KR100294327B1 - 액정고분자필름,이를사용한광학소자용적충시트및이것으로되는광학소자 - Google Patents

Abstract

목적 : 생산성 및 경제성이 향상된 액정 고분자로 된 광학소자용 필름, 이와 편광판과를 접하여서 된 적층시트 및 광학적 검사가 가능하고, 고온 다습한 환경화에서도 사용 가능하고, 표면경도가 높고 상처가 생기기 어려운 광학소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

구성 : 적어도 액정 고분자층과 연신 고분자로 된 편광막층을 구비하여서 된 장척인 광학소자용 적층시트 및 적어도 소정의 각도로서 MD방향에 대하여 경사방향에 배향하여서 된 액정고분자 필름층과 편광막층을 구비하는 장척인 광학소자용 적층시트.

광학적 등방성을 갖는 경화아크릴계 수지층, 배향한 액정 고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층하여서 된 적층구조를 포함하는 광학소자 및 광학적 등방성을 갖는 경화아크릴계 수지층, 배향한 액정 고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층되어서 된 적층구조를 포함하고, 그 액정고분자가 MD방향에 대하여 임의의 일정 각도로 배향하여서 된 장척인 광학소자용 적층시트.

Description

[발명의 명칭]

액정고분자 필름, 이를 사용한 광학소자용 적층시트 및 이것으로 되는 광학소자

[도면의 간단한 설명]

제1도는 장척필름 상태의 배향기판을 그 MD방향에 대하여 경사방향으로 러빙하는 장치의 평면도이다.

도면중 10은 러빙롤 11은 배향기판을 반송하는 스테이지.

12는 장척필름 상태의 배향기판을 나타낸다.

[발명의 상세한 설명]

[산업상의 이용분야]

본 발명은 액정표시 소자용 색보상판, 액정표시 소자용 시야각(視野角) 보상판, 광학적 위상차판, 1/2 파장판, 1/4 파장판, 선광성 광학소자 등의 광학소자에 사용되는 임의의 각도에 배향한 장척의 연속필름의 액정고분자 배향필름에 관한 것이다.

본 발명은 또한 액정표시 소자용 색보상판, 액정표시 소자용 시야각 보상판, 광학적 위상차판, 1/2 파장판, 1/4 파장판, 선광성 광학소자 등의 광학소자에 사용되는 액정고분자층을 적층하여 이루어지는 장척인 연속필름상의 광학소자용 적층시트에 관한 것이다.

특히, 임의의 특정방향에 배향하여 이루어지는 고분자 액정층과 편광막층과를 적층하여 이루어지는 장척인 연속필름상의 광학소자용 적층시트에 관한 것이다.

또한 본 발명은, 예를 들면 액정표시 소자용 색보상판, 액정표시 소자용 시야각 보상판, 광학적 위상차판, 1/2 파장판, 1/4 파장판, 선광성 광학소자 등의 광학소자 및 이에 사용되는 광학소자에 관한 것이다.

[종래의 기술]

종래, 액정표시 소자용 색보상판, 액정표시 소자용 시야각 보상판, 광학적 위상차판, 1/2 파장판, 1/4 파장판, 선광성 광학소자 등의 광학기능을 갖는 광학소자용 필름은 어느것도, 예를들면 폴리카보네이트, 폴리비닐알콜 등의 고분자의 일축 연신(延伸) 배향필름을 이용하는 것이므로, 그 배향의 방향은 이 연신방향에 따라 규제되고, 예로써 장척인 필름에서는 그 필름의 배향방향으로서는 이 필름의 연신 방향인 MD방향에 한정될 수 밖에 없다.

한편, 예를 들면 액정표시 소자로서 사용되는 경우 상기 광학소자용 필름으로서 붙여져 사용되는 것이 많은 편광판도 동양하였다.

즉, 편광판도 폴리비닐알콜, PET 등의 폴리에스텔 등의 고분자의 일축 연신 필름을 이용하여, 이것에 옥소(沃素) 또는 이색성 염료등을 함침시킨 것이므로, 그 편광자로서의 투과축 방향은 이 필름의 연신방향에 의해 규제되고, 예로서 장척인 필름에서는 그 편광자의 투과축 방향으로서는 해당 필름의 연신방향의 MD방향으로 하면 그 TD방향에 한정된다.

즉, 전기 광학소자용 필름 및 앞에서 기술한 편광판도 어느쪽도 일축 연신필름을 이용하는 한, 그 배향방향 또는 투과축 방향은 필연적으로 해당 필름의 연신 방향에 따라 한정되게 된다.

장척인 형태의 필름에서는 그 연신방향은 장척필름의 길이방향, 즉 MD방향인 것이 보통이다.(예로서 TD방향이었더라도 다음에 기술하는 것 같이 같다.)

여기에서 앞서 기술한 광학소자용 필름과 편광판을 붙여서 예를 들면, 액정표시 소자용 광학소자로서 사용되는 경우에는 이 광학소자용 필름의 배향방향과 편광판의 투과축 방향을 특정한 각도로서 조합시킬 필요가 있다.

따라서, 배향방향 혹은 투과축 방향이 고정화되어 있는 일축 연신필름을 이용하는 한, 장척인 필름 서로를 붙인것을 제조하는 것은 실제로 곤란하였다.

그런 때문에, 종래에는 일축 연신필름에서 별개로 연신방향에 대하여 소정의 각도로서 각각 방형의 소자를 절출하여서, 그후 배향방향과 투과축 방향과를 소정 각도로서 합치시켜 서로 붙이는 방법을 취하고 있었다.(예를들면 미국특허 제5193020호 참조)

그러나 종래의 이렇게 끊어내서 붙이는 작업은 어느쪽도 수작업으로 신중하게 하여졌음에도 불구하고 방향의 각도 맞춤이 정확히 이루어질 필요가 있었으므로 불합격품의 발생을 피할수가 없었다. 또한 생산성의 향상도 당연히 바람직하지 못했다.

이밖에 장척인 일축 연신필름으로 부터 방형(方形)의 필름을 비스듬히 옆으로 끊어 짤러내지 않을 수 없어 필름의 손실이 많은 것도 문제되었다.

여기에 또한 액정표시장치로서는, 표시소자로서의 액정분자를 물리적 또는 물리화학적으로 규제하기 위하여 액정과 접하는 배향기판면상을 러빙 처리를 하고 있다. 이 러빙처리는, 예를 들면 배향기판상에 형성된 적당한 폴리이미드막을 천(布)등으로서 러빙하는 등으로 행해지고 있다.

그러나, 종래의 배향기판은 유리기판 등의 강성기판(剛性基板)인 때도 있어 러빙처리는 예를들면 미리 방형 형상으로 커팅한 기판에 대하여 처리를 하고 있다. 그 때문에 배향기판상의 폴리이미드막 등의 형성도 각 장수마다 인쇄기 또는 스핀코터 등으로 할 필요가 있고 고가의 장비가 필요하였었다.

예를 들면 스핀코터는 그 구조상 도포재료의 많은 양이 비산하는 것을 피할 수 없고 비경제적이기도 하다. 또한 러빙처리하는 경우에 있어서도 러빙검출이나 리타데이션 등의 광학파라메터의 측정을 위하여 투광성이고 광학적으로 등방성(等方性)인 것이 좋으나 표면보호 필름은 일반적으로 고분자필름을 연신 성형하여 만들어진 것이 많으므로 반드시 만족시키는 성질을 갖고 있지 않다.

또한 접착제를 개입하여 적층하는 방법도 장시간의 고온 다습한 환경하에서는 층사이가 벗겨지는 외에 발포등의 광학적 성질을 손상시키는 결함을 일으킨다는 문제점이 있다.

더욱이 광학소자로서의 액정고분자층은 막두께가 얇은 것도 있어 그 자체로서는 반드시 기계적 강도가 만족될 수 있는 것은 아니다.

[발명의 목적]

본 발명은 생산성 및 경제성이 향상된 전에 기술한 광학소자용 필름 및 이 필름과 편광판을 서로 붙여서 된 적층시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 액정고분자로서 이루어지는 광학소자의 현상으로 보아 광학적 검사가 가능하고, 고온 다습한 환경하에서도 사용이 가능하고, 표면강도가 높고 손상되기 어려운 광학적 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

[발명의 요지]

본 발명의 제1은, 소정의 각도로서 MD방향에 대하여 경사방향에 배향하여서 이루어진 장척인 액정고분자 필름에 관한 것이다.

본 발명의 제2는, 적어도 소정의 각도를 갖고 MD방향에 대하여 경사방향에 대하여 배양하고 있는 액정고분자 필름층 및 편광막층을 구비하는 장척인 광학소자용 적층시트에 관한 것이다.

본 발명의 제3은, 적어도 액정고분자층 및 연신 고분자로 되는 편광막층을 구비한 장척의 광학소자용 적층시트에 관한 것이다.

본 발명의 제4는, 적어도 소정의 각도를 갖는 MD방향에 대하여 경사방향에 배향되고 있는 액정고분자 필름층 및 편광막층을 구비한 장척의 광학소자용 적층시트에 관한 것이다.

본 발며의 제5는, 광학적 등방성을 갖는 경화아크릴계수지층, 배향한 액정고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층되어서 되는 적층구조를 포함하는 광학소자에 관한 것이다.

본 발명의 제6은, 광학적 등방성을 갖는 경화아크릴계수지층, 배향한 액정고분자층, 점접착제층, 투광성 기판 등이 이 순서로 적층되어서 이루어지는 적층구조를 포함하고 이 액정고분자의 배향이 MD방향에 대하여서 임의의 일정각도, 좋기는 경사방향에 배향하여 이루어진 장척의 광학소자용 적층시트에 관한 것이다.

본 발명의 제7은, 점접착층을 거쳐서 편광필름과 적층하여 이루어지는 광학적 등방성을 갖는 경화아크릴계수지층, 배향한 액정고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층되어서 이루어진 적층구조를 함유하는 광학소자, 또는 점접착층을 거쳐서 편광필름과 적층하여 이루어지는 광학적 등방성을 갖는 경화아크릴계수지층, 배향한 액정고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층되어서 이루어진 적층구조를 포함하고, 이 액정고분자의 배향이 MD방향에 대하여 임의의 일정 각도, 바람직하기는 경사방향으로 배향하고 있는 장척인 광학소자용 적층시트에 관한 것이다.

[발명의 바람직스런 태양]

이하, 본 발명을 다시 설명한다.

액정표시 소자용 색보상판, 액정표시 소자용 시야각 보상판, 광학적 위상차판 1/2 파장판, 1/4 파장판, 선광성 광학소자 등의 광학기능을 갖는 수지층을 임의의 각도에서도 배향되는 액정고분자층으로서 구성하고, 다시 이 고분자층은 장척인 필름으로서 구성된다.

이 장척인 필름의 MD방향에 대하여 임의의 각도의 방향으로서 이 고분자 액정층을 배향하고 있는 것이다. 장척의 필름이라고 하는 의미는, 일정한 길이를 갖는 연속하고 있는 필름을 의미하고 공업적으로는 롤로 감겨진 형태로 공급될 수 있는 연속필름을 의미한다.

물론, 롤로 감은 형태가 필수인 것은 아니고 적당히 접어 겹친 연속필름이라도 좋다. 그 길이는 경우에 따라 10,000m라고 하는 장척에 이르는 것도 있다.

적층되어진 액정고분자로서는 액정성을 나타내는 고분자로서 용융시에 액정성을 나타내는 써모트로픽 액정폴리머이다.

