑にするだけではなく、液晶配向を安定化させてＣＬＣ層の形成後にフィルム表面を柔らかく維持するようにし、その結果、外観品質を向上させることができる。
界面活性剤では、例えば、フルオロカーボン系列の界面活性剤及び/またはシリコーン系列の界面活性剤を使用することができる。フルオロカーボン系列の界面活性剤では、３Ｍ社製のＦｌｕｏｒａｄ(商品名)ＦＣ４４３０ＴＭ、 Ｆｌｕｏｒａｄ(商品名)ＦＣ４４３２ＴＭ、Ｆｌｕｏｒａｄ(商品名)ＦＣ４４３４ＴＭとＤｕｐｏｎｔ社製のＺｏｎｙｌなどを使用することができ、シリコン系列の界面活性制では、ＢＹＫ-Ｃｈｅｍｉｅ社製のＢＹＫＴＭなどを使用することができる。界面活性制の含量は、特別に限定されるものではなく、コーティング効率や乾燥効率などを考慮して適切に選択することができる。
前記製造方法において、前記ＣＬＣ組成物をコーティングしてＣＬＣ層を形成するステップは、例えば、ＣＬＣ組成物のコーティング層に紫外線を照射してコーティング層内でキラル剤の濃度勾配を形成するステップ、及びキラル剤の濃度勾配が形成されたコーティング層を硬化させるステップを含むことができる。
ＣＬＣ成物の塗布層に相対的に弱い強度の紫外線を所定温度で照射する場合、塗布層内でキラル剤の濃度勾配、すなわち、塗布層内で所定方向に沿ってキラル剤の濃度の変化を誘導することができる。一例で、前記キラル剤の濃度勾配は、塗布層の厚さ方向に沿って形成することができる。キラル剤の濃度勾配を形成した紫外線の照射は、例えば、４０℃〜８０℃、５０℃〜７０℃または約６０℃前後の温度範囲で実行することができる。また、前記濃度勾配の形成のための紫外線の照射は、紫外線Ａ領域の紫外線を約１０ｍＪ/ｃｍ２〜５００ｍＪ/ｃｍ２の光量で照射して実行することができる。
前記のような方式で濃度勾配を形成した後、組成物の成分を重合させるに十分な量の紫外線を照射してＣＬＣ層を形成することができる。前記紫外線の照射により塗布層は形成されたキラル剤の濃度勾配によって液晶が相異なっているピッチを有した状態で固定されてＣＬＣ領域が形成される。前記強い紫外線の照射の条件は、組成物の成分の重合が十分に進行されるほどに実行される限り、特別に限定されない。一例で、前記紫外線の照射は、紫外線Ａ〜Ｃ領域の紫外線を約１Ｊ/ｃｍ２〜１０Ｊ/ｃｍ２の光量で照射して実行することができる。
前記のような方式を通じてホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向が形成されているか、広帯域特性を有するＣＬＣ層を効果的に形成することができる。
また、本発明は、光学素子に関するものである。光学素子は、前記液晶フィルム、及び前記液晶フィルムの少なくとも一面に配置されているλ/４波長層を含むことができる。一例において、前記光学素子は、反射型偏光板で使われることができる。
λ/４波長層では、例えば、高分子フィルムまたは液晶フィルムを使用することができ、断層または多層構造であることができる。高分子フィルムでは、ＰＣ(ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ)、ノルボルネン樹脂(ｎｏｒｂｏｎｅｎｅ ｒｅｓｉｎ)、ＰＶＡ(ｐｏｌｙ(ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ))、ＰＳ(ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ)、ＰＭＭＡ(ｐｏｌｙ(ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ))、ＰＰ(ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ)などのポリオレフィン、Ｐａｒ(ｐｏｌｙ(ａｒｙｌａｔｅ))、ＰＡ(ｐｏｌｙａｍｉｄｅ)、ＰＥＴ(ｐｏｌｙ(ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ))またはＰＳ(ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ)などを含むフィルムを使用することができる。前記高分子フィルムを適切な条件で延伸または収縮処理して複屈折性を付与して前記λ/４波長層で使用することができる。
