KR100593299B1

KR100593299B1 - 광학이방소자

Info

Publication number: KR100593299B1
Application number: KR1019997005159A
Authority: KR
Inventors: 누마오요스께; 요다에이지; 우에사까데쯔야; 도요오까다께히로
Original assignee: 니폰 오일 코포레이션
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2006-06-26
Also published as: WO1999019753A1; DE69824146T2; CN1246926A; DE69824146D1; JPH11119211A; KR20000069406A; EP0952469A4; EP0952469B1; EP0952469A1; CN1132030C

Abstract

상하좌우 모든 방향에 있어서 시갓특성을 현저하게 개량할 수가 있는 광학이방소자 및 그 광학이방소자를 배치한 액정표시장치를 제공한다.

광학적으로 정확히 일축성을 나타내는 액정성고분자로부터 형성되어, 그 액정성고분자가 액정상태에 있어서 형성한 네마틱하이브리드 배향구조를 고정화시킨 광학이방성필름(A), 및 적어도 1층의 광확산층(B)에 의해서 광학이방소자를 구성한다.

광학이방소자

Description

광학이방소자{OPTICALLY ANISOTROPIC DEVICE}

본 발명은, 정면콘트라스트, 시각특성 등의 표시특성을 현저히 개량하는 광학이방소자 및 그 광학이방소자를 배치한 트위스티드네마틱형 액정표시장치에 관한다.

TFT소자 또는 MIM소자 등을 사용한 액티브 구동(Actine drive)의 트위스티드네마틱형 액정표시장치 (이하 TN-LCD 라고 약칭한다)는, 박형(薄型), 경량, 저소비전력이라는 LCD 본래의 특징에 더하여, 정면에서 본 경우 CRT에 필적하는 화질을 갖는다. 그 때문에 노트북타입 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 텔레비젼, 휴대용 정보단말 등의 표시장치로서 널리 보급하고 있다. 그렇지만, 종래의 TN-LCD에서는, 액정분자(液晶分子)를 갖는 굴절율 이방성 때문에 비스듬히 보았을 때에 표시색이 변화하거나 혹은 표시 콘트라스트(contrast)가 저하한다고 하는 시야각의 문제를 본질적으로 피할 수 없고, 그 개량이 강하게 요망되고 있고, 개량을 위한 여러가지 시도가 이루어지고 있다. 예를 들면 하나의 화소를 분할하여 각각의 화소에의 인가전압을 일정한 비로 바꾸는 방법(하프톤 그레이 스케일법), 하나의 화소를 분할하여 각각의 화소에서의 액정분자의 일어서기 방향을 바꾸는 방법(도메인 분할법), 액정에 횡전계를 설치하는 방법(IPS법), 수직배향시킨 액정을 구동하는 방법(VA액정법), 또는 벤드 배향셀과 광학보상판을 조합하는 방법(OCB법) 등이 제안되고, 개발·시작되고 있다.

그렇지만 이들의 방법은 일정한 효과는 있지만, 부재, 예를 들면 배향막, 전극, 저분자액정이나 제어하는 저분자액정의 배향 등을 종래의 것으로부터 바꾸지 않으면 안된다. 그 때문에 이들의 제조기술확립 및 제조설비의 신설이 필요하게 되고, 결과적으로 제조하기가 어렵고, 코스트(cost)의 상승을 초래하고 있다.

한편 TN-LCD 자체의 구조는 일체 바꾸지 않고, 종래의 TN-LCD 에 시야각 개량용의 부재, 예를 들면 보상필름, 보상판 등을 배치하는 것으로 시야각을 확대시키는 방법이 있다. 이 방법은 TN-LCD 제조설비의 개량·증설이 불필요하고 코스트(cost)면에서 우수하다.

일반적으로 노마리화이트(NW) 모드의 TN-LCD 에 시야각 문제가 발생하는 원인은, 전압을 인가한 흑표시 때의 구동용 액정셀 등의 저분자액정의 배향상태에 있다. 그 배향상태에 있어서, 저분자 액정은 거의 수직배향하고 있다. 또한 그 액정은, 통상광학적으로 정(正)의 일축성을 나타내는 것이 사용되고 있다. 이와같은 TN-LCD 의 시야각을 넓히기 위한 부재로서는, 액정셀의 흑표시 때 정의 일축성을 보상하기 때문에, 광학적으로 부의 일축성을 나타내는 필름을 사용하는 제안이 이루어지고 있다. 또한 구동용액정셀 중의 액정이, 흑표시 때에 있더라도 배향막 계면부근에서는 셀계면과 평행 혹은 기울은 배향을 하고 있는 것에 착안하여, 광학축이 일정한 각도 기울은 부의 일축성의 필름을 써서 보상하는 방법도 제안되고 있다.

예를 들면 특개평 4-349424, 6-250166호 공보에는 나선축이 기울은 콜레스테 릭 필름을 사용한 광학보상필름 및 그것을 사용한 LCD 가 제안되고 있다.

그렇지만, 나선축이 기울은 콜레스테릭 필름을 제조하는 것은 대단히 곤란하며, 공업적으로 제조하기에는 문제가 있다.

또한 특개평 5-249547, 6-331979호 공보에는 광축이 기울은 부의 일축보상기를 쓴 LCD가 제안되고 있다.

더욱이 보상필름의 다른 형태로서는 정의 일축성을 갖는 액정성 고분자를 사용한 배향필름도 제안되고 있다. 예를들면 특개평 7-140326호 공보에 있어서 비틀림 틸트배향한 액정성 고분자필름으로 이루어지는 LCD용 보상판이 제안되고 있고, LCD의 시야각 확대에 사용되고 있다.

상기와 같이 시야각 개량용의 부재로서, 여러가지의 보상필름이 제안되고 있고, 광시야각을 특징으로 하는 TN-LCD 의 개발은 진전이 현저하다. 그렇지만 시야각 개량용의 부재로서, 정면 콘트라스트, 시각특성 등의 표시특성을 충분히 만족할 수 있는 것은 아직 개발되어 있지 않은 상황에 있다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하는 것이고, 특정한 광학이방성 필름과 광확산 층과를 조합시키는 것에 의해, 종래에 없는 표시특성, 그 중에서도 상하좌우 모든 방향에 있어 시각특성을 현저히 개량할 수 있는 광학이방소자 및 그 광학이방소자를 배치한 액정표시장치를 제공하는 것이다.

(발명의 요지)

즉 본 발명은, 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성 고분자로부터 실 질적으로 형성되고, 그 액정성 고분자가 액정상태에 있어서 형성한 네마틱하이브리드 배향구조를 고정화시킨 광학이방성필름(A), 및 적어도 1층의 광확산층(B)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학이방소자에 관하여, 더욱이, 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성 고분자가, 적어도 1종의 l관능성의 구조단위를 고분자쇄의 편말단 혹은 양말단(兩末端)에 갖은 액정성 고분자화합물 또는 액정성 고분자조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 광학이방소자에 관하고, 더욱이, 광확산층(B)의 전광선 투과율이 50% 이상, 바람직하게는 70% 이상인 것을 특징으로 하는 광학이방성소자에 관하고, 더욱이, 광확산층(B)의 확산투과율이 5∼85%, 바람직하게는 10∼70% 인 것을 특징으로 하는 광학이방소자에 관하고, 더욱이, 광확산층(B)이 광학이방성 필름(A)의 한쪽면 또는 양쪽면에 적어도 한층 접하여 존재하는 광학이방소자에 관하고, 그리고 더욱이, 전극을 갖춘 1쌍의 투명기판파 네마틱액정으로 이루어지는 구동용 액정셀과, 그 액정셀의 상하에 배치된 상측 편광판, 하측 편광판을 갖춘 트위스테드네마틱형의 액정표시장치이며 그 액정셀과 상측 혹은 하측 편광판 중 어느쪽인지 한쪽의 사이, 또는 그 액정셀과 상측 및 하측 편광판의 각각의 사이에, 광학이방소자를 적어도 1매 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 관한다.

도1은 본 발명의 광학이방소자를 구성하는 광학이방성필름(A)의 틸트방향의 개념도이다.

도2는 구동용 액정셀의 프레틸트(pretilt)방향의 개념도이다.

도3은 본 발명의 광학이방소자를 구성하는 광학이방성필름(A)의 틸트각 측정에 사용한 광학측정계의 배치도이다.

도4는 본 발명의 광학이방소자를 구성하는 광학이방성필름(A)의 틸트각 측정에 사용한 광학측정계의 시료 및 편광판의 축방향의 관계도이다.

도5는 실시예(1)에 있어서, 기판의 러빙방향(rubbing direction)을 따라서 기울여 측청한 겉보기의 리타데션값(retardation values)과 시료의 기울기각의 관계도이다.

도6은 실시예(1)에 있어서, 광학이방성필름(A)의 침지 후의 막두께와 시료의 정면에서의 겉보기의 리타데션값의 측정결과이다.

도7은 본 발명의 광학이방소자를 구성하는 광학이방성필름(A)의 배향구조의 개념도이다.

도8은 실시예(2, 3)에 있어서 각 광학소자의 축배치이다.

도9는 실시예(2)의 등콘트라스트 곡선이다.

도10은 실시예(3)의 등콘트라스트 곡선이다.

(발명의 실시의 형태)

이하, 본 발명에 관해서 더욱 자세히 설명한다.

본 발명의 광학이방소자는, TN-LCD 의 시각특성을 대폭 개량하는 것이다. 우선, 보상의 대상이 되는 TN-LCD 에 관하여 설명한다.

TN-LCD 는 구동방식으로 분류하면, 단순 매트릭스방식, 능동소자를 전극으로서 사용하는 TFT (Thin Film Transistor) 전극, MIM (Metal Insulator Metal, 혹은 TFD : Thin Film Diode) 전극을 사용하는 액티브 매트릭스방식 등과 같이 세분화할 수 있다. 본 발명의 광학이방소자는 어느 구동방식에 대하여도 효과를 갖는다.

한편, 공지의 기술인 하프톤그레이 스케일방식 (화소분할방식), 도메인분할 방식은, LCD의 시야각확대를 구동용 액정셀측에서 하려고 하는 시도에서 생각된 것이다. 이같은 시야각이 어느 정도 개선된 LCD에 대하여도 본 발명의 그 광학이방소자는, 유효하게 작용하여 다시 이루어지는 시야각 확대효과가 가능해 진다.

본 발명의 광학이방소자는, 네마틱하이브리드 배향상태를 고정화한 광학이방성필름(A)과, 적어도 한층의 광확산층(B)으로 구성된다.

우선 본 발명에 쓰이는 광학이방성필름(A)에 관해서 설명한다.