용융시 액정상의 구조는 스메크틱, 네마틱, 비틀림 네마틱(코레스테릭) 또는 디스코틱의 어느 분자 배열구조인 것도 된다. 여기서 선택되어지는 써모트로픽 액정폴리머는 용융시 부터 그 온도를 유리전이 온도보다도 낮은 온도로 저하시키면 액정상의 분자배열 상태가 보지되는 액정고분자이다.

이와 같은 소위 자기 메모리성을 갖는 것이므로 러빙처리를 끝낸 배향기판을 이 액정고분자와 적층한 후, 당해 액정고분자를 용융한 액정상을 발현시키면, 발현한 액정상은 러빙면에 대응하여 배향한다. 이것을 액정월(越) 고분자의 유리전이 온도보다 낮은 온도로 냉각하면 액정상일때의 배향이 보전되고 배향이 고정화된다.

러빙처리 완료의 배향기판과 적층되어질 써모트로픽 액정폴리머러서는, 이 폴리머의 유리전이 온도보다도 낮은 온도까지 저하시키면 액정상의 분자배열 상태가 유지되는 것 같은 액정고분자라면 임의의 것이 선택될 수 있다. 즉, 액정전이 온도 이하의 온도에서는 유리상태로 되는 액정고분자이다.

광학적 위상차판, 1/2 파장판 또는 1/4 파장판 등의 광학소자로서 사용되는 경우에서는 액정시 균일하고 모노도메인의 네마틱상을 나타내는 액정고분자가 바람직하다.

이들 액정고분자의 분자량은, 각종 용매 중 예를 들면 페놀, 테트라클로로에탄(60/40) 혼합용매중 30℃에서 측정한 대수점도가 0.05~3.0, 바람직하기는 0.07~2.0의 범위에 잇는 것이다.

대수점도가 0.05 보다 적은 경우는 얻어진 액정고분자의 강도가 저하하고, 또 한편으로 3.0을 넘으면 액정 형성시의 점도가 너무 높아져, 배향성의 저하나 배향에서 요하는 시간의 증가 등의 문제점을 일으키므로 좋지 않다.

또 이들 폴리머의 유리전이 온도로 중요하며, 이것은 배향고정화 한 후의 배향 안정성에 영향을 미친다. 즉, 사용에 있어 용도상태의 온도에도 따르지만 일반적으로 실온에서 사용되는 경우에는, 유리전이 온도가 실온이상 인 것이 바람직하고 특히 50℃ 이상인 것이 좋다.

실온보다도 낮은 유리전이 온도인 경우, 실온에서 사용되는 경우는 일단 고정화된 배향의 상태가 변화하는 것이 예상된다. 액정상에 이어서 유리상이 발현하기 위해 냉각에 의해 배향상태를 해치지 않고 배향을 고정화시킬 수가 있다.

또한 액정표시 소자의 착색을 해소하기 위한 색보상판 또는 직선편광의 방위를 회전시키든가 타원(楕圓)편광의 방위를 회전시키든가를 하기 위한 광학소자로서의 선광자(旋光子)등의 광학소자로서 사용되는 적당한 액정고분자는, 광학활성인 단위를 포함하는 것으로서 균일하고 모노도메인한 네마틱 배향성을 나타내고, 더불어 그 배향상태를 용이하게 고정화될 수 있는 네마틱 액정성 고분자에 소정량의 광학활성 물질을 배합하여 이루어지는 조성물 혹은 측쇄 또는 주쇄(主鎖) 등의 분자체인중에 광학활성인 기(基)를 갖고, 균일하고 모노도메인한 비틀림 네마틱 배향성을 나타내고 그 배향상태를 쉽게 고정화될 수 있는 액정성 고분자부터 선택되는 것이다.

상기 색보상판 또는 선광자등은 비틀림 네마틱 배향성을 갖는 것이 필요하므로 이들을 구성하는 액정고분자는 광학활성인 단위를 포함하는 것이 필요하나, 광학소자의 사용방법에 따라서는 액정고분자상이 광학활성인 단위를 포함하는 것은 반드시 필수는 아니다. 따라서, 본 발명의 액정고분자는 광학활성인 단위를 포함하는 것은 필수는 아니다.

여기서 액정고분자상의 비틀림각 또는 비틀림방향은, 폴리머중의 광학활성 단위의 비율 또는 혼합하는 광학활성 화합물의 종류 및 그 양을 조정하므로서 조절시킬 수가 있다.

광학활성 단위의 비율은 조성물 전체에 대하여 0.1~50중량%, 특히 0.5~30중량%가 좋다. 여기서 말하는 광학활성 단위로서는, 별도 배합되는 광학활성 화합물을 나타내는 것도 있으며, 또한 액정고분자의 주쇄 또는 측쇄에 존재하는 광학활성인 기를 말하기도 한다.

이와 같이 광학활성을 부여하고 또 비율을 조정하는 것에 의하여 액정고분자상의 비틀림각 또는 비틀림 방향을 0° 이상의 임의의 각도를 조정할 수가 있다.

여기서 액정고분자 필름의 비틀림 방향은 다음과 같이 정의된다.

즉, 액정고분자 필름면에 대하여 수직으로 입사한 광의 편파(偏波)면이 시계방향으로 변화하여도 이 필름중을 통과한 경우의 비틀림 방향을 오른쪽 비틀림 도는 마이너스로 정의한다.

액정표시 소자의 착색을 해소시키기 위한 색보상판, 직선편광의 방위를 회전시키든가 타원편광의 방위를 회전시키기 위한 선광자등의 광학소자로서 사용되는 경우에 있어, 가장 적당한 액정 고분자로서는 그 자신이 광학활성기를 갖음과 동시 비틀림 네마틱 액정성을 나타내는 광학활성 폴리머 또는 자신은 광학활성기를 갖지 않은 네마틱 액정성을 나타내는 베이스 폴리머와 광학활성을 화합물과의 조성물의 두가지가 있는 것이다.

액정표시 소자용 색보상판으로서는, 품질이 좋은 흑백표시를 얻기 위해서는 액정 고분자층의 광학파라메터의 엄밀한 제어가 필요하고, 액정고분자의 분자가 기판과 수직 방향으로 나선축을 갖은 나선구조를 갖고, 그 비틀림각이 30°부터 300도의 범위내에 있고, 액정고분자로서 이루어지는 층의 복굴절율 △n와 막두께 d와의 곱한 △n·d가 0.01~3.0㎛의 범위에 있는 것이 필요하다.

특히 TN용의 경우 비틀림각은 통상 30~150°, 좋기는 40~120°, △n·d는 통상 0.05~3.0㎛, 더 좋기는 0.1~2.8㎛의 범위가 적당하고, STN용의 경우는 비틀림각은 통상 150~300°, 좋기는 170~280°, △n·d는 통상 0.1~1.5㎛, 더 좋기는 0.3~1.2㎛의 범위가 적당하다. 전술의 액정고분자 또는 그 조성물을 이용할 수 있다면 쉽게 전술한 배향 고정화하고 소정의 막두께로 할 수가 있다.

그밖에 액정표시용 시야각 보상판, 콜레스테릭 필터로서는 비틀림각이 360° 이상의 고분자 액정층이 사용된다.

1/2 파장판, 1/4 파장판 및 선광성을 갖는 것을 필요로 하지 않는 광학적 위상차판은 비틀림구조를 갖지 않는 네마틱 액정고분자가 사용되나 광학 파라메터의 엄밀한 제어가 필요하다. 광학 파라메터로서는 고분자 액정층의 △n·d가 0.01~10㎛, 좋기는 0.1~5㎛의 범위에 있는 것이 필요하다.

어떻든 고분자 액정을 사용한다면 이와 같은 광학 파라메터의 엄밀한 제어는 용이하게 할 수가 있다.

다음에 본 발명에 있어 사용하는데 가장 적당한 재료을 예시한다.

즉, 자신은 광학활성기를 갖지 않고 네마틱 액정성을 나타내는 액정고분자, 자신은 광학활성기를 갖지 않고 네마틱 액정성을 나타내는 액정고분자인 베이스 폴리머에 배합할 광학활성 화합물 및 그 자신이 광학활성기를 갖고 비틀림 네마틱 액정성을 나타내는 액정고분자를 순차로 설명한다.

사용되는 폴리머로서는 광학활성이 아닌 폴리에스텔, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에스텔이미드 등의 주쇄형 액정폴리머 혹은 폴리아크리레이트, 폴리메타크리레이트, 폴리마로네이트, 폴리실록산 등의 측쇄형 액정폴리머 등을 예시할 수가 있다.

이중에서도 합성의 용이성, 배향성, 유리전이점 등으로서 폴리에스텔이 적당하다. 사용되는 폴리에스텔로서는 올소치환 방향족 단위를 구성 성분으로서 포함하는 폴리머가 가장 좋으나, 올소치환 방향족 단위 대신에 높은 치환기를 갖는 방향족 혹은 불소 또는 함불소 치환기를 갖는 방향족 등을 구성성분으로서 포함하는 폴리머도 또한 사용할 수가 있다.

본 발명에서 말하는 올소치환 방향족 단위로서는, 주쇄를 이루는 결합을 서로 올소위치로 하는 구조단위를 의미한다. 이러한 예로서는,

(X는 수소, Cl, Br 등의 할로겐, 탄소수가 1에서 4의 알킬기 또는 알콕시기 또는 페닐기를 나타낸다. 또 k는 0~2이다.) 등이 있다. 이들 중에서도 특히 좋은 예로서 다음과 같은 것을 예시할 수가 있다.

(Me; 메틸기, Et;에틸기, Bu; 브틸기)

본 발명에서 사용되는 폴리에스텔로서는,

(a)디올류에서 유도되는 구조단위(이하, 디올성분이라 한다) 및 디칼본산류에서 유도되는 구조단위(이하 디칼본산 성분이라 한다) 및 또는 (b)하나의 단위중에 칼산본과 수산기를 동시에 포함하는 옥시칼본산류에서 유도되는 구조단위(이하 옥시칼본산 성분이라 한다.)를 구성 성분으로 포함하고, 좋은 것은 전술한 올소치환 방향족 단위를 포함하는 폴리머가 예시된다.

이들중 디올성분으로서 다음과 같은 방향족 및 지방족의 디올을 들 수가 있다.

(Y는 수소, Cl, Br 등의 할로겐, 탄소수가 1에서 4의 알킬기 또는 알콕시기 또는 페닐기를 나타낸다. ℓ는 0~2이다.)

(n는 2에서 12의 정수를 나타낸다.)

그 중에서도

등이 잘 사용된다.

또 디칼본산 성분으로서는 다음과 같은 것을 예시할 수 있다.

(Z는 수소, Cl, Br 등의 할로겐, 탄소수가 1에서 4의 알킬기 또는 알콕시기 또는 페닐기를 나타낸다. m은 0~2이다.)

그 중에서도

등이 좋다.

옥시칼본산 성분으로서는 구체적으로는 다음과 같은 단위를 예시할 수가 있다.

디칼본산과 디올의 몰비는 일반의 폴리에스텔과 같이 대략 1:1이다(옥시칼본산을 사용하는 경우에는 칼본산기와 수산기의 비율). 또 폴리에스텔중에 점하는 올소치환 방향족 단위의 비율은 통상 5몰%에서 40몰%의 범위가 좋고, 가장 좋은 것은 10몰%에서 30몰%의 범위이다.

5몰% 보다 적은 경우에는 네마틱상(相)의 밑에 결정상이 나타나는 일이 있어 좋지 않다. 또 40몰% 보다 많은 경우에는 폴리머가 액정성을 나타내지 않는 경향이 있어 좋지 않다. 대표적인 폴리에스텔로서는 다음과 같은 폴리머를 예시할 수가 있다.

