KR100591056B1 - 광학 필름, 적층 편광판, 이들을 사용한 액정 표시 장치및 자발광형 표시 장치 및 광학필름의 제조방법 - Google Patents

광학 필름, 적층 편광판, 이들을 사용한 액정 표시 장치및 자발광형 표시 장치 및 광학필름의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무지개빛 얼룩의 발생을 방지하고 균일한 위상차 분배를 나타내는, 매우 우수한 광학 성질을 가지는 투명 광학 필름에 관한 것이다.
본 발명의 광학 필름은 복굴절층 (a) 과 투명 필름 (b) 을 포함하는 광학 필름으로서, 상기 투명 필름 (b) 위에 상기 복굴절층 (a) 이 적층되고, 또한 하기 수학식 (I) ∼ (III) 의 모든 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름이다.
Δn(a) ＞ Δn(b) ×10 (I)
1 ＜ (nx － nz) / (nx － ny) (II)
0.0005 ≤Δn(a) ≤0.5 (III)
상기 수학식 (I) ∼ (III) 중, Δn(a) 는 상기 복굴절층 (a) 의 복굴절률이고, Δn(b) 는 상기 투명 필름 (b) 의 복굴절률을 나타낸다. 상기 nx, ny 및 nz 는 각각 상기 복굴절층 (a) 에서의 X 축, Y 축 및 Z 축 방향의 굴절률을 나타내고, 상기 X 축이란 상기 복굴절층 (a) 및 상기 투명 필름 (b) 의 면내에서 최대 굴절률을 나타내는 축방향이고, Y 축은 상기 면내에 있어서 상기 X 축에 대해 수직인 축방향이고, Z 축은 상기 X 축 및 Y 축에 수직인 두께 방향을 나타낸다.

Description

광학 필름, 적층 편광판, 이들을 사용한 액정 표시 장치 및 자발광형 표시 장치 {OPTICAL FILM, MULTILAYER POLARIZATION PLATE, LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THEM, AND SPONTANEOUS EMISSION DISPLAY}
본 발명은 광학필름, 이 광학 필름을 적층한 적층 편광판, 이들을 사용한 액정 표시 장치 및 자발광형 표시 장치에 관한 것이다.
종래, 각종 액정 표시 장치에는 광학 보상을 목적으로 하여 위상차판이 사용되고 있다. 이러한 위상차판으로서는 예컨대 광학적 이축 위상차판을 들 수 있고, 이것들은 주로 롤간 인장 연신법, 롤간 압축 연신법, 텐터 횡일축 연신법 등의 각종 폴리머 필름 연신법 등이나 (예컨대 일본 공개 특허 공보 평3-33719 호 참조), 이축 연신에 의해 이방성을 부여하는 방법 등에 의해 제작할 수 있다 (예컨대 일본 공개 특허 공보 평3-24502 호). 또한 그 밖에도 양의 광학 이방성을 갖는 일축 연신 폴리머 필름과, 면내의 위상차값이 작은 음의 광학 이방성을 갖는 이축 연신 폴리머 필름을 병용한 위상차판이나 (일본 공개 특허 공보 평4-194820 호 참조), 전술한 바와 같은 연신 방법이 아니라, 예컨대 폴리이미드의 성질에 의해, 기판 위에서 가용성 폴리이미드를 필름화함으로써, 음의 일축성이 부여된 위상차판도 있다 (예컨대 일본 특허 공표 공보 평8-511812 호 참조).
전술한 바와 같은 필름 연신 기술 등에 의하면 형성되는 연신 필름에는 예컨대 nx ＞ ny ＞ nz 라는 광학 특성을 부여할 수 있다. 여기서, nx, ny, nz 란 상기 필름에서의 X 축, Y 축 및 Z 축의 굴절률을 각각 나타내고, 상기 X 축이란 상기 필름 면내에서 최대의 굴절률을 나타내는 축방향이고, Y 축은 상기 면내에서 상기 X 축에 대해 수직인 축방향이고, Z 축은 상기 X 축 및 Y 축에 수직인 두께 방향을 나타낸다. 이러한 광학 특성을 갖는 복굴절성 필름은 예컨대 액정 표시 장치의 액정 셀과 편광자 사이에 배치하면 상기 액정 표시 장치의 표시 특성을 광시야각화할 수 있어 상기 액정 셀의 시각 보상 필름으로서 유용하다.
발명의 개시
그러나, 이러한 광학 특성의 필름일지라도, 액정 표시 장치에 사용한 경우에는 예컨대 넓은 시야각에서의 콘트라스트가 우수하다는 효과를 나타내는 반면 무지개빛 얼룩이 발생한다는 문제도 있었다.
따라서, 본 발명은 예컨대 액정 표시 장치 등의 각종 표시 장치에 사용하였을 때에, 무지개빛 얼룩의 발생 등을 방지하고, 더 한층 우수한 표시 특성을 나타내는 음의 복굴절성을 갖는 광학 필름의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광학 필름은 복굴절층 (a) 과 투명 필름 (b) 을 포함하는 광학 필름으로서, 상기 투명 필름 (b) 위에 상기 복굴절층 (a) 이 적층되고, 또한 하기 수학식 (I) ∼ (III) 의 모든 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름이다.
Δn(a) ＞ Δn(b) ×10 (I)
1 ＜ (nx － nz) / (nx － ny) (II)
0.0005 ≤Δn(a) ≤0.5 (III)
상기 수학식 (I) ∼ (III) 중, Δn(a) 는 상기 복굴절층 (a) 의 복굴절률이고, Δn(b) 는 상기 투명 필름 (b) 의 복굴절률이며, 각각 하기 수학식으로 표시되고, 상기 수학식 (II) 및 하기 수학식에서, nx, ny 및 nz 은 각각 상기 복굴절층 (a) 에서의 X 축, Y 축 및 Z 축 방향의 굴절률을 나타내고, nx', ny' 및 nz' 는 상기 투명 필름 (b) 에서의 X 축, Y 축 및 Z 축 방향의 굴절률을 나타내고, 상기 X 축이란 상기 복굴절층 (a) 및 상기 투명 필름 (b) 의 면내에서 최대 굴절률을 나타내는 축방향이고, Y 축은 상기 면내에 있어서 상기 X 축에 대해 수직인 축방향이고, Z 축은 상기 X 축 및 Y 축에 수직인 두께 방향을 나타낸다.
Δn(a) ＝ [(nx ＋ ny) / 2] － nz
Δn(b) ＝ [(nx' ＋ ny') / 2] － nz'
본 발명자들은 예의 연구를 거듭한 결과, 투명 필름 위에 복굴절층이 적층된 광학 필름이 상기 수학식 (I) ∼ (III) 의 조건을 모두 만족함으로써, 전술한 바와 같은 종래의 문제를 해결할 수 있는 것을 발견하여 본 발명에 이른 것이다. 요컨대 상기 수학식 (I) ∼ (III) 의 조건을 만족하는 광학 필름이면 예컨대 액정 표시 장치 등의 각종 표시 장치에 사용하였을 때에, 넓은 시야각에서의 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 또한 편광 해소에 의한 무지개빛 얼룩의 발생도 방지할 수 있어 더 한층 우수한 표시 품위를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 광학 필름은 후술 하는 바와 같이, 상기 투명 필름 위에 직접 폴리이미드와 같은 폴리머 재료를 도공하는 등의 방법으로 제조할 수 있어, 예컨대 상기 투명 필름 위에 상기 복굴절층을 형성한 후, 상기 복굴절층을 새롭게 다른 기재 등에 전사할 필요없이 그대로 적층체로서 사용할 수 있다. 따라서, 품질의 균일성, 작업성 등도 우수한 것이다. 이렇게 본 발명의 광학 필름은 균일하고 투명하며 nx ＞ ny ＞ nz 라는 매우 우수한 음의 복굴절성의 광학 특성을 갖는 점에서, 예컨대 적층 편광판이나 액정 패널, 액정 표시 장치나 자발광 표시 장치 등의 각종 화상 표시 장치에 사용하기에 적합하다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 광학 필름은 전술한 바와 같이, 복굴절층 (a) 과 투명 필름 (b) 을 포함하는 광학 필름으로서, 상기 투명 필름 (b) 위에 상기 복굴절층 (a) 이 적층되어 있고, 또한 상기 수학식 (I) ∼ (III) 의 모든 조건을 만족하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 통상 상기 복굴절층 (a) 에서 광학 보상이 이루어지기 때문에, 상기 투명 필름 (b) 의 복굴절이 광학 보상을 방해하지 않도록, 상기 수학식 (I) 을 구비할 필요가 있다. 그리고, 이 조건을 만족함으로써, 전술한 바와 같은 편광 해소에 의한 무지재 얼룩이 방지되고, 더 한층 우수한 표시 특성이 얻어지는 것이다. 또한, 나아가 시각 보상이나 표시 특성이 우수한 광학 필름으로 된다는 점에서, 상기 Δn(a) 와 Δn(b) 의 관계는 예컨대 Δn(a) ＞ Δn(b) ×15 인 것이 보다 바람직하고, 특히 바람직하게는 Δn(a) ＞ Δn(b) ×20 이다.
또한, 본 발명에서, 상기 복굴절층 (a) 는 상기 수학식 (II) 을 만족할 필요가 있다. 본 발명의 광학 필름이 1 ＜ (nx － nz) / (nx － ny) 를 만족하면 두께 방향에서의 복굴절률이 필름 면내의 복굴절률보다 커지기 때문에, 예컨대 액정 셀의 광학 보상이 우수한 것이 된다. 또한, 바람직하게는 1 ＜ (nx － nz) / (nx － ny) ≤100 의 범위이다. 상기 값이 100 이하이면 예컨대 본 발명의 광학 필름을 액정 표시 장치에 사용한 경우에, 충분한 콘트라스트비를 얻을 수 있어 시야각 특성이 더 한층 우수하기 때문이다. 또한, 상기 (nx － nz) / (nx － ny) 의 값은 광학 보상이 우수한 점에서, 예컨대 1 ＜ (nx － nz) / (nx － ny) ≤80 의 범위가 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 ＜ (nx － nz) / (nx － ny) ≤50 이다. 또한, 수직 배향 (VA) 모드의 액정 표시 장치에 사용하는 경우에는 1 ＜ (nx － nz) / (nx － ny) ≤30 인 것이 특히 바람직하다.
또, 도 1 의 개략도에 복굴절층 (a) (10) 에서의 굴절률 (nx, ny, nz) 의 광축 방향을 화살표로 나타낸다. 굴절률 nx, ny, nz 은 전술한 바와 같이 각각 X 축, Y 축 및 Z 축 방향의 굴절률을 나타내고, 도시한 바와 같이 상기 X 축이란 면내에 있어서 최대 굴절률을 나타내는 축방향이고, Y 축은 상기 면내에 있어서 상기 X 축에 대해 수직인 축방향이고, Z 축은 상기 X 축 및 Y 축에 수직인 두께 방향을 나타낸다.
또한 본 발명에서, 상기 복굴절층 (a) 은 상기 수학식 (III) 의 조건을 만족할 필요가 있다. 상기 Δn(a) 가 0.0005 미만이면 광학 필름이 후형화되고, 0.5 를 초과하면 광학 필름의 위상차 제어가 어려워지기 때문이다. 상기 굴절 률은 보다 바람직하게는 0.005 ≤Δn(a) ≤0.2 이고, 특히 바람직하게는 0.02 ≤Δn(a) ≤0.15 이다.
본 발명에서, 상기 복굴절층 (a) 의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 액정 표시 장치의 박형화를 도모하고, 또한 시야 보상 기능이 우수하고, 또한 위상차가 균일한 광학 필름을 제공할 수 있다는 점에서, 0.1 ∼ 50㎛ 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 30㎛, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 20㎛ 이다. 한편, 상기 투명 필름 (b) 의 두께는 사용 목적 등에 따라 적절히 결정할 수 있지만, 예컨대 강도나 박층화 등의 관점에서, 5 ∼ 500㎛ 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ∼ 200㎛, 더욱 바람직하게는 15 ∼ 150㎛ 범위이다.
상기 복굴절층 (a) 은 예컨대 상기 투명 필름 (b) 의 편면 또는 양면에 적층될 수도 있고, 그 적층수는 1 층일 수도 있고, 2 층 이상일 수도 있다. 또한 상기 투명 필름 (b) 은 예컨대 단층체일 수도 있고, 2 층 이상의 적층체일 수도 있다. 상기 투명 필름이 적층체인 경우, 예컨대 강도, 내열성, 복굴절층의 밀착성 향상 등, 그 목적에 따라 동종 폴리머층으로 구성될 수도 있고, 이종 폴리머층의 적층체일 수도 있다.