前記λ/４波長層は、液晶層であってもよい。一例で、前記λ/４波長層である液晶層は、基材の表面に形成されている。また、前記基材と液晶層との間には、配向膜が存在してもよい。
λ/４波長層である液晶層の基材または配向膜あるいは前記λ/４波長層を形成する液晶の種類などは、特別に限定されるものではない。一例で、基材では、上述したＣＬＣ層の基材、例えば、光学的等方性基材などを使用することができる。配向膜では、例えば、光配向膜またはラビング配向膜などのような公知の配向膜を使用することができる。また、液晶では、下部の配向膜や目的する位相差特性などを考慮して適切な物質を使用することができ、例えば、Ｍｅｒｋ社のＲＭ(Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｍｅｓｏｇｅｎ)またはＢＡＳＦ社のＬＣ２４２などを例示することができる。
λ/４波長層である液晶層は、例えば、(ａ)基材上に配向膜を形成し、(ｂ)前記配向膜上に重合性液晶化合物を塗布及び配向させた後に、(ｃ)配向された液晶化合物を重合させて形成することができる。
光学素子は、多様な構造で具現することができる。図５から図１２は、前記偏光板の例示的な構造を示す。
一例において、前記光学素子５は、図５に示したように、第１の基材５４、第１の基材５４の一面に形成されているλ/４波長層５３、前記λ/４波長層５３と付着されている前記ＣＬＣ層５２及び第２の基材５１を含むことができる。図５の構造において、λ/４波長層５３は前記液晶層であり、このようなλ/４波長層５３は、前記ＣＬＣ層５２と接している状態で形成される。前記第１または第２の基材５１、５４に対しては、上述の事項が同一に適用される。図５の構造では、ＣＬＣ層５２内に上述のホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域が存在するか、あるいは第１または第２の基材５１、５４の一面に上述のヘイズ層が形成されて全体的なフィルムのヘイズが調節される。
図６の例示的な光学素子６は、一つの基材６１の両面にλ/４波長層５３及び前記ＣＬＣ層５２が形成されている構造である。前記基材６１では、前記ＣＬＣ層またはλ/４波長層が形成される基材と同一な基材が使われることができる。図６の構造では、ＣＬＣ層５２内に上述のホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域が存在するか、あるいはλ/４波長層５３またはＣＬＣ層５２の一面に上述のヘイズ層が形成されて全体的なフィルムのヘイズが調節されることができる。
図７の例示的な光学素子７は、一つの基材７１上にＣＬＣ層５２とλ/４波長層５３が順に形成されている構造である。前記基材７１では、前記ＣＬＣ層またはλ/４波長層が形成される基材と同一な基材が使われることができる。図７の構造では、ＣＬＣ層５２内にホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域が存在するか、あるいはλ/４波長層５３または基材７１に上述のヘイズ層が形成されて全体的なフィルムのヘイズが調節されることができる。
図８の例示的な光学素子８は、一つの基材８１上にλ/４波長層５３とＣＬＣ層５２が順に形成されている構造である。前記基材８１では、前記ＣＬＣ層またはλ /４波長層が形成される基材と同一な基材が使われることができる。図８の構造では、ＣＬＣ層５２内にホメオトロピックまたはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域が存在するか、あるいはＣＬＣ層５２または基材８１に上述のヘイズ層が形成されて全体的なフィルムのヘイズが調節されることができる。
また、図５から図８に例示的に示した光学素子は、偏光素子と一体化されて光学素子を形成してもよい。通常的に、ＬＣＤなどに使われる偏光板は、ポリビニールアルコール系偏光素子のような偏光素子を含み、また、前記偏光素子の一面または両面に形成されている保護フィルムを含む。
一例において、図５から図８に例示的に開示された光学素子の構造で、基材として前記偏光板の保護フィルムを使用するか、または前記光学素子を前記偏光板の保護フィルムに付着する方式で一体型光学素子を具現することが可能である。一体型素子の構成時には、偏光素子は、λ/４波長層の上部に配置されるように構成することができる。図９から図１２は、各々図５から図８に対応する光学素子の構造を使用した一体型光学素子を示し、各々の場合、ポリビニールアルコール系偏光素子などのような偏光素子９１が含まれている。