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

올소치환 방향족 단위로 변경하여 다음에 나타내는 부피높은 치환기를 포함하는 방향족 단위 또는 불소 또는 함불소 치환기를 포함하는 방향족 단위를 구성 성분으로 하는 폴리머도 잘 쓰이고 있다.

이들 폴리머 분자량은 각종 용매 중 예를 들면 페놀, 테트라클로로에탄[60/40(중량비)] 혼합용매 중 30℃에서 측정한 대수점도가 통상 0.05에서 3.0이 좋고, 더 좋기는 0.07에서 2.0의 범위이다.

대수점도가 0.05보다 적은 경우, 얻어진 고분자 액정의 강도가 약해 좋지 않다. 또 3.0보다 큰 경우, 액정 형성시의 점성이 높아 배향성의 저하나 배향에 요하는 시간의 증가 등의 문제점이 발생한다.

이들 폴리머의 합성법은 특별히 제한된 것은 아니고, 해당 분야에서 공지의 중합법, 예를 들면 용융중합법 또는 대응하는 디칼본산의 산클로라이드를 사용하는 산클로라이드법으로서 합성된다.

용융중합법으로 합성하는 경우, 예를 들면 대응하는 디칼본산과 대응하는 디올의 아세틸화물을 고온, 고진공하에서 중합하므로서 제조디고 분자량은 중합시간의 조정 혹은 만든 사입조성의 조정에 의하여 용이하게 할 수 있다. 중합반응을 촉진하기 위해서는 종래부터 공지의 식초산나트륨 등의 금속염을 사용할 수 있다.

또한, 용액중합법을 사용하는 경우에는 소정량의 디칼본산 디클로라이드와 디올을 용매에 용해하고, 피라딘 등의 산수용체(酸受容體)의 존재하에서 가열하므로서 용이하게 목적하는 폴리에스텔을 얻을 수가 있다.

이들 네마틱 액정성 폴리머에 비틀림을 주기 위하여 혼합되는 광학활성 화합물에 대하여 설명하면 대표적인 예로서는, 우선 광학활성인 저분자 화합물을 들 수가 있다. 광학활성을 갖는 화합물이면 어느 것도 본 발명에 사용할 수가 있으나 베이스 폴리머의 상용성의 관점으로 광학활성인 액정성 화합물인 것이 바람직하다.

구체적으로는 다음과 같은 화합물을 예시할 수가 있다.

_

콜레스테롤 유도체등.

본 발명에서 사용되는 광학활성 화합물로서 다음에 광학활성인 고분자 화합물을 들 수가 있다. 분자내에 광학활성인 기를 갖는 고분자 화합물이면 어느 것도 사용할 수가 있으나 베이스 폴리머의 상용성의 관점에서 액정성을 나타내는 고분자 화합물인 것이 요망된다.

예로서 광학활성인 기를 갖는 액정성의 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리마로네이트, 폴리실록산, 폴리에스텔, 폴리아미드, 폴리에스텔아미드, 폴리카보네이트 혹은 폴리펩티드, 셀루로스 등을 들 수가 있다.

이중에서도 베이스로 되는 네마틱 액정성 폴리머의 상용성으로 방향족 주체의 광학활성인 폴리에스텔이 가장 좋다. 구체적으로는 다음과 같은 폴리머를 예를 들 수가 있다.

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

(n=2-12)의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

의 구조 단위로서 구성되는 폴리머,

이들 폴리머중에서 점유하는 광학활성인 기의 비율은 통상 0.5몰%~80몰%이며, 좋은 것은 5몰%~60몰%가 요망된다.

이들 폴리머의 분자량은 예를 들면 페놀, 테트라크로로에탄올중 30℃에서 측정한 대수점도가 0.05에서 5.0의 범위가 좋다. 대수점도가 5.0보다 큰 경우에는 점성이 높아져 결과적으로 배향성의 저하를 일으키므로 좋지 않으며, 또 0.05 보다 적은 경우에는 조성의 콘트롤이 어려워 좋지 않다.

본 발명의 광학소자는 또 다른 광학활성 화합물을 사용함이 없어 자신이 균일하고 모노드메인한 비틀림 네마틱 배향을 하고, 또 그 배향상태를 쉽게 고정화되는 고분자 액정을 쓰는 것에 의해서도 제조된다.

이들의 폴리머는 주쇄중에 광학활성기를 갖고 자신이 광학활성인 것이 필수이고 구체적으로는 광학활성인 폴리에스텔, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에스텔이미드 등의 주쇄형 액정 폴리머, 혹은 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리실록산 등의 측쇄형 액정 폴리머 등을 예시할 수 있다.

이중에도 합성의 용이성, 배향성, 유리전이점 등으로 폴리에드텔이 좋다. 사용되는 폴리에스텔로서는 올소치환 방향족 단위를 구성 성분으로서 함유하는 폴리머가 가장 좋으나, 올소치환 방향족 단위 대신에 부피 높은 치환기를 갖는 방향족 혹은 불소 또는 함불소 치환기를 갖는 방향족 등을 구성 성부능로서 포함되는 폴리머도 사용할 수 있다.

이들 광학활성인 폴리에스텔은 지금까지 설명된 네마틱 액정성 폴리에스텔에 다시 광학활성인 디올, 디칼본산, 옥시칼본산을 사용하여 다음에 나타내는 것 같은 광학활성기를 도입하므로서 얻어진다. (식중, *은 광학활성 탄소를 나타낸다.)

이들 폴리머의 분자량은 각종 용매 중 예를 들면 페놀, 테트라크로로에탄(60/40) 혼합용매 중, 30℃에서 측정한 대수점도가 0.05에서 3.0이 좋고, 더 좋기는 0.07에서 2.0 범위이다.

대수점도가 0.05 보다 적은 경우에는, 얻어진 고분자 액정의 강도가 약해 좋지 않다. 또, 3.0 보다 큰 경우에는, 액정 형성시의 점성이 지나치게 높아져 배양성의 저하나 배향에 요하는 시간의 증가 등의 문제가 일어난다. 이들 폴리머의 중합은 용융중합법 혹은 산클로라이드법에 따라 할 수 있다.

이상 기술한 본 발명의 액정성 고분자의 대표적인 예로서 구체적으로는,

ch: 콜레스테릴기로서 나타내는 폴리머(m/n = 통상 99.9/0.1~80/20, 좋은 것은 99.5/0.5~90/10, 더 좋은 것은 99/1~95/5)

로 나타내는 폴리머(m/n = 통상 99.9/0.1~80/20, 좋은 것은 99.5/0.5~90/10, 더 좋은 것은 99/1~95/5)

로 나타내는 폴리머(m/n = 통상 99.9/0.1~70/30, 좋은 것은 99.5/0.5~90/10, 더 좋은것은 99/1~95/5, p,q : 2~20의 정수)

로 나타내는 폴리머(m/n = 통상 99.9/0.1~70/30, 좋은것은 99.5/0.5~90/10, 더 좋은 것은 99/1~95/5, p,q : 2~20의 정수)

로 나타내는 폴리머(m/n = 통상 99.9/0.1~80/20, 좋은것은 99.5/0.5~90/10, 더 좋은 것은 99/1~95/5)

로 나타내는 폴리머(m/n = 0.5/99.5~10/90, 좋은 것은 1/99~5/99)

로 나타내는 폴리머(k=l+m+n, k/n=99.5/0.5~90/10, 좋기는 99/1~95/5, l/m=5/95~95/55)

로 나타내는 폴리머(k=l+m+n, k/n=99.5/0.5~90/10, 좋기는 99/1~95/5, l/m=5/95~95/55)

로 나타내는 폴리머 혼합물 [(A)/(B) = 통상 99.9/0.1~80/20(중량비), 좋기는 99.5/0.5~85/5, 더 좋기는 99/1~95/5, k=l+m, l/m=75/25~25/75, p = q+r, p/q = 80/20~20/80]

(B)콜레스테릴 벤조네이트

로 나타내는 폴리머 혼합물 [(A)/(B) = 통상 99.9/0.1~70/30(중량비), 좋기는 99.5/0.5~80/20, 더 좋기는 99/1~90/10, m = k+l, k/l = 80/20~20/80]

로 나타내는 폴리머 혼합물 [(A)/(B) = 통상 99.9/0.1~70/30(중량비), 좋기는 99.5/0.5~80/20, 더 좋기는 99/1~90/10, k = l+m, l/m=25/75~75/25, p = q+r, q/r=20/80~80/20]

(또 *인은 광학활성 탄소를 나타낸다)등을 들수있다.

다음에 상기 액정고분자를 배향한 장척 필름으로 하는 방법에 대하여 설명한다.

액정고분자를 임의의 방향에 배향시키기에는 러빙처리 한다. 이 러빙처리도 장척인 배향기판의 MD방향에 대하여 소정의 각도를 갖는 방향으로 한다.

배향기판이란 액정고분자의 배향을 규제하는 기판으로서 이것은 적당한 기재상에 형성된 고분자 필름일 수도 있다.

배향기판을 구성하는 고분자로서는, 러빙처리로서 표면이 물리적 또는 물리화학적으로 처리되고, 그후 이 러빙처리 표면과 접촉한 액정고분자가 해당 러빙처리에 대응하여 배향될 수 있는 것이며 어느것도 채용할 수가 있고, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지 어느 것도 좋다.

예를들면 폴리이미드, 에폭시수지, 페놀수지 등의 열경화성수지, 나일론 등의 폴리아미드; 폴리에텔이미드; 폴리에텔케톤; 폴리에텔에텔케톤(PEEX); 폴리케톤; 폴리에텔설폰; 폴리페닐렌설파이드; 폴리페닐렌옥사이드; 폴리에틸렌테레프타레이트, 폴리부틸렌테레프타레이트 등의 폴리에스텔; 폴리아세탈;폴리카보네이트; 폴리(메타)아크릴레이트; 트리아세틸셀룰로스 등의 셀룰로스계수지; 폴리비닐알콜 등의 열가소성수지 등이 예시된다.

상기 고분자 필름 그 자신에 러빙처리를 할 수 있으며, 또 이들 고분자 필름을 기재로 하여 그 표면에 상기에서 예시되는 다른 고분자로서 되는 유기박막을 형성하고 있는 것도 예시된다. 또 이와 같은 유기박막의 해기재로서는 상기 고분자 필름외에 동, 스테인레스, 강(鋼)등의 금속박(箔)인 것도 된다.

이 밖에 해당 배향기판 그 자체를 동, 스테인레스, 강 등의 금속 박으로 할 수도 있다.

장척인 연속필름상의 기재상에 배향기판으로서의 유기박막을 형성하는 방법은 이 기재가 장척인 연속 필름인 것이므로, 예로서 다이코터 등의 안가한 방법에 따를수도 있다. 예를들면 폴리이미드 등의 열경화성수지 용액을 코트후, 가열 경화시켜 유기박막을 얻는 방법 또는 폴리비닐알콜 등의 열가소성수지 용액을 코트후, 용제를 제거하여 유기박막을 얻는 방법등의 방법을 채용할 수가 있다.

러빙처리를 받는 배향기판으로서의 유기박막을 구성하는 고분자로서 특히 좋은 것은 폴리이미드 등의 열경화성 수지 또는 폴리에티렌테레프타레이드, 폴리페닐렌설파이드, PEEK, 폴리비닐알콜 등의 열가소성 수지이다. 이들은 내열성이 강하고 후술하는 액정고분자의 액정상의 열고정화를 위한 가열조작에 있어서도 러빙처리가 안정히 보존되므로 좋다.