상기 복굴절층 (a) 의 형성 재료로서는 최종적으로 본 발명의 상기 각 조건을 만족하는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 상기 조건 중에서도 상기 조건 (I) 을 만족시키기 위해, 예컨대 후술하는 투명 필름의 재료에 따라 그 종류를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 그 선택 방법으로서는 예컨대 상기 형성 재료를 사용하여 복굴절층을 형성하였을 때의 복굴절률이 상대적으로 더 한층 높은 값으로 되는 것을 선택하고, 한편 후술하는 투명 필름 (b) 의 형성 재료로서 이것을 사용하여 투명 필름으로 형성하였을 때의 복굴절층이 상대적으로 더 한층 낮은 값으로 되는 것을 선택하는 것이 바람직하다.
상기 형성 재료로는 예컨대 비액정성 재료, 특히 비액정성 폴리머인 것이 바람직하다. 이러한 비액정성 재료는 예컨대 액정성 재료와는 달리, 기판의 배향성에 관계없이, 그 자체의 성질에 의해 nx ＞ nz, ny ＞ nz 라는 광학적 일축성을 나타내는 막을 형성한다. 따라서, 예컨대 사용하는 기판으로는 배향 기판에 한정되지 않고, 예컨대 미배향 기판이라도 그 표면에 배향막을 도포하는 공정이나 배향막을 적층하는 공정 등을 생략할 수 있다.
상기 비액정성 폴리머로는 예컨대 내열성, 내약품성, 투명성이 우수하고, 강성도 풍부한 점에서, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드 등의 폴리머가 바람직하다. 이들 폴리머는 어느 한 종류를 단독으로 사용해도 되고, 예컨대 폴리아릴에테르케톤과 폴리아미드의 혼합물과 같이, 다른 관능기를 갖는 2 종 이상의 혼합물로서 사용해도 된다. 이러한 폴리머 중에서도 고투명성, 고배향성, 고연신성인 점에서, 폴리이미드가 특히 바람직하다.
상기 폴리머의 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 중량 평균 분자량 (Mw) 이 1,000 ∼ 1,000,000 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2,000 ∼ 500,000 범위이다.
상기 폴리이미드로는 예컨대 면내 배향성이 높고, 유기 용제에 가용인 폴리 이미드가 바람직하다. 구체적으로는 예컨대 일본 특허 공표 공보 2000-511296 호에 개시된 9,9-비스(아미노아릴)플루오렌과 방향족 테트라카르복실산 이무수물의 축합 중합 생성물을 함유하고, 하기 식 (1) 에 나타내는 반복 단위를 하나 이상 함유하는 폴리머를 사용할 수 있다.
Figure 112004030861499-pct00001
상기 식 (1) 중, R3 ∼ R6 은 수소, 할로겐, 페닐기, 1 ∼ 4 개의 할로겐 원자 또는 C1∼10 알킬기로 치환된 페닐기, 및 C1∼10 알킬기로 이루어지는 군으로부터 각각 독립적으로 선택되는 적어도 1 종류의 치환기이다. 바람직하게는 R3 ∼ R6 은 할로겐, 페닐기, 1 ∼ 4 개의 할로겐 원자 또는 C1∼10 알킬기로 치환된 페닐기, 및 C1∼10 알킬기로 이루어지는 군으로부터 각각 독립적으로 선택되는 적어도 1 종류의 치환기이다.
상기 식 (1) 중, Z 는 예컨대 C6∼20 의 4 가 방향족 기이고, 바람직하게는 피 로멜리트산, 다환식 방향족 기, 다환식 방향족 기의 유도체, 또는 하기 식 (2) 로 표시되는 기이다.
Figure 112004030861499-pct00002
상기 식 (2) 중, Z' 는 예컨대 공유 결합, C(R7)2 기, CO 기, O 원자, S 원자, SO2 기, Si(C2H5)2 기, 또는 NR8 기이고, 복수인 경우, 각각 동일하거나 다르다. 또한 w 는 1 에서 10 까지의 정수를 나타낸다. R7 은 각각 독립적으로 수소 또는 C(R9)3 이다. R8 은 수소, 탄소원자수 1 ∼ 약 20 의 알킬기, 또는 C6∼20 아릴기이고, 복수인 경우, 각각 동일하거나 다르다. R9 는 각각 독립적으로 수소, 불소, 또는 염소이다.
상기 다환식 기로는 예컨대 나프탈렌, 플루오렌, 벤조플루오렌 또는 안트라센으로부터 유도되는 4 가의 기를 들 수 있다. 또한, 상기 다환식 방향족 기의 치환 유도체로는 예컨대 C1∼10 의 알킬기, 그 불소화 유도체, 및 F 나 Cl 등의 할로겐으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 기로 치환된 상기 다환식 방향족 기를 들 수 있다.
그 밖에도 예컨대 일본 특허 공표 평8-511812 호에 기재된, 반복 단위가 하기 일반식 (3) 또는 (4) 로 표시되는 호모 폴리머나 반복 단위가 하기 일반식 (5) 로 표시되는 폴리이미드 등을 들 수 있다. 또, 하기 식 (5) 의 폴리이미드는 하기 식 (3) 의 호모 폴리머의 바람직한 형태이다.
Figure 112004030861499-pct00003
Figure 112004030861499-pct00004
Figure 112004030861499-pct00005
상기 일반식 (3) ∼ (5) 중, G 및 G' 는 예컨대 공유 결합, CH2 기, C(CH3)2 기, C(CF3)2 기, C(CX3)2 기 (여기서, X 는 할로겐이다.), CO 기, O 원자, S 원자, SO2 기, Si(CH2CH3)2 기, 및 N(CH3) 기로 이루어지는 군으로부터 각각 독립적으로 선택되는 기를 나타내고, 각각 동일하거나 달라도 된다.
상기 식 (3) 및 식 (5) 중, L 은 치환기이고, d 및 e 는 그 치환수를 나타낸다. L 은 예컨대 할로겐, C1∼3 알킬기, C1∼3 할로겐화 알킬기, 페닐기 또는 치환 페닐기이고, 복수인 경우, 각각 동일하거나 다르다. 상기 치환 페닐기로서는 예컨대 할로겐, C1∼3 알킬기, C1∼3 할로겐화 알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1 종류의 치환기를 갖는 치환 페닐기를 들 수 있다. 또한 상기 할로겐으로는 예컨대 불소, 염소, 브롬 또는 요오드를 들 수 있다. d 는 0 ∼ 2 까지의 정수이고, e 는 0 ∼ 3 까지의 정수이다.
상기 식 (3) ∼ (5) 중에서, Q 는 치환기이고, f 는 그 치환수를 나타낸다. Q 로는 예컨대 수소, 할로겐, 알킬기, 치환 알킬기, 니트로기, 시아노기, 티오알킬기, 알콕시기, 아릴기, 치환 아릴기, 알킬에스테르기, 및 치환 알킬에스테르기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원자 또는 기로서, Q 가 복수인 경우, 각각 동일하거나 다르다. 상기 할로겐으로는 예컨대 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 들 수 있다. 상기 치환 알킬기로는 예컨대 할로겐화 알킬기를 들 수 있다. 또한 상기 치환 아릴기로는 예컨대 할로겐화 아릴기를 들 수 있다. f 는 0 에서 4 까지의 정수이고, g 및 h 는 각각 0 에서 3 및 1 에서 3 까지의 정수이다. 또한, g 및 h 는 1 보다 큰 것이 바람직하다.
상기 식 (4) 중, R10 및 R11 은 수소, 할로겐, 페닐기, 치환 페닐기, 알킬기, 및 치환 알킬기로 이루어지는 군으로부터 각각 독립적으로 선택되는 기이다. 그 중에서도 R10 및 R11 은 각각 독립적으로 할로겐화 알킬기인 것이 바람직하다.
상기 식 (5) 중, M1 및 M2 는 동일하거나 다르고, 예컨대 할로겐, C1∼3 알킬기, C1∼3 할로겐화 알킬기, 페닐기, 또는 치환 페닐기이다. 상기 할로겐으로서 예컨대 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 들 수 있다. 또한, 상기 치환 페닐기로는 예컨대 할로겐, C1∼3 알킬기, 및 C1∼3 할로겐화 알킬기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1 종류의 치환기를 갖는 치환 페닐기를 들 수 있다.
상기 식 (3) 에 나타내는 폴리이미드의 구체예로는 예컨대 하기 식 (6) 으로 표시되는 것 등을 들 수 있다.
Figure 112004030861499-pct00006
또한, 상기 폴리이미드로는 예컨대 전술한 바와 같은 골격 (반복 단위) 이외의 산 이무수물이나 디아민을 적절히 공중합시킨 코폴리머를 들 수 있다.
상기 산 이무수물로는 예컨대 방향족 테트라카르복실산 이무수물을 들 수 있다. 상기 방향족 테트라카르복실산 이무수물로는 예컨대 피로멜리트산 이무수 물, 벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 나프탈렌테트라카르복실산 이무수물, 복소환식 방향족 테트라카르복실산 이무수물, 2,2'-치환 비페닐테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있다.
상기 피로멜리트산 이무수물로는 예컨대 피로멜리트산 이무수물, 3,6-디페닐피로멜리트산 이무수물, 3,6-비스(트리플루오로메틸)피로멜리트산 이무수물, 3,6-디브로모피로멜리트산 이무수물, 3,6-디클로로피로멜리트산 이무수물 등을 들 수 있다. 상기 벤조페논테트라카르복실산 이무수물로는 예컨대 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 2,3,3',4'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물, 2,2',3,3'-벤조페논테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있다. 상기 나프탈렌테트라카르복실산 이무수물로는 예컨대 2,3,6,7-나프탈렌-테트라카르복실산 이무수물, 1,2,5,6-나프탈렌-테트라카르복실산 이무수물, 2,6-디클로로-나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있다. 상기 복소환식 방향족 테트라카르복실산 이무수물로는 예컨대 티오펜-2,3,4,5-테트라카르복실산 이무수물, 피라진-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물, 피리딘-2,3,5,6-테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있다. 상기 2,2'-치환 비페닐테트라카르복실산 이무수물로는 예컨대 2,2'-디브로모-4,4',5,5'-비페닐테트라카르복실산 이무수물, 2,2'-디클로로-4,4',5,5'-비페닐테트라카르복실산 이무수물, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4',5,5'-비페닐테트라카르복실산 이무수물 등을 들 수 있다.
또한, 상기 방향족 테트라카르복실산 이무수물의 기타 예로는 3,3',4,4'-비 페닐테트라카르복실산 이무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)메탄 이무수물, 비스(2,5,6-트리플루오로-3,4-디카르복시페닐)메탄 이무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판 이무수물, 4,4'-(3,4-디카르복시페닐)-2,2-디페닐프로판 이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르 이무수물, 4,4'-옥시디프탈산 이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)술폰산 이무수물(3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르복실산 이무수물), 4,4'-[4,4'-이소프로필리덴-디(p-페닐렌옥시)]비스(프탈산 무수물), N,N-(3,4-디카르복시페닐)-N-메틸아민 이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)디에틸실란 이무수물 등을 들 수 있다.
이들 중에서도 상기 방향족 테트라카르복실산 이무수물로는 2,2'-치환 비페닐테트라카르복실산 이무수물이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2,2'-비스(트리할로메틸)-4,4',5,5'-비페닐테트라카르복실산 이무수물이고, 더욱 바람직하게는 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4',5,5'-비페닐테트라카르복실산 이무수물이다.
상기 디아민으로는 예컨대 방향족 디아민을 들 수 있고, 구체적으로는 벤젠디아민, 디아미노벤조페논, 나프탈렌디아민, 복소환식 방향족 디아민, 및 기타 방향족 디아민을 들 수 있다.
상기 벤젠디아민으로는 예컨대 o-, m- 및 p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노톨루엔, 1,4-디아미노-2-메톡시벤젠, 1,4-디아미노-2-페닐벤젠 및 1,3-디아미노-4-클로로벤젠과 같은 벤젠디아민으로 이루어지는 군에서 선택되는 디아민 등을 들 수 있다. 상기 디아미노벤조페논의 예로는 2,2'-디아미노벤조페논, 및 3,3'-디아미 노벤조페논 등을 들 수 있다. 상기 나프탈렌디아민으로는 예컨대 1,8-디아미노나프탈렌, 및 1,5-디아미노나프탈렌 등을 들 수 있다. 상기 복소환식 방향족 디아민의 예로는 2,6-디아미노피리딘, 2,4-디아미노피리딘, 및 2,4-디아미노-S-트리아진 등을 들 수 있다.
또한, 상기 방향족 디아민으로는 이들 외에 4,4'-디아미노비페닐, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-(9-플루오레닐리덴)-디아닐린, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노비페닐, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄, 2,2'-디클로로-4,4'-디아미노비페닐, 2,2',5,5'-테트라클로로벤지딘, 2,2-비스(4-아미노페녹시페닐)프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)프로판, 2,2-비스(4-아미노페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 4,4'-비스(3-아미노페녹시)비페닐, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판, 4,4'-디아미노디페닐티오에테르, 4,4'-디아미노디페닐술폰산 등을 들 수 있다.
상기 복굴절층 (a) 의 형성 재료인 상기 폴리에테르케톤으로서는 예컨대 일본 공개 특허 공보 2001-49110 호에 기재된 하기 일반식 (7) 로 표시되는 폴리아릴에테르케톤을 들 수 있다.
