KR100754684B1 - 광산란 시트 및 액정 디스플레이 장치 - Google Patents

광산란 시트 및 액정 디스플레이 장치 Download PDF

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다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 광산란 시트는 굴절율이 상이한 복수의 중합체 (예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트)를 포함하는 혼합액을 도포하고, 용매를 증발시켜, 스피노달 분해로 공연속 상 구조를 형성시킴으로써 제조할 수 있다. 시트에서, 입사광은 등방성적으로 산란할 수 있고, 투과 산란광은 2 내지 40°의 산란각도에서 산란광의 최대 강도를 가질 수 있다. 따라서, 투과 광은 높은 지향성으로 산란할 수 있다. 반사형 액정 디스플레이 장치는 액정이 봉입된 액정셀 (6), 이 액정셀의 후방에 배치되고 입사광을 반사하기 위한 반사 수단 (5), 반사 수단의 전방으로 배치된 광산란 시트 (2) 및 액정셀의 전방에 배치된 편광판을 포함한다. 본 발명에 따라서, 광산란 시트를 사용하면 높은 화질이 가능한 반사형 액정 디스플레이 장치가 실현된다.
광산란 시트, 액정 디스플레이 장치, 스피노달 분해, 셀룰로오스 아세테이트

Description

광산란 시트 및 액정 디스플레이 장치{Light-Scattering Sheets and Liquid Crystal Display Units}
도 1은 본 발명의 액정 디스플레이 장치의 일례를 표시하는 개략 단면도이다.
도 2는 광산란 시트의 지향성의 평가 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 경사 입사에 의한 반사광 강도의 측정 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 광산란 시트에서 투과 산란광의 강도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 실시예 및 비교예에서의 광 확산강도와 산란각도의 관계를 표시하는 그래프이다.
<부호의 설명>
1.: 편광판 2.: 광산란 시트
3a, 3b.: 투명 기판 4.: 액정
5.: 반사판 6.: 액정셀
8.: 컬러화 수단 9.: 점착제
11.: 편광판 12.: 광산란 시트
13.: 유리 시트 15.: 반사판
18.: 컬러 필터 20.: 레이저광 조사 장치
21.: 검출기
본 발명은 액정 디스플레이 장치 (특히, 반사형 액정 디스플레이 장치)에서 고휘도의 화면을 표시하기 위해 유용한 투과형 광산란 시트 (또는 필름), 그의 제조 방법, 및 상기 광산란 시트를 사용한 반사형 액정 디스플레이 장치에 관한다.
최근, 인터넷과 같은 정보 통신의 인프라스트럭쳐의 정비, 컴퓨터와 통신기기의 융합에 의한 정보의 네트워크화가 진행되고 있다. 이러한 네트워크화에 의해, 정보로의 접근은 시간과 장소의 제약을 받지 않게 됐다. 이러한 네트워크를 효율적으로 이용하기 위해서, PDA (personal digital assistance)와 같은 휴대 정보 단말기가 개발되었다. 또한, 노트형 퍼스널 컴퓨터 대신에, 두께 및 중량이 감소된 보다 소형의 모바일형 퍼스널 컴퓨터의 개발이 진행되고 있다.
이들 장치는 휴대성이 요구되기 때문에, 배터리 구동 시간의 장시간화와 통신기기의 박형화 및 소형화를 양립할 필요가 있다. 따라서, 이러한 휴대형 정보통신기기에서 사용하는 디스플레이는 박형 및 경량이고, 저소비 전력성이어야 한다. 특히, 저소비 전력성을 달성하기 위해서, 종래의 백라이트를 이용하는 기술 대신에 자연 광을 이용하여 디스플레이 스크린을 밝게 하는 기술이 검토되어 있다. 이러 한 디스플레이 모드로서 가장 유망시되어 있는 것은 반사형 액정 디스플레이 장치이다. 특히, 금후의 멀티미디어의 진보에 따르는 정보의 다양화에 대응하기 위해서, 대화면 컬러 디스플레이 및 고화질 (고정밀) 디스플레이가 가능함과 동시에, 저가인 반사형 액정 디스플레이 장치가 요망되고 있다.
반사형 액정 디스플레이 장치로서, TN형 (Twisted Nematic) 및 STN형 (Super Twisted Nematic) 장치와 같은 여러가지의 장치가 공지되어 있지만, 편광판을 이용하는 장치 (1개의 편광판 타입)가 바람직하다. 예를 들면, 액정층을 HAN (Hybrid Aligned Nematic) 배향시킨 R-OCB 모드는 저전압, 넓은 시야각, 고속 응답, 중간색조 표시 및 고콘트라스트와 같은 특성이 우수하다.
디스플레이의 대형화에 따라 스크린을 균일하게 밝게 하기 위해서는, 산란 기능이 중요한 요소이다. 즉, 반사형 액정 디스플레이 장치에서, 스크린의 밝기를 부여하기 위해서, 액정층에 입사하는 광(자연 광, 외부 광)을 효율적으로 받아들여, 반사판이 광을 반사하여, 시야성을 방해하지 않은 정도에서 반사광을 산란시켜, 전체 반사를 방지할 필요가 있다. 또한, 편광판과 광산란 시트를 조합하면, 반사 효율이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 반사판으로서는, 전극을 반사판으로서 이용하는 광산란 배면 전극 및 전극의 지지체의 외측에 배치한 반사판이 사용될 수 있다. 예를 들면, 반사형 액정 디스플레이 장치에 관하여, 일본 특허 출원 공개 제228887/1998호 (JP-63-228887A) 및 일본인쇄학회주최의 포토패브리케이션 심포지움(Photofabrication Symposium) '92에서, 액정 디스플레이 장치의 기본 기술 및 표면요철의 금속 박막을 배면 전극 (하부 전극)으로서 채택함으로써 전체 반사를 방지하여, 디스플레이 표면의 시야각을 확대시킨 액정 디스플레이 장치가 소개되었다.
그러나, 반사형 액정 디스플레이 장치의 디스플레이가 컬러 디스플레이일 경우, 상기 편광판 이외에 컬러 필터를 사용한다. 컬러 필터를 사용하는 경우, 반사광의 손실의 비율이 증가하고, 상기 산란판 방식으로는 디스플레이 스크린에 충분한 밝기를 부여할 수 없다. 특히, 컬러 시스템에서 산란광을 (산란이 향하는) 일정한 방향으로 지향시킴으로써 높은 휘도를 부여하는 것이 중요하다. 그러나, 산란 반사판 방식에서 상기 지향성을 높이기 위해서는, 반사판의 요철부의 형상 및 분포를 정밀하게 제어할 필요가 있으나, 이는 비용이 많이 드는 절차이다.
반사광을 산란하여 고휘도성을 부여하기 위해서, 산란 반사판 대신에 투과형 광산란 시트를 사용한 액정 디스플레이 장치가 공지되어 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 제8430/1986호 (JP-61-8430B)에는 액정셀의 전방 측에 형성된 편광층의 표면에 광산란층을 적층한 액정 디스플레이 장치가 개시되어 있다. 그러나, 투과형 광산란 시트에 지향성을 부여하기 위해서는, 홀로그래피를 사용하여 중합한 수지 시트가 공지되어 있으나(일본액정학회강연회 요지집, 1998), 제조 방법이 복잡하고 비용이 많이 든다.