본 발명에 있어 러빙처리의 대상으로 하는 것으로서 특히 좋은 것은 장척인 자립성이 있는 고분자필름 그 자신을 러빙처리하여 만들어 지며, 특히 적층할 기재등을 사용하지 않은 것이다. 이러한 목적에 가장 적당한 장척인 필름으로서는 상기 예시한 필름중의 열가소성 수지로 되는 필름, 예를들면 폴리에티렌테레프타레이트, 폴리페닐렌설파이드, PEEK, 폴리비닐알콜 등의 열가소성 수지이다.

이와같은 필름은 통상의 T다이 압출법 등의 성형방법에 따라 쉽게 장척인 연속 필름으로서 얻을 수가 있다. 두께는 적정히 선택되는데 예를들면 10㎛~10mm의 범위에서 채용될 수가 있다. 폭도 적정히 통상 1~500cm의 범위에서 선택된다.

또 이와같은 열가소성 수지 필름은, 후술하는 러빙처리에 의한 효과를 방해하지 않는 범위에서 공지의 방법에 따라 MD방향에 대하여 1축 방향 또는 2축 방향에 적당히 연신된 필름인 것이다.

러빙처리는 장척인 연속필름의 MD방향에 대하여 소정의 임의의 각도, 좋기는 경사방향에 대하여 러빙하는 것이다.

MD방향에 대한 경사방향의 각도는, 예를들면 액정표시 소자에 있어 각 액정의 소정의 각도에 대응시키게 별도로 설정된다. 예를들면 MD방향에 대하여도 45°이상의 각도로 설정할 수 있다.

러빙처리는 임의의 방법으로 할 수가 있다. 예를들면 그 하나의 방법으로 제1도에 의해 설명하면 배향기판으로서의 장척인 연속필름(12)을 MD방향에 반송하는 스테이지(11)위에 장척필름(12) 및 그 MD방향에 대하여 임의의 각도에서 비스듬히 러빙롤(10)을 배치하고 이 장척필름(12)을 반송시키면서 이 러빙롤(10)을 회전시켜 이 필름(12) 표면을 러빙처리한다. 러빙롤(10)을 이 필름(12)의 반송방향과 이루는 각도는 자재로 조정할 수 있는 기구이다.

러빙롤 표면에는 적당한 러빙재가 붙여져 있다. 러빙재로서는 러빙처리하는 배향기판의 종류에 따라서 적당히 선택되고 직포, 펠트, 라바, 쇄모(刷毛)등이 사용되고 특히 한정되지 않으나, 통상은 나일론, 면 등의 직포가 선택된다. 배향기판 그 자신이 금속박인 경우에는 다시 샌드페이퍼 또는 피혁등의 러빙재도 사용될 수가 있다.

러빙처리에서는 배향기판 표면의 경도를 감안하여 배향기판 표면을 일정방향에 문지르는 것이 중요하다. 이와같은 관점에서 러빙압력, 러빙롤의 회전수 등을 적당히 설정한다. 통상은 배향기판을 0.5~100m/분, 좋기는 1~30m/분의 속도로 이송시켜,

러빙롤 회전수는 주속비(周速比)로서 1~1000, 좋기는 5~200의 범위에서 선택된다. 러빙압력은 약간 러빙재료가 접하는 정도가 좋고 러빙재가 포(布)인 경우 등에는 모선(毛先)의 압입정도가 100㎛~5000㎛, 좋기는 100㎛~2000㎛ 정도로 할 수가 있다.

러빙처리를 끝낸 배향기판은, 이어서 러빙면이 액정고분자와 접하게끔 적층된다. 이 러빙처리를 끝낸 배향기판의 러빙에 따라 액정고분자가 배향된다.

액정고분자는 임의의 방법으로 장척인 필름으로 만들어 진다. 예를들면 적당한 용제에 용해시켜 도포후 건조시켜 필름을 형성하는 방법 또는 T다이 등에 따라 직접 액정고분자를 용융 압출하는 등의 방법에 따를 수가 있다.

막두께등의 품질의 점으로서 용액 도포하고 건조하는 방법이 적당하다. 앞서 말한것과 같이, 본 발명에 있어 장척 필름이라고 하는 의미는 일정한 길이를 갖는 연속하고 있는 필름의 의미하고, 공업적으로는 롤로 감은 형태로 공급되어 얻은 연속필름을 의미한다.

물론 롤로감은 형태가 필수는 아니고 적당히 절첩한 연속필름이라도 좋다. 장척필름의 길이는 경우에 따라 10000m라고 하는 장척에 이르는 것도 있다.

즉, 우선 액정고분자를 소정의 비율로 용제에 용해하고 용액을 조정한다. 이때의 용매는 폴리머의 종류에 따라 다르나, 통상은 아세톤, 메틸에틸케톤, 싸이크로헥사논 등의 케톤류; 테트라히드로후란, 디옥산등의 에텔류; 크로로폼, 디크로로에탄, 테트라크로로에탄, 트리크로로에틸렌, 테트라크로로에틸렌, 올소디크로로벤젠 등의 할로게화 탄화수소; 이들의 혼합용매; 이들과 페놀과의 혼합용매; 디메틸폼아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드계 용매; 디메틸설폰옥시드; N-메틸피로리돈 등의 용매를 사용할 수가 있다. 용액의 농도는 폴리머의 점성에 따라 다르나 통상은 5~50중량%의 범위이고, 좋은 것은 10~30중량%의 범위이다.

다음에 이 용액을 소정의 각도에서 MD방향에 대하여 경사방향에 러빙처리 하여서 되는 장척인 배향기판에 도포를 한다.

도포의 방법으로서는 특별한 한정은 없고, 예를들면 슬라이드 다이코트법, 스로트다이코트법, 커튼다이코트법, 롤코트법, 바코트법, 침지인상법 등을 채용할 수가 있다. 도포후 적당한 용제를 건조, 제거한다.

소정의 각도로서 MD방향에 대하여 경사방향에 러빙처리하여 장척인 배향기판 상에 액정 고분자층이 형성된 후에 소정온도, 소정시간 가열하여 냉각함으로서 액정 고분자의 배향을 고정화한다.

배향화의 온도는 계면효과에 의한 배향을 돕는 의미로서 용융화때 폴리머의 점성은 낮은 쪽이 좋다. 즉, 가열온도는 높은 쪽이 좋다. 그러나 너무 높은 온도는 가격 상승과 같이 작업성이 나빠지므로 좋지 않다.

이와같은 관점에서 일반적으로 50~300℃, 좋은 것은 100~250℃의 범위로서 10초~60분, 좋은 것은 30초~30분의 범위에서 선택된다. 가열수단은 적당히 채용하는 것이며 예를들면 열풍가열, 적외선가열, 유전가열, 전기히터에 의한 가열, 열롤에 의한 가열등이다.

어느 것이든 유리전이 온도 이상에서 등방상의 전이온도 이하의 온도에서 액정분자가 충분 배향하는 시간 가열 처리를 하는 것이 긴요하다.

가열후, 이 액정고분자의 유리전이 온도 이하에 냉각하므로서 고정화 된다. 액정상에 이어서 유리상이 발현하기 위하여 냉각에 의해 배향상태를 손상없이 배향을 고정화 할 수가 있다.

냉각속도는 특별히 한정되지 않고 임의로 선택된다. 예를들면 이 가열된 액정고분자를 가열 영역에서 유리전이점 이하의 분위기중에 이행시키는것 뿐으로 고정화된다. 생산효율을 향상시키는 목적으로 공기냉각 또는 물등의 냉매 냉각을 채용할 수가 있다.

고정화후의 액정고분자 필름의 막두께는 액정고분자 필름이 비틀림 네마틱 구조에 의해 기능하는 범위라면 특히 제한은 없다. 빛의 파장에 따라 다르나 예로 디스프레이 용도등 가시광이 중요한 분야에서는 0.05㎛ 이상, 좋기는 1㎛이상, 더 좋은 것은 2㎛이상이다. 0.05㎛ 미만에서는 정도가 좋은 막후 조정이 곤란하게 되므로 좋지 않다.

막후의 상한은 특히 제한은 없으나, 너무 두꺼우면 광학소자로서의 규제력이 약해져 좋지 않고, 이 관점에서 100㎛ 이하, 좋기는 30㎛ 이하의 범위가 적당하다.

본 발명에 있어서는, 아래 배향기판이 소정의 각도로서 MD방향에 대하여 경사방향에 러빙처리하여 되는 장척인 배향기판이므로, 이 러빙처리에 대응하여 소정의 각도로서 MD방향에 대하여 경사방향에 배향하여서 되는 장척인 액정 고분자필름이 얻어진다.

본 발명에 있어서는 소정의 각도로서 MD방향에 대하여 임의의 방향, 좋은 것은 경사방향에 배향하여 장척인 액정 고분자필름을 사용한다. 액정 고분자층의 표리의 이면(二面)에서, 서로 배향방향이 다른 때에서는 어느면에서도 소정의 각도로서 MD방향에 대하여 경사방향에 배향되고 있는 것이면 좋다.

이 액정고분자의 액정상태가 간단한 네마틱이고 모노도메인 배향하고 있는 경우에는, 액정고분자 필름의 표리에 배향방향이 다른 것은 없고, 러빙한 방향과 액정고분자의 배향 방향과는 일치한다. 따라서 소정의 각도를 갖고, MD방향에 대하여 경사방향에 배향된 장척인 액정고분자 필름을 얻기 위하여서는 배향기판은 소정의 각도로서 MD방향에 대하여 경사방향에 러빙될 필요가 있다.

그러나, 이 액정고분자로 비틀림을 갖는 네마틱이며 모노도메인한 배향을 할때에는 액정고분자 막의 표리에서 그 배향방향이 다를때가 있다. 즉, 러빙된 배향기판으로 접하는 면의 액정 고분자층의 배향은 통상 이 배향기판의 러빙방향과 동일 방향이다.

그러나, 반대의 면에 있어서 배향은 액정 고분자층의 막후 및 광학활성 단위의 비율로 결정되는 각도 만큼 방향이 변하고 그 결과 통상은 배향기판의 러빙방향과는 일치하지 않는 경우가 있다.

때문에 비틀림 네마틱이고 모노도메인 배향하는 액정 고분자의 경우에는 반드시 배향기판의 러빙방향은 MD방향에 대하여 경사방향일 필요는 없다. 그러나 예로 MD방향에 평행하게 러빙된 배향기판에 의해 배향시키는 것도 좋은 것으로 된다.

소정의 각도를 갖고 MD방향에 대하여 경사방향에 러빙처리 하여서 된 장척인 배향기판 그 자체가 투광성 기판일 때에는 고정화된 적층체 그 자신을 그대로 혹은 적당히 편광판과 조합하는 것으로서 광학소자에 사용된다. 그외 지지체로서의 적당한 투광성 기판상에 배향 고정화된 액정 고분자층을 이행시켜 최종적으로는 광학소자로 사용할 수도 있다.

투광성 기판으로서는 투명성 및 광학적 등방성을 갖고 액정 고분자상을 지지되는 것이면 특별히 한정되지 않으나 장척인 것일 필요가 있으므로 플라스틱 필름, 예를들면 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 폴리에스텔설폰, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아릴레이트, 폴리에틸렌설파이드, 아몰파즈폴리올레핀, 트리아세틸셀루로즈 등을 예로 들 수 있다. 이들 투광성 기판의 두께는 특히 제한은 없으나 통상은 1~500㎛의 범위에서 선택된다.

이 투광성 기판에의 이행은 임의의 방법에 의한 것이 되며, 예로서 전사법(轉寫法)에 의할 수가 있다.

이 방법은 적당한 점접착제에 의해 액정 고분자층을 점접착시켜 이행시키는 방법이다. 이 점접착제 층으로서는 투광성이고 광학적으로 등방인 한 임의의 것이 사용되고 아크릴계, 에폭시기계, 에틸렌초산비닐계, 고무계 등이 사용된다. 좋기는 아크릴계 점접착제에 의한 것이다.