Figure 112004030861499-pct00007
상기 식 (7) 중, X 는 치환기를 나타내고, q 는 그 치환수를 나타낸다. X 는 예컨대 할로겐 원자, 저급 알킬기, 할로겐화 알킬기, 저급 알콕시기, 또는 할로겐화 알콕시기이고, X 가 복수인 경우, 각각 동일하거나 다르다.
상기 할로겐 원자로는 예컨대 불소 원자, 브롬 원자, 염소 원자 및 요오드 원자를 들 수 있고, 이들 중에서도 불소 원자가 바람직하다. 상기 저급 알킬기로는 예컨대 C1∼6 의 직쇄 또는 분기쇄를 갖는 저급 알킬기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 C1∼4 의 직쇄 또는 분기쇄의 알킬기이다. 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, 및 tert-부틸기가 바람직하고, 특히 바람직하게는 메틸기 및 에틸기이다. 상기 할로겐화 알킬기로는 예컨대 트리플루오로메틸기 등의 상기 저급 알킬기의 할로겐화물을 들 수 있다. 상기 저급 알콕시기로는 예컨대 C1∼6 의 직쇄 또는 분기쇄의 알콕시기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 C1∼4 의 직쇄 또는 분기쇄의 알콕시기이다. 구체적으로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, 이소부톡시기, sec-부톡시기 및 tert-부톡시기가 더욱 바람직하고, 특히 바람직하게는 메톡시기 및 에톡시기이다. 상기 할로겐화 알콕시기로는 예컨대 트리플루오로메톡 시기 등의 상기 저급 알콕시기의 할로겐화물을 들 수 있다.
상기 식 (7) 중, q 는 0 에서 4 까지의 정수이다. 상기 식 (7) 에서는 q ＝ 0 이고, 또한 벤젠환의 양단에 결합한 카르보닐기와 에테르의 산소 원자가 서로 파라 위치에 존재하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 식 (7) 중, R1 은 하기 식 (8) 로 표시되는 기이고, m 은 0 또는 1 의 정수이다.
Figure 112004030861499-pct00008
상기 식 (8) 중, X' 는 치환기를 나타내고, 예컨대 상기 식 (7) 에서의 X 와 동일하다. 상기 식 (8) 에서, X' 가 복수인 경우, 각각 동일하거나 다르다. q' 는 상기 X' 의 치환수를 나타내고, 0 에서 4 까지의 정수로서, q' ＝ 0 이 바람직하다. p 는 0 또는 1 의 정수이다.
상기 식 (8) 중, R2 는 2 가의 방향족 기를 나타낸다. 이 2 가의 방향족 기로는 예컨대 o-, m- 또는 p-페닐렌기, 또는 나프탈렌, 비페닐, 안트라센, o-, m- 또는 p-터페닐, 페난트렌, 디벤조푸란, 비페닐에테르, 또는 비페닐술폰으로부터 유도되는 2 가의 기 등을 들 수 있다. 이들 2 가의 방향족 기에서, 방향족에 직 접 결합하고 있는 수소가 할로겐 원자, 저급 알킬기 또는 저급 알콕시기로 치환될 수도 있다. 이들 중에서도 상기 R2 로는 하기 식 (9) ∼ (15) 로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방향족 기가 바람직하다.
Figure 112004030861499-pct00009
Figure 112004030861499-pct00010
Figure 112004030861499-pct00011
상기 식 (7) 중, 상기 R1 로는 하기 식 (16) 으로 표시되는 기가 바람직하고, 하기 식 (16) 에서, R2 및 p 는 상기 식 (8) 과 동일한 의미이다.
Figure 112004030861499-pct00012
또한, 상기 식 (7) 중, n 은 중합도를 나타내고, 예컨대 2 ∼ 5000 범위이고, 바람직하게는 5 ∼ 500 범위이다. 또한, 그 중합은 동일 구조의 반복 단위로 이루어지는 것일 수도 있고, 다른 구조의 반복 단위로 이루어지는 것일 수도 있다. 후자의 경우에는 반복 단위의 중합 형태는 블록 중합일 수도 있고, 랜덤 중합일 수도 있다.
또한, 상기 식 (7) 로 표시되는 폴리아릴에테르케톤의 말단은 p-테트라플루오로벤조일렌기측이 불소이고, 옥시알킬렌기측이 수소 원자인 것이 바람직하고, 이러한 폴리아릴에테르케톤은 예컨대 하기 일반식 (17) 로 표시할 수 있다. 또 하기 식에서, n 은 상기 식 (7) 과 동일한 중합도를 나타낸다.
Figure 112004030861499-pct00013
상기 식 (7) 로 표시되는 폴리아릴에테르케톤의 구체예로는 하기 식 (18) ∼ (21) 로 표시되는 것 등을 들 수 있고, 하기 각 식에서, n 은 상기 식 (7) 과 동일한 중합도를 나타낸다.
Figure 112004030861499-pct00014
Figure 112004030861499-pct00015
Figure 112004030932768-pct00025

Figure 112004030932768-pct00026
또한, 이들 외에 상기 복굴절층 (a) 의 형성 재료인 상기 폴리아미드 또는 폴리에스테르로는 예컨대 일본 특허 공표 공보 평10-508048 호에 기재되는 폴리아미드나 폴리에스테르를 들 수 있고, 이들 반복 단위는 예컨대 하기 일반식 (22) 로 표시할 수 있다.
Figure 112004030861499-pct00017
상기 식 (22) 중, Y 는 O 또는 NH 이다. 또한 E 는 예컨대 공유 결합, C2 알킬렌기, 할로겐화 C2 알킬렌기, CH2 기, C(CX3)2 기 (여기서, X 는 할로겐 또는 수소이다.), CO 기, O 원자, S 원자, SO2 기, Si(R)2 기, 및 N(R) 기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종류의 기이고, 각각 동일하거나 다르다. 상기 E 에서 R 은 C1∼3 알킬기 및 C1∼3 할로겐화 알킬기의 적어도 1 종류이고, 카르보닐 관능기 또는 Y 기에 대해 메타 위치 또는 파라 위치에 있다.
또한, 상기 (22) 중, A 및 A' 는 치환기이고, t 및 z 는 각각의 치환기를 나타낸다. 또한, p 는 0 에서 3 까지의 정수이고, q 는 1 에서 3 까지의 정수이고, r 은 0 에서 3 까지의 정수이다.
상기 A 는 예컨대 수소, 할로겐, C1∼3 알킬기, C1∼3 할로겐화 알킬기, OR (여기서, R 은 상기 정의한 바와 같다.) 로 표시되는 알콕시기, 아릴기, 할로겐화 등에 의한 치환 아릴기, C1∼9 알콕시카르보닐기, C1∼9 알킬카르보닐옥시기, C1∼12 아릴옥시카르보닐기, C1∼12 아릴카르보닐옥시기 및 그 치환 유도체, C1∼12 아릴카르바모일기, 그리고 C1∼12 아릴카르보닐아미노기 및 그 치환 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되고, 복수인 경우, 각각 동일하거나 다르다. 상기 A' 는 예컨대 할로겐, C1∼3 알킬기, C1∼3 할로겐화 알킬기, 페닐기 및 치환 페닐기로 이루어지는 군에서 선택되고, 복수인 경우, 각각 동일하거나 다르다. 상기 치환 페닐기의 페닐환 상의 치환기로는 예컨대 할로겐, C1∼3 알킬기, C1∼3 할로겐화 알킬기 및 이들의 조합을 들 수 있다. 상기 t 는 0 에서 4 까지의 정수이고, 상기 z 는 0 에서 3 까지의 정수이다.
상기 식 (22) 로 표시되는 폴리아미드 또는 폴리에스테르의 반복 단위 중에서도 하기 일반식 (23) 으로 표시되는 것이 바람직하다.
Figure 112004030861499-pct00018
상기 식 (23) 중, A, A' 및 Y 는 상기 식 (22) 로 정의된 것이고, v 는 0 에서 3 의 정수, 바람직하게는 0 에서 2 의 정수이다. x 및 y 는 각각 0 또는 1 이나, 함께 0 인 경우는 없다.
한편, 상기 투명 필름 (b) 의 형성 재료로는 최종적으로 본 발명의 상기 조건 (I) 을 만족하는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 투명성이 우수한 폴리머가 바람직하고, 또한 후술하는 연신 처리나 수축 처리에 적합하다는 점에서, 열가소성 수지가 바람직하다. 구체적으로는 예컨대 트리아세틸셀룰로스 (TAC) 등의 아세테이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리술폰 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, 아크릴 수지, 폴리노르보르넨 수지, 셀룰로스 수지, 폴리알릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐알코올 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 수지, 폴리아크릴 수지나, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 또한, 액정 폴리머 등도 사용할 수 있다. 또한, 예컨대 일본 공개 특허 공보 평2001-343529 호 (WO 01/37007 호) 에 기재되어 있는 바와 같은, 측쇄에 치환 이미드기 또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측쇄에 치환 페닐기 또는 비치환 페닐기와 니트릴기를 갖는 열가소성 수지와의 혼합물 등도 사용할 수 있다. 구체예로는 예컨대 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물 등이다. 이들의 형성 재료 중에서도 예컨대 투명 필름을 형성하였을 때의 복굴절률을, 상대적으로 더 한층 낮게 설정할 수 있는 재료가 바람직하고, 구체적으로는 전술한 측쇄에 치환 이미드기 또는 비치환 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측쇄에 치환 페닐기 또는 비치환 페닐기와 니트릴기를 갖는 열가소성 수지의 혼합물이 바람직하다.
이어서, 본 발명의 광학 필름의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 광학 필름은 상기 조건 (I) ∼ (III) 의 조건을 만족하는 것이면 그 제조 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 이하에 나타내는 제 1 제조 방법 및 제 2 제조 방법을 들 수 있다.
상기 제 1 제조 방법은 면내에서 일방향으로 수축성을 나타내는 투명 기판 위에, 직접 상기 복굴절층의 형성 재료를 도공하여 도공막(塗工膜)을 형성하고, 상기 투명 기판의 수축에 수반하여 상기 도공막을 수축시키는 방법이다. 이러한 방법에 의해, 수축된 상기 투명 기판은 상기 투명 필름 (b) 으로 되고, 수축된 상기 도공막은 상기 복굴절층 (a) 으로 되어 상기 투명 필름 (b) 위에 상기 복굴절층 (a) 이 직접 고정화된 본 발명의 광학 필름이 얻어진다. 이렇게 상기 투명 필름 (b) 위에 상기 복굴절층 (a) 이 직접 적층되고, 또한 상기 조건 (I) ∼ (III) 을 모두 만족시키는 본 발명이면 예컨대 종래와 같이 상기 투명 필름 위의 복굴절층을 다른 기판에 전사한 다음 사용할 필요가 없고, 그대로 시각 보상 필름 등으로 사용할 수 있다. 또, 상기 기판의 수축성은 예컨대 기판에 미리 가열 처리를 실시하는 등의 방법으로 부여할 수 있다.
이 방법에 의하면 먼저 폴리이미드와 같은 상기 비액정 폴리머는 그 성질상, 상기 투명 기판의 배향 유무에 관계없이, nx ＝ ny ＞ nz 의 광학 특성을 나타내기 때문에, 상기 폴리머로 형성된 상기 도공막은 광학적 일축성을 나타낸다. 요컨대 두께 방향으로만 위상차를 나타낸다. 그리고, 상기 투명 기판의 수축성에 의해 상기 투명 기판 위의 도공막도 함께 면 방향에 있어서 수축되기 때문에, 상기 도공막은 다시 면내에서 굴절차를 발생시키고, 광학적 이축성 (nx ＞ ny ＞ nz) 을 나타내게 되는 것이다. 또한, 예컨대 투명 기판의 형성 재료와 복굴절층의 형성 재료를 전술한 바와 같이 선택하는 등의 방법으로 상기 조건 (I) 을 만족할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 비액정 폴리머는 광학적 일축성을 나타내는 성질을 갖는다는 점에서, 기판의 배향성을 이용할 필요가 없다. 따라서, 상기 투명 기판으로는 배향성 기판, 비배향성 기판의 양쪽을 사용할 수 있다. 또한, 예컨대 복굴절에 의한 위상차를 발생시키는 것이어도 되고, 복굴절에 의한 위상차를 발생시키지 않는 것이어도 된다. 상기 복굴절에 의한 위상차를 발생시키는 투명 기판으로는 예컨대 연신 필름 등을 들 수 있고, 두께 방향의 굴절률이 제어된 것 등도 사용할 수 있다. 상기 굴절률의 제어는 예컨대 폴리머 필름을 열수축성 필 름과 접착하여 가열 연신하는 방법 등에 의해 실시할 수 있다.
상기 투명 기판은 면내에서 일방향으로 수축성을 갖게 하기 위해, 예컨대 면내의 어느 일방향에서, 연신해 두는 것이 바람직하다. 이렇게 미리 연신해 두는 것에 의해 상기 연신 방향과 반대 방향으로 수축력이 발생한다. 이 투명 기판의 면내의 수축차를 이용하여 도공막의 비액정 재료에 면내의 굴절률차를 부여하는 것이다. 구체적인 조건을 이하에 나타낸다.
