KR100801912B1

KR100801912B1 - 위상차 필름 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100801912B1
Application number: KR1020057012779A
Authority: KR
Inventors: 스케 슈토우; 히로아키 고바야시; 다쿠야 마츠나가
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2008-02-12
Also published as: TW200419198A; KR20050084525A; CN1748159A; US20060192913A1; KR20080005431A; JP2004264345A; WO2004070439A1; TWI296341B

Abstract

위상차층의 배향방향이 고정밀도로 제어되어 있고, 또한 제조 비용이 낮은 위상차 필름 및 그 제조방법을 제공한다. 도 1 을 참조하면서 설명한다. 먼저, 투명 기재 (10) 위에 광학적 이방성층 (11) 이 적층된 기재 부착 광학적 이방성층 (12) 을 준비한다. 다음으로, 광학성 이방성층 (11) 위에 편광 자외선광에 반응하는 폴리머와 액정성 화합물을 포함하는 용액을 도공하여 건조시킨다. 그리고, 편광 자외선광을 조사하여 상기 액정성 화합물을 배향시키고, 필요에 따라 비편광 자외선광을 조사하여 상기 액정성 화합물을 가교시킴으로써, 상기 광학성 이방성층 (11) 위에 위상차층 (13) 이 직접 형성된 위상차 필름 (1) 을 제작한다.

광학적 이방성층, 위상차층, 위상차 필름, 광학소자

Description

위상차 필름 및 그 제조방법{PHASE DIFFERENCE FILM AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}

기술분야

본 발명은, 화상 표시 장치, 예를 들어 액정 표시 장치 (LCD) 등에 바람직하게 사용되는 위상차 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

배경기술

위상차 필름 (광학 보상 필름, 보상 시트 등으로도 일컬어짐) 은, 광학 보상에 의해 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치에 있어서의 콘트라스트 향상이나 시야각 범위의 확대를 실현하는 중요한 부재이다.

최근, 상기 위상차 필름을 사용한 광학 보상에 있어서, 보다 고도의 보상을 위해 광축방향이 다른 복수의 층을 겹치는 기술이 다수 제안되고 있다. 예를 들어, 특히 항공기재용 LCD 의 시야각 보상을 위해서는, A-Plate 위상차 필름과 O-Plate 위상차 필름을 겹쳐서 사용하는 것이 유효하다고 보고되어 있다 (미국특허 제 6266114 호 명세서 참조). 또한, A-Plate, O-Plate, C-Plate 의 적층의 조합에 의한 LCD 의 시야각 보상도 제안되어 있다 (미국특허 제 5504603 호 명세서 참조). 또한, 액정성 화합물로 이루어지는 보상층 (위상차층) 을, 광배향막을 개재하여 적층한 보상 시트 (위상차 필름) 를 제안하는 것도 있다 (예를 들어 일본국 공개특허공보 제2002-14233 호 참조). 또, 상기 A-plate, C-plate 및 O- plate 는, 모두 소위 일축성의 광학적 이방성을 갖는 층이다. 상기 A-plate 는, 광축이 그 면내방향에 존재하고, 그 광학 특성 조건이 하기 식 (I) 을 만족하는 경우는 정 (Positive) 의 A-plate, 하기 식 (II) 를 만족하는 경우는 부 (Negative) 의 A-plate 라 칭한다.

nx> ny= nz (I)

nx<ny= nz (II)

또한, 상기 C-plate 는 광축이 그 면내방향과 수직인 두께방향에 존재하고, 그 광학 특성 조건이 하기 식 (III) 을 만족하는 경우는 Positive (정의) C-plate, 하기 식 (IV) 를 만족하는 경우는 Negative (부의) C-plate 라 불린다.

nx= ny<nz (III)

nx= ny> nz (IV)

상기 식 (I)∼(IV) 에 있어서, nx, ny 및 nz 는 상기 층에 있어서의 X 축, Y 축 및 Z 축방향의 굴절율을 나타낸다. 단, 상기 X 축 및 Y 축 중 어느 하나는 상기 층의 면내에서 최대의 굴절율을 나타내는 축방향이고, 다른 하나는 그 축에 수직인 상기 면내의 축방향이다. Z 축은 상기 X 축 및 Y 축에 수직인 두께방향을 나타낸다. 그리고, 상기 0-plate 에서, 광축방향은 면내방향 및 Z 축방향 (면내방향에 수직인 두께방향) 에서 볼 때 경사져 있다.

상기 복수의 층을 겹치기 위해서는, 복수의 위상차 필름을 사용하는 방법과 단일 위상차 필름 위에 상기 복수의 층을 적층시키는 방법을 생각할 수 있는데, 액정 표시 장치의 박형화를 위해서는 후자의 방법이 좋다. 위상차 필름에는 연신 에 의해 굴절율 이방성을 부여한 연신 필름이나 액정성 화합물을 필름 위에 도공하여 배향시킨 도공 필름 등이 있지만, 단일 위상차 필름 위에 상기 복수의 층을 적층할 수 있는 것은 도공 필름이다. 최근에는 액정 표시 장치를 한층 더 박형화시키는 것과 고기능화가 강하게 요구되고 있고, 특히 광학적 이방성층과 1 층 이상의 위상차층을 포함하는 도공 필름의 개발이 주목을 모으고 있다.