한편, 저 비용의 광산란 시트로서, 수지 비드 또는 구체 및 투명 수지로 이루어진 해중도 구조를 갖는 입자 분산형 시트가 또한 공지되어 있다. 일본 특허 출원 공개 제261171/1995호 (JP-7-261171A)에는 액정셀의 외부에 광산란층이 있는 디스플레이 장치, 특히 전극판의 외면에 편광 필름을 형성하여, 그 편광 필름의 표 면에 굴절율이 다른 2종 이상의 수지가 상분리 형태로 분산한 광산란층을 형성한 디스플레이 장치가 개시되어 있다. 일본 특허 출원 공개 제27904/1995호 (JP-7-27904A) 및 일본 특허 출원 공개 제113902/1997호 (JP-9-113902A)에 개시되어 있는 바와 같이, 플라스틱 비드 및 투명 수지 매트릭스로 이루어진 해중도 구조를 갖는 입자 산란형 시트를 백라이트와 액정셀 사이에 배치한 투과형 액정 디스플레이 장치가 또한 공지되어 있다. 액정셀 내에 광산란층이 있는 디스플레이 장치의 예로서, 일본 특허 출원 공개 제98452호/1995호 (JP-7-98452A)에는 전극판의 전극과 기판 시트(전극-지지 기판) 사이에 개재된 분산 미립자를 함유하는 투명 수지층 (광산란층)을 포함하는 디스플레이 장치가 개시되어 있다.
그러나, 이러한 해중도 구조의 시트에서 투명 수지 매트릭스 중에 수지 비드가 불규칙하게 분산되어 있기 때문에, 원리적으로는 가우스 분포에 따라서 산란광강도가 분포한다. 따라서, 산란광에 지향성을 부여할 수 없고, 디스플레이 표면에 밝기를 부여하는 것이 어렵다. 특히, 디스플레이 스크린이 큰 반사형 액정 디스플레이 장치에 있어서, 입자 분산형 시트는 디스플레이 스크린 전체에 충분한 밝기를 부여할 수 없고, 선명한 화상을 확실하게 하는 것이 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 광산란성을 가지며 투과 산란광에 지향성을 부여할 수 있는 광산란 시트 (또는 필름), 이 광산란 시트의 제조 방법, 및 이 광산란 시트를 사용한 액정 디스플레이 장치 (특히, 반사형 액정 디스플레이 장치)를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 투과 광이 높은 지향성으로 산란할 수 있는 광산란 시트, 이 광산란 시트의 제조 방법, 및 액정 디스플레이 장치(특히, 반사형 액정 디스플레이 장치)를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 컬러 디스플레이에서도 고화질로 표시 가능한 광산란 시트, 이 광산란 시트의 제조 방법, 및 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 화상의 고휘도 및 고정밀의 디스플레이가 가능한 광산란 시트, 이 광산란 시트의 제조 방법, 및 액정 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 광산란 시트를 간편하고 저 비용으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 달성하기 위해서 예의 검토한 결과 굴절율이 다른 복수의 수지를 포함하는 혼합액으로부터 용매를 제거하거나 또는 증발시켜 스피노탈 분해를 유발시키면, 규칙성을 갖는 실질적으로 등방성인 공연속 상(共連續相) 구조를 용이하게 형성할 수 있으며, 이러한 공연속 상 구조를 갖는 시트를 사용하면, 투과 광이 높은 지향성으로 산란될 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발견을 근거하여 개발되었다.
따라서, 본 발명의 광산란 시트는 굴절율이 다른 복수의 중합체를 포함하며 복수의 중합체를 포함하는 액상으로부터의 스피노달 분해에 의해 형성되는 적어도 공연속 상 구조를 가지는 광산란층을 포함한다. 시트에서, 입사광은 등방성적으로 산란할 수 있고, 투과 산란광은 산란각도 2 내지 40°에서 산란광강도의 극대치를 가지며, 전체 광투과율이 높다(예를 들면, 70 내지 100％). 광산란 시트에서, 공연속 상의 상 사이의 평균 거리는 약 0.5 내지 20 ㎛일 수 있으며, 복수의 중합체의 굴절율의 차이는 약 0.01 내지 0.2일 수 있다.
광산란 시트는 투명한 지지체, 및 지지체의 한면 이상에 형성된 광산란층을 포함할 수 있다. 시트에서, 투명한 시트는 광학적으로 등방성이다.
본 발명은 또한 굴절율이 다른 복수의 중합체 및 용매로 이루어진 층으로부터 용매를 제거하여, 스피노달 분해에 의한 공연속 상 구조를 형성하는 광산란 시트의 제조 방법을 포함한다. 이 방법에서 혼합물을 투명 지지체에 도포되고, 혼합물의 용매를 증발시켜, 공연속 상 구조를 형성할 수 있다.
본 발명은 또한 액정이 봉입된 액정셀, 이 액정셀의 후방에 배치되고 입사 광을 반사하기 위한 반사 수단, 및 이 반사 수단의 전방에 배치된 광산란 시트를 포함하는 반사형 액정 디스플레이 장치를 포함한다. 이 장치에 있어서, 액정셀의 전방에 편광판을 배치할 수 있고, 액정셀과 편광판 사이에 상기 광산란 시트를 배치할 수 있다.
본원 전반에서 "시트"란 용어는 두께와 관계없이 이차원적 물질을 의미하며, 또한 필름을 의미한다.
[광산란 시트]
광산란 시트(투과형 광산란 시트)를 구성하는 광산란층은 굴절율이 다른 복 수의 중합체를 포함하며, 일반적으로 사용 분위기 (특히, 약 10 내지 30℃의 실온)에서 적어도 공연속 상 구조를 갖는 상분리 구조를 형성하고 있다. 공연속 상 구조는 복수의 중합체를 포함하는 액상 (예를 들면, 상온에서 액상, 예를 들면, 혼합액 또는 용액)으로부터의 스피노달 분해에 의해 형성된다. 공연속 상 구조는 통상 복수의 중합체를 포함하며 상온에서 액상을 형성하는 조성물(예를 들면, 혼합액 또는 용액)을 사용하여 용매을 증발시킴으로써 스피노달 분해에 의해 형성된다. 이러한 광산란층은 액상으로부터 형성되기 때문에, 광산란층은 균일하고 미세한 공연속 상 구조를 가진다. 이러한 투과형 광산란 시트를 사용하면, 입사광이 실질적으로 등방성적으로 산란하고, 투과 산란광에 지향성을 부여할 수 있다. 따라서, 높은 광산란성과 지향성 모두가 충족될 수 있다.
광산란성을 높이기 위해서, 복수의 중합체를 굴절율의 차가 예를 들면 약 0.01 내지 0.2, 바람직하게는 약 0.1 내지 0.15가 되게 배합하여 사용할 수 있다. 굴절율의 차가 0.01 미만이면, 투과 산란광의 강도가 저하한다. 굴절율의 차가 0.2보다 크면, 투과 산란광에 높은 지향성을 부여할 수 없다.
복수의 중합체는 예를 들면 적합한 배합량으로 스티렌계 수지, (메트)아크릴계 수지, 비닐 에스테르계 수지, 비닐 에테르계 수지, 할로겐 함유 수지, 올레핀계 수지(지환족 올레핀계 수지를 포함함), 폴리카르보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 열가소성 폴리우레탄계 수지, 폴리술폰계 수지(예를 들면, 폴리에테르 술폰, 폴리술폰), 폴리페닐렌 에테르계 수지(예를 들면, 2,6-크실레놀의 중합체), 셀룰로오스 유도체(예를 들면, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 카르바메이트, 셀룰로오스 에테르), 실리콘수지(예를 들면, 폴리디메틸 실록산, 폴리메틸 페닐 실록산), 고무 또는 탄성체(예를 들면, 폴리부타디엔 및 폴리이소프렌과 같은 디엔계 고무, 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 아크릴계 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무)로부터 선택할 수 있다.
스티렌계 수지로는 스티렌계 단량체의 단독중합체 또는 공중합체(예를 들면, 폴리스티렌, 스티렌-α-메틸스티렌 공중합체, 스티렌-비닐 톨루엔 공중합체), 및 스티렌계 단량체와 다른 공중합성 단량체(예를 들면, (메트)아크릴계 단량체, 무수 말레인산, 말레이미드계 단량체, 디엔류)과의 공중합체가 있다. 스티렌계 공중합체로서는 예를 들면 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(AS 수지), 스티렌과 (메트)아크릴계 단량체와의 공중합체(예를 들면, 스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸 메타크릴레이트-(메트)아크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸 메타크릴레이트-(메트)아크릴산 공중합체), 스티렌-무수 말레인산 공중합체가 있다. 바람직한 스티렌계 수지로는 폴리스티렌, 스티렌과 (메트)아크릴계 단량체와의 공중합체(예를 들면, 스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체와 같이, 스티렌과 메틸 메타크릴레이트를 주성분으로 하는 공중합체), AS 수지, 스티렌-부타디엔 공중합체 등이 있다.