연신 전의 상기 투명 기판의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 10 ∼ 200㎛ 범위이고, 바람직하게는 20 ∼ 150㎛ 범위이고, 특히 바람직하게는 30 ∼ 100㎛ 범위이다. 그리고, 연신 배율에 관해서는 상기 연신 후의 투명 기판 위에 형성되는 복굴절층이 광학적 이축성 (nx ＞ ny ＞ nz) 을 나타내는 범위이면 특별히 한정되지 않는다.
상기 투명 기판 위에 상기 복굴절층의 형성 재료를 도공하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 전술한 바와 같은 비액정성 폴리머를 가열 용융하여 도공하는 방법이나, 상기 비액정 폴리머를 용매에 용해시킨 폴리머 용액을 도공하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도 작업성이 우수한 점에서, 상기 폴리머 용액을 도공하는 방법이 바람직하다.
상기 폴리머 용액에서의 폴리머 농도는 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 도공이 쉬운 점도로 된다는 점에서, 용매 100 중량부에 대해 예컨대 상기 비액정성 폴리머 5 ∼ 50 중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ∼ 40 중량부이다.
상기 폴리머 용액의 용매로는 상기 비액정성 폴리머 등의 형성 재료를 용해할 수 있으면 특별히 제한되지 않고, 상기 형성 재료의 종류에 따라 적절히 결정할 수 있다. 구체적으로는 예컨대 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 오르소디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류; 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠 등의 방향족 탄화수소류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용매; t-부틸알코올, 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 2-메틸-2,4-펜탄디올과 같은 알코올계 용매; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드와 같은 아미드계 용매; 아세토니트릴, 부티로니트릴과 같은 니트릴계 용매; 디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라히드로푸란과 같은 에테르계 용매; 또는 이황화탄소, 에틸셀루솔브, 부틸셀루솔브 등을 들 수 있다. 이들 용매는 1 종류일 수도 있고, 2 종류 이상 병용해도 된다.
상기 폴리머 용액은 예컨대 필요에 따라 추가로 안정제, 가소제, 금속류 등의 각종 첨가제를 배합해도 된다.
또한, 상기 폴리머 용액은 예컨대 상기 형성 재료의 배향성 등이 현저히 저하되지 않는 범위에서 상이한 다른 수지를 함유해도 된다. 상기 다른 수지로는 예컨대 각종 범용 수지, 엔지니어링 플라스틱, 열가소성 수지, 열경화성 수지 등을 들 수 있다.
상기 범용 수지로는 예컨대 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리스티렌 (PS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), ABS 수지, 및 AS 수지 등을 들 수 있다. 상기 엔지니어링 플라스틱으로는 예컨대 폴리아세테이트 (POM), 폴리카보네이트 (PC), 폴리아미드 (PA: 나일론), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 및 폴리부틸렌테레프탈레이트 (PBT) 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로는 예컨대 폴리페닐렌술피드 (PPS), 폴리에테르술폰 (PES), 폴리케톤 (PK), 폴리이미드 (PI), 폴리시클로헥산디메탄올테레프탈레이트 (PCT), 폴리알릴레이트 (PAR), 및 액정 폴리머 (LCP) 등을 들 수 있다. 상기 열경화성 수지로는 예컨대 에폭시 수지, 페놀노볼락 수지 등을 들 수 있다.
이렇게, 상기 다른 수지 등을 상기 폴리머 용액에 배합하는 경우, 그 배합량은 예컨대 상기 폴리머 재료에 대해 예컨대 0 ∼ 50 질량% 이고, 바람직하게는 0 ∼ 30 질량% 이다.
상기 폴리머 용액의 도공 방법으로는 예컨대 스핀 코트법, 롤 코트법, 플로 코트법, 프린트법, 딥 코트법, 유연 막형성법, 바 코트법, 그라비아 인쇄법 등을 들 수 있다. 또한, 도공시에는 필요에 따라 폴리머층의 중첩 방식도 채용할 수 있다.
그리고, 상기 투명 기판 상의 도공막에 가열 처리를 실시함으로써, 상기 투명 기판을 수축시킨다. 이 투명 기판의 수축에 수반하여 상기 도공막이 수축됨으로써, 복굴절층 (a) 이 형성되는 것이다. 상기 가열 처리의 조건은 특별한 제한없이, 예컨대 투명 기판 재료의 종류 등에 따라 적절히 결정할 수 있지만, 예컨대 가열 온도는 25 ∼ 300℃ 범위이고, 바람직하게는 50 ∼ 200℃ 범위이고, 특히 바람직하게는 60 ∼ 180℃ 범위이다.
상기 가열 처리 후에, 상기 복굴절층 (a) 중에 잔존하는 상기 폴리머 용액의 용매는 그 양에 비례하여 광학 필름의 광학 특성을 경시적으로 변화시킬 우려가 있기 때문에, 그 잔존량은 예컨대 5% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.2% 이하이다.
한편, 상기 제 2 제조 방법은 투명 기판 위에 직접 상기 복굴절층의 형성 재료를 도공하여 도공막을 형성하고, 상기 투명 기판과 상기 도공막을 함께 연신하는 방법이다. 이러한 방법에 의해 연신된 상기 투명 기판은 상기 투명 필름 (b) 이 되고, 마찬가지로 연신된 상기 도공막은 상기 복굴절층 (a) 이 되어 상기 투명 필름 (b) 위에 상기 복굴절층 (a) 이 직접 고정화된 본 발명의 광학 필름이 얻어진다. 이 광학 필름도 상기 제 1 제조 방법에 의해 얻어지는 광학 필름과 동일한 효과가 얻어진다. 또, 이 제조 방법에 있어서 복굴절층 (a) 의 형성 재료의 도공은 상기 제 1 제조 방법과 동일하게 하여 실시할 수 있다.
이 방법에 의하면 상기 제 1 제조 방법과 마찬가지로, 폴리이미드와 같은 상기 비액정 폴리머는 그 성질상, 상기 투명 기판의 배향 유무에 관계없이 nx ＝ ny ＞ nz 의 광학 특성을 나타내기 때문에, 상기 폴리머로 형성되는 상기 도공막은 광학적 일축성을 나타낸다. 그리고, 상기 투명 기판과 상기 도공막의 적층체를 면내의 일방향으로 함께 연신함으로써, 상기 도공막은 다시 면내에서 굴절차를 발 생시키고, 광학적 이축성 (nx ＞ ny ＞ nz) 을 나타내게 되는 것이다.
상기 투명 기판과 도공막의 적층체의 연신 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 길이 방향으로 일축 연신하는 자유단 종연신, 필름의 길이 방향을 고정한 상태에서, 폭 방향으로 일축 연신하는 고정단 횡연신, 길이 방향 및 폭 방향의 양방향으로 연신을 실시하는 순차 또는 동시 이축 연신 등의 방법을 들 수 있다.
그리고, 상기 적층체의 연신은 예컨대 상기 투명 기판과 상기 도공막의 양방을 함께 잡아당김으로써 실시해도 되지만, 예컨대 다음과 같은 이유에서 상기 투명 기판만을 연신하는 것이 바람직하다. 상기 투명 기판만을 연신하였을 경우, 이 연신에 의해 상기 투명 기판에 발생되는 장력에 의해 상기 투명 기판 위의 상기 도공막이 간접적으로 연신된다. 그리고, 적층체를 연신하는 것보다 단층체를 연신하는 것이 통상 균일한 연신이 되기 때문에, 전술한 바와 같이 투명 기판만을 균일하게 연신하면 이에 수반하여 상기 투명 기판 위의 상기 도공막도 균일하게 연신할 수 있기 때문이다.
연신 조건은 특별한 제한없이, 예컨대 투명 기판이나 상기 복굴절층의 형성 재료의 종류 등에 따라 적절히 결정할 수 있다. 구체예로는 연신 배율은 1 배보다 크고 5 배 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 배보다 크고 4 배 이하이고, 특히 바람직하게는 1 배보다 크고 3 배 이하이다.
이 제 2 제조 방법에 의해 광학 필름을 제조하는 경우에도 예컨대 투명 기판의 형성 재료와 복굴절층 (a) 의 형성 재료를 전술한 바와 같이 선택하는 등의 방법으로 상기 조건 (I) 을 만족할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 제조 방법 이외에도 본 발명의 광학 필름을 제조하는 방법으로는 예컨대 면내의 일방향으로 응력을 가한 상기 투명 기판 위에서, 상기 복굴절층 (a) 의 형성 재료를 박층화하는 방법이 있다.
또한 이 밖에도 예컨대 일방향으로부터 바람 등을 내뿜어 투명 필름 (b) 위에서 상기 형성 재료를 박층화하는 방법, 이방성을 갖게 한 투명 필름 (b) 위에 상기 형성 재료를 도공하는 방법 등이 있다.
본 발명의 광학 필름은 또한 접착제층 및 점착제층의 적어도 일방을 갖는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 본 발명의 광학 필름과, 다른 광학층이나 액정 셀 등의 타 부재와의 접착이 쉬워짐과 동시에 본 발명의 광학 필름의 박리를 방지할 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 접착제층이나 점착제층은 광학 필름의 최외층에 적층되는 것이 바람직하고, 또한 광학 필름의 일방의 최외층이어도 되고, 양방의 최외층에 적층되어도 된다.
상기 접착층의 재료로는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 아크릴계, 비닐알코올계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계 등의 폴리머제 감압 접착제나, 고무계 감압 접착제 등을 사용할 수 있다. 또한, 이들 재료에 미립자를 함유시켜 광확산성을 나타내는 층으로 해도 된다. 이들 중에서도 예컨대 흡습성이나 내열성이 우수한 재료가 바람직하다. 이러한 성질이면 예컨대 액정 표시 장치에 사용한 경우에, 흡습에 의한 발포나 박리, 열팽창 차이 등에 의한 광학 특성의 저하나, 액정 셀의 휨 등을 방지할 수 있어 고품질이며 내구성도 우수한 표시 장치가 된다.
본 발명의 광학 필름은 전술한 바와 같이, 단독으로 사용해도 되고, 필요에 따라 다른 광학 부재와 조합하여 적층체로 하여 각종 광학 용도에 제공할 수 있다. 구체적으로는 광학 보상용 부재로서, 특히 시각 보상 부재로서 유용하다. 상기 다른 광학 부재로는 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 이하에 나타내는 편광자 등을 들 수 있다.
본 발명의 적층 편광판은 광학 필름과 편광자를 포함하는 적층 편광판으로서, 상기 광학 필름이 상기 본 발명의 광학 필름인 것을 특징으로 한다.
이러한 편광판의 구성은 상기 본 발명의 광학 필름을 갖고 있으면 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 도 2 또는 도 3 에 나타내는 것을 예시할 수 있다. 도 2 및 도 3 은 각각 본 발명의 적층 편광판의 예를 나타내는 단면도이고, 양 도면에서 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 있다. 또 본 발명의 편광판은 이하의 구성에 한정되는 것은 아니고, 또 다른 광학 부재 등을 포함해도 된다.
도 2 에 나타내는 적층 편광판 (20) 은 상기 본 발명의 광학 필름 (1), 편광자 (2) 및 2 개의 투명 보호층 (3) 을 갖고, 편광자 (2) 의 양면에 투명 보호층 (3) 이 각각 적층되어 있고, 일방의 투명 보호층 (3) 에 추가로 광학 필름 (1) 이 적층되어 있다. 또 광학 필름 (1) 은 전술한 바와 같이 복굴절층 (a) 과 투명 필름 (b) 의 적층체이기 때문에, 어느 표면이 투명 보호층 (3) 에 면해도 된다.
또 투명 보호층은 동 도면에 나타내는 바와 같이 편광자의 양측에 적층해도 되고, 어느 일방의 면에만 적층해도 된다. 또한, 양면에 적층하는 경우에는 예컨대 동일한 종류의 투명 보호층을 사용해도 되고 다른 종류의 투명 보호층을 사용 해도 된다.
한편, 도 3 에 나타내는 적층 편광판 (30) 은 상기 본 발명의 광학 필름 (1), 편광자 (2) 및 투명 보호층 (3) 을 갖고, 편광자 (2) 의 양면에 광학 필름 (1) 및 투명 보호층 (3) 이 각각 적층되어 있다.
그리고, 광학 필름 (1) 은 전술한 바와 같이 복굴절층 (a) 과 투명 필름 (b) 의 적층체이기 때문에, 어느 표면이 편광자에 면해도 되지만, 예컨대 이하와 같은 이유에서, 광학 필름 (1) 의 투명 필름 (b) 측이 편광자 (2) 에 면하도록 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성이면 광학 필름 (1) 의 투명 필름 (b) 을 적층 편광판에서의 투명 보호층으로서 겸용할 수 있기 때문이다. 즉, 편광자의 양면에 투명 보호층을 적층하는 대신, 상기 편광자의 일방의 면에는 투명 보호층을 적층하고, 타방의 면에는 투명 필름이 면하도록 광학 필름을 적층함으로써, 상기 투명 필름이 편광자의 타방의 투명 보호층의 역할도 하는 것이다. 따라서, 더 한층 박형화된 편광판을 얻을 수 있다.