광학이방성필름(A)이 갖고 있는 네마틱하이브리드 배향이란, 필름(A)을 실질적으로 형성하는 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성 고분자가 네마틱배향하고 있고, 이 때 그 액정성 고분자의 다이렉터(director)와 필름평면과의 이루는 각도가 필름상면과 하면에서 서로 다른 배향구조를 말한다. 따라서, 상면 계면근방과 하면 계면근방과에서 그 다이렉터와 필름평면과의 이루는 각도가 다른 것으로부터, 그 필름의 상면과 하면과의 사이에서는 그 각도가 연속적으로 변화하고 있는 것이라고 말할 수 있다.

또한 본 발명의 광학이방성필름(A)은, 액정성 고분자의 다이렉터가 필름의 막두께 방향의 모든 장소에서 다른 각도를 향하고 있다. 따라서 필름(A)은, 필름이라는 구조체로서 본 경우, 이미 광축은 존재하지 않는다.

또한 광학이방성필름(A)은, 이하의 광학파라미터를 갖는다.

우선, 필름의 법선방향에서 보았을 경우의 면내의 겉보기의 리타데션값에 관 해서 설명한다. 네마틱하이브리드 배향한 필름에서는, 다이렉터에 평행한 방향의 굴절율 (이하 ne라고 부른다)과 수직인 방향의 굴절율(이하 no라고 부른다)이 다르다. ne에서 no를 뺀 값을 겉보기상의 복굴절율로 한 경우, 겉보기상의 리타데션값은 겉보기상의 복굴절율과 절대막 두께와의 적으로 주어진다. 이 겉보기상의 리타데션값은, 엘리프소메트리 등의 편광 광학측정에 의해 용이하게 구할 수 있다. 본 발명에 쓰이는 광학이방성필름(A)의 겉보기의 리타데션값은, 550nm의 단색광에 대하여, 통상 5∼500nm, 바람직하게는 10∼300nm, 특히 바람직하게는 15∼150nm의 범위이다. 겉보기의 리타데션값이 5nm 미만일 때는, 충분한 시야각 확대효과가 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한 500nm 보다 클 경우는, 비스듬히 보았을 때에 액정표시에 불필요한 착색이 생길 우려가 있다.

이어서 다이렉터의 각도에 관하여 설명한다.

광학이방성필름(A)의 막두께 방향에 있어서 다이렉터의 각도범위는, 필름계면근방의 액정성 고분자의 다이렉터와 그 다이렉터의 필름평면에의 투영성분이 이루어지는 예각측의 각도가, 필름의 상면 또는 하면의 한쪽에 있어서는, 절대치로서 통상 60도이상 90도이하, 바람직하게는 80도이상 90도이하의 각도를 하고, 당해면의 반대면에서는, 절대치로서 통상 0도이상 50도이하, 바람직하게는 0도이상 30도이하 이다.

이어서 평균 틸트각에 대하여 설명한다.

본 발명에 있어서는, 정의 일축성의 액정성 고분자의 다이렉터와 그 다이렉터의 필름평면에의 투영성분과의 이루는 각도의 막두께 방향에서의 평균치를 평균 틸트각으로 정의한다. 평균 틸트각은, 크리스탈 로테이션법을 응용하여 구할 수 있다. 광학이방성필름(A)의 평균 틸트각은, 10∼60도, 바람직하게는 20∼50도의 범위에 있다. 평균 틸트각이 10도보다 작은 경우 및 60도보다 큰 경우에는, 충분한 시야각 확대효과가 얻어지지 않을 우려가 있다.

또한 광학이방성필름(A)의 막두께는, 상기의 각종 광학파라미터에 의존하기 때문에 일률적으로는 말할 수 없지만, 통상 0.1∼20㎛, 바람직하게는 0.2∼10㎛, 특히 바람직하게는 0.3∼5㎛ 이하의 범위이다. 막두께가 0.1㎛ 미만일 때는, 충분한 보상효과가 얻어지지 않을 우려가 있다. 또한 막두께가 20㎛를 넘으면 액정표시가 불필요하게 물들 우려가 있다.

이상 설명한 네마틱하이브리드 배향구조, 각종 광학파라미터, 막두께를 갖는 광학이방성필름(A)은, 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성 고분자로부터 실질적으로 형성된다. 필름(A)을 형성하는 액정성 고분자는, 액정상으로서 네마틱상을 갖고, 배향기판 상에 있어서 액정전이점을 넘는 온도에서는, 네마틱하이브리드 배향을 형성하고, 또한 그 배향형태를 손상하는 일 없이 유리상태로 고정화 할 수 있는 것이 필수이다. 그 액정성 고분자로서는, 상기와 같은 성질을 갖은 액정성 고분자이면 특히 제한되지 않는다. 본 발명에서는 그 액정성 고분자로서, 특히 고분자쇄의 말단 또는 양말단에 1관능성의 구조단위를 갖은 액정성 고분자가 바람직하다. 1관능성의 구조단위로는, 탄소수 3∼20의 장쇄 알킬기 또는 탄소수 2∼15의 장쇄 플루오로알킬기 등을 갖고, 모노알코올, 모노카르본산 등의 관능성부위를 하나 갖는 화합물로부터 유도되는 단위를 말한다.

상기와 같은 액정성 고분자에 사용되는 1관능성의 구조단위로는, 액정성 고분자인 축합중합체를 형성할 때에 쓰이는 2관능성 단량체가 갖는 관능기에 상당하는 관능기를 1개 갖는 단량체를 그 중합체의 제조시 (중합반응 중 또는 중합반응후)에 공존시켜 그 중합체분자 중에 짜 넣어진 구조의 것을 말하고, 통상 그 중합체분자의 편말단 또는 양말단에 짜 넣어진다. 따라서 그 중합체분자 중에 존재하는 그 1관능성의 구조단위의 수는 통상 1분자당 1~2개 이다.

그 구조단위를 일반식으로 나타내면 다음과 같이 된다.

상기 일반식에 있어서, R1 및 R2는 동일 또는 다르더라도 좋다. R1 및 R2는, 탄소수 3~20의 장쇄알킬기 또는 탄소수 2~15의 장쇄플루오로 알킬기를 나타낸다.

구체적으로는,

등을 바람직한 것으로하여 예시할 수가 있다. 또 X는 수소, 불소, 염소 등의 할로겐 등이다. 또 i는, 0 또는 1이다. 또 j는 0 또는 1이다. 또 k는, 0 또는 1이다. 더욱이 a는 0 또는 1, b는 0 또는 1이다. 단, a+b≠0 이다.

상기의 모노알코올, 모노카르본산 및 이들의 기능성유도체로 형성되는 1관능성의 구조단위로서,

등을 바람직한 그 단위로서 예시할 수가 있다.

상기에 예시한 1관능성의 구조단위에서 선택된 1종 또는 2종에 의해서 고분자쇄의 편말단 또는 양말단을 구성한다. 또 양말단에 그 구조단위를 가질 때에는, 양말단의 단위가 동일할 필요가 없다.

상기의 편말단 혹은 양말단에 1종 혹은 2종의 1관능성의 구조단위를 갖고, 또한 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성 고분자로는, 구체적으로는, 그 구조단위를 갖는 호메오트로픽 배향성(homeotropic-orientation)의 주쇄형 액정성 고분자화합물 또는 적어도 1종의 그 액정성 고분자화합물을 함유하는 액정성 고분자조성물을 바람직한 예로 들수 있다. 이하, 더욱이 자세히 설명한다.

우선, 호메오트로픽 배향성이란, 액정성 고분자의 다이렉터가 기판평면에 거의 수직인 배향상태를 말한다. 액정성 고분자가 호메오트로픽 배향성인가 아닌가의 판정은, 기판상에 액정성 고분자층을 형성하고, 그 배향상태를 판정하는 것으로 한다. 이 판정에 사용할 수가 있는 기판으로서는 특히 한정은 없지만, 예로서는 유리기판(구체적으로는, 소다유리, 칼륨유리, 붕규산유리 또는 크라운유리, 플린트유리라는 광학유리 등), 액정성고분자의 액정온도에 있어서 내열성이 있는 플라스틱필름 또는 시트, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리케튼설파이드, 폴리에테르술폰 등을 들 수 있다. 상기에 예시한 기판은, 산, 알코올류, 세제 등으로 표면을 청정으로 한 후에 사용한다. 더욱이 상기의 그 배향성의 판정은, 실리콘처리, 러빙처리, 일축연신처리 등의 표면처리를 하지 않은 기판 상에 있어서 하지 않으면 안된다.

본 발명에 사용되는 호메오트로픽 배향성을 나타내는 액정성 고분자화합물이란, 이들 적당한 표면처리를 하지 않은 기판상에 액정성 고분자의 막을 형성하고, 그 액정성 고분자가 액정상태를 나타내는 온도영역에서, 상기의 예시한 기판내 적어도 어느것인가 1종류의 기판상에서 호메오트로픽 배향성을 나타내는 것을 그 액정성 고분자화합물이라고 본 발명에서는 정의한다. 단, 액정성 고분자화합물에 의해서는 액정-등방상 전이점 부근의 온도에서 특이적으로 호메오트로픽 배향하는 것이 있다. 따라서 통상, 액정-등방상 전이점보다 15℃ 이하, 바람직하게는 20℃ 이하의 온도에서 행하는 것이 바람직하다.

호메오트로픽 배향성을 나타내는 액정성 고분자화합물에 관해서 구체적으로 설명한다. 그 액정성의 고분자화합물로서는, 상술한 1관능성의 구조단위를 갖는 예를들면 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르이미드 등의 주쇄형 액정성 고분자가 예시로서 들 수 있다. 이들 중에서도 특히 합성의 용이함, 필름화의 용이함, 및 얻어진 필름의 물성의 안정성 등으로부터 액정성 폴리에스테르가 바람직하다. 그 액정성 폴리에스테르의 주쇄형성 성분으로서 1관능성 구조단위 이외의 구조단위로서는, 디카르본산 단위, 디올단위 및 옥시카르본산 단위 등의 2관능성 구조단위나 그 단위 이외의 다관능성의 구조단위 등 특히 제한은 없다. 그렇지만 본 발명에서는, 그 주쇄 중에 올소치환방향족 단위를 구조단위로서 갖는 액정성 폴리에스테르가 보다 바람직하다. 구체적으로는 다음에 보이는 것 같은 카테콜단위, 살리틸산단위, 프탈산단위, 2, 3-나프탈렌디올단위, 2, 3-나프탈렌디카르폰산단위 및 이들의 벤젠환에 치환기를 갖는 것 등을 들 수 있다.

(Y는 수소, Cl, Br 등의 할로겐, 메틸기, 에틸기, 메톡시기, 에톡시기 또는 페닐기를 나타낸다. 또한 k는 0∼2 이다.)

이하에 호메오트로픽 배향성을 나타내는 액정성 폴리에스테르의 구체적인 구조예를 나타낸다.