(메트)아크릴계 수지로서 (메트)아크릴계 단량체의 단독중합체 또는 공중합체, 및 (메트)아크릴계 단량체와 공중합성 단량체와의 공중합체를 사용할 수 있다. (메트)아크릴계 단량체로서 예를 들면 (메트)아크릴산; 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, t-부틸 (메트)아크릴레이트, 이소부틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, 옥틸 (메트)아크릴레이트 및 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트와 같은 C1-10 알킬 (메트)아크릴레이트; 페닐 (메트)아크릴레이트와 같은 아릴 (메트)아크릴레이트; 히드록시에틸 (메트)아크릴레이트 및 히드록시프로필 (메트)아크릴레이트와 같은 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트; 글리시딜 (메트)아크릴레이트; N,N-디알킬아미노알킬 (메트)아크릴레이트; (메트)아크릴로니트릴; 트리시클로데칸과 같은 지환족 탄화수소기를 갖는 (메트)아크릴레이트를 예시할 수 있다. 공중합성 단량체로는 상기 스티렌계 단량체, 비닐 에스테르계 단량체, 무수 말레인산, 말레인산 및 푸마르산이 있다. 이들 단량체는 단독으로 또는 배합하여 사용할 수 있다.
(메트)아크릴계 수지로는 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 폴리(메트)아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트-(메트)아크릴산 공중합체, 메틸 메타크릴레이트-(메트)아크릴레이트 공중합체, 메틸 메타크릴레이트-아크릴레이트-(메트)아크릴산 공중합체 및 (메트)아크릴레이트-스티렌 공중합체(MS 수지)를 들 수 있다. 바람직한 (메트)아크릴계 수지로는 폴리(메틸 (메트)아크릴레이트)와 같은 폴리(C1-6 알킬 (메트)아크릴레이트), 특히 메틸 메타크릴레이트를 주성분(약 50 내지 100 중량％, 바람직하게는 약 70 내지 100 중량％)로 하는 메틸 메타크릴레이트계 수지를 들 수 있다.
비닐 에스테르계 수지로는 비닐 에스테르계 단량체의 단독중합체 또는 공중합체(예를 들면, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 프로피오네이트), 비닐 에스테르 계 단량체와 공중합성 단량체와의 공중합체(예를 들면, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 비닐 아세테이트-비닐 클로라이드 공중합체, 비닐 아세테이트-(메트)아크릴레이트 공중합체) 및 이들의 유도체를 들 수 있다. 비닐 에스테르계 수지의 유도체로는 폴리비닐 알콜, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 폴리비닐 아세탈 수지 등이 있다.
비닐 에테르계 수지로는 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 비닐 프로필 에테르 및 비닐 t-부틸 에테르의 비닐 C1-10 알킬 에테르의 단독중합체 또는 공중합체, 비닐 C1-10 알킬 에테르와 공중합성 단량체와의 공중합체(예를 들면, 비닐 알킬 에테르-무수 말레인산 공중합체)를 들 수 있다.
할로겐 함유 수지로는 폴리비닐 클로라이드, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 공중합체, 비닐 클로라이드-(메트)아크릴레이트 공중합체, 비닐리덴 클로라이드-(메트)아크릴레이트 공중합체가 있다.
올레핀계 수지로는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 올레핀의 단독중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 에틸렌-(메트)아크릴산 공중합체 및 에틸렌-(메트)아크릴레이트 공중합체와 같은 공중합체가 있다. 지환족 올레핀계 수지로는 노르보넨 및 디시클로펜타디엔과 같은 환형 올레핀의 단독중합체 또는 공중합체(예를 들면, 입체적으로 강직인 트리시클로데칸과 같은 지환족 탄화수소기를 갖는 중합체), 환형 올레핀과 공중합성 단량체와의 공중합체(예를 들면, 에틸렌-노르보넨 공중합체, 프로필렌-노르보넨 공중합체)를 들 수 있다. 지환족 올레핀계 수지는 예를 들면 상품명 "아르톤(ARTON)", 상품명 "제오넥스(ZEONEX)"로 상업적으로 수득할 수 있다.
폴리카르보네이트계 수지로는 비스페놀류(예를 들면, 비스페놀 A)를 기재로 하는 방향족 폴리카르보네이트 및 디에틸렌 글리콜 비스알릴 카르보네이트와 같은 지방족 폴리카르보네이트가 있다.
폴리에스테르계 수지로는 테레프탈산과 같은 방향족 디카르복실산으로부터 수득될 수 있는 방향족 폴리에스테르(호모폴리에스테르, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리 C2-4 알킬렌 테레프탈레이트, 폴리 C2-4 알킬렌 나프탈레이트, 및 C2-4 알킬렌 아크릴레이트 단위(C2-4 알킬렌 테레프탈레이트 단위 및(또는) C2-4 알킬렌 나프탈레이트 단위)를 주성분(예를 들면, 50 중량％ 이상)으로 하는 코폴리에스테르가 있다. 코폴리에스테르로는 폴리 C2-4 알킬렌 아릴레이트의 구성 단위 중 C2-4 알킬렌 글리콜의 일부를 폴리옥시 C2-4 알킬렌 글리콜, C6-10 알킬렌 글리콜, 지환족 디올(예를 들면, 시클로헥산 디메탄올, 수소화 비스페놀 A), 방향족 고리가 있는 디올(예를 들면, 플루오레논 측쇄가 있는 9,9-비스(4-(2-히드록시에톡시)페닐)플루오렌, 비스페놀 A, 비스페놀 A-알킬렌 옥사이드 부가물) 등으로 치환된 코폴리에스테르, 및 방향족 디카르복실산의 일부를 프탈산 및 이소프탈산과 같은 비대칭 방향족 디카르복실산, 아디핀산과 같은 지방족 C6-12 디카르복실산 등으로 치환된 코폴리에스테르가 있다. 폴리에스테르계 수지 로는 또한 폴리아릴레이트계 수지, 아디핀산과 같은 지방족 디카르복실산으로부터 수득가능한 지방족 폴리에스테르, ε-카프로락톤과 같은 락톤의 단독중합체 또는 공중합체가 있다. 바람직한 폴리에스테르계 수지는 통상 비결정성 코폴리에스테르, 예를 들면 비결정성 코폴리에스테르(예를 들면, C2-4 알킬렌 아릴레이트계 코폴리에스테르)이다.
폴리아미드계 수지로는 나일론 46, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 610, 나일론 612, 나일론 11, 나일론 12와 같은 지방족 폴리아미드, 디카르복실산(예를 들면, 테레프탈산, 이소프탈산, 아디프산)과 디아민(예를 들면, 헥사메틸렌 디아민, m-크실렌디아민)으로부터 수득되는 폴리아미드가 있다. 폴리아미드계 수지로는 ε-카프로락탐과 같은 락탐의 단독중합체 또는 공중합체일 수 있으나, 호모폴리아미드에 제한되지 않고 코폴리아미드일 수 있다.