상기 편광자는 특별한 제한없이, 예컨대 공지된 방법에 의해 각종 필름에, 요오드나 2 색성 염료 등의 2 색성 물질을 흡착시켜 염색하고, 가교, 연신, 건조시킴으로써 조제한 것 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도 자연광을 입사시키면 직선 편광을 투과하는 필름이 바람직하고, 광 투과율이나 편광도가 우수한 것이 바람직하다. 상기 2 색성 물질을 흡착시키는 각종 필름으로는 예컨대 폴리비닐알코올 (PVA) 계 필름, 부분 포르말화 PVA 계 필름, 에틸렌ㆍ아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름, 셀룰로스계 필름 등의 친수성 고분자 필름 등을 들 수 있고, 이 들 외에도 예컨대 PVA 의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔 배향 필름 등도 사용할 수 있다. 이들 중에서도 바람직하게는 PVA 계 필름이다. 또한, 상기 편광 필름의 두께는 통상 1 ∼ 80㎛ 범위이지만, 이에 한정되지 않는다.
상기 보호층은 특별히 한정되지 않고 종래 공지된 투명 필름을 사용할 수 있지만, 예컨대 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차단성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하다. 이러한 투명 보호층의 재질의 구체예로는 트리아세틸셀룰로스 등의 셀룰로스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 폴리노르보르넨계, 폴리올레핀계, 아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 이 중에서도 편광 특성이나 내구성 관점에서, 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 TAC 필름이 바람직하다.
또한, 일본 공개 특허 공보 2001-343529 호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름을 들 수 있다. 이 폴리머 재료로는 예컨대 측쇄에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측쇄에 치환 또는 비치환의 페닐기 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예컨대 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 또 상기 폴리머 필름은 예컨대 상기 수지 조성물의 압출 성형물이어도 된다.
또한, 상기 보호층은 예컨대 착색이 없는 것이 바람직하다. 구체적으로는 하기 식으로 표시되는 필름 두께 방향의 위상차값 (Rth) 이 －90㎚ ∼ ＋75㎚ 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 －80㎚ ∼ ＋60㎚ 이고, 특히 바람직하게는 －70㎚ ∼ ＋45㎚ 범위이다. 상기 위상차값이 －90㎚ ∼ ＋75㎚ 범위이면 충분하게 보호 필름에 기인하는 편광판의 착색 (광학적인 착색) 을 해소할 수 있다. 또 하기 식에서, nx, ny, nz 은 전술한 것과 동일하고, d 는 그 막두께를 나타낸다.
Rth ＝ {[(nx ＋ ny) / 2] － nz}ㆍd
또한, 상기 투명 보호층은 추가로 광학 보상 기능을 갖는 것이어도 된다. 이렇게 광학 보상 기능을 갖는 투명 보호층으로는 예컨대 액정 셀에서의 위상차에 기초하는 시야각의 변화가 원인인 착색 등의 방지나, 시인성이 양호한 시야각의 확대 등을 목적으로 한 공지된 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는 예컨대 전술한 투명 수지를 일축 연신 또는 이축 연신한 각종 연신 필름이나 액정 폴리머 등의 배향 필름, 투명 기재 위에 액정 폴리머 등의 배향층을 배치한 적층체 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 시인성이 양호한 넓은 시야각을 달설할 수 있는 점에서, 상기 액정 폴리머의 배향 필름이 바람직하고, 특히 디스코틱계나 네마틱계의 액정 폴리머의 경사 배향층으로 구성되는 광학 보상층을 전술한 트리아세틸셀룰로스 필름 등으로 지지한 광학 보상 위상차판이 바람직하다. 이러한 광학 보상 위상차판으로는 예컨대 후지 사진 필름 주식회사 제조「WV 필름」등의 시판품을 들 수 있다. 또 상기 광학 보상 위상차판은 상기 위상차 필름이나 트리아세틸셀룰로스 필름 등의 필름 지지체를 2 층 이상 적층시킴으로써, 위상차 등의 광학 특성을 제어한 것 등이어도 된다.
상기 투명 보호층의 두께는 특별히 제한되지 않고, 예컨대 위상차나 보호 강도 등에 따라 적절히 결정할 수 있는데, 통상 500㎛ 이하이고, 바람직하게는 5 ∼ 300㎛, 보다 바람직하게는 5 ∼ 150㎛ 범위이다.
상기 투명 보호층은 예컨대 편광 필름에 상기 각종 투명 수지를 도포하는 방법, 상기 편광 필름에 상기 투명 수지제 필름이나 상기 광학 보상 위상차판 등을 적층하는 방법 등의 종래 공지된 방법에 의해 적절히 형성할 수 있고, 또한 시판품을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 투명 보호층은 추가로 예컨대 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지나 확산, 안티글레어 등을 목적으로 한 처리 등이 실시된 것이어도 된다. 상기 하드 코트 처리란 편광판 표면의 흠집 방지 등을 목적으로 하고, 예컨대 상기 투명 보호층의 표면에 경화형 수지로 구성되는 경도나 활성이 우수한 경화 피막을 형성하는 처리이다. 상기 경화형 수지로는 예컨대 실리콘계, 우레탄계, 아크릴계, 에폭시계 등의 자외선 경화형 수지 등을 사용할 수 있고, 상기 처리는 종래 공지된 방법에 의해 수행할 수 있다. 스티킹 방지는 인접하는 층과의 밀착 방지를 목적으로 한다. 상기 반사 방지 처리란 편광판 표면에서의 외광의 반사 방지를 목적으로 하여 종래 공지된 반사 방지층 등의 형성에 의해 실시할 수 있다.
상기 안티글레어 처리란 편광판 표면에서 외광이 반사됨으로 인한 편광판 투 과광의 시인 방해를 방지하는 것 등을 목적으로 하여 예컨대 종래 공지된 방법에 의해, 상기 투명 보호층의 표면에 미세한 요철 구조를 형성함으로써 실시할 수 있다. 이러한 요철 구조의 형성 방법으로는 예컨대 샌드 블러스트법이나 엠보스 가공 등에 의한 조면화 방식이나, 전술한 바와 같은 투명 수지에 투명 미립자를 배합하여 상기 투명 보호층을 형성하는 방식 등을 들 수 있다.
상기 투명 미립자로는 예컨대 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등을 들 수 있고, 이 밖에도 도전성을 갖는 무기계 미립자나, 가교 또는 미가교의 폴리머 입상물 등으로 구성되는 유기계 미립자 등을 사용할 수도 있다. 상기 투명 미립자의 평균 입경은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 0.5 ∼ 20㎛ 범위이다. 또한 상기 투명 미립자의 배합 비율은 특별하게 제한되지 않지만, 일반적으로 전술한 바와 같은 투명 수지 100 질량부당 2 ∼ 70 질량부 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 ∼ 50 질량부 범위이다.
상기 투명 미립자를 배합한 안티글레어층은 예컨대 투명 보호층 자체로서 사용할 수도 있고, 또한 투명 보호층 표면에 도공층 등으로서 형성되어도 된다. 또한, 안티글레어층은 편광판 투과광을 확산시켜 시각을 확대하기 위한 확산층 (시각 보상 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.
또, 상기 반사 방지층, 스티킹 방지층, 확산층, 안티글레어층 등은 상기 투명 보호층과는 별개로, 예컨대 이들 층을 형성한 시트 등으로 구성되는 광학층으로서 편광판에 적층해도 된다.
각 구성물끼리 (광학 필름, 편광자, 투명 보호층 등) 의 적층 방법은 특별한 제한없이, 종래 공지된 방법에 의해 실시할 수 있다. 일반적으로는 전술한 것과 동일한 점착제나 접착제 등을 사용할 수 있고, 그 종류는 상기 각 구성물의 재질 등에 따라 적절히 결정할 수 있다. 상기 접착제로는 예컨대 아크릴계, 비닐알코올계, 실리콘계. 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계 등의 폴리머 제 접착제나 고무계 접착제 등을 들 수 있다. 또한 글루탈알데히드, 멜라민, 옥살산 등의 비닐알코올계 폴리머의 수용성 가교제 등으로 구성되는 접착제 등도 사용할 수 있다. 전술한 바와 같은 점착제, 접착제는 예컨대 습도나 열의 영향에 의해서도 잘 박리되지 않고, 광투과율이나 편광도도 우수하다. 구체적으로는 상기 편광자가 PVA 계 필름인 경우, 예컨대 접착 처리의 안정성 등의 관점에서 PVA 접착제가 바람직하다. 이들 접착제나 점착제는 예컨대 그대로 편광자나 투명 보호층의 표면에 도포해도 되고, 상기 접착제나 점착제로 구성된 테이프나 시트와 같은 층을 표면에 배치해도 된다. 또한, 예컨대 수용액으로서 조제한 경우, 필요에 따라 다른 첨가제나 산 등의 촉매를 배합해도 된다. 또 상기 접착제를 도포하는 경우에는 예컨대 상기 접착제 수용액에, 추가로 다른 첨가제나 산 등의 촉매를 배합해도 된다. 이러한 접착층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 1㎚ ∼ 500㎚ 이고, 바람직하게는 10㎚ ∼ 300㎚ 이고, 보다 바람직하게는 20㎚ ∼ 100㎚ 이다. 특별히 한정되지 않고, 예컨대 아크릴계 폴리머나 비닐알코올계 폴리머 등의 접착제 등을 사용한 종래 공지된 방법을 채용할 수 있다. 또한, 습도나 열 등에 의해서도 잘 박리되지 않고, 광투과율이나 편광도가 우수한 편광판 을 형성할 수 있는 점에서, 추가로 글루탈알데히드, 멜라민, 옥살산 등의 PVA 계 폴리머의 수용성 가교제를 함유하는 접착제가 바람직하다. 이들의 접착제는 예컨대 그 수용액을 상기 각 구성물 표면에 도공하고 건조시키는 등의 방법으로 사용할 수 있다. 상기 수용액에는 예컨대 필요에 따라 다른 첨가제나, 산 등의 촉매도 배합할 수 있다. 이들 중에서도 상기 접착제로는 PVA 필름과의 접착성이 우수한 점에서, PVA 계 접착제가 바람직하다.
또한 본 발명의 광학 필름은 전술한 바와 같은 편광자 이외에도 예컨대 각종 위상차판, 확산 제어 필름, 휘도 향상 필름 등, 종래 공지된 광학 부재와 조합하여 사용할 수도 있다. 상기 위상차판으로는 예컨대 폴리머 필름을 일축 연신 또는 이축 연신한 것, Z 축 배향 처리한 것, 액정성 고분자의 도공막 등을 들 수 있다. 상기 확산 제어 필름으로는 예컨대 확산, 산란, 굴절을 이용한 필름을 들 수 있고, 이들은 예컨대 시야각의 제어나 해상도에 관련되는 반짝거림이나 산란광의 제어 등에 사용할 수 있다. 상기 휘도 향상 필름으로는 예컨대 콜레스테릭 액정의 선택 반사와 1/4 파장판 (λ/4 판) 을 사용한 휘도 향상 필름이나, 편광 방향에 의한 이방성 산란을 이용한 산란 필름 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 광학 필름은 예컨대 와이어 글리드형 편광자와 조합할 수도 있다.
본 발명의 적층 편광판은 실제 사용시에, 상기 본 발명의 광학 필름 외에, 추가로 다른 광학층을 포함해도 된다. 상기 광학층으로는 예컨대 이하에 나타내는 바와 같은 편광판, 반사판, 반투과 반사판, 휘도 향상 필름 등 액정 표시 장치 등의 형성에 사용되는 종래 공지된 각종 광학층을 들 수 있다. 이들 광학층 은 1 종류일 수도 있고, 2 종류 이상을 병용할 수도 있다. 또한 1 층일 수도 있고, 2 층 이상을 적층할 수도 있다. 이러한 광학층을 추가로 포함하는 적층 편광판은 예컨대 광학 보상 기능을 갖는 일체형 편광판으로 사용하는 것이 바람직하고, 예컨대 액정 셀 표면에 배치하는 등, 각종 화상 표시 장치에 사용하기에 적합하다.
이하, 이러한 일체형 편광판에 대해 설명한다.
먼저, 반사형 편광판 또는 반투과 반사형 편광판의 일례에 대해 설명한다. 상기 반사형 편광판은 본 발명의 적층 편광판에 추가로 반사판이, 상기 반투과 반사형 편광판은 본 발명의 적층 편광판에 추가로 반투과 반사판이 각각 적층되어 있다.
상기 반사형 편광판은 통상 액정 셀의 이면측에 배치되고, 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시켜 표시하는 타입의 액정 표시 장치 (반사형 액정 표시 장치) 등에 사용할 수 있다. 이러한 반사형 편광판은 예컨대 백라이트 등의 광원의 내장을 생략할 수 있어 액정 표시 장치의 박형화를 가능하게 하는 등의 이점을 갖는다.