また、本発明はＬＣＤに関するものである。例示的なＬＣＤは、前記光学素子を含むことができる。
一例において、前記ＬＣＤは、液晶パネルと前記液晶パネルの一側に配置された光源をさらに含むことができ、前記光学素子が前記液晶パネルと光源との間に配置される。また、光学素子は、液晶フィルムがλ/４波長層に比べて光源が近く位置するように配置されている。
図１３に示したように、ＬＣＤ１３は、例えば、上部及び下部に偏光板１３１、１３３が両側に配置されている液晶パネル１３２と、前記下部偏光板１３３の下部に配置されている光源１３５と、を含むことができ、前記下部偏光板１３３と光源１３５との間に前記光学素子１３４が配置されている。
前記光学素子１３４は、ＣＬＣ層１３４２とλ/４波長層１３４１を含むことができ、前記ＣＬＣ層１３４２がλ/４波長層１３４１に比べて光源１３５に一層近く存在するように配置されている。
前記構造において、光学素子１３４のＣＬＣ層１３４２は、光源１３５から出射される光の一部は透過させて下部偏光板１３３側に送って、残り光はさらに光源１３５側に反射させることができる。下部偏光板１３３側に送られた光は、λ/４波長層１３４１により直線偏光に変換されて上部に伝達される。前記ＣＬＣ層１３４２により反射された光は、装置の内部で再反射され、その偏光特性が変わってさらに偏光板１３４に入射される。このような過程が反復されながら装置の輝度特性が向上される。
一例において、上述のように前記光学素子が偏光素子と一体型構造を具現する場合には、図１３で偏光板１３３と光学素子１３４が存在する領域に前記偏光板１３３と光学素子１３４の代わりに前記一体型構造の光学素子が位置してもよい。
このような場合にも光源１３５から出射した光は、まず、前記一体型構造の光学素子内のＣＬＣ層に入射して一部は反射され、一部は透過され、前記透過された光は、前記素子内のλ/４波長層と偏光素子を順に透過して液晶パネル１３２に入射されるように前記素子が配置される。
ＬＣＤが前記光学素子を含む限り、他の部品または構造などは、特別に限定されるものではなく、この分野で公知されているすべての内容を適切に適用することができる。
［発明の実施のための形態］
以下、本発明による実施例と比較例を通じて前記液晶フィルムをより詳しく説明するが、 前記粘着剤組成物の範囲は、下記提示された実施例により限定されるものではない。
［製造例１. ＣＬＣ組成物(Ａ)の調剤］
ＣＬＣ組成物は、Ｍｅｒｃｋ社製のＣＬＣ混合物であるＲＭＭ８５６をトルエン及びシクロヘキサノンの混合溶媒(重量の割合＝７:３(トルエン：シクロヘキサノン)に固形粉が４０重量％程度になるように溶解させた後、均一な溶液の形成のために６０℃で１時間程度加熱した後に充分に冷やして製造した。
［実施例１.］
（液晶フィルムの製造）
基材層として、ＰＥＴ(ｐｏｌｙ(ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ)、ＭＲＬ３８、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ社製)基材の一面に、３００Ｗａｔｔの条件で５秒間コロナ処理を実行して親水性表面が形成された基材層を製造した。前記ＰＥＴ基材の水に対するぬれ角は、約６０度程度であり、前記紫外線の照射を通じて親水性表面の水に対するぬれ角が約３０度〜４０度になるように調節した。以後、前記基材層の親水性表面上にＣＬＣ組成物(Ａ)をワイヤバーでコーティングし、１００℃で２分間乾燥させて厚さが約５μｍである液晶層を形成した。その後、約６０℃の温度で乾燥されたコーティング層に波長が紫外線照射装備(ＴＬＫ４０Ｗ/１０Ｒ、Ｐｈｉｌｉｐｓ社製)で３５０ｎｍ〜４００ｎｍ程度の範囲内である紫外線を照射してキラル剤の濃度勾配を誘導した(光量：約１００ｍＪ/ｃｍ２)。濃度勾配を誘導した後、さらに紫外線照射装備(Ｆｕｓｉｏｎ ＵＶ、４００Ｗ)で組成物が充分に硬化されるように紫外線を照射し、コーティング層を重合させてＣＬＣ層を形成し、液晶フィルムを製造した。前記のように製造された液晶フィルムに対して、Ｍｕｒａｋａｍｉ ｃｏｌｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ社のヘイズメーター(ＨＲ−１００)を使用してヘイズを測定した結果、約１０％程度のヘイズを示した。これを通じてＣＬＣ層内にホメオトロピック及び/またはフォーカルコニック配向されたＣＬＣ領域が適切に形成されたことを確認することができる。