셀룰로오스 유도체 중에서 셀룰로오스 에스테르류로는 예를 들면 지방족 유기산 에스테르(예를 들면, 셀룰로오스 디아세테이트 및 셀룰로오스 트리아세테이트와 같은 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트, 셀룰로오스 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 및 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트와 같은 C1-6 유기산 에스테르), 방향족 유기산 에스테르(예를 들면 셀룰로오스 프탈레이트 및 셀룰로오스 벤조에이트와 같은 C7-12 방향족 카르복실산 에스테르), 무기산 에스테르류(예를 들면, 셀룰로오스 포스페이트, 셀룰로오스 술페이트)가 있으며, 아세테이트·니트레이트 셀룰로오스 에스테르와 같은 혼합산 에스테르일 수 있 다. 셀룰로오스 유도체로는 또한 셀룰로오스 카르바메이트(예를 들면, 셀룰로오스 페닐카르바메이트), 셀룰로오스 에테르류(예를 들면, 시아노에틸셀룰로오스, 히드록시 C2-4 알킬 셀룰로오스, 예를 들면 히드록시에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스; 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스와 같은 C1-6 알킬 셀룰로오스; 카르복시메틸 셀룰로오스 또는 그의 염, 벤질 셀룰로오스, 아세틸 알킬 셀룰로오스)가 있다.
바람직한 중합체로는 예를 들면 스티렌계 수지, (메트)아크릴계 수지, 비닐 에스테르계 수지, 비닐 에테르계 수지, 할로겐 함유 수지, 지환족 올레핀계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 셀룰로오스 유도체, 실리콘계 수지, 고무 또는 탄성체 등이 있다. 복수의 중합체로서는, 통상 비결정성이며 유기 용매(특히, 복수의 중합체를 용해시킬 수 있는 공통 용매)에 가용성인 수지가 사용될 수 있다. 특히, 성형성, 필름 형성성, 투명성 및 내후성이 높은 수지, 예를 들면 스티렌계 수지, (메트)아크릴계 수지, 지환족 올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 셀룰로오스 유도체(예를 들면, 셀룰로오스 에스테르류)가 바람직하다.
복수의 중합체는 적당히 배합하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 복수의 중합체의 배합에 있어서, 적어도 1개의 수지를 셀룰로오스 유도체, 특히 셀룰로오스 에스테르류(예를 들면, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 및 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트와 같은 셀룰로오스 C2-4 알킬 카르복실산 에스테르류)로 하여, 셀룰로오스 유도체를 다른 수지와 배합할 수 있다.
유리 전이 온도는 예를 들면 약 -100℃ 내지 250℃, 바람직하게는 약 -50℃ 내지 230℃, 더욱 바람직하게는 약 0 내지 200℃(예를 들면, 약 50 내지 180℃)의 범위에서 선택할 수 있다. 또한, 시트의 강도 및 강성의 견지에서, 구성 중합체 중 적어도 1개의 중합체의 유리 전이 온도가 50℃ 이상(예를 들면, 약 70 내지 200℃), 바람직하게는 100℃ 이상(예를 들면, 약 100 내지 170℃)인 것이 유리하다. 중량 평균 분자량은 1,000,000 이하(예를 들면, 약 10,000 내지 1,000,000), 바람직하게는 약 10,000 내지 700,000의 범위에서 선택할 수 있다.
본 발명에 따라서, 복수의 중합체를 포함하는 액상으로부터 용매를 증발시키거나 또는 제거함으로써 스피노달 분해하는 습식 상 분리 방법을 채용하기 때문에, 원리적으로는 복수의 수지의 상용성과 관련없이 실질적으로 등방성인 공연속 상 구조를 갖는 광산란층을 형성할 수 있다. 따라서, 서로 상용성인 복수의 중합체를 배합하여 사용하나, 스피노달 분해에 의해 상 분리 구조를 용이하게 제어하여 효율적으로 공연속 상 구조를 형성하기 위해서, 서로 비상용성 (상 분리성)인 복수의 중합체를 배합하는 경우가 많다.
복수의 중합체는 배합된 제1 중합체와 제2 중합체를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 중합체 각각은 단일의 수지 또는 복수의 수지를 포함할 수 있다. 제1 중합체와 제2 중합체와의 배합은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 제1 중합체가 셀룰로오스 유도체(예를 들면, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트와 같은 셀룰로오스 에스테르류)인 경우, 제2 중합체는 스티렌계 수지(예를 들면, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체), (메트)아크릴계 수지(예를 들면, 폴리메틸 (메트)아크릴레이트), 지환족 올레핀계 수지(예를 들면, 단량체 노르보넨으로부터 형성된 중합체), 폴리카르보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지(예를 들면, 상기한 폴리 C2-4 알킬렌 아릴레이트계 코폴리에스테르) 등일 수 있다.
제1 중합체 대 제2 중합체의 비율은 예를 들면 전자/후자 = 약 90/10 내지 10/90 (중량비), 바람직하게는 약 20/80 내지 80/20 (중량비), 더욱 바람직하게는 약 30/70 내지 70/30 (중량비), 특히 약 40/60 내지 60/40 (중량비)의 범위내에서 선택될 수 있다. 한 중합체의 비율이 지나치게 크면, 분리된 상 사이의 체적비가 기울기 때문에 산란광의 강도가 저하한다. 또한, 시트가 3종 이상의 중합체를 포함할 경우, 각 수지의 양은 통상 약 1 내지 90 중량％(예를 들면, 약 1 내지 70 중량％, 바람직하게는 약 5 내지 70 중량％, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 70 중량％) 이내에서 선택할 수 있다.
본 발명의 광산란 시트를 구성하는 광산란층은 적어도 공연속 상 구조를 가진다. 공연속 상 구조는 종종 공연속 구조 또는 삼차원적으로 연속 또는 연결된 구조를 언급하며, 적어도 2종의 구성 중합체 상이 연속하고 있는 구조(예를 들면, 망상 구조)를 의미한다. 광산란층이 적어도 공연속 상 구조를 갖고 있으면 충분하다. 따라서, 층은 공연속 구조 및 액적 구조(독립 또는 고립된 상 구조)가 혼재한 구조를 갖고 있는 구조일 수 있다. 스피노달 분해에 있어서, 상 분리의 진행에 따라 중합체는 공연속 상을 형성하고, 좀더 진행된 상 분리에서, 연속 상이 자기 자체의 표면 장력에 의해 비연속화되어, 액적 상 구조(독립적인 비드 또는 구체로 이루어진 해중도 구조)가 된다. 따라서, 상 분리의 정도에 따라서, 공연속 상 구조와 액적 상 구조의 중간적 구조, 즉 공연속 상으로부터 액적 상으로의 전이에 해당하는 중간 상 구조가 형성될 수 있다. 본 발명에서는 상기 중간적 구조도 또한 공연속 상 구조의 개념에 포함된다. 상 구조가 공연속 상 구조와 액적 구조로 이루어진 혼재 구조인 경우, 액적 상 (독립 중합체 상)의 비율은 예를 들면 30％ 이하(체적비), 바람직하게는 10％ 이하(체적비)일 수 있다. 공연속 상 구조의 형상은 특히 제한되지 않으나, 망상 구조, 특히 불규칙한 망상 구조일 수 있다.
상기한 공연속 상 구조는 층 또는 시트 면 내에서 이방성이 감소되어 있고, 실질적으로 등방성이다. 용어 "등방성"은 시트 면 내의 모든 방향에 대하여 공연속 상 구조의 상 사이 평균 거리가 실질적으로 같은 것을 의미한다.
공연속 상 구조는 통상 상 사이 거리(동일 상 사이의 거리)에 규칙성을 갖는다. 그 때문에, 시트에 입사한 광은 브래그 반사에 의해 투과 산란광이 특정 방향으로 지향한다. 따라서, 시트를 반사형 액정 디스플레이 장치에 장착하더라도, 투과 산란광을 일정한 방향으로 지향시킬 수 있어, 디스플레이 스크린을 고도로 밝게 할 수가 있고, 종래의 입자 분산형의 투과형 광산란 시트로서는 해결할 수 없던 문제점, 즉 패널 상의 광원(예를 들면, 형광등)의 영상 (윤곽)을 피할 수 있다.