상기 반사형 편광판은 예컨대 상기 탄성률을 나타내는 편광판의 편면에, 금속 등으로 구성되는 반사판을 형성하는 방법 등, 종래 공지된 방법에 의해 제작할 수 있다. 구체적으로는 예컨대 상기 편광판에서의 투명 보호층의 편면 (노출면) 을, 필요에 따라 매트 처리하고, 상기 면에 알루미늄 등의 반사성 금속으로 이루어지는 금속박이나 증착막을 반사판으로 하여 형성한 반사형 편광판 등을 들 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 각종 투명 수지에 미립자를 함유시켜 표면을 미세 요철 구조로 한 투명 보호층 위에, 그 미세 요철 구조를 반영시킨 반사판을 형성한 반사형 편광판 등도 들 수 있다. 그 표면이 미세 요철 구조인 반사판은 예컨대 입사광을 난반사에 의해 확산시키고, 지향성이나 반짝거려 보이는 것을 방지하고, 명암의 얼룩을 억제할 수 있다는 이점을 갖는다. 이러한 반사판은 예컨대 상기 투명 보호층의 요철 표면에, 진공 증착 방식, 이온 플레이팅 방식, 스퍼터링 방식 등의 증착 방식이나 도금 방식 등 종래 공지된 방법에 의해 직접 상기 금속박이나 금속 증착막으로서 형성할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 편광판의 투명 보호층에 상기 반사판을 직접 형성하는 방식 대신에, 반사판으로서 상기 투명 보호 필름과 같은 적당한 필름에 반사층을 형성한 반사 시트 등을 사용해도 된다. 상기 반사판에서의 상기 반사층은 통상 금속으로 구성되기 때문에, 예컨대 산화에 의한 반사율의 저하 방지, 나아가서는 초기 반사율의 장기 지속이나 투명 보호층의 별도 형성을 회피하는 등의 관점에서, 그 사용 형태는 상기 반사층의 반사면이 상기 필름이나 편광판 등으로 피복된 상태인 것이 바람직하다.
한편, 상기 반투과형 편광판은 상기 반사형 편광판에 있어서, 반사판 대신에 반투과형의 반사판을 갖는 것이다. 상기 반투과형 반사판으로서는 예컨대 반사층에서 빛을 반사하고, 또한 빛을 투과하는 하프 미러 등을 들 수 있다.
상기 반투과형 편광판은 통상 액정 셀의 이면측에 형성되고, 액정 표시 장치 등을 비교적 밝은 분위기에서 사용하는 경우에는 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시켜 화상을 표시하고, 비교적 어두운 분위기에서는 반투과형 편광판의 백사이드에 내장되어 있는 백라이트 등의 내장 광원을 사용하여 화상을 표시하는 타입의 액정 표시 장치 등에 사용할 수 있다. 즉, 상기 반투과형 편광판은 밝은 분위기 하에서는 백라이트 등의 광원 사용의 에너지를 절약할 수 있고, 한편 비교적 어두운 분위기 하에서도 상기 내장 광원을 적용하여 사용할 수 있는 타입의 액정 표시 장치 등의 형성에 유용하다.
다음으로, 본 발명의 적층 편광판에 추가로 휘도 향상 필름이 적층된 편광판의 일례를 설명한다.
상기 휘도 향상 필름으로는 특별히 한정되지 않고, 예컨대 유전체의 다층 박막이나 굴절률 이방성이 상이한 박막 필름의 다층 적층체와 같은 소정 편광축의 직선 편광을 투과시키고, 다른 광은 반사시키는 특성을 나타내는 것 등을 사용할 수 있다. 이러한 휘도 향상 필름으로는 예컨대 3M 사 제조의 상품명「D-BEF」등을 들 수 있다. 또한, 콜레스테릭 액정층, 특히 콜레스테릭 액정 폴리머의 배향 필름이나, 그 배향 액정층을 필름 기재 위에 지지한 것 등을 사용할 수 있다. 이것들은 좌우 일방의 원 편광을 반사시키고, 다른 빛은 투과시키는 특성을 나타내는 것으로, 예컨대 닛토덴코사 제조의 상품명「PCF350」, Merck 사 제조의 상품명「Transmax」등을 들 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 각종 편광판은 예컨대 본 발명의 적층 편광판과, 추가로 2 층 이상의 광학층을 적층한 광학 부재일 수도 있다.
이렇게 2 층 이상의 광학층을 적층한 광학 부재는 예컨대 액정 표시 장치 등의 제조 과정에 있어서, 순차적으로 별개로 적층하는 방식에 의해서도 형성할 수 있으나, 미리 적층한 광학 부재로 하여 사용하면 예컨대 품질의 안정성이나 조립 작업성 등이 우수하고, 액정 표시 장치 등의 제조 효율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다. 또, 적층에는 전술한 것과 동일하게, 점착층 등의 각종 접착 수단을 사용할 수 있다.
전술한 바와 같은 각종 편광판은 예컨대 액절 셀 등의 다른 부재에 대한 적층이 쉬워진다는 점에서, 추가로 점착제층이나 접착제층을 갖고 있는 것이 바람직하고, 이들은 상기 편광판의 편면 또는 양면에 배치할 수 있다. 상기 점착층의 재료로는 특별히 한정되지 않고, 알칼리계 폴리머 등의 종래 공지의 재료를 사용할 수 있고, 특히 흡습으로 인한 발포나 박리 방지, 열팽창 차이 등으로 인한 광학 특성 저하나 액정 셀의 휨 방지, 나아가서는 고품질이며 내구성이 우수한 액정 표시 장치의 형성성 등의 관점에서, 예컨대 흡습률이 낮고 내열성이 우수한 점착층으로 되는 것이 바람직하다. 또한, 미립자를 함유하여 광확산성을 나타내는 점착층 등일 수도 있다. 상기 편광판 표면에 대한 상기 점착제층의 형성은 예컨대 각종 점착 재료의 용액 또는 용융액을 유연이나 도공 등의 전개 방식에 의해 상기 편광판의 소정 면에 직접 첨가하여 층을 형성하는 방식이나, 동일하게 하여 후술하는 세퍼레이터 위에 점착제층을 형성시키고, 그것을 상기 편광판의 소정 면에 옮겨 부착하는 방식 등에 의해 실시할 수 있다. 또 이러한 층은 편광판의 어느 표면에 형성해도 되고, 예컨대 편광판에서의 상기 위상차판의 노출면에 형성해도 된다.
이렇게 편광판에 형성한 점착제층 등의 표면이 노출되는 경우에는 상기 점착층을 실제 사용하기 전까지, 오염 방지 등을 목적으로 하여 세퍼레이터에 의해 상기 표면을 커버하는 것이 바람직하다. 이 세퍼레이트는 상기 투명 보호 필름 등과 같은 적당한 필름에 필요에 따라 실리콘계, 장쇄 알킬계, 불소계, 황화 몰리브덴 등의 박리제에 의해 박리 코트를 1 층 이상 형성하는 방법 등에 의해 형성할 수 있다.
상기 점착제층 등은 예컨대 단층체일 수도 있고, 적층체일 수도 있다. 상기 적층체로는 예컨대 다른 조성이나 다른 종류의 단층을 조합한 적층체를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 편광판의 양면에 배치하는 경우에는 예컨대 각각 동일한 점착층일 수도 있고, 다른 조성이나 다른 종류의 점착제층일 수도 있다.
상기 점착제층의 두께는 예컨대 편광판의 구성 등에 따라 적절히 결정할 수 있고, 일반적으로는 1 ∼ 500㎛ 이다.
상기 점착제층을 형성하는 점착제로는 예컨대 광학적 투명성이 우수하고, 적절한 습윤성, 응집성이나 점착성의 점착 특성을 나타내는 것이 바람직하다. 구체적인 예로는 아크릴계 폴리머나 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리에테르, 합성 고무 등의 폴리머를 적절히 베이스 폴리머로 하여 조제된 점착제 등을 들 수 있다.
상기 점착제층의 점착 특성의 제어는 예컨대 상기 점착제층을 형성하는 베이스 폴리머의 조성이나 분자량, 가교 방식, 가교성 관능기의 함유 비율, 가교제의 배합 비율 등에 의해 그 가교도나 분자량을 조절하는 등의 종래 공지된 방법에 의 해 적절히 실시할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 광학 필름이나 편광판, 각종 광학 부재 (광학층을 적층한 각종 편광판) 를 형성하는 편광 필름, 투명 보호층, 광학층, 점착제층 등의 각 층은 예컨대 살리실산 에스테르계 화합물, 벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈 착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 적절히 처리함으로써, 자외선 흡수능을 갖게 한 것일 수도 있다.
본 발명의 광학 필름이나 편광판은 전술한 바와 같이, 액정 표시 장치 등의 각종 장치의 형성에 사용하는 것이 바람직하고, 예컨대 본 발명의 광학 필름이나 편광판을 액정 셀의 편측 또는 양측에 배치하여 액정 패널로 하고, 반사형이나 반투과형, 또는 투과ㆍ반사 양용형 등의 액정 표시 장치에 사용할 수 있다.
액정 표시 장치를 형성하는 상기 액정 셀의 종류는 임의로 선택할 수 있고, 예컨대 박막 트랜지스터형으로 대표되는 액티브 매트릭스 구동형의 것, 트위스트 네마틱형이나 수퍼 트위스트 네마틱형으로 대표되는 단순 매트릭스 구동형의 것 등 각종 타입의 액정 셀을 사용할 수 있다. 이들 중에서도 본 발명의 광학 필름이나 편광판은 특히 VA (수직 배향; Vertical Alighned) 셀의 광학 보상이 매우 우수하므로, VA 모드의 액정 표시 장치용 시각 보상 필름으로서 매우 유용하다.
또한, 상기 액정 셀은 통상 대향하는 액정 셀 기판의 간극에 액정이 주입된 구조로서, 상기 액정 셀 기판으로는 특별히 제한되지 않고, 예컨대 유리 기판이나 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 또 상기 플라스틱 기판의 재질로는 특별히 제한되지 않고 종래 공지된 재료를 들 수 있다.
또한, 액정 셀의 양면에 편광판이나 광학 부재를 형성하는 경우, 이들은 동일 종류일 수도 있고 다를 수도 있다. 또한, 액정 표시 장치의 형성시에는 예컨대 프리즘 어레이 시트나 렌즈 어레이 시트, 광확산판이나 백라이트 등의 적당한 부품을 적당한 위치에 1 층 또는 2 층 이상 배치할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정 표시 장치는 액정 패널을 포함하며 상기 액정 패널로서 본 발명의 액정 패널을 사용하는 것 이외에는 특별히 제한되지 않는다. 광원을 포함하는 경우, 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 빛의 에너지를 유효하게 사용할 수 있다는 점에서, 예컨대 편광을 출사하는 평면 광원인 것이 바람직하다.
도 4 의 단면도에, 본 발명의 액정 패널의 일례를 나타낸다. 도시되어 있는 바와 같이, 액정 패널 (40) 은 액정 셀 (21), 광학 필름 (1), 편광자 (2) 및 투명 보호층 (3) 을 갖고 있고, 액정 셀 (21) 의 일방의 면에 광학 필름 (1) 이 적층되어 있고, 광학의 타방의 면에 편광자 (2) 및 투명 보호층이 차례로 적층되어 있다. 상기 액정 셀은 2 장의 액정 셀 기판의 사이에 액정이 유지된 구성으로 되어 있다 (도시하지 않음). 또한 광학 필름 (1) 은 전술한 바와 같이 복굴절층 (a) 과 투명 필름 (b) 의 적층체이고, 상기 복굴절층측이 액정 셀에 면하고 있고, 투명 필름측이 편광자 (2) 에 면하고 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 시인측의 광학 필름 (편광판) 위에 예컨대 추가로 확산판, 안티글레어층, 반사 방지막, 보호층이나 보호판을 배치하거나, 또는 액정 패널에서의 액정 셀과 편광판 사이에 보상용 위상차판 등을 적절히 배치할 수도 있다.
또, 본 발명의 광학 필름이나 편광판은 전술한 바와 같은 액정 표시 장치에 한정되지 않고, 예컨대 유기 일렉트로루미네선스 (EL) 디스플레이, PDP, FED 등의 자발광형 표시 장치에도 사용할 수 있다. 자발광형 플랫 디스플레이에 사용하는 경우에는 예컨대 본 발명의 복굴절성 광학 필름의 면내 위상차값 Δnd 를 λ/4 로 함으로써, 원 편광을 얻을 수 있으므로 반사 방지 필터로서 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 편광판을 구비하는 일렉트로루미네선스 (EL) 표시 장치에 대해 설명한다. 본 발명의 EL 표시 장치는 본 발명의 광학 필름 또는 편광판을 갖는 표시 장치이고, 이 EL 장치는 유기 EL 및 무기 EL 중 어느 것이나 좋다.