（反射型偏光板の製造）
前記製造された液晶フィルムのＣＬＣ層をλ/４波長層と付着して反射型偏光板を製造した。λ/４波長層では、ＴＡＣ基材の一面に配向膜及び液晶層が順に形成されているλ/４波長層を使用し、前記λ/４波長層の液晶層をＣＬＣ層と粘着剤で付着して反射型偏光板を製造した。
［比較例１.］
コロナ処理が実行されなかったＰＥＴ基材を使用したことの以外は、実施例１と同一な方式で液晶フィルム及び反射型偏光板を製造した。前記製造された液晶フィルムに対して、Ｍｕｒａｋａｍｉ ｃｏｌｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ社のヘイズメーター(ＨＲ−１００)を使用してヘイズを測定した結果、約２％程度のヘイズを示した。
［実験例１. 波長による透過率の測定］
Ａｘｏ ｍｅｔｒｉｃｓ社のＡｘｏ Ｓｃａｎ機器を使用して、実施例１及び比較例１で製造された液晶フィルムの広帯域反射特性を確認し、その結果を図１４及び図１５に各々添付した。図１４は、実施例１の結果、図１５は、比較例１の結果を示し、各図面において、ｘ軸は、波長を示し、ｙ軸は、透過率を示す。また、図１４及び図１５において、『０』で表示された線は、正面で測定した結果であり。『５５』で表示された線は、５５度の勾配角で測定した結果である。図１４及び図１５の結果から実施例では正面及び勾配角で安定的な広帯域特性を示すことを確認することができる。
［実験例２. ＣＩＥのｘ及びｙ特性の測定］
製造された反射型偏光板のＣＬＣ層側で光源を照射しながら前記ＣＬＣ層を透過して出た光のＣＩＥのｘ及びｙ数値をＥｌｄｉｍ社のＥＺ Ｃｏｎｔｒａｓｔ装備を利用して製造社のマニュアルに応じて測定し、下記に記載した。
Figure 0005903724
ｎ：ＣＬＣ導波器
Ｐ：ピッチ
Ｘ、ＨＡ：螺旋軸
２１：液晶層の厚さ方向
２２：液晶層の厚さ方向と垂直の方向
２：ＣＬＣ層
２１、２２：ＣＬＣ層の主表面
２３１、２３２、２３３：ＣＬＣ領域
４：液晶フィルム
４２、５１、５４、６１、７１、８１：基材
４１：ＣＬＣ層
５、６、７、８、９、１０、１１、１２：反射型偏光板
５２、１３４２：ＣＬＣ層
５３、１３４１：λ/４波長層
９１：偏光素子
１３：ＬＣＤ
１３１、１３３：偏光板
１３２：液晶パネル
１３４：反射型偏光板
１３５：光源

Claims (15)

  1. 基材と、前記基材の少なくとも一面に形成された液晶層と、を有し、
    前記液晶層は、
    コレステリック液晶分子の長軸の螺旋軸が前記液晶層の厚さ方向と平行に形成されているコレステリック配向された液晶領域と、前記螺旋軸が前記液晶層の厚さ方向と平行ではないように形成されているコレステリック配向された液晶領域と、
    を含み、
    前記螺旋軸が前記液晶層の厚さ方向と平行ではないように形成されているコレステリック配向された液晶領域が前記液晶層内で前記基材側に分布するとともに、前記基材の面と平行な方向に層を形成し、
    前記螺旋軸が前記液晶層の厚さ方向と平行に形成されているコレステリック配向された液晶領域が前記液晶層内で他の領域に形成され、
    前記液晶層は、ヘイズが５％から３０％であることを特徴とする液晶フィルム。
  2. 前記液晶層は、反射光の中心波長がお互いに相異なっている２種類のコレステリック配向された液晶領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶フィルム。
  3. 前記液晶層は、下記化学式１で表示される化合物を架橋または重合された形態で含むことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶フィルム。
    Figure 0005903724
     前記化学式１において、Ａは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ１からＲ１０は、各々独立的に、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコッキシ基、シアノ基、ニトロ基、−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは下記化学式２の置換基である。前記Ｑは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、アルケニル基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基である。