또한, 광산란 시트에 있어서, 공연속 상 상 사이 평균 거리는 예를 들면 약 0.5 내지 20 ㎛(예를 들면, 약 1 내지 20 ㎛), 바람직하게는 약 1 내지 15 ㎛(예를 들면, 약 1 내지 10 ㎛)일 수 있다. 상 사이 평균 거리가 지나치게 작으면, 높은 산란광강도를 얻는 것이 어렵고, 상 사이 평균 거리가 지나치게 크면, 투과 산란광의 지향성이 저하한다.
또한, 공연속층의 상 사이 평균 거리는 화상의 현미경 사진(예를 들면, 투과형 현미경, 위상차 현미경, 공초점 레이저 현미경 사진)으로부터 측정할 수 있다. 다른 방법은 후술될 산란광의 지향성의 평가법과 동일한 방법으로 산란광강도가 최대가 되는 산란각도 θ를 측정하고, 하기의 브래그 반사 식으로부터 공연속층의 상 사이 평균 거리 d를 계산하는 것을 포함한다.
2 d·sin (θ/2) = λ
상기 식에서, d는 공연속 상의 상 사이 평균 거리이고, θ는 산란각도이며, λ는 광의 파장을 나타낸다.
상기 공연속 상 구조를 갖는 광산란 시트를 사용하면, 투과 광이 고도로 산란(고도의 광 산란성)될 수 있을 뿐만 아니라, 투과 산란광에 고도의 지향성을 부과할 수 있다. 산란광의 지향성은 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 비닐 아세테이트계 점착제 (9)에 의해 편광판 (11), 광산란 시트 (12) 및 컬러 필터 (18)이 순차적으로 적층된 적층시트, 유리 시트(두께 1 mm) (13), 및 알루미늄 반사판 (15)을 포함하는 반사형 LCD 모델 장치를 사용하여 측정할 수 있다. 이 모델 장치에 있어서, 편광판 (11)은 전방 측에 위치하고, 알루미늄 반사판은 배면 측에 위치한다. 따라서, 레이저광 조사 장치 (Nihon Kagaku ENG NEO-20 MS) (20)을 사용하 여 상기 반사형 LCD 모델 장치의 전방 면에 대하여 수직 방향으로 레이저광을 조사함으로써, 산란각도 (θ1)에서의 반사광의 강도를 검출하고, 반사광의 강도분포(산란광의 분포)를 측정할 수 있다. θ1 = 0°를 중심으로 하여 가우스 분포를 표시하는 광산란 시트에 비교하여, 본 발명의 투과형 광산란 시트를 사용하면, 특정한 방향(예를 들면, 산란각도 θ1 = 1 내지 60°(예를 들면, 2 내지 40°), 바람직하게는 5 내지 30°, 더욱 바람직하게는 10 내지 20°)에서 강한 최대 분포가 수득되고, 높은 지향성이 수득된다.
상기 모델 장치를 사용하여, 경사 방향으로부터의 입사광에 의한 디스플레이의 밝기는 도 3에 나타낸 장치로 평가할 수 있다. 즉, 레이저광 조사 장치 (Nihon Kagaku ENG NEO-20 MS) (20)을 사용하여 반사형 LCD 모델 장치의 전방 면에 대하여, 각도 θ2의 경사 방향으로부터 레이저광을 조사하여, 전방 면에서 수직방향으로 출사하는 반사광의 강도를 검출기 (21)로 검출함으로써, 경사 입사에 의한 반사광의 강도를 측정할 수 있다.
또한, 광산란 시트에 있어서, 광산란강도와 산란각도의 관계는 도 4(산란광의 강도의 측정 방법을 설명하기 위한 개략도)에 나타낸 장치를 사용하여 측정할 수 있다. 따라서, 광산란 시트 (12)의 배면에 배치된 레이저광 조사 장치 (Nihon Kagaku ENG NEO-20 MS) (20)으로부터, 광산란 시트 (12)에 레이저광을 조사한다. 레이저광은 광산란 시트 (12)에 의해 확산되면서 투과되어, 광산란 시트 (12)의 전방 측으로부터 출사한다. 산란각도 θ3에서의 투과 산란광의 강도를 검출기 (21)로 검출함으로써, 산란광의 강도를 측정할 수 있다. 이러한 측정 장치로서는, 예 를 들면 레이저광 산란 자동측정 장치(Japan Science ＆ Engineering 제조)를 사용할 수 있다.
광산란 시트의 전체 광선투과율(투명도)은 예를 들면 약 70 내지 100％, 바람직하게는 약 80 내지 100％, 더욱 바람직하게는 약 90 내지 100％이다. 또한, 전체 광선투과율은 연무측정기(hazeometer) (Nippon Densyoku Kogyo Co. Ltd. 제조, NDH-300A)에 의해 측정할 수 있다.
또한, 광산란 시트는 광산란층만을 포함할 수 있고, 투명 지지체(기판 시트 또는 필름) 및 이 투명 지지체의 적어도 한 측면에 적층된 광산란층을 포함하는 적층 시트일 수 있다.
투명 지지체(기판 시트)를 구성하는 수지로서는 광산란층의 수지와 유사한 수지를 사용할 수 있다. 바람직한 투명 지지체를 구성하는 수지로서는 예를 들면 셀룰로오스 유도체(예를 들면, 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC) 및 셀룰로오스 디아세테이트와 같은 셀룰로오스 아세테이트), 폴리에스테르계 수지(예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리아릴레이트계 수지), 폴리술폰계 수지(예를 들면, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰(PES)), 폴리에테르 케톤계 수지(예를 들면, 폴리에테르 케톤(PEK), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)), 폴리카르보네이트계 수지(PC), 폴리올레핀계 수지(예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 환형 폴리올레핀계 수지(예를 들면, 아르튼(ARTON), 제오넥스(ZEONEX)), 할로겐 함유 수지(예를 들면, 비닐리덴 클로라이드), (메트)아크릴계 수지, 스티렌계 수지(예를 들면, 폴리스티렌), 비닐 에스테르 또는 비닐 알콜계 수지(예를 들 면, 폴리비닐 알콜)을 들 수 있다. 투명 지지체는 1축 또는 2축으로 신장될 수 있고, 광학적으로 등방성인 투명 지지체가 바람직하다. 바람직한 투명 지지체는 저복굴절율의 지지 시트 또는 필름이다. 광학적으로 등방성인 투명 지지체는 미연신 시트 또는 필름을 포함하며, 예를 들면, 폴리에스테르(예를 들면, PET, PBT), 셀룰로오스 에스테르류, 특히 셀룰로오스 아세테이트류(예를 들면, 셀룰로오스 디아세테이트 및 셀룰로오스 트리아세테이트와 같은 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 및 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트와 같은 셀룰로오스 아세테이트 C3-4 알킬 카르복실산 에스테르) 등으로 이루어진 시트 또는 필름이 있다.
광산란층 또는 광산란 시트의 두께는 예를 들면 약 0.5 내지 300 ㎛, 바람직하게는 약 1 내지 100 ㎛(예를 들면, 약 10 내지 100 ㎛), 더욱 바람직하게는 약 1 내지 50 ㎛(예를 들면, 약 5 내지 50 ㎛, 특히 약 10 내지 50 ㎛)일 수 있다. 시트 두께가 지나치게 얇으면, 산란광의 강도가 저하한다. 시트 두께가 지나치게 크면, 산란성이 강해져, 지향성이 저하한다. 또한, 시트를 반사형 액정 디스플레이 장치에 적용한 경우에, 장치의 두께나 중량이 증가함과 함께, 디스플레이된 화상이 흐려지고 디스플레이된 화상의 정밀성이 저하한다. 구성 중합체 사이의 굴절율의 차가 작을 경우, 시트 두께가 상대적으로 큰 것이 바람직하고, 굴절율의 차가 클 경우, 시트 두께가 상대적으로 작은 것이 바람직하다. 또한, 광산란 시트가 투명 지지체와 광산란층을 포함할 경우, 광산란층의 두께는 예를 들어 약 1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 약 5 내지 50 ㎛, 더욱 바람직하게는 약 10 내지 30 ㎛일 수 있다.