(구조식 1)

m+n=k/2+1

k/l=80/60~2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식2)

l=k/2+m+n

k/(m+n)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

m/n=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5~5/95

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식3)

o=k/2+m+n

k/(m+n)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/o=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식4)

o=k/2+m+n

k/(m+n)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5~5/95

l/o=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식5)

o=k/2+m+n

k/(m+n)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/o=20/10~0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식6)

n+o=k/2+m

k/m=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80~10/95

n/o=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/(n+o)=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식7)

m+n=k/2+1

k/l=80/60~2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식8)

m=k/2+n

k/n=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

l/m=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식9)

l=k/2+m+n

k/(m+n)=80/60~0/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

m/n=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식10)

l+m=k/2+n

k/n=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

l/m=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식11)

n+o=k/2+m

k/m=80/60~2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

n/o=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/(n+o)=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식12)

m+n=k/2+n+o

k/o=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80~10/95

m/n=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/(m+n)=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

i는 2∼12의 정수를 나타낸다.

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식13)

o=k/2+m+n

k/(m+n)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/o=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식14)

m+n=k/2+o

k/o=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

m/n=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5~5/95

l/(m+n)=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식15)

l+m=k/2+n+o

k/(n+o)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

l/m=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

n/o=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식16)

n+o=k/2+m

k/m=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

n/o=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/m=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식17)

l+m=k/2+o

k/o=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

l/m=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식18)

n+o=k/2+l+m

k/(l+m)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

l/m=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

n/o=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5~5/95

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식19)

m=k/2+n+o

k/(n+o)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

n/o=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/m=20/10~0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식20)

o=k/2+m+n

k/(m+n)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/m=20/10~0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식21)

n+o=k/2+l+m

k/(l+m)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

l/m=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

n/o=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식22)

o=k/2+m+n

k/(m+n)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80~10/95

m/n=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/o=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10~5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식23)

l+m=k/2+n+o

k/(n+o)=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

l/m=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

n/o=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

i는 2∼12의 정수를 나타낸다.

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식24)

o=k/2+n

k/n=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

l/m=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

(l+m)/o=20/10∼1/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식25)

o=k/2+l/2+m+n

(k+l)/(m+n)=80/60~2/99, 바람직하게는 40/80~10/95

k/l=100/0∼0/100, 바람직하게는 90/10∼10/90

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/10∼5/95

k, l, m, n, o는 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식26)

o+p=k/2+l/2+n

(k+l)/n=80/60∼2/99, 바람직하게는 40/80∼10/95

k/l=100/0~0/100, 바람직하게는 90/10∼10/90

o/p=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

m/n=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o, p는 각각 몰조성비를 나타낸다.

상기의 중에서도 특히, 구조식1, 구조식3, 구조식4, 구조식9, 구조식11, 구조식16, 구조식20, 구조식22, 구조식23 및 구조식25의 액정성 폴리에스테르가 바람직하다. 상기와 같은 호메오트로픽 배향성을 나타내는 액정성 고분자화합물의 분자량은, 각종 용매 중, 예를들면 페놀/테트라클로로에탄(60/40(중량비)) 혼합용매중, 30℃ 에서 측정한 대수점도가 통상 0.04~1.5가 바람직하게, 더욱 바람직하게는 0.06∼1.0의 범위이다. 대수점도가 0.04보다 작은 경우, 광학이방성필름(A)의 기계적 강도가 약해져 바람직하지 않다. 또한, 1.5보다 큰 경우, 호메오트로픽 배향성을 잃을 수 있는 우려가 있다. 또한 액정상태에 있어서 점성이 지나치게 높아질 우려가 있어, 호메오트로픽 배향했다고 해도 배향에 필요한 시간이 길어 질 가능성이 있다. 또한 1.5보다 큰 액정성 고분자를 써서 광학이방성필름(A)을 제조하였을 때, 네마틱하이브리드 배향구조가 얻어지지 않을 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.

또한 상기의 액정성 고분자화합물의 합성법은, 특히 제한되는 것은 아니다. 당해 분야에서 공지의 중합법으로 합성할 수가 있다. 예를들면 액정성 폴리에스테르합성을 예로들면, 용융중합법 또는 대응하는 디칼폰산의 산클로라이드를 사용하는 산클로라이드법 등으로 합성할 수 있다. 그 액정성 고분자화합물을 합성할 때에 있어서, 1관능성의 구조단위는, 먼저 설명한 모노알코올, 모노칼폰산 화합물 및 이들의 기능성유도체, 구체적으로는 아세틸화물, 할로겐화물 등으로 하여 중합반응에 제공한다. 그 1관능성 구조단위의 액정성 고분자, 구체적으로는 액정성 폴리에스테 르에 차지하는 함유율은, 히드록시칼폰산 구조단위를 제외한 나머지의 구성성분량중, 몰분율로 2/201로부터 80/240의 범위이다. 보다 바람직하게는, 10/205로부터 20/220의 범위이다. 1관능성 구조단위의 함유율이, 상기의 범위로부터 벗어난 경우에는, 호메오트로픽 배향성을 보이지 않을 우려가 있다. 또한 네마틱하이브리드 배향을 형성할 때, 그 배향을 얻을 수 없는 우려가 있다. 또, 1관능성의 구조단위의 함유율은, 모노마성분의 사입량에 따른 것이다.

이상 설명한 호메오트로픽 배향성의 액정성 고분자화합물은, 1종단독 또는 적어도 1종의 그 액정성의 고분자화합물을 함유하는 조성물로서 본 발명에 사용된다. 또 조성물로서 사용될 때, 호메오트로픽 배향성 이외의 배향성을 나타내는 액정성 고분자나 액정성을 조금도 나타내지 않는 비액정성 고분자 등으로의 조성물이 더라도, 조성물로서 상술과 같은 성질을 갖는 것이면 아무런 지장없게 본 발명에 사용할 수가 있다.

또한 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성 고분자로서,

① 복수종의 호메오트로픽 배향성의 액정성 고분자 화합물로 이루어지는 조성물,

② 적어도 1종의 호메오트로픽 배향성의 액정성 고분자화합물과 그 배향성 이외의 액정성 고분자 (화합물 또는 조성물) 및 / 또는 비액정성 고분자 (화합물 또는 조성물)로 이루어지는 조성물,

로서 사용되는 것에 의해,

① 조성비의 조절로 광학이방성필름(A)의 광학 파라미터, 구체적으로는 네마 틱하이브리드 배향의 평균 틸트각을 제어할 수가 있다.

② 네마틱하이브리드 배향의 안정화를 도모할 수가 있다.

등의 이점이 있다. 또 조성물로서 사용될 때에는, 상기에 설명한 호메오트로픽 배향성의 액정성 고분자로 5중량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 5중량% 보다 적으면, 네마틱하이브리드 배향이 얻어지지 않을 우려가 있다.

호메오트로픽 배향성의 액정성 고분자에 가하는 고분자화합물 (또는 조성물)로서는, 비액정성의 고분자를 사용할 수도 있지만, 호메오트로픽 배향성의 액정성 고분자와의 상용성의 관점에서, 마찬가지로 액정성고분자를 사용하는 것이 바람짓하다. 사용할 수 있는 액정성 고분자의 종류로는, 주쇄형의 액정성 고분자, 예를들면 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리에스테르이미드 등을 들 수 있다. 또한 측쇄형의 액정성 고분자, 예를들면 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리실록산, 폴리말로네이트 등도 예시할 수 있다. 호메오트로픽 배향성 액정성 고분자와의 상용성을 갖는 것이면 특히 한정되지 않지만, 그 중에서도 먼저 예시한 (구조식4) 올소 치환방향족 단위를 주쇄에 갖는 액정성 폴리에스테르가 가장 바람직하다. 더욱이 이들 액정성 고분자는, 호모지니어스, 균일 틸트배향 또는 그 이외의 배향성 등, 어느 배향성을 나타내는 것이더라도 특히 상관없다. 그 중에서도 호모지니어스 배향성의 액정성 고분자, 특히 그 배향성을 나타내는 액정성 폴리에스테르가 보다 바람직하다. 호모지니어스 배향성(homogeneous orientation)의 판정은, 호메오트로픽 배향성의 판정과 같이, 실리콘 처리, 러빙처리, 일축연신처리 등의 표면처리를 하지 않은 그 기판을 써서 행한다. 그 기판상에 액정성 고분자층을 형성하고, 그 배향상태에 따라서 호모지니어스 배향성을 나타내는가 아닌가의 판정을 한다.

이하에 호모지니어스 배향성을 나타내는 액정성 폴리에스테르의 구체적인 구조예를 나타낸다.

(구조식27)

k=l+m

l/m=80/20~20/80, 바람직하게는 75/25∼25/75

k, l, m은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식28)

o=m+n

(k+l)/o=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼0/10

m/n=100/0~0/100, 바람직하게는 98/2∼2/98

k, l, m, n, o은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식29)

n=l+m

k/m=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼0/10

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식30)

k+l=m+n

k/l=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

m/l=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5-5/95

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식31)

k+l=m+n

k/l=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식32)

l=m+n

k/l=15/10~0/10, 바람직하게는 10/10∼0/10

m/n=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식33)

m+n=k/2+l

k/l=40/80∼0/100, 바람직하게는 20/90~0/100

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식34)

o=k/2+m+n

k/(m+n)=40/80~0/100, 바람직하게는 20/90∼0/100

m/n=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/o=20/10~0/10, 바람직하게는 15/10~5/10

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식35)

o=k/2+m+n

k/(m+n)=40/80~0/100, 바람직하게는 20/90∼0/100

m/n=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/o=20/10~0/10, 바람직하게는 15/10~5/10

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식36)

o=k/2+m+n

k/(m+n)=40/80~0/100, 바람직하게는 20/90∼0/100

m/n=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

k, l, m, n은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식37)

m=k/2+n+o

k/(n+o)=40/80∼0/100, 바람직하게는 20/90∼0/100

n/o=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/m=20/10∼0/10, 바람직하게는 15/10∼5/10

k, l, m, n, o은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식38)

o=k/2+m+n

k/(m+n)=40/80∼0/100, 바람직하게는 20/90∼0/100

m/n=100/0∼0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

l/o=20/10~0/10, 바람직하게는 15/10~5/10

k, l, m, n, o은 각각 몰조성비를 나타낸다.

(구조식39)

n+o=k/2+l+m

k/(l+m)=40/80~0/100, 바람직하게는 20/90∼0/100

l/m=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5∼5/95

n/o=100/0~0/100, 바람직하게는 95/5~5/95

k, l, m, n, o은 각각 몰조성비를 나타낸다.