    Figure 0005903724
     前記化学式２において、Ｂは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ１１からＲ１５は、各々独立的に、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、シアノ基、ニトロ基または−Ｏ−Ｑ−Ｐである。前記Ｑは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、アルケニル基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基である。
  4. 前記液晶層は、キラル剤をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の液晶フィルム。
  5. 前記液晶層は、厚さが３μｍ〜８μｍであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の液晶フィルム。
  6. 前記基材の面は、水に対するぬれ角が０度〜５０度であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の液晶フィルム。
  7. 前記基材の面は、水に対するぬれ角が１０度〜５０度であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の液晶フィルム。
  8. コレステリック配向された液晶領域を含む単一層の液晶層を基材の少なくとも一面に形成する方法を含み、請求項１から７の何れか１項に記載の液晶フィルムを製造する方法において、
    前記液晶領域が、コレステリック液晶分子の長軸の螺旋軸が前記液晶層の厚さ方向と平行に配向されたコレステリック配向領域と、前記螺旋軸が前記液晶層の厚さ方向と平行ではないように配向されたコレステリック配向領域と、を含み、
    前記螺旋軸が前記液晶層の厚さ方向と平行ではないように形成されているコレステリック配向された液晶領域が前記液晶層内で前記基材側に分布するとともに、前記基材の面と平行な方向に層を形成し、
    前記螺旋軸が前記液晶層の厚さ方向と平行に形成されているコレステリック配向された液晶領域が前記液晶層内で他の領域に形成され、
    前記液晶層は、ヘイズが５％から３０％であることを特徴とする液晶フィルムの製造方法。
  9. 液晶層の形成過程は、水に対するぬれ角が０度〜５０度である基材の面にコレステリック液晶組成物を塗布する過程を含むことを特徴とする、請求項８に記載の液晶フィルムの製造方法。
  10. 請求項１から７の何れか１項に記載の液晶フィルム、及び前記液晶フィルムの液晶層の上部に形成されているλ/４波長層を含むことを特徴とする光学素子。
  11. 前記λ/４波長層は、基板と、前記基板の上部に形成されている配向膜と、前記配向膜の上部に形成されている液晶層と、を含み、前記液晶層が前記液晶フィルムの液晶層と接していることを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
  12. 前記λ/４波長層の上部に配置された偏光素子をさらに含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の光学素子。
  13. 請求項１０から１２の何れか１項に記載の光学素子を含むことを特徴とする液晶表示装置。
  14. 液晶パネルと前記液晶パネルの一側に配置された光源とを含み、前記光学素子が前記液晶パネルと光源との間に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
  15. 前記光学素子は、液晶フィルムがλ/４波長層に比べて光源が近く位置するように配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
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