또한, 공연속 상 구조를 갖는 광산란층 또는 광산란 시트는 필요에 따라 액정 디스플레이 장치를 구성하는 부재(특히, 광학적 부재), 예를 들면 액정 화상을 컬러화 및 고정밀화하기 위한 편광판 또는 위상차판과 같은 부재에 적층될 수 있다.
또한, 광산란 시트는 여러가지의 첨가제, 예를 들면 안정화제(예를 들면, 산화방지제, 자외선흡수제, 열안정제 등), 가소제, 착색제(염료 또는 안료), 난연제, 대전방지제 및 계면활성제을 함유할 수 있다. 또한, 광산란 시트의 표면에는 필요에 따라 여러가지의 코팅층, 예를 들면 대전방지층, 방운층(antifogging layer) 및 분리(이형)층을 광산란층의 표면에 형성할 수 있다.
[광산란 시트의 제조 방법]
본 발명의 광산란 시트(투과형 광산란 시트)는 습식 스피노달 분해법, 즉 서로 굴절율이 다른 복수의 중합체를 포함하는 혼합액으로부터 용매를 증발시키거나 또는 제거하여, 스피노달 분해에 의해 실질적으로 등방성인 공연속 상 구조를 형성함으로써 제조할 수 있다. 보다 구체적으로는, 광산란층만으로 이루어진 광산란 시트는 이형성 지지체에 혼합액을 캐스팅하고, 혼합액 중의 용매를 증발시켜, 스피노달 분해에 의한 상 분리를 유발시켜, 공연속 상 구조를 갖는 광산란층을 형성하고, 층을 고정화하고, 이형성 지지체로부터 광산란층을 박리함으로써 제조할 수 있다. 또한, 투명 지지체(예를 들면, 투명 기판 시트) 및 광산란층을 포함하는 광산 란 시트는 투명 지지체에 혼합액을 도포하고, 혼합액 중의 용매를 증발시켜, 스피노달 분해에 의한 상분리를 유발시켜, 공연속 상 구조를 형성하고, 이 구조를 고정화함으로써, 또는 접착과 같은 적층법으로 투명 지지체(투명 기판 시트)에 광산란층을 적층함으로써 제조할 수 있다.
복수의 중합체를 포함하는 혼합액은 분산액일 수 있으나, 일반적으로 중합체를 공통 용매에 용해시킨 용액(특히, 균일 용액)으로서 사용된다. 본 발명에서 스피노달 분해를 위해 습식법을 사용하기 때문에, 원리적으로는 구성 중합체의 상용성과 관련없이 공연속 상 구조를 갖는 광산란층을 형성할 수 있다. 따라서, 건식 스피노달 분해법을 적용할 수 없는 중합체계, 예를 들면 구성 중합체의 분해 온도 이하의 온도에서의 혼련에 의해 서로 상용성이 되지 않는 구성 중합체에 특히 유효하게 적용할 수 있다. 상기 공통 용매는 중합체의 종류 및 용해성에 따라서, 각 중합체를 용해시킬 수 있는 용매로부터 선택할 수 있고, 예를 들면 물, 알콜류(예를 들면, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 시클로헥산올), 지방족 탄화수소류(예를 들면, 헥산), 지환족 탄화수소류(예를 들면, 시클로헥산), 방향족 탄화수소류(예를 들면, 톨루엔, 크실렌), 할로겐화 탄화수소류(예를 들면, 디클로로메탄, 디클로로에탄), 에스테르류(예를 들면, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트), 에테르류(예를 들면, 디옥산, 테트라히드로푸란), 케톤류(예를 들면, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤), 셀로솔브(예를 들면, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브), 셀로솔브 아세테이트류, 술폭사이드(예를 들면, 디메틸 술폭사이드), 아미드류(예를 들면, 디메틸포름아미드, 디메틸아세토아미드)일 수 있고, 용매는 혼합 용매일 수 있다.
혼합액을 캐스팅 또는 도포한 후, 용매의 비점보다도 낮은 온도(예를 들면, 용매의 비점보다도 약 1 내지 120℃, 바람직하게는 약 5 내지 50℃, 특히 약 10 내지 50℃ 낮은 온도)에서 용매를 증발시키거나 또는 제거하여, 복수의 중합체의 상분리를 유발시킴으로써 스피노달 분해를 행할 수 있다. 용매의 제거는 일반적으로 건조, 예를 들면 용매의 비점에 따라서, 약 30 내지 100℃, 바람직하게는 약 40 내지 80℃의 온도에서 건조시킴으로써 행할 수 있다.
혼합액 중의 용질(중합체)의 농도는 상분리가 발생하는 범위 및 캐스팅성 및 코팅성을 손상하지 않은 범위에서 선택할 수 있고, 예를 들면 약 1 내지 40 중량％, 바람직하게는 약 2 내지 30 중량％(예를 들면, 약 2 내지 20 중량％), 더욱 바람직하게는 약 3 내지 15 중량％이며, 일반적으로 약 5 내지 25 중량％이다. 중합체 농도가 높으면 상 분리의 제어가 어려워진다. 중합체 농도가 지나치게 낮으면 캐스팅성 및 코팅성이 악화되는 경향이 있다.
스피노달 분해에 의해 형성된 공연속 상 구조는 고정화 온도 또는 구성 중합체의 유리 전이 온도 이하(예를 들면, 주성분인 중합체의 유리 전이 온도 이하)에서 냉각함으로써 고정화할 수 있다.
용매의 증발에 의한 스피노달 분해를 이용하기 때문에, 고온에서의 열 처리가 불필요하고, 용매의 제거 및 건조의 간단한 작업에 의해 공연속 상 구조를 형성할 수 있다.
또한, 투명 지지체에 혼합액을 도포하면, 용매의 종류에 따라 투명 지지체가 용해 또는 팽윤하는 경우가 있다. 예를 들면, 트리아세틸셀룰로오스 필름에 복수의 수지를 함유하는 도포액(균일 용액)을 도포하면, 용매의 종류에 따라서 트리아세틸셀룰로오스 필름의 도포 면이 용출, 침식 또는 팽윤하는 경우가 있다. 이러한 경우, 투명 지지체(예를 들며, 트리아세틸셀룰로오스 필름)의 도포면에 미리 내용제성 코팅제를 도포하여, 광학적으로 등방성인 내용제성 코팅층을 형성하는 것이 유리하다. 코팅층은 예를 들면 AS 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐 알콜계 수지(예를 들면, 폴리비닐 알콜, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체)와 같은 열가소성 수지, 에폭시계 수지, 실리콘계 수지 및 자외선 경화형 수지와 같은 경화성 수지, 경질 코팅제 등으로 형성할 수 있다.
또한, 복수의 중합체를 함유하는 혼합액 또는 도포액을 투명 지지체에 도포하는 경우, 투명 지지체의 종류에 따라서, 투명 지지체를 용해, 침식 또는 팽윤하지 않은 용매를 선택할 수 있다. 예를 들면, 투명 지지체로서 트리아세틸셀룰로오스 필름을 사용하는 경우, 혼합액 또는 도포액의 용매로서 예를 들면 테트라히드로푸란, 메틸 에틸 케톤 등을 사용하면, 필름의 성질을 손상하는 일없이, 공연속 상 구조의 광산란층을 형성할 수 있다.
[액정 디스플레이 (LCD) 장치(unit 또는 device)]
본 발명의 투과형 광산란 시트는 반사 수단을 구비한 반사형 액정 디스플레이 장치, 특히 반사 수단과 편향 수단을 구비한 반사형 액정 디스플레이 장치에 적용한다. 예를 들면, 액정 디스플레이 장치는 1개의 편광판이 있는 1개의 편광판형의 반사형 LCD 장치에 한정되지 않고, 다른 편광성을 갖는 2개의 편광판이 있는 2 개의 편광판형의 반사형 LCD 장치일 수 있다. 1개의 편광판을 사용하는 반사형 LCD 장치는 1개의 편광판, 및 여러가지의 모드(예를 들면, 트위스티드 네마틱 액정을 이용한 모드, R-OCB (optically compensated bend) 모드, 평행 배향 모드 등)를 조합한 반사형 LCD 장치일 수 있다.