최근, EL 표시 장치에서도 흑색 상태에서의 전극으로부터의 반사 방지로서 예컨대 편광자나 편광판 등의 광학 필름을 λ/4 판과 함께 사용하는 것이 제안되어 있다. 본 발명의 편광자나 광학 필름은 특히 EL 층으로부터, 직선 편광, 원 편광 또는 타원 편광 중 어느 한 편광이 발광되고 있는 경우, 또는 정면 방향으로 자연광을 발광하고 있어도 경사진 방향의 출사광이 부분 편광되고 있는 경우 등에 매우 유용하다.
먼저 여기서 일반적인 유기 EL 표시 장치에 대해 설명한다. 상기 유기 EL 표시 장치는 일반적으로 투명 기판 위에 투명 전극, 유기 발광층 및 금속 전극이 차례로 적층된 발광체 (유기 EL 발광체) 를 갖고 있다. 상기 유기 발광층은 각종 유기 박막의 적층체이고, 예컨대 트리페닐아민 유도체 등으로 이루어지는 정공 주입층과 안트라센 등의 형광성 유기 고체로 이루어지는 발광층의 적층체나, 이러한 발광층과 페릴렌 유도체 등으로 이루어지는 전자 주입층의 적층체나, 또한 상 기 정공 주입층과 발광층과 전자 주입층의 적층체 등 각종 조합을 들 수 있다.
그리고, 이러한 유기 EL 표시 장치는 상기 양극과 음극에 전압을 인가함으로써, 상기 유기 발광층에 정공과 전자가 주입되고, 상기 정공과 전자가 재결합함으로써 발생되는 에너지가 형광 물질을 여기하고, 여기된 형광 물질이 기저 상태로 되돌아갈 때에 빛을 방사한다는 원리로 발광한다. 상기 정공과 전자의 재결합이라는 매커니즘은 일반적인 다이오드와 동일하고, 전류와 발광 강도는 인가 전압에 대해 정류성을 동반하는 강한 비선형성을 나타낸다.
상기 유기 EL 표시 장치에서는 상기 유기 발광층에서의 발광을 추출하기 위해 적어도 일방의 전극이 투명할 필요가 있기 때문에, 통상 산화인듐주석 (ITO) 등의 투명 도전체로 형성된 투명 전극이 양극으로서 사용된다. 한편, 전자 주입을 쉽게 하여 발광 효율을 높이기 위해서는 음극에 일 함수가 작은 물질을 사용하는 것이 중요하고, 통상 Mg-Ag, Al-Li 등의 금속 전극이 사용된다.
이러한 구성의 유기 EL 표시 장치에 있어서, 상기 유기 발광층은 예컨대 두께 10㎚ 정도의 매우 얇은 막으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 유기 발광층에 있어서도 투명 전극과 마찬가지로 빛을 거의 완전히 투과시키기 때문이다. 그 결과, 비발광시에 상기 투명 기판의 표면으로부터 입사하여 상기 투명 전극과 유기 발광층을 투과하여 상기 금속 전극에서 반사된 빛이 다시 상기 투명 기판의 표면측으로 나온다. 그래서, 외부로부터 시인하였을 때에, 유기 EL 표시 장치의 표시면이 경면처럼 보이는 것이다.
본 발명의 유기 EL 표시 장치는 예컨대 상기 유기 발광층의 표면측에 투명 전극을 구비하고, 상기 유기 발광층의 이면측에 금속 전극을 구비한 상기 유기 EL 발광체를 포함하는 유기 EL 표시 장치에 있어서, 상기 투명 전극의 표면에 본 발명의 광학 필름 (편광판 등) 이 배치되는 것이 바람직하고, 또한 λ/4 판을 편광판과 EL 소자 사이에 배치하는 것이 바람직하다. 이렇게 본 발명의 광학 필름을 배치함으로써, 외계의 반사를 억제하여 시인성 향상이 가능하다는 효과를 나타내는 유기 EL 표시 장치가 된다. 또한, 상기 투명 전극과 광학 필름 사이에, 추가로 위상차판이 배치되는 것이 바람직하다.
상기 위상차판 및 광학 필름 (편광판 등) 은 예컨대 외부로부터 입사하여 상기 금속 전극에서 반사되어 온 빛을 편광시키는 작용을 갖기 때문에, 그 편광 작용에 의해 상기 금속 전극의 경면을 외부로부터 시인시키지 않는다는 효과가 있다. 특히 위상차판으로서 1/4 파장판을 사용하고 또한 상기 편광판과 상기 위상차판의 편광 방향이 이루는 각을 π/4 로 조정하면 상기 금속 전극의 경면을 완전하게 차폐할 수 있다. 즉, 이 유기 EL 표시 장치에 입사하는 외부광은 상기 편광판에 의해 직선 편광 성분만이 투과한다. 이 직선 편광은 상기 위상차판에 의해 일반적으로 타원 편광으로 되지만, 특히 상기 위상차판이 1/4 파장판이고, 또한 상기 각이 π/4 인 경우에는 원 편광으로 된다.
이 원 편광은 예컨대 투명 기판, 투명 전극, 유기 박막을 투과하고, 금속 전극에서 반사되어 다시 유기 박막, 투명 전극, 투명 기판을 투과하고, 상기 위상차판에서 다시 직선 편광으로 된다. 그리고, 이 직선 편광은 상기 편광판의 편광 방향과 직교하고 있기 때문에, 상기 편광판을 투과할 수 없고, 그 결과 전술한 바 와 같이 금속 전극의 경면을 완전하게 차폐할 수 있는 것이다.
도 1 은 본 발명에서의 광축 방향을 나타내는 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 적층 편광판의 일례의 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 적층 편광판의 그 밖의 일례의 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 액정 패널의 일례를 나타내는 단면도이다.
이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또 광학 필름의 특성은 다음과 같은 방법으로 평가하였다.
(위상차판 Δnd, 배향축 정밀도의 측정)
위상차계 (오지 계측 기기사 제조, 상품명 KOBRA21ADH) 를 사용하여 측정하였다.
(굴절률 측정)
오지 계측 기기사 제조의 상품명 KOBRA21ADH 를 사용하여 590㎚ 에서의 굴절률을 측정하였다.
(막두께 측정)
안리츠 제조 상품명 디지털 마이크로 미터 K-351C 형을 사용하여 측정하였다.
(실시예 1)
2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판 이무수물 (6FDA) 과, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노비페닐(TFMB) 로 합성된 하기 식 (6) 으로 표시되는 중량 평균 분자량 (Mw) 70,000 의 폴리이미드를 시클로헥사논에 용해하여 15 질량% 의 폴리이미드 용액을 조제하였다. 또 폴리이미드의 조제 등은 문헌 (F. Li 등, Polymer 40 (1999) 4571-4583) 의 방법을 참조하였다. 한편, 두께 80㎛ 의 트리아세틸셀룰로스 (TAC) 필름을 고정단 횡연신에 의해 175℃ 에서 1.3 배 횡연신하여 두께 75㎛ 의 연신 TAC 필름을 제작하였다. 그리고, 이 연신 TAC 필름 위에 상기 폴리이미드 용액을 도공하고, 이것을 100℃ 에서 10 분간 건조시켰다. 그 결과, 완전 투명하고 평활한 두께 75㎛, Δn(b) 약 0.0006 의 연신 TAC 필름 (투명 필름 (b)) 위에, 두께 6㎛, Δn(a) 약 0.04 의 폴리이미드 필름 (복굴절층 (a)) 이 적층된 광학 필름이 얻어졌다. 이 광학 필름은 nx ＞ ny ＞ nz 의 광학 특성을 갖는 복굴절층을 갖는 광학 필름이었다.
Figure 112004030861499-pct00019

(실시예 2)
하기 식 (18) 로 표시되는 폴리에테르케톤 (Mw: 500,000) 을 메틸이소부틸케톤에 용해하고, 20 중량% 의 와니스를 조제하였다. 이 와니스를 실시예 1 과 동일한 연신 TAC 필름 위에 도공하고, 이것을 100℃ 에서 10 분간 건조시켰다. 그 결과, 완전 투명하고 평활한 두께 75㎛, Δn(b) 약 0.0006 의 연신 TAC 필름 (투명 필름 (b)) 위에, 두께 10㎛, Δn(a) 약 0.02 의 폴리에테르케톤 필름 (복굴절층 (a)) 이 적층된 광학 필름이 얻어졌다. 이 광학 필름은 nx ＞ ny ＞ nz 의 광학 특성을 갖는 복굴절층을 갖는 광학 필름이었다.
Figure 112004030861499-pct00020

(실시예 3)
4,4'-비스(3,4-디카르복시페닐)-2,2-디페닐프로판 이무수물과 2,2'-디클로로-4,4'-디아미노비페닐로 합성된 폴리이미드 (Mw: 30,000) 를 시클로펜타논에 용해하여 20 질량% 폴리이미드 용액을 조제하였다. 이 용액을 두께 80㎛ 의 미연신 TAC 필름 위에 도포하고, 130℃ 에서 5 분 건조시킨 후, 150℃ 에서 종일축 연신에 의해 10% 의 연신을 실시하였다. 그 결과, 완전 투명하고 평활한 두께 80㎛, Δn(b) 약 0.0006 의 TAC 필름 (투명 필름 (b)) 위에, 두께 5㎛, Δn(a) 약 0.025 의 폴리이미드 필름 (복굴절층 (a)) 이 적층된 광학 필름이 얻어졌다. 이 광학 필름은 nx ＞ ny ＞ nz 의 광학 특성을 갖는 복굴절층을 갖는 광학 필름이었다.
(실시예 4)
2,2'-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판 이무수물과 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노비페닐로 합성된 폴리이미드 (Mw: 100,000) 를 시클로헥사논에 용해하여 15 질량% 폴리이미드 용액을 조제하였다. 이 용액을 두께 80㎛ 의 미연신 TAC 필름 위에 도포하고, 130℃ 에서 5 분 건조시킨 후, 150℃ 에서 종 일축연신에 의해 10% 의 연신을 실시하였다. 그 결과, 완전 투명하고 평활한 두께 80㎛, Δn(b) 약 0.0006 의 TAC 필름 (투명 필름 (b)) 위에, 두께 6㎛, Δn(a) 약 0.04 의 폴리이미드 필름 (복굴절층 (a)) 이 적층된 광학 필름이 얻어졌다. 이 광학 필름은 nx ＞ ny ＞ nz 의 광학 특성을 갖는 복굴절층을 갖는 광학 필름이었다.
(실시예 5)
이소부텐 및 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체 (N-메틸말레이미드 함량 50 몰%) 75 중량부와, 아크릴니트릴의 함량이 28 질량% 인 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 25 중량부를 염화 메틸렌에 용해하고, 고형분 농도 15 질량% 의 폴리머 용액을 얻었다. 이 폴리머 용액을 유리판 위에 배치한 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름 위에 유연하고, 실온에서 60 분 방치하였다. 상기 PET 필름 위에 형성된 폴리머 필름을 떼내고, 이것을 100℃ 에서 10 분, 140℃ 에서 10 분, 추가로 160℃ 에서 30 분 건조시킴으로써 투명 필름 (b) 을 얻었다. 이 필름의 면내 위상차값 Δnd ＝ (nx － ny)ㆍd 는 1㎚, 두께 방향의 위상차값 Rth ＝ (nx － nz)ㆍd 는 4㎚ 였다.
이렇게 하여 얻은 투명 필름 (b) 위에, 실시예 1 과 동일한 폴리이미드 용액 을 도포하고, 100℃ 에서 5 분간 건조시킨 후, 130℃ 에서 10% 종 일축 연신을 실시하였다. 그 결과, 완전 투명하고 평활한 두께 50㎛, Δn(b) 약 0.0001 의 혼합 수지 필름 (투명 필름 (b)) 위에, 두께 6㎛, Δn(a) 약 0.035 의 폴리이미드 필름 (복굴절층 (a)) 이 적층된 광학 필름이 얻어졌다. 이 광학 필름은 nx ＞ ny ＞ nz 의 광학 특성을 갖는 복굴절층을 갖는 광학 필름이었다.
(실시예 6)
실시예 1 과 동일한 폴리이미드를 메틸이소부틸케톤에 용해하여 25 질량% 의 폴리이미드 용액을 조제하였다. 이 용액을 실시예 1 과 동일한 연신 TAC 필름 위에 도공하고, 160℃ 에서 5 분간 건조시켰다. 그 결과, 완전 투명하고 평활한 두께 75㎛, Δn(b) 약 0.0006 의 연신 TAC 필름 (투명 필름 (b)) 위에, 두께 6㎛, Δn(a) 약 0.04 의 폴리이미드 필름 (복굴절층 (a)) 이 적층된 광학 필름이 얻어졌다. 이 광학 필름은 nx ＞ ny ＞ nz 의 광학 특성을 갖는 복굴절층을 갖는 광학 필름이었다.