이와같이 하여 얻어진 장척인 적층필름은 이 배향이 MD방향에 대하여 임의의 소정의 각도, 좋기는 MD방향에 대하여 경사방향이다.

액정고분자 표면 보호를 위하여 한쪽면에 경과성 아크릴계 수지로서 되는 보호층을 설정하든가 혹은 점접착제층을 통하여 보호 필름으로서의 투광성 필름을 적합할 수도 있다.

본 발명에 있어서는 다시 장척인 편광판으로 적층한다. 적층할 장척인 편광판으로서는 공지의 편광막을 갖는 것이 사용된다. 편광막은 일축 연신 고분자필름으로 되고, 예를들면 폴리비닐알콜, 폴리비닐브티랄 또는 PET 등의 폴리에스텔등의 투명 고분자 필름의 장척인 일축 연신필름에 옥소를 흡수시킨것 또는 이색성 염료를 함침시킨것 등이다. 이 두께는 1~500㎛의 범위에서 선택된다.

편광판은 통상, 투광성 기판, 편광막, 투광성 기판인 점접착제층을 기재하여 적층된 3층 구조의 적층 시트로서 시판되고 있으므로 이를 이용하여 접합할 수가 있다. 여기서 투광성 기판의 종류는 먼저 기술한 것과 같다.

편광필름과 액정고분자 필름과의 적층에 있어서도 공지의 투광성 점접착제를 개재하여 적층할 수가 있다.

또한 전기 투광성 기판이 편광기능을 갖고 있을때 즉, 편광막일 때에는 액정고분자를 직접 이 편광기능을 갖는 투광성 기판 위에 전사할 수가 있다. 이 경우는 액정 고분자와 편광판이 직접 접하여 적층되는 것으로 되어 그 결과 이 광학소자용 적층시트가 경량화 됨과 동시에 액정 고분자층과 편광막층과의 거리가 최소로 하기 위하여 예를 들면 액정표시 소자에 있어서 시야각이 다시 보상되여질 것이 기대된다.

본 발명에 있어서는 액정 고분자층은 장척인 연속 필름이므로 같은 연속 장척인 편광판과 용이하게 연속적으로 적층 조작을 할 수 있다.

이와 같은 편광판과의 적층은 편광필름의 투과축과 액정고분자 필름과의 광축을 일정한 관계를 갖게끔 적층 할 필요가 있으나 본 발명의 액정고분자는 임의의 방향에 배향각도를 설정될 수 있으므로 장척인 필름 끼리를 서로 MD방향에 가지런히 연속적으로 겹침에 의해서 적층이 가능하다.

즉, 종래와 같이 미리 방향으로 끊어낸 필름 끼리를 방향의 각도 맞춤을 하고 붙인다는 조작이 불필요하게 된다. 그 때문에 생산성과 경제성이 같이 향상되는 것으로 된다.

구체적인 본 발명의 광학소자용 적층시트의 구성으로서는 하드코트층, 액정 고분자층, 점접착층, 투광성 기판층, 투광성 보호 필름층, 점접착제층, 액정 고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층 및 (박리성 보호 필름층), 액정 고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층 등의 구성으로 광학기능을 갖는 시트의 상하 어느쪽 면에 편광판을 적층하는 구성 등이 예시된다.

이 편광판으로서는 전수르이 3층 구조의 편광판으로도 좋으며 또 이들은 공지의 점접착제층을 개재시켜 점접착된 편광막, 투광성 기판의 2층 구조의 편광판을 적층한 구성일 수도 있다.

또, 상기 구성에 있어서 투광성 기판을 편광판으로 한 구성, 예를 들면 하드코트층, 액정 고분자층, 점접착층, 편광판층, 투광성 보호 필름층, 점접착제층, 액정 고분자층, 점접착제층, 편광판층 및 (박리성 보호 필름층), 액정 고분자층, 점접착제층, 편광판층 등의 구성도 가능하다.

이외 하드코어층, 액정 고분자층, 점접착층, 편광막층, 점접착제층, 투광성 기판, 투광성 보호 필름층, 점접착제층, 액정 고분자층, 점접착제층, 편광막층, 점접착제층, 투광성 기판 및 (박리성 보호 필름), 액정 고분자층, 점접착제층, 편광막층, 점접착제층, 투광성 기판 등의 구성을 채용할 수 있는 것도 가능하다.

또, 점접착제층의 두께는 통상 어느 경우도 1~100㎛의 범위에서 선택된다. 장척인 적층 시트는 다시 그 외측 면을 적당히 박리성의 점착력이 있는 보호필름을 서로 붙여 외상이나 더러움으로부터 보호할 수가 있다. 이 보호 필름은 가정하면 접합시켜 반드시 투광성은 필요하지 않으나, 광학시험 등을 그대로 실시하기 위해서는 좋기는 투광성이고 광학적으로 등방성의 것이다.

본 발명의 장척인 광학소자용 적층시트는 적절히 절단하여 이용하고 광학소자로서 예를 들면 적절히 액정표시 소자용 패널에 접합시킨다.

다음에 구체적으로 광학소자용 적층시트 및 이를 사용한 광학소자 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 있어 배향기판 상에 형성되고 고정화된 액정 고분자층은 전술의 투광성 기판에 이행(移行되고 액정 고분자층, 투광성 기판과의 적층시트가 얻어진다.

이 투광성 기판에의 이행은, 임의의 방법에 따를 수 있고, 예로서 전사법에 의할 수가 있다. 이 방법은 적당한 점접착제층을 액정 고분자층측 또는 투광성 기판측에 형성시켜 여기에 한쪽을 점접착시켜서 이행하는 방법이다.

이 점접착제층으로서는 광학적 등방성을 갖는 투광성 있는한 임의의 것이 사용되고, 이크릴계, 에폭시계, 에틸렌초산비닐계, 고무계 등의 점접착제가 사용된다.

점착하는 기판이 투광성이므로 투광성 기판을 광경화형 아크릴수지계 접착제에 따라 액정 고분자층에 접합 후 이를 외부에서 광조사하는 것으로 광경화시켜서 접착후 박리하면 용이하게 전사가 가능하다. 이와같은 경화아크릴 수지층의 두께는 0.05~50㎛의 범위에서 선택된다. 또 광선 투과율은 85%이상, 좋은 것은 90%이상이 필요하다.

접착제로서 경화아크릴 수지층은 경화성의 아크릴계 오리고마 또는 모노마를 도포하고 이를 경화시킴에 따라 형성된다.

사용되는 경화성의 아크릴레이트는, 예를들면 광경화성 아크릴계 접착제로서 공지의 것이 사용될 수 있고, 예를들어 폴리에스텔아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 폴리에텔아크릴레이트, 실리콘아크릴레이트 등 각종 아크릴계 오리고마 또는 모노마 등의 단독, 이들의 혼합물 또는 이들과 각종 반응성 희석제와의 혼합물이 예시된다.

이들 경화성 아크릴계 수지의 경화방법은 특별히 한정되지 않으나 예로서 가열경화, 레독스계 상온(常溫)경화, 염기경화, 자외선, 전자선 등의 활성선 경화 등이 예시된다. 좋은 경화방법은 자외선, 전자 등의 활성선에 의한 광경화법이다. 광경화법에서는 열의 발생이 없든가 또는 적기 때문에 열고정화된 액정고분자의 배향에 영향이 적어 좋다.

열라디칼 중합개시제로서는 예를들면 벤조일파옥사이드, 라우로일파옥사이드 등의 디아실파옥사이드류, 케톤파옥사이드류, 파옥사이드케탈류, 디아킬파옥사이드류, 파옥시에스텔류 및 아조피스이소브티로니트릴, 아조피스이소바레로니트릴 등의 아조비류 등의 이용되고, 사용량은 수지의 0.1~10중량%로 좋다.

또 활성선에 따라 경화시키는 경우의 광경화 개시제로서는 예를들면 벤조인에텔, 벤조인에틸에텔, 벤질베틸케탈, 히도록시페닐케톤, 1,1-디크로로아세트페논, 디옥산톤류 혹은 아민 병용의 벤조페논류 등이 예시된다. 이들도 그 사용량은 수지의 0.1~10중량%로 좋다.

이와같이 하여 얻어진 적층 필름의 좋은 상태로서는, 액정고분자와 투광성 기판이 적층된 장척인 적층 시트로서 그 배향은 MD방향에 대하여 경사방향으로 경제적이고 생산성이 높다.

본 발명에 있어서는 액정 고분자상에 그 표면을 보호하기 위하여 보호층을 형성한다. 이 보호층은 광학적 등방성을 갖는 경화성 아크릴레이트로서 되는 경화아크릴계 수지층 자체로 되는 것도 있고 또는 경화성 아크릴 수지를 접착제로서 투광성 필름을 접착하는 것에 따라서도 구성할 수 있다.

어느 것도 경화아크릴 수지층은 경화성의 아크릴계 오리고마 또는 모노마를 표면에 도포하고 이를 경화시키는 것으로서 형성된다. 사용되는 경화성의 아크릴레이트는 아크릴계 접착제, 경화성 플라스틱 코팅제 또는 플라스틱의 코팅제로서 공지의 것이 사용되고, 예를들면 폴리에스텔아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 폴리에텔아크릴레이트, 실리콘아크릴레이트 등의 각종 아크릴계 오리고마 또는 모노마 등의 단독, 이들의 혼합물 또는 이들과의 혼합물 또는 이들과의 각종 반응성 희석제와의 혼합물이 예시된다.

이들 경화성 아크릴계 수지의 경화방법은 특히 한정은 없으나 예를들면 가열강화, 레독스계 상온경화, 염기경화, 자외선, 전자선 등의 활성선 경화등이 예시된다. 좋은 경화방법은 자외선, 전자 등의 활성선에 의한 광경화이다. 광경화법에서는 열의 발생이 없든가 또는 적으므로 열고정화된 액정 고분자의 배향에 영향이 적고 좋다.

열라디칼 중합개시제로서는 예를들면 벤조일파옥사이드, 라우로일파옥사이드등의 디아실파옥사이드류, 케톤파옥사이드류, 파옥시케탈류, 디알킬파옥사이드류, 파옥시에스텔류 및 아조피스이소브트로니트릴, 아조피스이소바레로니트릴 등의 아조비스류 등이 이용되고 사용량은 수지의 0.1~10중량%로 좋다.

또 활성선에 의해 경화시키는 경우, 광경화 개시제로서는 예를들면 벤조일에텔, 벤조인에틸에텔, 벤질메틸케탈, 히드록시페놀케톤, 1,1-디크로로아세트페논, 티옥산톤류 혹은 아민 병용의 벤조페논류 등이 예시된다. 이들도 그 사용량은 수지의 0.1~10중량%로 좋다.

경화후의 아크릴 수지층의 경도는 그 자체를 표면 보호층으로 하는 경우에는 연필(鉛筆)경도로 2B 이상이 좋다. 이 보다 낮은 경도에서는 흠이 발생하여 좋지 않다. 물론 뒤에 기술하는 것같이 이 경화아크릴 수지층이 접착제층인 경우에는 액정 고분자층의 보호는 접착하여 전기 투광성 필름이 부담되므로 특히, 경도를 필요로 하는 일이 없다.

또 광선 투과율은 85% 이상, 좋은 것은 90% 이상이 필요하다. 이러한 조건을 만족하는 광경화 후의 경화아크릴 수지층의 두께는 0.1~200㎛, 좋은 것은 0.5~50㎛의 범위이다.