또한, 본 발명의 광산란 시트는 키랄 네마틱 액정의 파장 선택 반사 특성을 이용한 반사형 LCD 장치에도 적용할 수 있다.
도 1은 반사형 LCD 장치의 일례를 표시하는 개략 단면도이다. 이 LCD 장치는 한쌍의 투명 기판(예를 들면, 유리판, 플라스틱) (3a), (3b) 사이에 봉입된 액정(예를 들면, 액정층) (4)을 구비한 액정셀 (6), 및 이 액정셀을 구성하는 투명 기판 (3) 중 하나의 투명 기판(배면 기판) (3a)에 적층된 반사 수단(예를 들면, 경면 반사판과 같은 반사층) (5), 및 컬러 디스플레이를 위한 컬러화 수단(예를 들면, 컬러 필터) (8)을 통해, 액정셀 (6)의 다른쪽의 투명 기판(전방 기판) (3b)에 적층된 광산란 시트 (2), 및 이 광산란 시트에 적층되어, 반사 수단 (5)에 의해 반사된 반사광을 편향하기 위한 편광 수단(예를 들면, 편광판과 같은 편광층) (1)을 포함한다. 한쌍의 투명 기판 (3a) 및 (3b)의 대향면에는 투명 전극(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
이러한 반사형 LCD 장치에 있어서, 관찰자측의 전방 면 (7)로부터 입사한 광(입사광)은 광산란 시트를 투과하여 확산되어, 반사 수단 (5)에 의해 반사되어, 반사광은 광산란 시트 (2)를 투과하여 재산란된다. 특히, 투과 산란광은 지향성을 가진다. 따라서, 광산란 시트 (2)를 갖는 반사형 LCD 장치에서, 높은 광산란성으 로 반사광을 산란할 수 있음과 동시에, 반사광의 강도를 소정의 방향으로 지향시킬 수 있다. 따라서, 전체 디스플레이 스크린을 밝게 할 수 있다. 또한, 컬러 디스플레이에서조차 충분한 밝기를 확보할 수 있고, 컬러 디스플레이형 반사형 LCD 장치에 있어서 선명한 컬러 화상을 표시할 수 있다.
또한, 액정 디스플레이 장치에 있어서, 액정셀의 후방에 입사광을 반사하기위한 반사 수단이 배치되어 이 반사 수단보다도 전방에 광산란 시트가 배치되어 있는 뿐, 모두 연속상 구조를 갖는 광산란 시트의 배치 위치는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 편광판은 광의 경로 (입사로 및 출사로)에 배치되어 있으면, 편광 수단과 광산란 시트와의 배치 위치도 특별히 제한되지 않고, 편광 수단의 전방에 광산란 시트를 배치할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 편광 수단에 의해 디스플레이 스크린을 밝게 하기 위해서, 액정셀의 전방에 편광판이 배치되고, 상기 액정셀과 편광판 사이에 광산란 시트가 배치된다.
반사 수단은 알루미늄 증착 막과 같은 박막으로 형성할 수 있고, 투명 기판, 컬러 필터, 광산란 시트 및 편광판은 점착제층으로 적층할 수 있다. 즉, 본 발명의 광산란 시트는 다른 기능층(예를 들면, 편광판, 위상차판, 광 반사판, 투명 도전층)과 적층하여 사용할 수 있다. 또한, 반사형 LCD 장치를 모노크롬 디스플레이 장치로서 사용할 경우, 컬러 필터는 반드시 필요하지 않다.
또한, TFT형의 액정 디스플레이 장치의 경우에는 위상차판이 반드시 필요하지 않지만, STN형 (Super Twisted Nematic) 액정 디스플레이 장치에는 위상차판을 배치할 수 있다. 위상차판은 적합한 부위, 예를 들면 전방 투명 기판과 편광판 사 이에 배치할 수 있다. 이러한 장치에 있어서, 광산란 시트는 편광판과 위상차판 사이에 배치될 수 있고, 전방 투명 기판과 위상차판 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 광산란 시트를 사용하면, 반사광에 높은 산란성과 지향성을 부여할 수 있기 때문에, 액정 디스플레이 스크린의 시야성을 향상될 수 있다. 따라서, 반사형 LCD 장치는 예를 들면 퍼스널 컴퓨터, 워드 프로세서, 액정 텔레비전, 크로노미터, 전자계산기와 같은 전기 제품의 디스플레이부에서 폭넓게 사용될 수 있다. 특히, 휴대형 정보 단말기의 액정 디스플레이 장치에 바람직하게 사용된다.
본 발명에 따라, 액상으로부터의 스피노달 분해에 의해 저 비용으로 실질적으로 등방성인 공연속 상 구조를 갖는 투과형 광산란 시트를 제조할 수 있다. 이 투과형 광산란 시트를 사용하면, 반사광에 확산성뿐만 아니라 높은 지향성을 부여할 수 있다. 따라서, 컬러 디스플레이 장치만으로도 반사형 LCD 장치의 디스플레이 스크린이 고도로 밝아질 수 있다.
<실시예>
하기 실시예에서 본 발명을 좀더 상세히 설명하나, 이에 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(아세틸화도 = 2.5％, 프로필화도 = 46％, 폴리스티렌 환산 수평균 분자량 75000, 이스트만사(Eastman) 제조, CAP-482-20) 3.6 중량부, 코폴리에스테르(플루오렌 변성 폴리에스테르 (OPET), 가네보사(Kanebo Co. Ltd.) 제조, OP7-10) 2.4 중량부를 테트라히드로푸란 (THF) 94 중량 부에 용해시켰다. 이 용액을 와이어바 #24를 사용하여 트리아세틸셀룰로오스 필름에 캐스팅한 후, 60℃의 오븐에서 2분 동안 방치하여, THF를 증발시켜 코팅층(두께 약 2 ㎛)을 형성하였다. 투과형 광학 현미경으로 관찰하였을 때, 이와 같이 수득된 시트는 공연속 상 구조를 갖고 있었다. JIS K7105에 따라 연무측정기(Nihon Denshoku Kogyo 제조, NDH-300A)로 전체 광선투과율을 측정하였고, 91％이었다.
<실시예 2>
셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(아세틸화도 = 2.5％, 프로필화도 = 45％, 폴리스티렌 환산 수평균 분자량 75000, 이스트만사 제조, CAP-482-20) 4.2 중량부 및 코폴리에스테르(플루오렌 변성 폴리에스테르(OPET), 가네보사 제조, OP7-40) 2.8 중량부를 테트라히드로푸란 (THF) 93 중량부에 용해시켰다. 이 용액을 와이어바 #24를 사용하여 트리아세틸셀룰로오스 필름 상에 캐스팅한 후, 60℃의 오븐에서 2분 동안 방치하여, THF를 증발시켜 코팅층(두께 약 2 ㎛)을 형성하였다. 투과형 광학 현미경으로 관찰하였을 때, 이와 같이 수득된 시트는 공연속 상 구조를 갖고 있었다. 전체 광선투과율은 91％이었다.
<실시예 3>
셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(아세틸화도 = 2.5％, 프로필화도 = 46％, 폴리스티렌 환산 수평균 분자량 25000, 이스트만사 제조, CAP-482-0.5) 3 중량부 및 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(아크릴로니트릴 함량 33.3 중량％, 수평균 분자량 30000, 테크노폴리머사(Technopolymer Co. Ltd.) 제조, 290ZF) 2 중량부를 아세톤 95 중량부에 용해시켰다. 이 용액을 와이어바 #20를 사용하여, 폴리비 닐 알콜로 미리 코팅한 트리아세틸셀룰로오스 필름에 캐스팅한 후, 실온에서 3분 동안 방치하여, 아세톤을 증발시켜 코팅층(두께 약 2 ㎛)을 형성하였다. 투과형 광학 현미경으로 관찰하였을 때, 이와 같이 수득된 시트는 공연속 상 구조를 갖고 있었다. 전체 광선투과율은 83％이었다.