상기와 같은 호모지니어스 배향성을 나타내는 액정성 고분자의 분자량은, 각종 용매 중, 예를들면 페놀/테트라클로로에탄(60/40(중량비)) 혼합용매 중, 30℃에서 측정한 대수점도가 통상 0.05로부터 3.0이 바람직하게, 더욱 바람직하게는 0.07로부터 2.0의 범위이다. 대수점도가 0.05보다 작은 경우, 호메오트로픽 배향성의 액정성 고분자와의 조성물로서 사용될 때에, 필름(A)의 기계적 강도가 약해질 우려가 있다. 또한, 3.0보다 큰 경우, 네마틱하이브리드 배향을 저해하고, 또는 액정형성 시의 점성이 너무 높아져, 배향에 필요한 시간이 길어진다, 고 할 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.

또한 상기의 액정성 고분자의 합성법은, 특히 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 사용할 수 있는 액정성 고분자는, 당해 분야에서 공지의 중합법으로 합성할 수가 있다. 예를들면 폴리에스테르합성을 예로들면, 용융중합법 또는 대응하는 디칼본산의 산클로라이드를 사용하는 산클로라이드법으로 합성할 수가 있다.

이어서 광학이방성필름(A)의 제법에 관해서 설명한다. 제법으로는, 이하에 설명하는 배향기판을 사용하여, 각 공정을 밟는 것이 바람직하다.

우선 배향기판에 관해서 설명한다.

광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성 고분자를 사용하여 네마틱하이브리드 배향을 얻기 위해서는, 그 액정성 고분자층의 상하를 다른 계면으로 끼우는 것이 바람직하다. 상하를 같은 계면으로 끼울 경우에는, 그 액정성 고분자층의 상하 계면에 있어서 배향이 동일하게 되어, 네마틱하이브리드 배향을 얻는 것이 곤란해진다.

구체적인 태양으로는, 한 장의 배향기판과 공기계면을 이용한다. 즉 액정성 고분자층의 하계면을 배향기판에, 또한 그 액정성 고분자층의 상계면을 공기에 접하도록 한다. 상하에 계면의 다른 배향기판을 사용할 수도 있지만, 제조 프로세스상, 한장의 배향기판과 공기계면과를 이용하는 쪽이 바람직하다.

또한 상기 배향기판으로서는, 액정분자의 기우는 방향(다이렉터의 배향기판에의 투영)을 규정할 수 있게, 이방성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 배향기판이, 전혀 액정이 기우는 방향을 규정할 수 없는 경우에는, 무질서한 방향으로 기울은 배향형태 밖에 얻을 수 없다(다이렉터를 그 기판에 투영한 벡터가 무질서하게 된 다).

본 발명에 사용할 수가 있는 배향기판으로서, 구체적으로는 면내의 이방성을 갖고 있는 것이 바람직하고, 예를들면 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 폴리케톤설파이드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리페니렌살파이드, 폴리페니렌옥사이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프릴렌 텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리아세틸, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 아크릴수지, 폴리비닐알코올, 폴리프로필렌, 셀룰로오스계 플라스틱, 에폭시수지, 페놀수지 등의 플라스틱 필름기판 및 일축연신 플라스틱 필름기판, 표면에 슬리트 상의 홈을 붙인 알루미늄, 철, 구리 등의 구리기판, 표면을 슬리트 상에 에칭가공한 알칼리유리, 붕규산유리, 플린트유리 등의 유리기판, 등을 들 수 있다.

또한 본 발명에 있어서는, 상기 플라스틱 필름기판에 러빙처리를 한 러빙플라스틱 필름기판, 또는 러빙처리를 한 플라스틱박막, 예를들면 러빙폴리이미드막, 러빙폴리비닐알코올막 등을 갖는 상기 각종 기판, 더욱이 산화규소의 경사 증착막 등을 갖는 상기 각종 기판 등도 사용할 수가 있다.

상기 각종 배향기판에 있어서, 본 발명의 액정성 고분자를 네마틱하이브리드배향에 형성하는 데 가장 적당한 그 기판으로는, 러빙폴리이미드막을 갖는 각종 기판, 러빙폴리이미드기판, 러빙폴리에테르에테르케톤기판, 러빙폴리에테르케톤기판, 러빙폴리에테르 술폰기판, 러빙폴리페니렌 설파이드기판, 러빙폴리에틸렌 테레프탈레이트기판, 러빙폴리에틸렌 나프탈레이트기판, 러빙폴리아릴레이트기판, 셀룰로오 스계 플라스틱기판을 들 수 있다.

광학이방성필름(A)은, 상술에서 설명한 바와 같이 그 필름의 상면과 하면에서는, 정의 일축성의 액정성 고분자의 다이렉터와 필름평면과의 이루는 각도가 다르다. 배향기판측의 필름면은, 그 배향처리의 방법이나 액정성 고분자의 종류에 따라 0도이상 50도이하 또는 60도이상 90도이하의 어느쪽인가의 각도범위로 조절할 수가 있다. 통상, 배향기판에 접한 필름의 계면근방의 그 액정성 고분자의 다이렉터와 필름평면과의 이루는 각도를 0도이상 50도이하의 각도범위로 조정하는 쪽이 제조공정상 바람직하다.

본 발명에 사용되는 광학이방성필름(A)은, 상기의 배향기판 상에, 균일하게 그 액정성고분자를 도포하고 다음에 균일배향과정, 배향형태의 고정화 과정을 거쳐 얻어진다. 그 액정성 고분자의 배향기판으로의 도포는, 통상광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성 고분자를 각종 용매에 용해한 용액상태 또는 그 액정성 고분자를 용융한 용융상태에서 행할 수 있다. 제조프로세스 상, 그 액정성 고분자를 용매에 용해한 용액을 사용해서 도포하는, 용액도포가 바람직하다.

상기 용매로서는, 정의 일축성의 액정성 고분자의 종류 (조성비 등)에 의해서 일률적으로는 말할 수 없지만, 통상은 클로로포룸, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 올소디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류, 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메톡시벤젠, 1, 2-디메톡시벤젠 등의 방향족 탄화수소류, 아세톤, 초산에틸, tert-부틸알코올, 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글 리콜, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸셀솔브, 부틸셀솔부, 2-필로리든, N-메틸-2-필로리든, 필리딘, 트리에틸아민, 테트라히드로프란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드, 아세트니트릴, 부틸로니트릴, 이황화탄소 등, 및 이들의 혼합용매, 예를들면 할로겐화 탄화수소류와 페놀류와의 혼합용매 등이 사용된다.

용액의 농도는, 사용되는 액정성 고분자의 용해성이나 최종적으로 목적으로하는 광학이방성필름(A)의 막두께에 의존하기 때문에 일률적으로는 말할 수 없지만, 통상 3∼50중량% 의 범위로 사용되고, 바람직하게는 7∼30중량% 의 범위이다.

상기의 용매를 사용해서 소망의 농도로 조정한 후, 배향기판 상에 예를들면 스핀코트법, 롤코트법, 다이코트법, 프린트법, 침지인상법, 커텐코트법 등에 의해서 도포한다.

도포 후, 용매를 제거하고, 배향기판 상에 막두께가 균일한 액정성 고분자의 층을 형성시킨다. 용매제거 조건은, 특히 한정되지 않고, 용매를 대강 제거할 수 있고, 정의 일축성의 액정성 고분자의 층이 유동하거나, 흘러 떨어지지만 않으면 좋다. 통상, 실온에서의 건조, 건조로에서의 건조, 온풍이나 열풍의 내뿜기 등을 이용하여 용매를 제거한다.

이 도포·건조공정의 단계는, 우선 기판상에 균일하게 액정성 고분자의 층을 형성시키는 것이 목적이며, 그 액정성 고분자는, 아직 네마틱하이브리드 배향을 형성하고 있지는 않다. 다음의 열처리 공정에 의해, 모노도메인인 네마틱하이브리드 배향을 완성시킨다.

열처리에 의해서 네마틱하이브리드 배향을 형성하는 데 있어서, 정의 일축성의 액정성 고분자의 점성은, 계면효과에 의한 배향을 돕는 의미에서 낮은 쪽이 좋고, 따라서 열처리온도는 높은 쪽이 바람직하다. 또한 액정성 고분자에 의해서는, 평균 틸트각이 열처리온도에 의해 달라지는 것이 있다. 그 경우에는, 목적에 따라 핑균 틸트각을 얻기 위해서 열처리온도를 설정할 필요가 있다. 예를들면, 어떤 틸트각을 갖는 배향을 얻기 위해서 비교적 낮은 온도에서 열처리를 할 필요가 생긴 경우, 낮은 온도에서는 액정성 고분자의 점성이 높고, 배향에 필요한 시간이 길어진다. 그러한 경우에는, 일단, 고온으로 열처리하고, 모노도메인인 배향을 얻은 후에, 단계적, 혹은 서서히 열처리의 온도를 목적으로 하는 온도까지 내리는 방법이 유효하게 된다. 어떻든, 사용되는 액정성 고분자의 특성에 따라서, 유리전이점 이상의 온도에서 열처리를 하는 것이 바란직하다. 열처리온도는, 통상 50℃에서 300℃의 범위가 가장 적당하고, 특히 100℃에서 260℃의 범위가 가장 적당하다.

또한 배향기판 상에 있어서, 정의 일축성의 액정성 고분자가 충분한 배향을 하기위해서 필요한 열처리 시간은, 사용되는 그 액정성 고분자의 종류(예를들면 조성비 등), 열처리온도에 따라 다르기 때문에 일률적으로 말할 수는 없지만 통상 10초부터 120분의 범위가 바람직하고, 특히 30초부터 60분의 범위가 바람직하다. 10초보다 짧은 경우는 배향이 불충분하게 될 우려가 있다. 또한 120분보다 긴 경우는, 생상성이 저하할 우려가 있어 바람직하지 않다.

이렇게 하여, 우선 액정상태로 배향기판 상 전면에 걸쳐 균일한 네마틱하이브리드 배향을 얻을 수 있다. 또 열처리공정의 때에, 그 액정성 고분자를 네마틱하이브리드 배향시키기 위해서 자장이나 전장을 이용해도 특히 상관없다. 그러나, 열처리하면서 자장이나 전장을 인가하는 경우 인가 중에는 균일한 장의 힘이 액정성 고분자로 활동하기때문에, 그 액정의 다이렉터는 일정한 방향을 향하기 쉽게 된다. 즉, 본 발명의 네마틱하이브리드 배향은 얻기 어렵게 된다. 일단 네마틱하이브리드배향 이외, 예를들면 호메오트로픽, 호모지니어스, 균일 틸트배향 또는 그 이외의 배향을 형성시킨 후, 장의 힘을 제거하면 열적으로 안정한 네마틱하이브리드 배향을 얻을 수 있지만, 공정상 특히 장점은 없다.

이렇게 해서 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성 고분자의 액정상태에 있어서 형성한 네마틱하이브리드 배향구조는, 그 액정성 고분자의 액정 전이점 이하의 온도로 냉각함에 의해, 그 배향의 균일성을 손상하는 일 없이 고정화할 수가 있다.