상기 도공 필름에 있어서, 액정성 화합물을 포함하는 위상차층을 형성하기 위해서는, 상기 액정성 화합물을 어느 특정한 축방향에 배향시킬 필요가 있다. 그것을 위한 방법으로서, 배향막을 사용하는 방법 (예를 들어 일본국 공개특허공보 제 2002-14233 호 참조) 및 배향 기판을 사용하는 방법이 있다.

배향막을 사용하는 방법의 개요는, 예를 들면 다음과 같다. 즉, 먼저 광학적 이방성층이 그 위에 형성된 기재를 준비한다. 이 기재로는, 예를 들어 투명하고 광학적으로 등방인 고분자 필름 등을 사용한다. 다음으로, 상기 광학적 이방성층 위에 배향막 형성용 액을 도공하여 평활한 막을 형성한다. 그 막에 러빙 처리나 광조사 등을 추가로 실시하여 액정 배향 규제력을 부여하여 배향막으로 한다. 그리고, 그 배향막 위에 액정성 화합물 용액 또는 용융한 액정성 화합물 등을 도공하여 위상차층을 형성한다. 위상차층을 2 층 이상 적층시키는 경우는, 위상차층 위에 배향막 형성용 액을 더 도공하고, 그 후 상기와 동일한 조작을 반복하여 배향막 및 위상차층을 형성한다.

이 방법은 각 위상차층을 형성할 때마다 배향막의 형성공정이 필요하고, 그 때마다 러빙 처리나 광조사 등의 처리를 실시할 필요가 있다. 그 때문에, 재료 및 제조 공정수를 많이 필요로 하여 비용이 든다. 또한, 일반적으로 광학적 이방성층은 고분자 화합물로 이루어지고, 배향막 형성용 액 중에 함유되는 유기 용매 등에 의해 침식되기 쉽다. 그 때문에, 배향막 형성용의 액을 도포하더라도, 상기 액이 광학적 이방성층에 스며들어 배향막으로서의 기능을 하지 못하게 될 우려가 있다.

한편, 배향 기판을 사용하는 방법의 개요는 이하와 같다. 즉, 먼저 광학적 이방성을 갖는 배향 기판을 준비한다. 다음으로, 그 위에 액정성 화합물의 용액 또는 용융한 액정성 화합물 등을 도공하여 위상차층을 형성한다. 한편, 광학적 이방성층이 그 위에 형성된 기재를 준비한다. 이 기재로는, 예를 들어 투명하고 광학적으로 등방인 고분자 필름 등이 사용된다. 다음으로, 상기 광학적 이방성층 위에 접착제를 도포한다. 그리고, 상기 위상차층과 상기 접착제를 접합한 후, 상기 배향 기판을 제거한다 (이하, 이 조작을 「전사」라고도 함). 위상차층을 2 층 이상 적층시키는 경우는, 위상차층 위에 추가로 접착제를 도포하고, 그 위에 추가로 별도 제작한 위상차층을 전사한다.

그러나, 이 방법은, 위상차층을 형성할 때마다 액정성 화합물을 배향 기판에 도공하는 공정과 전사하는 공정이 필요하여, 위상차 필름의 제조 프로세스가 번잡하고 비용이 높아진다. 또한, 위상차층마다 배향성이 다른 배향 기판을 준비할 필요가 있어, 이 때문에 재료 비용이 추가로 든다. 또한, 배향 기판으로는, 일반적으로 비용 등의 관점에서 연신 플라스틱 필름, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 등이 사용되지만, 액정성 화합물의 배향을 임의로 제어하는 것이 어렵 다는 문제가 있다.

상기한 바와 같이, 배향막이나 배향 기판을 사용하는 방법은, 제조 공정수가 많아 재료 비용도 높아지는 문제가 있다. 또한, 배향막이나 접착제 등은, 위상차 필름의 광학적 기능의 관점에서는 불필요하고, 박형화를 위해서는 되도록 생략하는 것이 바람직하다.

배향막이나 배향 기판을 사용하지 않고 액정을 배향시키는 기술, 특히 편광 자외선광을 사용하는 방법은 지금까지 몇가지 보고되어 있다 (예를 들어, 일본국 특허공표공보 제 2002-517605 호 및 가와쯔끼 등, Jpn. J. Appl. Phys., 2002, Vol.41, p.198-200 참조). 예를 들어, 직선 광중합성 폴리머와 광중합성 액정 모노머의 혼합물을 사용하여 액정 배향층을 제작하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 먼저 유리 플레이트 위에 상기 혼합물을 도공한 다음, 편광 자외선광을 조사하여 상기 폴리머를 중합시킨다. 그리고, 상기 액정 모노머를 비편광의 자외선에 의해 경화시키면, 상기 편광 자외선광의 편광면에 평행한 배향을 갖는 액정 배향층이 얻어진다 (일본국 특허공표공보 제 2002-517605 호 참조). 또한, 광반응성 액정 폴리머와 액정 모노머의 혼합물에 편광 자외선을 조사하고, 그 후 열처리하여 액정 배향층을 얻는 방법도 있다 (가와쯔끼 등, Jpn. J. Appl. Phys., 2002, Vo1.41, p.198-200 참조).