<실시예 4>
셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(아세틸화도 = 2.5％, 프로필화도 = 46％, 폴리스티렌 환산 수평균 분자량 75000, 이스트만사 제조, CAP-482-20) 5 중량부 및 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(아크릴로니트릴 함량 33.3 중량％, 수평균 분자량 56000, 테크노폴리머사 제조, SAN-T) 4 중량부를 아세톤 91 중량부에 용해시켰다. 이 용액을, 와이어바 #20를 사용하여, 폴리비닐 알콜로 미리 코팅한 트리아세틸셀룰로오스 필름에 캐스팅한 후, 실온에서 3분 동안 방치하여, 아세톤을 증발시켜 코팅층(두께 약 2㎛)을 형성하였다. 투과형 광학 현미경으로 관찰하였을 때, 이와 같이 수득된 시트는 공연속 상 구조를 갖고 있었다. 전체 광선투과율은 81％이었다.
<비교예 1>
셀룰로오스 아세테이트(다이셀 가가꾸 고교 가부시끼가이샤(Daicel Chemical Industries Ltd.) 제조, LT-105) 70 중량부를 메틸렌 클로라이드/메탄올 혼합 용매(9/1, 중량비) 90 중량부에 용해시켰다. 용액에 가교 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA)계 미립자(세끼스이 가가꾸사(Sekisui Kagaku Co. Ltd.) 제조, MBX-2) 30 중량부를 첨가하고, 캐스팅하여, 두께 50 ㎛의 시트를 수득하였다. 투과형 광학 현미경으로 관찰하였을 때, 이와 같이 수득된 시트는 불규칙한 액적 상 구조를 갖고 있었다. 액적 직경의 평균치는 3.0 ㎛이었고, 전체 광선투과율은 92％이었다.
[산란 특성의 평가]
(1) 광산란 시트의 투과 산란 특성
실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 수득한 광산란 시트에 대하여, 도 4에 도시한 바와 같이, 수직 방향에서 시트 상에 광을 입사하여 산란광강도와 산란각도의 관계를 레이저 광산란 자동측정 장치(Japan Science ＆ Engineering 제조)를 사용하여 측정하였다.
결과를 도 5에 표시한다. 도 5로부터 분명한 바와 같이, 불규칙한 액적 상 구조를 가지는 비교예 1의 시트는 가우스 분포형의 산란광강도를 나타내었다. 한편, 실시예의 시트는 특정 각도(실시예 1에서는 약 21°, 실시예 2에서는 약 12°, 실시예 3에서는 약 29°, 실시예 4에서는 약 13°)에서 산란광이 지향하고 있었다.
(2) 디스플레이 밝기
실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 수득한 광산란 시트를 사용하여, 도 3에 표시하는 반사형 LCD 모델 장치를 제작하였다. 각 장치를 경사 상측에서 백색 집중 광선을 조사하고, 전방 측으로부터 수직방향으로 반사하는 광의 강도를 측정하였다 (도 3). 입사 각도(산란각도 θ2)에서의 수직 방향의 반사광의 강도를 하기의 기준에 따라서 평가하였다.
A: 매우 밝음
B: 밝음
C: 보통 내지 어두음
산란각도 θ2 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
10° C B B B B
15° B B B A B
20° A A B B C
25° B B B B C
30° B C B B C
표 1로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 투과형 광산란 시트에서, 특정한 산란각도에서 반사광의 강도는 강하였고, 반사광은 높은 지향성을 가졌다.
본 발명에 따라, 액상으로부터의 스피노달 분해에 의해 저 비용으로 실질적으로 등방성인 공연속 상 구조를 갖는 투과형 광산란 시트를 제조할 수 있다. 이 투과형 광산란 시트를 사용하면, 반사광에 확산성뿐만 아니라 높은 지향성을 부여할 수 있다. 이로 인해, 컬러 디스플레이 장치만으로도 반사형 LCD 장치의 액정 디스플레이 스크린이 고도로 밝아진다.

Claims (17)

  1. 굴절율이 다른 복수의 중합체를 포함하고 적어도 공연속 상(共連續相) 구조를 갖는 광산란층을 포함하며, 이 공연속 상 구조가 복수의 중합체를 포함하는 액상으로부터의 스피노달 분해에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 광산란 시트.
  2. 제1항에 있어서, 입사광이 등방성적으로 산란하고, 투과 산란광이 산란각도 2 내지 40°에서 산란광강도의 극대치를 가지며, 전체 광선투과율이 70 내지 100％인 광산란 시트.
  3. 제1항에 있어서, 공연속 상의 상 사이 평균 거리가 0.5 내지 20 ㎛인 광산란 시트.
  4. 제1항에 있어서, 복수의 중합체의 굴절율의 차가 0.01 내지 0.2인 광산란 시트.
  5. 제1항에 있어서, 광산란층이 스티렌계 수지, (메트)아크릴계 수지, 비닐 에스테르계 수지, 비닐 에테르계 수지, 할로겐 함유 수지, 지환족 올레핀계 수지, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 실리콘계 수지, 셀룰로오스 유도체, 및 고무 또는 탄성체로 이루어진 군으로부터 선택된 복수의 중 합체를 포함하는 것인 광산란 시트.
  6. 제1항에 있어서, 광산란층이 비결정성이며 공통 용매에 가용성인 복수의 중합체를 포함하는 것인 광산란 시트.
  7. 제1항에 있어서, 광산란층이 적어도 셀룰로오스 에스테르류를 포함하는 것인 광산란 시트.
  8. 제7항에 있어서, 셀룰로오스 에스테르가 셀룰로오스와 C2-4 알킬카르복실산과의 에스테르를 포함하는 것인 광산란 시트.
  9. 제1항에 있어서, 광산란층이 중량비가 10/90 내지 90/10인 제1 중합체와 제2 중합체를 포함하는 것인 광산란 시트.
  10. 제9항에 있어서, 제1 중합체가 셀룰로오스 유도체를 포함하고, 제2 중합체는 스티렌계 수지, (메트)아크릴계 수지, 환형 올레핀계 수지, 폴리카르보네이트계 수지 및 폴리에스테르계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 중합체를 포함하는 것인 광산란 시트.
  11. 제1항에 있어서, 투명 지지체, 및 이 투명 지지체의 적어도 한 면에 적층된 광산란층을 포함하는 광산란 시트.
  12. 제11항에 있어서, 투명 지지체가 광학적으로 등방성인 것인 광산란 시트.
  13. 제11항에 있어서, 투명 지지체가 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 것인 광산란 시트.
  14. 굴절율이 다른 복수의 중합체 및 용매로 이루어진 층으로부터 용매를 제거하여, 스피노탈 분해에 의해 공연속 상 구조를 형성하는 것을 포함함을 특징으로 하는 광산란 시트의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 투명 지지체에 혼합액을 도포하고, 혼합액의 용매를 제거하여, 공연속 상 구조를 형성하는 광산란 시트의 제조 방법.
  16. 액정이 봉입된 액정셀, 이 액정셀의 후방에 배치되고 입사 광을 반사하기 위한 반사 수단, 및 이 반사 수단의 전방에 배치된 제1항에 기재된 광산란 시트를 포함하는 반사형 액정 디스플레이 장치.
  17. 제16항에 있어서, 액정셀의 전방에 편광판이 배치되고, 액정셀과 편광판 사 이에 제1항에 기재된 광산란 시트가 배치되어 있는 반사형 액정 디스플레이 장치.
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