일반적으로 네마틱상보다 저온부에 스멕틱상 또는 결정상을 가지고 있는 액정성 고분자를 사용한 경우, 액정상태에 있어서 네마틱배향은 냉각함으로써 깨져버릴 우려가 있다. 본 발명에 사용되는 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성 고분자는,

① 네마틱상을 나타내는 온도영역보다 아래의 온도에 있어서 스멕팅상 또는 결정상을 전혀 갖지 않고,

② 잠재적으로 결정상 또는 스멕틱상을 갖고 있더라도 냉각시에는 스멕팅상 또는 결정상이 나타나지 않은 성질을 가지고,

또한

③광학이방성필름의 사용온도범위에 있어서 유동성이 없고 외장이나 외력을 가하여도 배향형태가 변화하지 않는다,

라고 하는 성질을 본질적으로 갖기 때문에, 스멕팅상 또는 결정상에의 상전이에 의한 배향형태의 파괴는 일어나지 않는다. 또한, 완전히 모노도메인인 네마틱 하이브리드 배향을 고정화할 수가 있다.

상기 냉각온도는, 액정전이점 이하의 온도이면 특히 제한은 없다. 예를들면 액정전이점보다 10℃ 낮은 온도에 있어서 냉각함에 의해, 균일한 네마틱하이브리드 배향을 고정화할 수가 있다.

냉각의 수단은, 특히 제한은 없고, 열처리 공정에서의 가열분위기 중에서 액정전이점 이하의 분위기 중, 예를들면 실온 중에 내기만 하면 고정화된다. 또한, 생산의 효율을 높이기 위해서, 공냉, 수냉 등의 강제냉각, 제냉(除冷)을 하더라도 좋다. 단 그 액정성 고분자에 의해서는, 냉각속도에 의해서 평균 틸트각이 약간 달라질 수가 있다. 이러한 액정성 고분자를 사용하여, 엄밀히 이 각도를 제어할 필요가 생긴 때는, 냉각조작도 적의 냉각조건을 고려하고 행하는 것이 바람직하다.

이어서, 네마틱하이브리드 배향의 필름막 두께방향에 있어서 각도제어에 관해서 설명한다. 광학이방성필름(A)은, 필름의 상하 계면근방에 있어서 액정성 고분자의 다이렉터와 필름평면과의 이루는 각도의 절대치가, 그 필름의 상면 또는 하면의 한쪽에 있어서는, 0도이상 50도이하의 범위 내, 또한 당해면의 반대면에서는 60도이상 90도이하의 범위이다. 사용하는 액정성 고분자의 종류(조성 등), 배향기판, 열처리조건 등을 적의 선택함에 의해 소망의 각도에 각각 제어할 수가 있다. 또한, 네마틱하이브리드 배향을 고정화한 후에도, 예를들면 필름표면을 균일하게 깎고, 용제에 적셔서 필름표면을 균일하게 녹이는, 등으로 한 방법을 사용하는 것에 의해 소망의 각도로 제어할 수가 있다. 또 이 때에 사용되는 용제는, 액정성 고분자의 종류(조성 등), 배향기판의 종류에 따라 적의 선택한다.

상기의 제법으로서, 네마틱하이브리드 배향구조를 갖는 광학이방성필름(A)을 얻을 수 있다.

이어서, 광확산층(B)에 관하여 설명한다.

본 발명의 광확산층(B)이란, 입사광을 등방적 또는 이방적으로 확산시키는 성질을 갖는 것이면 특히 한정되는 것은 아니다.

당해 광확산층(B)으로서는, 광확산성을 나타내는 플라스틱 시트, 플라스틱 필름, 플라스틱 기판, 플라스틱 이외의 기판 등으로부터 형성된다. 또한 네마틱상, 키랄네마틱상, 콜레스테릭상, 스멕틱상, 키랄스메틱상 등의 액정상을 고정화하여 이루어지는 광확산성의 시트, 필름 또는 기판 등도 본 발명에 사용할 수가 있다. 이들 시트, 필름, 기판 등은, 자기지지성을 갖는 것이라도 좋고, 또한 자기지지성을 갖지 않는 것이라도 좋다. 자기지지성을 갖지 않는 경우에는, 어떠한 수단에 의해서 자기지지성을 갖는 필름상 또는 기판상에 보지시켜, 그 총체로서 광확산성이 손상되지 않으면 좋다. 또한 광학이방성필름(A) 상에, 광확산층을 형성할 수가 있는 화합물 혹은 조성물을 용융도포 또는 용액도포 등의 수단에 의해서 도포하고, 필요에 따라 전장, 자장, 편광조사 등 어떠한 처리를 하고, 광확산층(B)을 형성해도 좋다. 단, 용융도포나 용액도포의 때에, 광학이방성필름(A)의 네마틱하이브리드 배향의 흐트러짐, 필름강도의 저하 등이 생기지 않도록 행할 필요성이 있다.

상기와 같은 광확산층(B)으로서는 예를들면, 수지매트릭스 중에, 매트릭스와는 다른 굴절율을 갖는 입자가 분산한 플라스틱 시트, 필름, 기판 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 폴리케톤설파이드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리페니렌설파이드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 아크릴수지, 폴리비닐알코올, 폴리스틸렌, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀룰로오스계 플라스틱, 에폭시수지, 페놀수지 등에, 무기미립자, 유기미립자, 기체를 내포한 중공미립체, 액체를 내포한 마이크로카프셀 등이 분산한 플라스틱 필름기판 등을 들 수 있다.

광확산층(B)의 막두께는, 특히 한정되는 것이 아니지만, 통상 10㎛ 이상 500㎛이하이다.

또한 광확산층(B)의 전광성 투과율은, 50% 이상인 것이 바람직하고, 특히 70%이상인 것이 바람직하다. 더욱이 당해 광확산층의 확산투과율은, 통상 5∼85% 이며, 바람직하게는 10∼70% 이다.

상기와 같은 광확산층을 먼저 설명한 광학이방성필름(A)의 한쪽의 면 또는 양쪽의 면에 적어도 한층 배치·형성함에 의해 본 발명의 광학이방소자를 얻는다.

구체적인 배치·형성방법에 관하여 이하에 설명한다.

광학이방성필름(A)은, 먼저 설명한 제법에 의해서 얻은 때에는 통상 배향기 판 상에 형성되어 있다. 따라서 배향기판으로서 광확산성을 나타내는 그 기판을 사용하는 경우에는, 광학이방성필름(A)을 형성함에 의해 본 발명의 광학이방소자를 얻을 수 있다. 이와같이 하여 얻어진 광학이방소자는, 광학이방성필름(A) 측 및/또는 배향기판으로서 사용한 광확산층(B) 측에, 더욱이 광확산층(B)을 적층하여 사용할 수 있다.

또한 광확산성을 나타내지 않은 배향기판을 사용해서 그 필름(A)을 얻은 때에는, 그 필름(A)의 배향기판과 접하지 않는 면에 광확산층(B)을 형성함에 의해 광학이방소자를 얻을 수 있다. 또한 그 광학이방소자의 배향기판 측 및/또는 광학이방성필름 상에 적층한 층(B) 측에, 광확산층(B)을 다시 적층해도 좋다.

또한 본 발명의 광학이방소자는, 광학이방성필름(A)을 얻기위해서 사용한 배향기판을 제거하고, 그 필름(A)과 광확산층(B)으로부터 형성되는 것이어도 좋다. 예를들면 그 배향기판이, 네마틱하이브리드 배향을 얻기 위해서는 필요한 것이지만, 투과율이나 광학이방소자로서의 성질상, 짜넣은 액정표시장치에 바람직하지 않은 영향을 주는 경우 등에 배향기판을 제거하고 사용한다. 배향기판을 제거하는 방법으로는, 예를들면 그 기판을 박리하고, 또는 용해한다고 하는 방법 등을 들 수 있다. 예를들면 광학이방성필름(A)의 배향기판에 접하지 않는 면에 광확산층(B)을 형성하고, 그 배향기판을 제거하는 경우에는 다음과 같은 방법을 채용하면 간편하다.

상기방법이란, 우선 광확산층(B)과 배향기판상의 광학이방성필름(A)을, 예를들면 접착제 또는 점착제를 사용하여 첩합하여 적층한다. 이어서 배향기판을 광학 이방성필름(A)과의 계면으로 박리하여 제거한다.

또한 예를들면 광학이방성필름(A)의 배향기판에 접한 면에 광확산층(B)을 적층·형성하는 경우에는, 다음과 같은 방법을 채용하면 간편하다.

상기 방법으로서는, 우선 재박리성을 갖는 기판과 광학이방성필름(A)의 배향기판에 접하지 않는 면과를, 예를들면 접착제 또는 점착제를 사용하여 첩합한다. 첩합한 후, 배향기판을 광학이방성필름(A)과의 계면에서 박리하여 제거한다. 이어서 광학이방성필름(A)의 그 배향기판에 접하고 있는 면에, 광확산층(B)을 예로들면 접착제 또는 점착재를 사용하여 첩합하여 적층·형성한다. 그 후, 재박리성을 갖는 기판을 광학이방성필름(A)과의 계면으로 박리하여 제거한다.

상기 방법 등에 의해서 얻어진 광학이방소자는, 광학이방성필름(A)의 광확산층(B)에 접하지 않는 면에 대하여, 더욱이 광확산층(B)을 적층·형성하는 것도 물론 가능하다.

이상 적층 및 첩합에 사용되는 접착제 또는 점착제는, 광학그레이드의 것이면 특히 제한은 없지만, 아크릴계, 에폭시계, 에틸렌초산비닐 공중합제계, 고무계, 우레탄계, 및 이들의 혼합계 등을 사용할 수가 있다. 또한 접착제로서는, 열경화형, 광경화형, 전자선 경화형 등의 어느 접착제라도 광학적 등방성을 갖고 있으면 문제없이 사용할 수가 있다.

또한 이상의 공정에서 쓰이는 박리의 방법은, 롤 등을 사용하여 기계적으로 박리하는 방법, 구조재료 전부에 대한 빈 용매에 침지한 후 기계적으로 박리하는 방법, 빈 용매 속에서 초음파를 맞혀 박리하는 방법, 배향기판과 그 필름과의 열팽 창계수의 차를 이용하여 온도변화를 주고 박리하는 방법, 배향기판 그 자체, 또는 배향기판 상의 배향막을 용해제거하는 방법 등을 예시할 수가 있다. 박리성은, 사용하는 정확히 일축성 액정성 고분자의 종류(조성 등)로 배향기판과의 밀착성에 따라 다르기 때문에, 그 계에 가장 알맞는 방법을 채용해야만 한다.