이상의 방법에 따라 광학적 등방성을 갖는 경화 아크릴계 수지층, 배향한 액정 고분자층, 접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층되어 이루어지는 광학소자용 적층시트가 제조된다.

또 필요에 따라 경화아크릴 수지층의 표면을 다시 표면보호를 위하여 광학적 등방성인 투광성 보호 필름을 접합함에 따라 표면보호 기능을 증대시킬 수 있다. 이와 같이 하여 투광성의 보호필름의 접합을 행하는 경우, 경화성 아크릴수지로서 전술의 아크릴계 경화성 수지 중 광경화성 수지를 사용하여 접착하고 투광성의 보호 필름을 접합한 후 외측에서 빛을 조사하여 경화시킬 수 있다.

이 투광성 보호 필름으로서는, 전술의 투광성 기판에서 설명한 재료 중에서 적당히 선택되어 사용한다. 이 투광성 보호 필름의 광선 투과율은 85% 이상, 더 좋기는 90% 이상이 필요하다. 또 그 두께는 0.1~500㎛, 더 좋기는 1~200㎛의 범위이다.

본 발명에서 얻어진 광학적 등방성을 갖는 경화아크릴계 수지층, 배향한 액정 고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층되어진 적층구조를 포함하는 광학소자는, 좋은 것은 광선 투과율이 80% 이상, 더 좋은 것은 85% 이상이다.

일반 제품으로서는 광학소자의 표면보호를 위해서는 그 자신 점착성을 갖는 가 보호필름을 점착하는 것이 많다. 이것은 사용시에는, 즉 액정표시 소자등과 서로 접합시킬 때에는 박리되어서 사용된다. 본 발명에 있어서도 이와 같은 종류의 보호 필름은 임의로 사용될 수가 있다.

본 발명의 적층시트는 필요에 따라 액정표시 소자의 색 보상판으로서 사용될 때에는 다시 편광판과 적층된다. 이러한 경우에도 장척인 연속 필름이기 위해서는 동일하게 연속의 장척 편광판과 쉽게 연속적으로 적층조작을 할 수가 있다.

또, 이와같이 편광판과의 적층은 편광필름의 투과측과 액정 고분자층과의 배향방향을 일정한 관계를 갖게끔 적층할 필요가 있지만, 본 발명의 액정고분자 배향층은 임의의 방향에 배향 각도를 설정하기 위해서는 쉽게 연속적인 적층이 가능하다.

편광판으로서는 공지의 편광필름이 사용되어, 예를들면 폴리비닐알콜이나 폴리비닐브티랄 등의 투명 고분자 필름의 장척인 일축 연신필름에 옥소를 흡수시킨것 또는 2색성 염료를 함침시킨것 등이 사용된다.

편광 필름으로서는 앞에서 말한 바와 같이 적당한 투광성 기판으로 편광필름을 끼운 3층 구조의 것을 사용할 수가 있다.

편광필름과 액정고분자 필름과의 적층에 있어서도 공지의 투과성인 점접착제를 개재시켜 적층할 수가 있다.

구체적으로는 점착제로서 편광판을 광학적 등방성을 갖는 경화 아크릴계 수지층, 배향성 액정 고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층하여서 된 적층시트 또는 투광성 보호필름, 경화아크릴계 수지층, 배향한 액정고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층하여 되는 적층시트의 상하 어느쪽의 면 또는 상하 어느면 또는 상하면의 양면에 점접착제를 개재시켜 편광판을 접합하는 것에 의해 제조된다. 또 점착하기 위한 점접착제층의 두께는 어느 것도 1~100㎛의 범위에서 선택된다.

본 발명의 장척인 적층시트는, 적당히 편광판 등에 배향을 맞춰서 접합시킨후 절단하고, 예를들면 액정표시 소자에 접합시켜서 광학 소자로서 기능을 한다.

[발명의 효과]

1) 액정고분자 필름을 연속적으로 제조할 수 있고 장척의 필름이 얻어지므로서 생산성 및 경제성이 향상한다.

2) 액정고분자 필름의 배향각도가 임의로 제어될 수 있으므로 광학소자로 만들때 액정고분자를 무리없이 베어내기 경제성이 우수하고 수율이 향상한다.

또한 편광필름과 적층·접합하는 경우에는 편광필름의 광축에 대하여 특정의 배향각도를 설정될 수 있으므로 양자를 연속적으로 적층할 수가 있다.

3) 액정고분자 필름의 배향각도는 고분자를 연신시켜 배향시킨것 보다 넓은 범위를 갖는다.

4) 동양의 고분자를 연신에 의하여 배향시킨것 보다도 광학적인 결함이 현저하게 적다.

5) 액정고분자층을 사용하고 있으므로 임의의 배향방향으로 할 수가 있다. 그러기 때문에 편광막의 투과축에 대하여 특정한 배향방향을 설정할 수가 있으므로 장척인 액정고분자 필름과 장척인 편광필름이 연속적으로 접합시켜 생산성 및 경제성이 비약적으로 향상된 광학소자용 적층시트로 된다.

6) 본 발명에 있어서는 액정 고분자층이 비틀림 구조를 갖고 있으므로 이 필름과 편광필름을 롤로 끼리 적층하는 경우, 즉 장척물 끼리 그 MD방향에 함께 맞추어서 겹붙이는 경우에 특징있는 광학소자용 적층시트가 얻어진다.

즉, 일축 연신필름을 이용한 편광필름은 그 투과축은 항상 MD방향에 대한 TD방향에 고정되어져 있으므로 액정고분자 필름의 러빙방향이 MD방향이며 또는 90° 비틀림의 경우, 러빙면의 반대측에 편광필름을 접합하면 투광축과 액정고분자 필름의 배향축과 서로 일치한 것이 얻어진다. 이것은 본 발명의 큰 특징의 하나이다.

경화아크릴계 수지층은 광학적으로 등방성이고 또 표면경도도 충분하므로 얻어진 광학소자는 광학적 검사가 가능하고, 고온 다습하의 환경에서 사용에 견디고, 또 제조시나 광학소자를 짜넣을때의 상처발생이 억제된다.

그밖에 접착제를 개재하여서의 보호필름의 사용과 비교하면 광학소자 전체의 두께를 절감할 수가 있고, 또 경량이고 가격면에서도 싼것이 된다.

그 밖에 다음의 특징을 갖는다.

1) 전기 적층시이트가 연속의 장척필름이므로 생산성 및 경제성이 향상한다.

2) 전기 적층시트내에 액정 고분자층의 배향각도가 임의로 제어될 수 있으므로 광학소자를 다짤때에는 액정 고분자를 허비없이 절출하므로 경제성이 우수하고 수율이 향상한다.

더욱이 전기 적층시트와 편광필름을 적층하는 경우에는, 편광필름의 투과축에 대하여 특정의 배향방향을 설정될 수 있으므로 양자를 연속적으로 적층할 수가 있다.

3) 액정 고분자층의 배향각도는 고분자를 연신시켜 배향시킨 광학소자와 비교하여 보다 넓은 범위를 갖는다.

4) 같이, 고분자를 연신에 의하여 배향시킨 광학 소자보다도 광학적인 결함이 현저히 적다.

[실시예]

이하 실시예로서 본 발명을 상술한다. 또 실시예에서 사용한 각 분석법은 아래와 같다.

(1) 비틀림각 및 △n·d의 측정

비틀림각은 편광 해석법에 따라 또 △n·d는 엘리프소메타에 의해 측정한 데이터를 해석 처리하여 결정하였다.

(2) 대수점도의 측정

우베로데형 점도계를 사용하여 페닐렌, 테트라크로로에탄 (60/40 중량비)혼합 용매중 30℃에서 측정하였다.

(액정고분자 용액의 조제 예1)

(1-Ⅰ)식에 나타낸 혼합 폴리머(베이스 플리머의 대수점도 = 0.21, Tg = 60℃, 광학활성 폴리머의 대수점도 = 0.18)를 포함하는 20wt%의 디메틸포름아미드 용액을 조제하였다.

식(1-Ⅰ)

*는 광학활성 탄소를 나타낸다.

(액정고분자 용액의 조제 예2)

(1-Ⅱ)식에서 나타낸 단일 폴리머(베이스 폴리머의 대수점도 = 0.18, Tㅎ = 95℃)를 포함하는 15wt%의 페놀, 테트라크로로에탄(60/40 중량비) 용액을 조정하였다. 이 물질은 광학활성기를 갖고 있지 않다.

식(1-Ⅱ)

실시예1

제1도에 나타내는 장치에 의하여 배향기판으로서의 PEEK로 부터 되는 50cm 폭, 두께 100㎛의 필름을 20m/분의 속도로 반송하면서 나일론 포를 감아 붙인 150mmφ의 러빙롤을 PEEK필름의 MD방향에 대하여 45℃로 설정하고, 나일론포의 모선(毛先)의 압입을 500㎛로 하여 1500rpm으로 회전시켜서 연속적으로 러빙하고 롤에 권취를 했다.

러빙각도는 45°였다. 여기서 러빙각도는 러빙면을 위에서 보았을때 MD방향에서 시계방향의 각도로 한다.

액정고분자 용액의 조제 예1에서 얻어진 용액을 상기 러빙 처리를 한 장척필름 위에 롤코타를 사용하여 도포한 후 건조하고 200℃×40분간 열처리를 하고 액정고분자의 배향을 고정화하였다.

이 보상층의 비틀림 각은 -230°, △n·d는 0.84㎛이었다.

이 필름을 접착제로서 보통 방법으로 TAC 필름에 전사한 후, 현광 현미경으로 관찰하면 암시야가 회전각으로서 180℃마다 나타났으므로 배향이 완전한 것이 확인되었다. 또 그때 편광자의 투광축에 대하여 직각이 되는 방향은 PEEK 필름의 MD방향에 대하여 45°로 되는 방향이었다.

다음에 얻어진 액정고분자/TAC의 장척인 적층시트를 그 액정 고분자측에 시판되는 장척인 편광판은 접착제를 사용하여 라미네이트 장치로서 MD방향에 양자를 맞추어서 롤 대 롤로 적층하였다. 이 시판의 편광판은 주식회사 산리쯔사제 상품명 LLC2-9218이었고, TAC(80㎛), PVA의 일축 연신필름(30㎛ 옥소함침형), TAC(80㎛)의 3층이 각각 접착제로 접착된 전체의 두께 ㎛의 3층 구조인 폭 50cm의 장척인 적층시트이다.

얻어진 장척인 적층시트의 구성은 편광판, 점접착층, 액정 고분자층, 접착제층, TAC 필름층이다. 이 적층시트에 있어서 편광막층의 투과측에 대하여 액정 고분자층의 편광막측의 분자배향 방향은 45°였다.

실시예 2

실시예 1에서 얻어진 고정화 액정고분자를 점착제로서 상법에 따라 폴리에틸렌테트라프탈레이트(PET) 필름에 전사하고 액정 고분자층, PET 적층시트를 얻었다.

이어서 이 액정 고분자층의 표면에 그 보호층으로서 자외선 경화형 아크릴 수지층을 설정한 후 같이 장척인 시판의 편광판을 점착제로서 롤 대 롤로 전기 보호층측에 접합하였다. 사용한 시판의 편광판은 실시예 1과 동일하다.

그 결과 얻어진 장척인 적층시트의 구성은 편광판, 점착제층, 광경화 아크릴계수지층, 액정 고분자층, 점착제층, PET 필름층이다. 이 적층시트에 잇어 편광막층의 투과축에 대하여 액정 고분자층의 현광막측의 분자배향 방향은 45°였다.

실시예 3

실시예 1에서 얻은 고정화 액정 고분자를 접착제로서 상법에 따라 TAC필름에 전사하고 액정 고분자층, TAC필름 적층시트를 얻었다.