(실시예 7)
실시예 1 과 동일한 폴리이미드 용액을 두께 80㎛ 의 미연신 TAC 필름 위에 도공하고, 100℃ 에서 10 분간 건조시켰다. 그 결과, 완전 투명하고 평활한 두께 80㎛, Δn(b) 약 0.0006 의 TAC 필름 (투명 필름 (b)) 위에, 두께 4㎛, Δn(a) 약 0.025 의 폴리이미드 필름 (복굴절층 (a)) 이 적층된 광학 필름이 얻어졌다. 이 광학 필름은 nx ≒ ny ＞ nz 의 광학 특성을 갖는 복굴절층을 갖는 광학 필름이었다.
(비교예 1)
Δn 이 약 0.002 인 폴리노르보르넨계 수지 필름 (JSR 사 제조, 상품명 ARTON 필름) 을 고정단 횡연신에 의해 175℃ 에서 1.3 배로 연신하여 두께 80㎛ 의 필름을 얻었다. 이 필름의 복굴절률을 평가한 결과, nx ＞ ny ＞ nz 의 복굴절 특성을 갖는 광학 필름이었다.
(비교예 2)
실시예 1 과 동일한 폴리이미드 용액을 유리판 위에 도공하고, 100℃ 에서 10 분간 건조시켜 폴리이미드 필름을 형성하였다. 그 후, 상기 유리판으로부터 상기 폴리이미드 필름을 박리하고, 두께 7㎛, Δn 약 0.04 의 완전 투명하고 평활한 필름을 얻었다. 이 필름은 nx ≒ ny ＞ nz 의 복굴절 특성을 갖는 광학 필름이었다.
(비교예 3)
두께 75㎛ 의 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름을 고정단 횡연신에 의해 175℃ 에서 1.3 배로 횡연신하여 두께 75㎛ 의 연신 PET 필름을 제작하였다. 그리고, 이 연신 PET 필름 위에 실시예 1 과 동일한 폴리이미드 용액을 도공하고, 이것을 150℃ 에서 5 분간 건조시켰다. 그 결과, 완전 투명하고 평활한 두께 75㎛, Δn(b) 약 0.08 의 PET 필름 (투명 필름 (b)) 위에, 두께 6㎛, Δn(a) 약 0.04 의 폴리이미드 필름 (복굴절층 (a)) 이 적층된 광학 필름이 얻어졌다. 이 광학 필름은 nx ＞ ny ＞ nz 의 광학 특성을 갖는 복굴절층을 갖는 광학 필름이었다.
(비교예 4)
실시예 3 과 동일한 와니스를 비교예 3 과 동일한 연신 PET 필름 위에 도공하고, 150℃ 에서 5 분간 건조시켰다. 그 결과, 완전 투명하고 평활한 두께 75㎛, Δn(b) 약 0.08 의 연신 PET 필름 (투명 필름 (b)) 위에, 두께 10㎛, Δn(a) 약 0.035 의 폴리에테르케톤 필름 (복굴절층 (a)) 이 적층된 광학 필름이 얻어졌다. 이 광학 필름은 nx ＞ ny ＞ nz 의 광학 특성을 갖는 복굴절층을 갖는 광학 필름이었다.
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 광학 필름의 복굴절층에 대해 Δnd ＝ (nx － ny) ×d, Rth ＝ (nx － nz) ×d, Nz ＝ (nx － nz) / (nx － ny), 두께 및 배향축 정밀도를 각각 측정하였다. 실시예 5 이외의 복굴절층에 대해서는 얻어진 각 광학 필름으로부터 복굴절층을 박리하여 상기 복굴절층 단독으로 측정을 실시하였다. 실시예 5 의 복굴절층에 대한 측정은 실시예 5 에서 사용한 투명 필름 (b) 대신에 TAC 필름을 사용하고, 동일한 조건에서 제작한 광학 필름의 복굴절층을 박리하여 실시하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
Δn(b) Δn(a) Δnd (㎚) Rth (㎚) Nz 두께 (㎛) 배향축 정밀도
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 0.0006 0.0006 0.0006 0.0006 0.001 0.0006 0.0006 - - 0.08 0.08 0.045 0.020 0.025 0.039 0.035 0.038 0.025 0.002 0.043 0.042 0.035 135 10 50 100 80 70 0.9 91 0.3 50 44 270 200 125 235 210 230 100 182 298 250 370 2.0 20 2.5 2.4 2.6 3.3 111.1 2.0 993.3 5.0 8.0 6 10 5 6 6 6 4 80 7 6 10 －0.5 ∼ ＋0.5 －0.5 ∼ ＋0.5 －0.5 ∼ ＋0.5 －0.5 ∼ ＋0.5 －0.5 ∼ ＋0.5 －0.5 ∼ ＋0.5 - －2.5 ∼ ＋2.5 - －0.5 ∼ ＋0.5 －0.5 ∼ ＋0.5

상기 표 1 에 나타낸 바와 같이, 각 실시예의 광학 필름은 상기 조건 (I), (II) 및 (III) 을 모두 만족시킨 데 비해, 비교예 1 ∼ 비교예 4 는 조건 (I) 을 만족시키지 못했다.
(표시 특성의 평가)
그리고, 상기 실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 4 에서 얻어진 광학 필름을 시판중인 편광판 (닛토덴코 (주) 제조, 상품명「HEG1425DU」) 과 아크릴계 점착제를 통해 적층하고, 광학 보상층 일체형 적층 편광판을 제작하였다. 또 상기 편광판과 상기 광학 필름의 투명 필름 (b) 기재가 면하도록 적층하였다. 또한, 이 적층 편광판을 액정 셀의 백라이트측에 상기 편광판이 외측이 되도록 접착하여 액정 표시 장치를 제작하였다.
그리고, 이들 액정 표시 장치의 표시 특성을 평가하였다. 그 결과, 상기 각 실시예의 광학 필름을 사용한 경우, 정면과 사시(斜視)가 넓은 시야각 범위에 있어서, 콘트라스트와 표시의 균질성이 우수할 뿐만 아니라 무지개빛 얼룩의 발생도 억제되었다. 각 실시예 중에서, 특히 조건 (II) 가 100 이하인 실시예 1 ∼ 실시예 6 의 광학 필름의 경우에는 무지개빛 얼룩의 발생이 충분히 회피되어 매우 우수한 표시 품위를 나타냈다. 이에 비해 상기 각 비교예의 광학 필름을 사용한 경우, 모두 편광 해소에 의한 무지개빛 얼룩이 발생되어 표시 내용을 확인할 수 없었다. 이상의 결과를 통해, 상기 조건 (I) ∼ (III) 을 모두 만족시키는 본 발명의 광학 필름이면 비교예와는 전혀 다른, 무지개빛 얼룩이 억제된 표시 특성이 매우 우수한 액정 표시 장치를 제공할 수 있음을 알 수 있었다.
이상과 같이, 상기 조건 (I) ∼ (III) 을 모두 만족시키는 본 발명의 광학 필름에 의하면 nx ＞ ny ＞ nz 의 광학 특성을 갖고, 박형이고, 투명한 매우 우수한 광학적 성질을 갖기 때문에, 예컨대 정면과 사시가 넓은 시각 범위에서의 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라 무지개빛 얼룩의 발생도 억제된 표시 품위가 우수한 박형의 액정 표시 장치나 자발광형 표시 장치를 실현할 수 있다.

Claims (15)

  1. 복굴절층 (a) 과 투명 필름 (b) 을 포함하는 광학 필름으로서, 상기 투명 필름 (b) 위에 상기 복굴절층 (a) 이 적층되고, 상기 복굴절층 (a) 는 광학적 이축성이며, 상기 복굴절층 (a) 를 형성하는 재료가 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드 및 폴리에스테르이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 비액정성 재료이고, 또한 하기 수학식 (I) 내지 (III) 의 모든 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 광학 필름:
    Δn(a) ＞ Δn(b) ×10 (I)
    1 ＜ (nx － nz) / (nx － ny) (II)
    0.0005 ≤Δn(a) ≤0.5 (III)
    [상기 수학식 (I) 내지 (III) 중, Δn(a) 는 상기 복굴절층 (a) 의 복굴절률이고, Δn(b) 는 상기 투명 필름 (b) 의 복굴절률이며, 각각 하기 수학식으로 표시되고, 상기 수학식 (II) 및 하기 수학식에서, nx, ny 및 nz 는 각각 상기 복굴절층 (a) 에서의 X 축, Y 축 및 Z 축 방향의 굴절률을 나타내고, nx', ny' 및 nz' 는 상기 투명 필름 (b) 에서의 X 축, Y 축 및 Z 축 방향의 굴절률을 나타내고, 상기 X 축이란 상기 복굴절층 (a) 및 상기 투명 필름 (b) 의 면내에서 최대 굴절률을 나타내는 축방향이고, Y 축은 상기 면내에 있어서 상기 X 축에 대해 수직인 축방향이고, Z 축은 상기 X 축 및 Y 축에 수직인 두께 방향을 나타낸다.
    Δn(a) ＝ [(nx ＋ ny) / 2] － nz
    Δn(b) ＝ [(nx' ＋ ny') / 2] － nz'].
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 필름 (b) 위에, 직접 상기 복굴절층 (a) 이 적 층되어 있는 광학 필름.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 수축성을 갖는 투명 필름 (b) 위에, 직접 상기 복굴절층 (a) 의 형성 재료를 도공하여 도공막을 형성하고, 상기 투명 필름 (b) 의 수축에 수반하여 상기 도공막을 수축시킴으로써 얻어지는 광학 필름.
  6. 제 5 항에 있어서, 가열에 의해 상기 투명 필름 (b) 을 수축시키는 광학 필름.
  7. 제 1 항에 있어서, 투명 필름 (b) 위에, 직접 상기 복굴절층 (a) 의 형성 재료를 도공하여 도공막을 형성하고, 상기 투명 필름 (b) 과 상기 도공막을 함께 연신함으로써 얻어지는 광학 필름.
  8. 제 1 항에 있어서, 추가로 접착제층 및 점착제층의 적어도 일방을 포함하는 광학 필름.
  9. 제 8 항에 있어서, 최외층에 접착제층 및 점착제층의 적어도 일방이 적층된 광학 필름.
  10. 광학 필름과 편광자를 포함하는 적층 편광판으로서, 상기 광학 필름이 제 1 항에 기재된 광학 필름인 적층 편광판.
  11. 액정 셀 및 광학 부재를 포함하고, 상기 액정 셀의 적어도 일방의 표면에 상기 광학 부재가 배치된 액정 패널로서, 상기 광학 부재가 제 1 항에 기재된 광학 필름 또는 제 10 항에 기재된 적층 편광판인 액정 패널.
  12. 액정 패널을 포함하는 액정 표시 장치로서, 상기 액정 패널이 제 11 항에 기재된 액정 패널인 액정 표시 장치.
  13. 제 1 항에 기재된 광학 필름 및 제 10 항에 기재된 적층 편광판 중 적어도 하나를 포함하는 자발광형 표시 장치.
  14. 제 1 항에 기재된 광학 필름을 제조하기 위한 제조 방법으로서, 수축성을 갖는 투명 필름 (b) 위에, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드 및 폴리에스테르이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 비액정성 재료인 상기 복굴절층 (a) 의 형성 재료를 도공하여 도공막을 형성하고, 상기 투명 필름 (b) 이 수축성을 갖는 경우에는 상기 투명 필름 (b) 의 수축에 수반하여 상기 도공막을 수축시킴으로써, 또는 상기 투명 필름 (b) 과 상기 도공막을 함께 연신함으로써, 하기 수학식 (I) 내지 (III) 의 모든 조건을 만족시키도록 광학성 이축성의 상기 복굴절층 (a) 및 상기 투명 필름 (b) 을 형성하는 광학 필름의 제조 방법:
    Δn(a) ＞ Δn(b) ×10 (I)
    1 ＜ (nx － nz) / (nx － ny) (II)
    0.0005 ≤Δn(a) ≤0.5 (III)
    [상기 수학식 (I) 내지 (III) 중, Δn(a) 는 상기 복굴절층 (a) 의 복굴절률이고, Δn(b) 는 상기 투명 필름 (b) 의 복굴절률이며, 각각 하기 수학식으로 표시되고, 상기 수학식 (II) 및 하기 수학식에서, nx, ny 및 nz 는 각각 상기 복굴절층 (a) 에서의 X 축, Y 축 및 Z 축 방향의 굴절률을 나타내고, nx', ny' 및 nz' 는 상기 투명 필름 (b) 에서의 X 축, Y 축 및 Z 축 방향의 굴절률을 나타내고, 상기 X 축이란 상기 복굴절층 (a) 및 상기 투명 필름 (b) 의 면내에서 최대 굴절률을 나타내는 축방향이고, Y 축은 상기 면내에 있어서 상기 X 축에 대해 수직인 축방향이고, Z 축은 상기 X 축 및 Y 축에 수직인 두께 방향을 나타낸다.
    Δn(a) ＝ [(nx ＋ ny) / 2] － nz
    Δn(b) ＝ [(nx' ＋ ny') / 2] － nz'].
  15. 제 14 항에 있어서, 가열에 의해 상기 투명 필름 (b) 을 수축시키는 광학 필름의 제조 방법.
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