또한 본 발명의 광학이방소자는, 광학이방성필름(A)면측 및/또는 광확산층(B)측에 대하여, 표면보호, 강도증가, 환경신뢰성 향상 등의 목적을 위하여 투명플라스틱필름 등의 오버코트층을 마련할 수도 있다. 이들 오버코트층은 광학적으로 거의 등방이나, 또는 부의 이방성을 갖고 있는 것이 바람직하다.

또한 광확산층(B)이 면내의 이방성을 갖고 있는 경우에는, 광확산층(B)과 광학이방성필름(A)의 다이렉터의 면내에의 투영벡터를 갖추는 것이 바람직하다.

이어서, 이상 설명한 광학이방소자를 배치한 본 발명의 액정표시장치에 관하여 설명한다. 그 액정표시장치는, 적어도 광학이방소자, 구동용 액정셀 및 상측 및 하측 편광과로 구성된다.

본 발명의 광학이방소자의 배치위치는, 상측 및/또는 하측 편광판과 구동용 액정셀과의 사이에 적어도 1매 배치한다. 본 발명에서는, 1매 또는 2매의 광학이방소자를 사용하는 것이 실용상 바람직하다. 3매 이상의 광학이방소자를 사용해도, 시야각 보상은 가능하지만, 코스트 업에 연결되어 실용상 바람직하지 않다.

구체적인 배치조건에 관하여 더욱 상세히 설명한다. 단, 이들 배치조건은 대표적인 것이고 본 발명은 이들이 한정되는 것이 아니다.

우선 광학이방성필름(A)의 틸트방향, 및 구동용 액정셀의 프레틸트 방향을 정의한다.

본 발명의 광학이방소자를 구성하는 광학이방성필름(A)의 틸트방향으로는, 그 필름의 상하 2면의 안, 그 액정성 고분자의 다이렉터와 필름평면과의 이루는 각도가, 보다 작은 면에서의 액정성 고분자의 다이렉터의 투영방향으로 정의한다. 구체적으로는, 예를들면 도1에 있어서 광학이방성필름(A)의 상하 2면을 b면, c면으로 가정한다. 이 필름(A)의 b면측 및 c면측에 있어서 액정성 고분자의 다이렉터와 필름평면과의 이루는 각도는, b면측의 각도 > c면측의 각도의 단계이다. 다음으로 그 필름(A)의 b면에서 필름 막두께방향으로 c면을 보았을 경우에, b면측의 다이렉터와 c면측의 다이렉터와의 이루는 각도가 예각이 되는 방향에서, 또한 b면측의 다이렉터와 c면측의 다이렉터의 필름평면에 대한 투영성분과의 평행하게 되는 방향을 본 발명에서는 광학이방성필름(A)의 틸트방향으로 정의하는 것이다. 통상 그 필름의 틸트방향은, 그 필름을 러빙처리를 한 배향기판 상에서 얻은 때는, 그 러빙방향과 일치한다.

다음으로 구동용 액정셀의 프레틸트 방향을 아래와 같이 정의한다. 통상 구동용 액정셀 중의 저분자 액정은, 도2와 같이 셀 기판계면에 대하여 평행이 아니라, 어떤 각도를 갖고 기울고 있다(저분자 액정의 트위스트각이 0도인 경우). 이 상태에 있어서, 저분자 액정의 다이렉터와 액정셀 기판평면과의 이루는 각도가 예각인 방향에서, 또한 그 다이렉터의 투영성분이 평행한 방향을 본 발명에서는 프레틸트 방향으로 정의한다. 따라서 프레틸트 방향은, 도2에 나타내듯이 구동용 액정셀에 있어서 상하의 액정셀 기판에 각각 한 방향씩 정의된다. 또 그 방향은, 통상 액정셀 기판에 베풀어지는 러빙방향으로 일치한다.

본 발명에서는, 상기의 정의에 의거하여 적어도 1매의 광학이방소자를 구동용 액정셀과 상측 및/또는 하측 편광판과의 사이에 배치한다. 여기서 그 보상필름은, 1매 또는 2매 사용하는 것이 바람직하다. 3매 이상 사용하고, 본 발명의 액정표시장치를 얻을 수도 있지만, 코스트적으로 실용적이지 않다.

우선 광학이방소자 1매를 배치하는 경우에 관하여 설명한다. 광학이방소자는, 편광판과 구동용 액정셀의 사이에 배치하고, 구동용 액정셀의 상면측에서도 좋고 하면측에서도 좋다. 이 배치의 때, 광학이방소자를 구성하는 광학이방성필름(A)의 틸트방향과, 그 필름(A)이 가장 근접한 구동용 액정셀의 기판과는 반대측의 셀 기판에 있어서 프레틸트 방향과의 이루는 각도를 통상 0∼15도, 바람직하게는 0∼10도, 더욱 바람직하게는 0∼5도의 범위(대개 평행), 혹은, 통상 165∼195도, 바람직하게는 170∼190도, 더욱 바람직하게는 175∼185도의 범위(대개 역평행), 또는 통상75∼105도, 바람직하게는 80~100도, 더욱 바람직하게는 85∼95도의 범위(대개 직교)에 배치한다. 즉 광학이방성필름(A)을 구동용 액정셀의 상면에 배치하고 있는 경우에는, 아래쪽의 그 액정셀기판, 또한 그 필름(A)을 구동용 액정셀의 하면에 배치하고 있는 경우에는, 상측 액정셀기판에 있어서 프레틸트 방향과의 이루는 각도를 상기의 각도범위를 채우도록 배치한다. 상기의 각도범위를 채우지 않는 경우에는, 충분한 시야각 보상효과가 얻어지지 않는다.

다음에, 광학이방소자 2매를 배치하는 조건에 관하여 설명한다. 2매 광학이방소자를 배치하는 경우, 2매가 같은 측, 예를들면 구동용 액정셀과 상측 편광판과 의 사이, 또는 그 액정셀과 하측 편광판과의 사이에 배치해도 좋고, 상측 및 하측편광판과 구동용 액정셀과의 사이에 각각 1매 배치해도 좋다. 또 2매의 광학이방소자는, 동일한 광학 파라미터를 갖는 것이라도 좋고, 또한 광학 파라미터가 다른 2매의 광학이방소자를 써도 좋다. 또한 광학이방소자의 필름(A) 및 층(B)은, 어느쪽이 상측 혹은 하측 편광판, 또는 구동용 액정셀에 근접하도록 배치해도 상관없다.

우선 상측 및 하측 편광판과 구동용 액정셀과의 사이에 각각 1매씩 배치하는 경우에 관하여 설명한다. 그 배치에 있어서는, 각각의 광학이방소자를 상술의 1매를 배치하는 경우와 같은 배치로 하는 것이 바람직하다. 즉 구동용 액정셀의 상하에 배치하는 각각의 광학이방소자를 구성하는 광학이방성필름(A)의 틸트방향을, 그 필름(A)이 가장 근접하지 않는 구동용 액정셀기판의 프레틸트 방향과를, 통상 0~15도, 바람직하게는 0~10도, 더욱 바람직하게는 0~5도의 범위(대개 평행), 혹은, 통상 165∼195도, 바람직하게는 170∼190도, 더욱 바람직하게는 175∼185도의 범위(대개 역평행), 또는 통상 75∼105도, 바람직하게는 80∼100도, 더욱 바람직하게는 85∼95도의 범위(대개 직교)에 배치한다.

이어서 2매의 광학이방소자를 구동용 액정셀과 상측 또는 하측 편광판과의 사이에 배치하는 경우에 관해서 설명한다. 또 구동용 액정셀에 가장 근접한 위치에 배치하는 광학이방소자를 이방소자(1), 그 이방소자(1)를 구성하는 광학이방성필름을 필름(1), 또한 이방소자(1)와 상측 또는 하측 편광판과의 사이에 배치되는 광학이방소자를 이방소자(2), 이방소자(2)를 구성하는 광학이방성필름을 필름(2)라 가정하여 설명한다. 그 배치에 있어서 구동용 액정셀에 가장 근접한 이방소자(1)에 있어서는, 상술한 1매의 광학이방소자를 배치하는 조건과 같이 배치한다. 즉 이반소자(1)를 구성하는 필름(1)의 틸트방향과 그 필름(1)이 가장 근접하지 않은 구동용 액정셀기판의 프레틸트 방향과의 이루는 각도를, 통상 0∼15도, 바람직하게는 0∼10도, 더욱 바람직하게는 0~5도의 범위(대개 평행), 혹은, 통상 165∼195도, 바람직하게는 170∼190도, 더욱 바람직하게는 175∼185도의 범위(대개 역평행), 또는 통상 75∼105도, 바람직하게는 80∼100도, 더욱 바람직하게는 85~95도의 범위(대개 직교)에 배치한다. 이어서 이방소자(1)와 상측 또는 하측 편광판과의 사이에 배치되는 이방소자(2)의 배치조건에 관해서 설명한다. 이방소자(2)는, 이방소자를 구성하는 필름(2)의 틸트방향과, 이방소자가 가장 근접한 구동용 액정셀기판의 프레틸트방향, 즉 이방소자(1)의 배치조건의 때에 기준으로 한 액정셀기판과는 역의 액정셀기판에 있어서의 프레틸트 방향과의 이루는 각도를, 통상 0∼15도, 바람직하게는 0~10도, 더욱 바람직하게는 0∼5도의 범위(대개 평행), 혹은, 통상 165∼180도, 바람직하게는 170∼180도, 더욱 바람직하게는 175∼189도의 범위(대개 역평행), 또는 통상 75∼105도, 바람직하게는 80∼100도, 더욱 바람직하게는 85∼95도의 범위(대개 직교)에 배치한다.

여기서 본 발명의 광학이방소자는, 네마틱하이브리드 배향을 갖는 광학이방성필름(A)으로 구성되기 때문에, 광학이방소자의 상하는 같은 값이 아니다. 따라서 그 광학이방소자를 구동용 액정셀에 상기와 같은 조건으로서 배치하는 경우, 광학이방성필름(A)의 어느쪽의 면을 그 액정셀에 가까운 쪽으로 할까에 따라 시야각 개선효과에 차이가 보여진다. 본 발명의 광학이방소자를 액정표시장치에 배치하는 때 는, 광학이방성필름(A)의 액정성 고분자의 다이렉터가 필름평면과 이루는 각이 보다 큰 면(그 각도가 60도이상 90도이하인 면)을 편광판에 가까이, 구동용 액정셀로부터 멀리되도록 배치하는 쪽이 보다 바람직하다. 또한 그 때의 배치조건은, 광학이방성필름(A)과 구동용 액정셀의 프레틸트방향이, 상기의 대개 역평행의 조건을 만족하도록 배치하는 것이 보다 바람직하다.