이어서 이 액정 고분자층의 표면에 보호층으로서 접착제에 의해 TAC 필름을 붙인 후, 같이 장척인 시판의 편광판을 점착제에 의해 전기 보호층측에 롤 대 롤로 접합하였다. 시판의 편광판에는 실시예 1과 같이 동일구성, 동일치수의 주식회사 유와자와 제작회사 상품명 KN-18241T를 사용하였다.

이 결과 얻어진 장척인 적층시트의 구성은 편광판, 점착제층, TAC 필름층, 접착제층, 액정 고분자층, 접착제층, TAC 필름층이었다. 이 적층시트에 있어 편광막층의 투과축에 대하여 액정 고분자층의 편광막측의 분자배향 방향은 45°였었다.

실시예 4

러빙방향을 5°로 한 이외 실시예 1과 같이 하여 얻어진 고정화 액정 고분자필름을 접착제로서 상법에 따라 장척인 시판 편광판에 전사하였다. 이 시판의 편광판은 상품명 LLC2-9218이다. 얻어진 장척인 적층시트의 구성은 편광판, 접착제층, 액정 고분자였다. 이 적층시트에 있어 편광막층의 투과축에 대하여 액정 고분자층의 편광막측의 분자배향 방향은 45°였다.

실시예 5

러빙방향을 5°로 한 이외는 실시예 1과 같이 하여 얻어진 고정화 액정 고분자 필름을 이 액정고분자 표면상에 보호층으로서 자외선 경화형 아크릴계 수지층을 설정한 후 점착제에 따라 상법에 의해 장척인 시판 편광판에 전사하였다.

이 시판의 편광판은 상품명 LLC2-9218이다. 얻어진 장척인 적층시트의 구성은 편광판, 점착제층, 아크릴수지층, 액정고분자이었다. 이 적층시트에 있어 편광막층의 투과축에 대하여 액정 고분자층의 편광막측의 분자배향 방향은 45°였다.

실시예 6

실시예 3에서 얻어진 TAC 필름, 접착제층, 액정 고분자층, 접착제층, TAC 필름의 구성 장척 적층시트에 전사에 사용한 TAC 필름측에 장척인 시판의 편광판을 점착제로서 첩부했다.

시판의 편광판에는 상품명 KN-18241T를 사용하였다. 이 적층시트에 있어서 편광막층의 투과축에 대하여 액정 고분자층의 편광막측의 분자배향 방향은 85°이었다.

실시예 7

실시예 1과 동일 조건에서 러빙롤 만을 MD방향에 대하여 90°로 설정하여 연속적으로 러빙을 하고 MD방향에 러빙된 PEEK 필름을 얻었다.

이어서 똑같이 실시예 1과 동일 조건에서 광학활성 폴리머의 첨가량을 줄인 액정고분자 용액을 조제하고, 이 용액을 도포하여 열처리, 냉각에 의해 고정화 비틀림각 -225°, △n·d는 0.84㎛의 고정화 액정고분자 필름을 얻었다.

고정화 액정고분자 필름을 접착제로서 상법에 따라 장척인 시판 편광판에 전사하였다. 이 시판의 편광판은 상품명 LLC2-9218이었다. 얻어진 장척인 적층시트의 구성은 편광판, 접착제층, 액정 고분자층 이었다. 이 적층시트에 있어 편광막층의 투과축에 대하여 액정 고분자층의 편광막측의 분자배향 방향은 45°이었다.

실시예 8

PEEK 필름 대신에 두께 20㎛의 구리의 박을 사용하여 러빙포로서 나일론 대신에 #1000 샌트페이터를 사용하여 이를 약간 구리박에 접촉시키면서 러빙롤의 회전수를 150rpm으로 한 이외에는 실시예 1과 같이 하여 러빙처리 후 용액의 도포 건조하여 배향의 고정화를 하였다.

그 결과 실시예 1과 같은 액정 고분자 필름이 얻어졌다. 즉 이 보상층의 비틀림 각은 -2130°, △n·d는 0.84㎛였다. 또 이 필름을 접착제로서 TAC필름에 전사하여 편광 현미경으로 관찰하니 암시야가 회전각으로 180°마다 나타났으므로 배향이 완전한 것으로 확인되었다. 또 이때 편광자의 투광축에 대하여 직각으로 되는 방향은 구리박의 MD방향에 대하여 45°가 되는 방향이었다.

다음에 얻어진 액정고분자, TAC의 장척인 적층시트를 그 액정 고분자측에 시판의 장척인 편광판을 점착제를 사용하여 라미네이트 장치에 의해 롤 대 롤로서 적층하였다. 이 시판 편광판은 주식회사 산리쯔사제 상품명 LLC2-9218이다.

얻어진 장척인 적층시트의 구성은 편광판, 점착제층, 액정 고분자층, 접착제층, TAC 필름층이다. 이 적층시트에 있어 편광판층의 투과축에 대하여 액정 고분자층의 편광막측의 분자배향 바향은 45°였다.

실시예 9

액정고분자 용액의 조제 예2에서 얻어진 용액을 사용한 밖에는 실시예 1과 같이 하여 스로트다이코타를 사용하여 도포후 건조하고, 200℃×40분간 가열 처리하고 냉각하므로서 액정고분자의 배향은 고정화하였다.

이 보상판의 비틀림각은 0°, △n·d는 0.42㎛였다.

이 필름을 TAC 필름에 접착제에 의하여 전사하고 편광 현미경에 의해 관찰하면 암시야가 회전각으로서 180°마다 나타났으므로 배향이 완전한 것이 확인되었다.

또 그때 편광자의 투광축에 대하여 직각으로 되는 방향은 PEEK 필름의 MD방향에 대하여 45°되는 방향이었다.

다음에 얻어진 액정고분자, TAC의 장척인 적층시트를 그 액정 고분자측에 시판의 장척인 편광판은 점착제를 사용하여 라미네이트 장치에 따라 롤 대 롤로 적층하였다. 그 시판의 편광판은 주식회사 산리쯔사제 상품명 LLC2-9218이다.

얻어진 장척인 적층시트의 구성은 편광판, 점착제층, 액정 고분자층, 접착제층, TAC 필름층이다. 이 적층시트에 있어서 편광막층의 투과축에 대하여 액정 고분자층의 편광막측 및 TAC 필름측의 분자배향 방향은 모두 45°였다.

실시예 10

실시예 1과 같은 조건에서 러빙롤 만을 MD방향에 대하여 90°로 설정하여 연속적으로 러빙을 하고, MD방향에 러빙된 PEEK 필름을 얻었다. 이어서 실시예 1과 동일 조건에서 광학활성 폴리머의 첨가량을 감소시켜 액정고분자 용액을 조제하였다.

이를 스로트다이코터로 도포, 열처리하여 냉각하므로서 고정화하면 비틀림각은 -90°, △n·d는 2.1㎛의 고정화 액정고분자를 얻었다.

얻어진 고정화 액정 고분자필름을 접착제에 의해 상법에 따라 장척인 시판 편광판에 전사하였다. 시판 편광판은 LLC2-9218이다. 얻어진 장척인 적층시트의 구성은 편광판, 접착제층, 액정 고분자층이었다. 이 적층시트에 있어서 편광막층의 투과축에 대하여 액정 고분자층의 편광막측의 분자배향 방향은 0°였다. 이것은 선광자로서 가장 적합하고 롤 대 롤로 접합하여 선광자를 얻을 수가 있었다.

다음에 광학소자에 대하여 실시예로서 설명한다.

(액정 고분자용액의 조제 예2-1)

(2-Ⅰ)식에서 나타낸 광학활성 폴리머(대수점도 0.23)의 18wt% 트로크로로에탄 용액을 조제하였다.

식(2-Ⅰ)

(액정 고분자용액의 조제 예 2-2)

(2-Ⅱ)식에서 나타낸 혼합폴리머(베이스 폴리머의 대수점도 = 0.21, Tg = 60℃ 광학활성 폴리머의 대수점도 = 0.18)의 20wt% 디메틸폼아미드 용액을 조제하였다.

식(2-Ⅱ)

*는 광학활성 탄소를 나타낸다.

(액정 고분자 용액의 조제 예 2-3)

(2-Ⅲ)식에서 나타낸 혼합 폴리머의 20wt% 페놀, 테트라크로로에탄 (60/40 중량비) 용액을 조제하였다.

(식 2-Ⅲ)

*는 광학활성 탄소를 나타낸다.

(액정 고분자 용액의 조제 예 2-4)

(2-Ⅳ)식에서 나타낸 혼합 폴리머의 20wt% 페놀, 테트라크로로에탄 (60/40 중량비) 용액을 조제하였다.

식(2-Ⅳ)

*는 광학활성 탄소를 나타낸다.

(액정 고분자 용액의 조제 예 2-5)

(2-Ⅴ)식에서 나타낸 혼합 폴리머의 20wt% 페놀, 테트라크로로에탄 (60/40 중량비) 용액을 조제하였다. 또 이 폴리머는 광학 활성기를 갖지 않는다.

식(2-Ⅴ)

제조예 1

제1도에서 나타내는 장치로서 배향기판으로서의 폴리에텔에텔케톤(PEEK)로 되는 20cm 폭, 두께 80㎛의 필름을 20m/분의 속도로 반송하면서 나일론포로 감아 붙였다.

150mmφ의 러빙롤을 PEEK 필름의 MD방향에 대하여 45°로 설정하여, 나일론포의 털끝의 압입을 500㎛로서 1500rpm으로 회전시키므로서 연속적으로 러빙을 하고 롤에 권취했다.

폴리머 용액의 조제예 2-1에서 얻은 폴리머 용액을, 상기 러빙처리한 장척 필름의 배향을 고정화하였다.

이 필름을 두께 100㎛의 아크릴계 점착제를 붙인 투명한 트리아세틸셀루로스(TAC) 필름에 상법에 따라 전사하고 편광 현미경에 의해 관찰하면 암시야가 회전각으로서 180℃마다 나타났으므로 배향이 완전한 것이 확인되었다. 또 그때 편광자의 투과축에 대하여 직각으로 되는 방향은 PEEK 필름의 MD방향에 대하여 45°로 되는 방향이었다.

이 보상층의 비틀림각은 -228°, △n·d는 0.835㎛였다.

이와 같이하여 액정고분자(식2-Ⅰ)층, 아크릴계 점착제층, TAC 필름층으로서 되는 장척인 3층 적층시트를 얻었다.

제조예 2

제1도에 나타내는 장치에 의해 배향기판으로서의 PEEK로 되는 20cm 폭, 두께 50㎛의 필름을 20m/분의 속도로 반송하면서 나일론포를 감아붙인 150mmφ의 러빙롤을 PEEK 필름의 MD방향에 대하여 45°로 설정하고, 나일론포의 털끝의 압입을 500㎛로 하여 1500rpm으로 회전시킴에 의해 연속적으로 러빙하고 롤에 권취했다.

용액의 조제예 2-2에서 얻어진 폴리머 용액을 상기 러빙처리를 한 장척 필름 위에 스로트다이코트법에 의하여 도포, 건조하고 200℃×45분간 가열처리를 하고 액정 고분자의 배향을 고정화하였다.

이 필름을 투명 필름인 두께 100㎛의 폴리에텔설펀(PES) 필름에 상법에 따라 아크릴계 접착제에 의해 전사하고, 편광 현미경에 의해 관찰한 바 암시야가 회전각으로서 180°마다 나타나므로서 배향이 완전한 것이 확인되었다. 또 그때 편광자의 투과축에 대하여 직각으로 되는 방향은 PEEK 필름의 MD방향에 대하여 45°가 되는 방향이었다.