최후에 편광판의 배치조전에 관해서 설명한다. 통상, TN-LCD에서는 상하 편관판의 투과축이 서로 직교 또는 평행히 배치한다. 또한 편광판의 투과축이 서로 직교하도록 배치하는 경우, 편광판의 투과축과 편광판에 가장 근접하는 구동용 액정셀기판의 러빙방향과를 직교, 평행 또는 45도의 각도를 이루도록 배치된다. 본 발명의 액정표시장치에 있어서, 광학이방소자의 위에 편광판을 배치하는 경우, 그 편광판의 배치는 특히 한정되지 않고, 상기의 어느 배치이더라도 표시특성에 우수한 장치를 얻을 수 있다. 그 중에서도, 상하 편광판의 투과축이 서로 직교하고, 또한 편광판의 투과축과 그 편광판에 가장 근접하는 구동용 액정셀기판의 러빙방향과를 평행하게 배치함에 의해, 시야각 특성, 표시콘트라스트 등의 표시 특성에 대단히 우수한 액정표시장치를 얻을 수 있다.

이하에 실시예를 기술하지만, 본 발명은 이들에 제한되는 것이 아니다.

또 실시예로 사용한 각 분석법은 이하의 대로이다.

(1) 액정성 고분자의 조성의 결정

폴리머를 중수소화 클로로포름 또는 중수소화 트리플루오로초산에 용해하여, 400MHz의 ¹H-NMR(일본전자제 JNM-GX400)으로 측정하고 결정하였다.

(2) 대수점도의 측정

우베로데형 점도계를 사용하여, 페놀/테트라클로로에탄(60/40중량비) 혼합용매 중, 30℃에서 측정하였다.

(3) 액정상 계열의 결정

DSC (Perkin Elmer제 DSC-7) 측정 및 핫스테이지(메트라사제 FP-82HT) 위에서의 광학현미경 (올림푸스광학(주)제 BH2 편광현미경) 관찰에 의해 결정하였다.

(4) 굴절율의 측정

아베굴절계(아타고(주)제 Type-4)에 의해 굴절율을 측정하였다.

(5) 편광해석

(주)미조시리광학공업제 에리푸소메타 DVA-36VWLD를 사용하여 행하였다.

(6) 막두께 측정

광학이방성필름(A)의 막두께 측정에는, SLOAN제 SURFACE TEXTURE ANALYSIS SY-STEM Dektak 3030ST를 사용했다. 또한 간섭파측정 (일본분광(주)제 자외·가시·근적외분광 광도계 V-570)과 굴절율의 데이타로부터 막두께를 구하는 방법도 병용하였다.

(참고예1)

<액정성 고분자의 합성과 무배향 처리기판 상에서의 호메오트로픽 배향의 확인>

4-n-헤푸틸 안식향산 10mmol, 테레프탈산 95mmol, 메틸히드로키논 디아세테이트 50mmol. 3-메틸카테콜 디아세테이트 50mmol, 및 초산나트륨 100mg을 사용하여 질소 분위기 하, 270℃에서 12시간 중합을 하였다. 다음에 얻어진 반응생성물을 테트라클로로에탄에 용해한 후, 메탄올로 재침전을 하여 정제하고, 액정성 폴리에스테르 (식1) 22.0g을 얻었다. 이 액정성 폴리에스테르의 대수점도는 0.15, 액정상으로서 네마틱상을 갖고, 등방상-액정상 전이온도는 240℃, 유리전이점은 75℃였다.

(식l)

(식 중의 숫자는 각 구성단위의 몰조성비를 나타낸다)

이 액정성 폴리에스테르를 사용해서, 10wt%의 페놀/테트라클로로에탄 혼합용매(6/4중량비) 용액을 조제하였다. 이 용액을, 소다유리판 상에, 바코트법에 의해 도포하고 용매를 제거하였다. 이어서, 190℃에서 30분간 열처리한 후, 실온 하에서 냉각·고정화하였다. 그 결과, 막두께 15㎛의 균일하게 배향한 액정성 필름을 얻었다. 코노스코푸 관찰했더니 고분자 액정은 정의 일축성구조를 가진다는 것을 알았고, 이 폴리머가 호메오트로픽 배향성을 갖는 것을 알았다.

(실시예1)

<광학이방성필름(A) 및 광학이방성소자의 제조>

일본제온제의 제오넥스280(필름) 상에, 바코더를 사용해서 장쇄알킬변성 폴리비닐알코올 (쿠라레제 MP203)을 도포하였다. 이어서, 온풍건조시킨 후 러빙처리를 하여 배향막을 형성하고, 배향기판을 얻었다. 참고예(1)에서 얻어진 액정성 폴리에스테르의 8wt% 테트라클로로 에탄용액을 조제하였다. 이어서, 상기 배향기판상에 스핀코트법에 의해 도포하였다. 이어서 용매를 제거한 후, 190℃에서 20분간 열처리하였다. 열처리 후, 공냉하여, 고정화하였다. 그 결과, 배향기판 상에 배향막을 거쳐 액정성 폴리에스테르로부터 이루어지는 필름을 얻었다. 얻어진 필름의 막두께는 1.55㎛ 였다.

이어서 도3, 도4에 나타낸 광학측정계를 사용해서, 그 필름을 기판의 러빙방향으로 기울여서, 리타데션값을 측정하였다. 또 이 측정에서는, 배향기판의 리타데셩값도 포함한 값이기 때문에, 미리 같은 방법으로 측정해 놓은 배향기판 단체의 측정치를 찾아 그 필름 단체의 리타데션값을 구하였다. 그 결과, 도5 같은 좌우 비대칭이고 또한 리타데션값이 0이 되는 각도가 없는 결과를 얻을 수 있었다. 이 결과로부터, 액정성 폴리에스테르로 이루어지는 필름의 배향구조는, 액정 다이렉터가기판에 대하여 기울고 있고, 균일 틸트배향(다이렉터와 기판표면이 이루는 각이 막두께방향에서 일정한 배향상태)에서는 없는 것을 알았다.

또한 그 필름에 대하여 이하에 기재한 여러가지의 광학측정의 결과, 광학이방성필름(A)으로서 사용할 수 있는 것으로 판명하였다.

이어서, 대일본인쇄(주)제 광확산시트 IDS-10(전광선투과율 93.0%, 확산투 과율 26.4%, 헤이즈도 28.4)를 그 필름의 액정성 폴리에스테르면 측에 토모에가와제지제논캐리어 점착제를 끼우고 첩합되었다.

이상의 공정에 의해, 광확산시트 상에, 점착제 및 배향기판을 끼우고 광학이방성필름이 형성된 광학이방소자를 작성하였다.

<네마틱하이브리드 배향층의 틸트각의 제어>

액정성 폴리에스테르로 이루어지는 필름을 5매로 나누어잘라, 각각 일전시간 클로로포름을 3wt% 포함하는 메탄올 용액에 침지하여, 액정층 상면으로 용출시켰다. 침지시간을 15초, 30초, 1분, 2분, 5분으로 한 경우에, 용출하지 않고 남은 액정층의 막두께는, 각각 1.35㎛, 1.10㎛, 0.88㎛, 0.56㎛, 0.37㎛ 이었다. 도3, 도4의 광학계를 사용해서 θ=0도의 경우의 리타데션값(정면 리타데션값)을 측정하여, 도6의 막두께와 리타데션값의 관계를 얻었다. 도6으로부터 알 수 있는 것처럼 막두께와 리타데션값은 직선관계에는 없고, 이것으로부터 균일 틸트배향이 아닌 것을 알았다. 도 안의 점선은 균일 틸트배향한 필름에 있어서 관측되는 직선이다.

<네마틱하이브리드 배향층의 액정성 고분자의 굴절율 및 배향 다이렉터의 측정>

다음에, 식(1)의 액정성 폴리에스테르를 러빙 폴리이미드막을 갖는 고굴절율 유리기판(굴절율은 1.84) 상에, 상기와 같은 방법을 사용해서 배향·고정화하고, 필름(1')을 작제하였다. 그 필름(1')을 사용해서 굴절율 측정을 하였다. 굴절계의 프리즘면에 유리기판이 접하도록 놓고, 필름(1')의 기판계면측이 공기계면측보다 밑에 오도록 배치하였다. 이 경우, 필름면 내의 굴절율에는 이방성이 있고, 러빙방 향으로 수직인 면내의 굴절율은 1.55, 평행한 면내의 굴절율은 1.70이며, 막두께방향의 굴절율은 시료의 방향에 한하지 않고 1.55로 일정하였다. 이것으로부터, 유리기판측에서는 액정성 폴리에스테르를 구성하는 본상의 액정분자가 기판에 대하여 평행히 평면배향하고 있는 것을 알았다. 다음에 굴절율계의 프리즘면에 필름(1')의 공기계면측이 접하도록 배치하였다. 이 경우, 면 내의 굴절율에는 이방성이 없고, 굴절율은 1.55로 일정하고, 막두께방향의 굴절율은 시료의 방향에 한하지 않고 1.70으로 일정하였다. 이것으로부터, 공기계면측에서는 액정성 폴리에스테르를 구성하는 봉상의 액정분자가 기판 평면에 대하여 수직으로 배향하고 있는 것을 알았다.

이상의 것으로부터, 액정성 폴리에스테르(1)로부터 형성된 필름이 네마틱하이브리드 배향구조를 형성하고 있는 것이 판명되었다. 또한 러빙에 의한 기판계면의 규제력 및 공기계면의 규제력에 의해, 도7에 나타낸 것처럼 네마틱하이브리드 배향하고 있는 것이 판명되었다.

다음에, 기판계면에서의 다이렉터 방위의 각도를 보다 정확히 구하기 위해서, 이하의 조작을 하였다.

상기의 러빙폴리이미드막을 갖는 고굴절 유리기판 상에 형성된 필름(1')의 위에, 한장 더 러빙폴리이미드막을 갖는 유리기판을 덮어 밀착시켰다. 즉 필름(11)을 2매의 러빙폴리이미드막으로 끼운 구성으로 하였다. 이 때, 상하의 러빙막의 러빙방향이 서로의 180도가 되도록 배치하였다. 이 상태로 190℃에서 30분간 열처리 하였다. 이렇게 해서 얻어진 시료필름에 대해서 굴절율측정 및 편광해석을 하였다. 굴절율 측정의 결과, 그 시료필름의 상하에 관해서 같은 값이 얻어지고, 그 시료필름면 내의 굴절율은, 러빙방향으로 수직인 면 내에서는 1.55, 평행한 면 내에서는 1.70, 시료필름의 막두께 방향에서는 1.55였다.

이 결과로부터 기판의 계면부근에서는, 시료필름의 상하같이 다이렉터가 기판평면에 대하여 거의 평행인 것을 알 수 있었다. 더욱이 편광해석의 결과, 굴절율 구조는 거의 정의 일축성이고, 크리스탈 로테이션법에 기초하여 상세한 해석을 하였다. 그 결과, 기판계면부근에서는, 약간 다이렉터의 기울기가 있어, 기판평면과 다이렉터의 이루는 각도는 약 3도였다. 또, 다이렉터가 기우는 방향은 러빙방향과 일치하고 있었다.

이상의 것에서, 기판계면에 있어서 다이렉터의 방위는, 액정성 폴리에스테르와 배향기판계면의 상호작용에 의해서 거의 결정된다고 생각하면, 전술의 1매의 배향기판 상에 형성된 액정성 폴리에스테르로 이루어지는 필름의 네마틱하이브리드 배향에 있어서 기판계면에서의 다이렉터의 방위는 3도라고 추정된다.

(실시예2)

실시예(1)와 같은 방법에 의해 식(2)의 액정성 폴리에스테르를 합성하였다. 그 액정성 폴리에스테르의 대수점도는, 0.16, 액정상으로서 네마틱상을 갖고, 등방상-액정상 전이온도는 220℃, 유리전이점은 100℃였다. 실시예(1)와 같은 배향성 시험을 한 결과, 이 액정성 폴리에스테르가 호메오트로픽 배향성을 나타낸 정의 일축성인 것이 판명되었다.

(식2)

(식 중의 숫자는 각 구성단위의 몰조성비를 나타낸다)

그 폴리에스테르의 7wt%의 클로로포름용액을 조제하였다. 그 용액을 러빙처리한 폴리에틸렌 테레프탈레이트필름 상에 스핀코토법으로 도포하고, 건조하여, 250℃에서 30분 열처리한 후, 냉각하여 고정화하였다. 얻어진 필름은, 실시예(1)와 마찬가지로 광학측정의 결과, 균일한 네마틱하이브리드 배향구조를 갖고, 광학이방성필름으로서의 특성을 갖고 있는 것이 판명되었다.

다음으로, 얻어진 필름의 표면에, 바코더를 사용하여 시판의 에폭시계 자외선 경화형 수지를 2㎛로 도포하였다. 다음에 폴리카보네이트 필름을 탁상라미네이터를 사용하여 첩합시킨 후, 소정량의 자외선을 조사하여 경화, 첩합시켰다. 다음에 폴리에틸렌 테레프탈레이트필름과 액정성 폴리에스테르로 이루어지는 필름과의 계면에, 롤을 사용하여 폴리에틸렌 텔레프탈레이트필름을 박리, 제거하여, 그 폴리 에스테르필름을 폴리카보네이트 필름 상에 전사시켰다. 다시 전사된 폴리에스테르 필름을 폴리카보네이트 필름의 공기에 접한 면측에, 점착재를 거쳐 광확산층을 첩합시켰다. 당해 광확산층은, 아크릴계 모노머(광중합 개시제 함유)에 실리카 미립자를 10중량% 분산시켜, 바코더로 트리아세틸 셀룰로오스 필름에 도포한 후, 자외 선조사에 의해 경화시켜 얻었다. 또한 광확산층은, 전광성투과율 93.0%, 확산투과율 26.4%, 헤이드도 28.4 라는 물성을 갖고 있었다.

이상과 같이 하여, 광확산층에 점착재를 거쳐 광학이방성필름이 형성된 광학이방소자를 작성하였다.

작성한 광학이방소자에 있어서, 광학이방성필름(A)의 막두께는 0.40㎛, 막두께 방향의 평균 틸트각은 45도였다.

이 광학이방소자를 사용해서, 도8에 나타낸 것같은 배치로 액정표시장치를 작성하였다. 또, 광학이방소자는, 그 광학이방소자를 구성하는 광학이방성필름의 광확산층측을, 구동용 액정셀에 가장 근접하도록 그 액정셀의 상하에 각 1매씩 배치하였다. 사용한 TN형 구동용 액정셀은, 액정재료로서 ZLI-4792를 사용하고, 셀파라메터는 셀 갭 4.8㎛, 비틀림각 90도(좌비틀림), 프레틸트각 4도이다. 액정셀에 대하여, 300Hz의 구형파로 전압을 인가하였다. 백표시 0V, 흑표시 6V의 투과율의 비 (백표시)/(흑표시)를 콘트라스트비로서, 전 방향부터의 콘트라스트비 측정을 하마마쯔호토닉스(주)제 FFP광학계 DVS-3000을 사용해서 행하고, 등콘트라스트곡선을 그렸다. 그 결과를 도9에 나타낸다.

(실시예3)

실시예(1)와 같은 방법에 의해 식(3), 식(4)의 액정성 폴리에스테르를 합성하였다. 식(3)의 액정성 폴리네스테르의 대수점도는 0.10, 액정상으로서 네마틱상을 가진 등방상-액정상 전이온도는 180℃였다. 실시예(1)와 같은 배향성 실험을 한 결과, 식(3)의 액정성 폴리에스테르가, 호메오트로픽 배향성을 나타내고, 광학적으 로 정확히 일축성인 것을 알았다.

(식3)

(식 중의 숫자는 각 구성단위의 몰조성비를 나타낸다)

(식4)

(식 중의 숫자는 각 구성단위의 몰조성비를 나타낸다)

식(4)의 액정성 폴리에스테르의 대수점도는 0.18, 액정성으로서 네마틱상을 갖고, 등방상-액정상 전이온도는 300℃ 이상이었다. 그 액정폴리에스테르의 10wt%의 페놀/테트라클로로에탄 혼합용매(6/4중량비) 용액을 조정하고, 각종 배향성 시험용기판에, 스크린 인쇄법에 의해 도포한 후 건조하여, 230℃에서 10분간 열처리를 하였다. 기관으로서, 소다유리, 붕규산유리, 폴리에틸렌 테레프탈레이트필름, 폴리이미드필름, 폴리에테르이미드필름, 폴리에테르에테르케톤필름, 폴리에테르술폰필름을 사용했지만, 어느 기판상에서도 액정상의 편광현미경 관찰에 의해 슐리렌 조직을 볼 수 있고, 이 폴리머가 호모지니어스 배향성인 것을 알았다.

식(3), 식(4)의 액정성 폴리에스테르를 50:50의 중량비로 함유하는 것의 8wt%의 N-메틸-2-필로리든용액을 조제하였다. 러빙처리한 폭 40cm의 폴리페니렌설파이드필름 상에 다이코트법에 의해 길이 10m에 걸쳐 도포하고, 120℃의 열풍으로 건조한 후, 220℃에서 10분간 열처리를 하여 냉각, 고정화하였다. 얻어진 필름은, 실시예(1)와 같은 광학측정의 결과, 균일한 네마틱하이브리드 배향구조를 갖고 있는 것, 및 광학이방성필름(A)으로서의 특성을 갖는 것이 판명되었다.

다음으로 그 필름의 표면에, 바코더를 사용하여 시판의 에폭시계 자외선경화형 수지를 2㎛에 도포하였다. 다음에 도포면에, 재박리 가능한 기판으로서 접착하기쉬운 처리 타입의 폴리에틸렌 테레프타레트필름의 접착하기쉬운 처리면측을 탁상 라미네이터를 사용하여 첩합시킨 후, 소정량의 자외선을 조사하여 경화, 첩합시켰다. 다음에 이것을 수중에 1시간 침지한 후, 수중에서 폴리페니렌설파이드필름과 액정성 폴리에스테르로부터 이루어지는 필름(광학이방성필름(A))과의 계면으로서 폴리페니렌설파이드필름을 박리, 제거하였다.

충분히 건조한 후, 전사된 광학이방성필름(A)의 공기계면측(폴리페니렌살파이드필름이 접하고 있는 면)에, 접착제를 거쳐 트리아세틸 셀룰로오스필름을 첩합시켰다.

트리아세틸 셀룰로오스필름과의 첩합 후, 폴리에틸렌 테레프탈레이트필름을 경화 에폭시수지층과의 계면에서 박리, 제거하였다. 또, 액정성 폴리에스테르로 이루어지는 필름(광학이방성필름(A))에 남은 경화에폭시 수지층은 그대로 보호층으로 이용하였다.

다음으로 광확산층(B)으로서 대일본 인쇄(주)제 광확산시트 IDS-10(전광선 투과율 93.O%, 확산투과율 26.4%, 헤이즈도 28.4)를 그 필름의 액정성 폴리에스테르면 측에 점착재를 끼워 첩합시켰다.

이상의 공정에 의해, 광확산시트(8) 상에 점착재를 끼워 광학이방성필름이 형성된 광학이방소자를 작성하였다.

그 광학이방소자의 액정성 폴리에스테르로 이루어지는 필름의 막두께는 0.62㎛, 막두께방향의 평균 틸트각은 37도였다.

그 광학이방소자를, Sony제 액정칼라텔레비젼 XTL-610의 편광판을 벗기고, 트리아세틸 셀룰로오스필름면을 구동용 액정셀에 가장 근접하도록, 그 액정셀의 상하에 각 1매씩 첩합시켰다. 이어서, 편광판을 상하 1매씩 그 광학이방소자의 보호층측에 첩합시켰다. 각 광학소자의 축배치는 도8 대로이다. 실시예(3)와 마찬가지로 방법에 의해 전 방위에서의 콘트라스트비를 측정하였다. 그 결과를 도10에 나타낸다.

Claims

광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성고분자로부터 실질적으로 형성되고, 그 액정성고분자가 액정상태에 있어서 형성한 네마틱하이브리드 배향구조를 고정화시킨 광학이방성필름(A), 및 적어도 1층의 광확산층(B)으로 구성된 것을 특징으로 하는 광학이방소자
청구항 제1항에 있어서, 광학적으로 정의 일축성을 나타내는 액정성고분자가, 1종의 1관능성의 구조단위를 고분자쇄의 편 말단 혹은 양 말단에 갖는 액정성 고분자화합물 또는 액정성 고분자조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 광학이방소자
삭제
삭제
청구항 제1항에 있어서, 광확산층(B)의 확산투과율이 5∼85% 인 것을 특징으로 하는 광학이방소자
청구항 제1항에 있어서, 광확산층(B)의 확산투과율이 10∼70% 인 것을 특징으로 하는 광학이방소자
청구항 제1항에 있어서, 광확산층(B)이 광학이방성필름(A)의 한쪽의 면 또는 양쪽의 면에 한층 접하여 존재하는 광학이방소자
청구항 제1항에 있어서, 전극을 갖춘 1쌍의 투면기판과 네마틱액정과로부터 이루어지는 구동용 액정셀과, 그 액정셀의 상하에 배치된 상측편광판, 하측 편광판을 갖춘 트위스테드네매틱형의 액정표시장치이며 그 액정셀과 상측 혹은 하측 편광판 중 어느쪽인지 한쪽의 사이, 또는 그 액정셀과 상측 및 하측 편광판의 각각의 사이에, 광학이방소자를 1매 배치한 것을 특징으로 하는 액정표시장치