이와 같이 하여 액정고분자(식2-Ⅱ)층, 아크릴계 접착제층, PES 필름층으로 되는 장척인 3층 적층시트를 얻었다.

이 보상층의 비틀림각은 -231°, △n·d는 0.84㎛였다.

제조예 3

제1도에 나타내는 장치에 의해 배향기판으로서의 PEEK로 되는 20cm 폭, 두께 50㎛의 필름을 20m/분의 속도로 반송하면서 나일론포를 감아붙인 150mmφ의 러빙롤을 PEEK 필름의 MD방향에 대하여 45°로 설정하고, 나일론포의 털끝 압입을 500㎛로 하여 1500rpm으로 회전시킴에 의해 연속적으로 러빙하고 롤에 권취했다.

용액의 조제예 2-3에서 얻어진 폴리머 용액을 상기 러빙처리를 한 장척 필름 위에 롤코타에 의하여 도포, 건조하고 200℃×20분간 가열처리를 하고 액정고분자의 배향을 고정화하였다.

이 액정 고분자층 위에 자외선 경화형 접착제인 아크릴계 접착제가 도포된 TAC 필름을 접합하고 자외선을 외측으로 부터 조사하므로서 경화시켜 액정 고분자층과 TAC 필름을 접착하였다.

그 후 PEEK필름부터 박리시켜 전사하는 것에 따라 액정고분자(식 2-Ⅲ)층, 광경화 아크릴계 접착제층, TAC 필름층으로 되는 장척인 3층 적층시트를 얻었다.

이것은 암시야가 회전각으로서 180°마다 나타났으므로 배향이 완전하다는 것이 확인되었다. 또 그때 편광자의 투과축에 대하여 직각이 되는 방향은 PEEK 필름의 MD방향에 대하여 45°가 되는 방향이었다. 이 보상층의 비틀림각은 -90°, △n·d는 2.0㎛였다.

제조예 4

제1도에 나타내는 장치에 의해 배향기판으로서 폴리이미드로 되는 20cm 폭, 두께 125㎛의 필름을 20m/분의 속도로 반송하면서 나일론포를 감아붙인 150mmφ의 러빙롤을 PEEK 필름의 MD방향에 대하여 45°로 설정하고, 나일론포의 털끝의 압입을 500㎛로 하고 1500rpm으로 회전시켜서 연속적으로 러빙을 하고 롤에 감았다.

용액의 조제예 2-4에서 얻은 폴리머 용액을, 상기 러빙처리를 한 장척 필름위에 다이코터에 의해 캐스트, 건조하고 200℃×40분간 가열처리를 하고 액정 고분자의 배향을 고정화하였다.

이 액정 고분자층 위에 자외선 경화형 접착제인 아크릴계 접착제가 도포된 TAC 필름을 접합하여 자외선을 외측으로 조사함으로서 경화시켜 액정 고분자층과 TAC층과를 접착하였다.

그 후, 폴리이미드 필름으로부터 박리시켜 전사하는 것에 의하여 액정고분자 (식 2-Ⅳ)층, 광경화 아크릴계 접착제층, TAC 필름층으로 되는 장척인 3층 적층시트를 얻었다. 이것은 암시야가 회전각으로 회전각으로서 180°마다 나타났으므로 배향이 완전한 것이 확인되었다. 또 그때 편광자의 투과축에 대하여 직각으로 되는 방향은 폴리이미드 필름의 MD방향에 대하여 45°가 되는 방향이었다. 이 보상층의 비틀림각은 -231°, △n·d는 0.84㎛였다.

이와 같이하여 액정고분자(식 2-Ⅳ)층, 광경화 아크릴계 접착제층, TAC 필름층으로 되는 장척인 3층 적층시트를 얻었다.

실시예 2-1

제조예 1에서 얻은 액정고분자(식 2-Ⅰ)층, 아크릴계 점착제층, TAC 필름층으로 되는 3층 적층시트의 이 액정 고분자층의 표면상에 표1 기재의 자외선 경화형 또는 전자선 경화형 아크릴계 오리고마의 용액을 스로트다이코트법에 따라 도포하고, 자외선 또는 전자선을 조사시켜 아크릴계 오리고마를 중합 경화시켰다. 경화아크릴계 수지층의 두께는 약 5㎛였다.

이와같이 하여 경화아크릴계 수지층, 액정고분자(식 2-Ⅰ)층, 아크릴계 점착제층, TAC 필름층으로서 되는 장척인 4층 적층시트를 얻었다.

이들 샘플에 대하여 고온다습 시험(60℃×90% RHX 500h), 광학적 파라메타 및 표면층 경도의 측정(연필 강도)의 결과는 표1에 나타낸다. 이하에 있어서도 또한 같다.

실시예 2-2

제조예 1에서 얻어진 액정고분자(식 Ⅰ)층, 아크릴계 점착제층, TAC 필름층으로서 되는 3층 적층시트의 액정 고분자층의 표면상에 표1 기재의 자외선 경화형 또는 전자선 경화형 아크릴계 오리고마 용액을 커튼코트법에 따라 도포후, 100㎛의 TAC 필름을 접합하였다.

그후 자외선을 조사하고 경화시키는 것에 따라 TAC 필름층, 경화아크릴계 수지층, 액정고분자층(식 2-Ⅰ)층, TAC 필름층으로서 되는 장척인 5층 적층시트를 얻었다.

실시예 2-3

제조예 2에서 얻은 액정고분자층(식 2-Ⅱ), 아크릴계 접착제층, PES 필름층으로 되는 3층 적층시트의 액정 고분자층의 표면상에 표1기재의 자외선 경화형 또는 전자선 경화형 아크릴계 오리고마 용액을 바코트에 따라 도포하고, 자외선 또는 전자선을 조사시켜서 아크릴계 오리고마를 중합 경화시켰다. 경화아크릴계 수지층의 두께는 약 10㎛였다. 이와같이 하여 경화아크릴계 수지(두께 10㎛), 액정고분자층(식 2-Ⅱ), 아크릴계 접착제층, PES 필름층으로 되는 장척인 4층 적층시트를 얻었다.

실시예 2-4

제조예 2에서 얻은 액정 고분자층(식 2-Ⅱ), 아크릴게 접착제층, PES 필름층으로 되는 3층 적층시트의 액정 고분자층의 표면위에 표1 기재의 자외선 경화형 아크릴계 오리고마 용액을 롤코트로 도포한 후, 100㎛의 TAC 필름을 접합했다. 그 후, 자외선을 조사하여 경화시키는 것으로서 TAC 필름층, 경화아크릴계 수지, 액정 고분자층(식 2-Ⅱ), 아크릴계 접착제층, PES 필름층으로 되는 장척인 5층 적층시트를 얻었다.

실시예 2-5

제조예 3에서 얻은 액정고분자층(식 2-Ⅲ), 광경화 아크릴계 접착제층, TAC 필름층으로서 되는 3층 적층시트의 액정 고분자층의 표면상에 표1 기재의 자외선 경화형 또는 전자선 경화형 아크릴계 오리고마 용액을 바코타로서 도포한 후, 자외선 또는 전자선을 조사시켜서 아크릴께 오리고마를 중합 경화시켰다. 경화아크릴계 수지층의 두께는 약 10㎛였다.

이와같이 하여 경화아크릴계 수지층(두께 5㎛), 액정 고분자층(식 2-Ⅲ), 아크릴계 접착제층, TAC 필름층으로 되는 장척인 4층 적층시트를 얻었다.

실시예 2-6

제조예 3에서 얻은 액정 고분자층(식 2-Ⅲ), 광경화 아크릴계 접착제층, TAC 필름층으로서 되는 3층 적층시트의 액정고분자층의 표면 위에 표1 기재의 자외선 경화형 또는 전자선 경화형 아크릴계 오리고마 용액을 바코타로서 도포한 후, TAC 필름을 다시 접합하여 자외선을 조사하고 경화시키는 것에 의해 TAC 필름층, 경화 아크릴수지층(두께 10㎛), 액정 고분자층(식 2-Ⅲ), 광경화 아크릴계 접착제층, TAC 필름층으로 되는 장척인 5층 적층시트를 얻었다.

실시예 2-7

제조예 4에서 얻은 액정 고분자층(식 2-Ⅳ), 광경화 아크릴계 접착제층, TAC 필름층으로서 되는 3층 적층시트의 액정 고분자층의 표면상에 표1 기재의 자외선 경화형 또는 전자선 경화형 아크릴계 오리고마 용액을 바코타로서 도포한후, 자외선을 조사하여 경화시킴에 따라 경화아크릴 수지층(두께 10㎛), 액정 고분자층(식 2-Ⅳ), 광경화 아크릴 접착제층, TAC 필름층으로 되는 장척인 4층 적층시트를 얻었다.

실시예 2-8

폴리머용액 조제예 2-5의 폴리머 용액을 사용하여, 제조예 1 및 실시예 2-1과 같이 하여 경화아크릴계 수지층, 액정 고분자층(식 2-Ⅴ), 아크릴계 점착제층, TAC 필름층으로 되는 장척인 4층 적층시트를 얻었다. 이 액정 고분자층(식 2-Ⅴ)은 비틀림구조를 갖지 않는 것이므로, 예를들면 비틀림 구조를 필요로 하지 않는 광학적 위상차판으로서 사용 가능하였다.

실시예 2-1~2-8에서 얻어진 적층시트의 다온 고습시험, 그 표면강도를 측정한 결과를 표1에 각각 취합하였다.

[표 1]

주 : 시판품 1 시판의 오리고마형 자외선 경화형 아크릴계 접착제

시판품 2 시판의 모노마형 자외선 경화형 아크릴계 접착제

시판품 3 시판의 오리고마형 전자선 경화형 아크릴계 접착제

Claims (9)

1. 액정고분자 필름의 러빙한 배향기판에 접하고 있는 표면에서 액정고분자가 MD방향에 대해 +45°~-45°로 배향하여서 이루어진 장척인 액정고분자 필름
2. 액정 고분자층 및 연신 고분자로 되는 편광막층을 구비하고 있는 장척인 광학소자용 적층시트
3. 액정고분자 필름의 러빙한 배향기판에 접하고 있는 면에서 액정고분자가 MD방향에 대해 +45°~ -45°로 배향하여 이루어진 액정고분자 필름층 및 편광막층을 구비하는 장척인 광학소자용 적층시트.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 액정 고분자가 액정상태에서는 네마틱 배향하고, 액정 전이온도도 이하의 온도에서는 유리상태로 되는 액정 고분자인 것을 특징으로 하는 장척인 광학소자용 적층시트.
5. 광학적 등방성을 갖는 경화아크릴계 수지층, 배향한 액정 고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층되어 이루어지는 적층구조를 포함하는 광학소자.
6. 광학적 등방성을 갖는 경화아크릴계 수지층, 배향한 액정 고분자층, 점접착제층, 투광성 기판층이 이 순서로 적층되어 이루어지는 적층구조를 포함하고 이 액정 고분자층의 러빙한 배향기판에 접하고 있는 표면에서 액정고분자가 MD방향에 대하여 +45°~ -45°로 배향하여서 되는 장척인 광학소자용 적층시트.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 점접착제층을 개재하여 편광필름과 적층되어서 된 광학소자.
8. 제2항 또는 제3항에 있어서, 액정 고분자가 액정상태에서는 비틀림 네마틱 배향이고 액정 전이온도 이하의 온도에서는 유리상태로 되는 액정 고분자인 것을 특징으로 하는 장척인 광학소자용 적층시트.
9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 점접착층을 개재하여 편광필름과 적층되어서 된 광학소자용 적층시트.