그러나, 이들 예에서의 액정 배향층은 모두 유리 플레이트 등의 위에 단독으로 형성되어 있고, 필름 위의 위상차층으로서 제작된 것은 아니다. 또한, 상기 액정 배향층은 모두 단층으로 형성되어 있고, 광학적 이방성층 위에 위상차층을 형 성한 예 및 위상차층을 2 층 이상 겹쳐 형성한 예는 제시되어 있지 않았다.

발명의 개시

따라서, 본 발명은 위상차층의 배향방향이 정밀하게 제어되어 있고, 또한 제조비용이 낮은 위상차 필름 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 위상차 필름은, 광학적 이방성층과 위상차층을 포함하고, 상기 위상차층은 배향된 액정성 화합물을 포함하는 위상차 필름으로서, 상기 광학적 이방성층 위에 상기 위상차층이 직접 적층되어 있는 것을 특징으로 한다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 실시예 1 의 위상차 필름의 종단면도이다.

도 2 는 실시예 1 에서의 편광 자외선광의 조사상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 3 은 실시예 2 의 위상차 필름의 사시도이다.

도 4 는 비교예 1 의 위상차 필름의 종단면도이다.

도 5 는 비교예 2 의 위상차 필름의 사시도이다.

도 6 은 편광 해석의 모식도이다.

도 7 은 실시예 1의 위상차 필름에서의 위상차와 경사각의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 8 은 실시예 2 의 위상차 필름에서의 위상차와 경사각의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 9 는 비교예 1 의 위상차 필름에서의 위상차와 경사각의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 10 은 비교예 2 의 위상차 필름에서의 위상차와 경사각의 관계를 나타낸 그래프이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

다음으로, 본 발명의 실시형태에 관해 설명한다.

본 발명의 위상차 필름은 광학적 이방성층 위에 배향막이나 접착제를 개재하지 않고 위상차층이 직접 적층되어 있기 때문에, 배향막이나 접착제의 재료 비용을 절약할 수 있다. 또한, 배향막이나 접착제 등이 없는 만큼 박형화가 가능하다. 또, 본 발명에서는, 광학적 이방성층 중 또 다른 한층의 광학적 이방성층 위에 직접 적층되고 배향된 액정성 화합물을 포함하는 것을 「위상차층」이라 부른다.

본 발명의 위상차 필름은, 상기와 같이 광학적 이방성층과 위상차층을 주요구성요소로 한다. 우선, 상기 위상차층에 관해 설명한다.

본 발명의 위상차 필름에 있어서, 상기 위상차층은 1 층에 한정되지 않고, 복수 존재해도 된다. 각 위상차층은 그들의 사이에 배향막이나 접착제 등을 개재하지 않고 직접 적층되어 있는 것이 바람직하다. 위상차층의 수는 특별히 한정되지 않고, 위상차 필름이 탑재되는 액정 표시 장치의 액정셀 등에 따라 적절히 선택하면 된다.

상기 위상차층에 포함되는 액정성 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 막대상 액정성 화합물, 평판상 액정성 화합물 및 그들의 중합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 단독으로 사용해도 되고 2 종류 이상을 혼합하여 사용해도 되며, 중합물의 경우는 호모폴리머이어도 되고 헤테로폴리머 (공중합체) 이어도 된다. 상기 중합물은, 액정성을 남기고 있어도 되고, 중합이나 가교에 의해 액정성이 상실되어 있어도 된다. 상기 액정성 화합물은 가교 구조를 갖는 것이, 배향상태가 상기 가교 구조에 의해 고정화되어 열에 대하여 안정적이므로 바람직하다. 또한, 배향성이 양호하고 배향 결함이 적다는 이유에 의해, 네마틱 액정성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 액정성 화합물로는, 구체적으로는, 예를 들어 아조메틴류, 아족시류, 시아노비페닐류, 시아노페닐에스테르류, 벤조산에스테르류, 시클로헥산카르복시산페닐에스테르류, 시아노페닐시클로헥산류, 시아노 치환 페닐피리미딘류, 알콕시 치환 페닐피리미딘류, 페닐디옥산류, 톨란류, 알케닐시클로헥실벤조니트릴류 등의 액정성 화합물 및 그들의 중합물 등을 사용할 수 있다.

상기 액정성 화합물의 배향방향은 특별히 한정되지 않고, 최적의 광학 보상이 얻어지도록 적절히 설정하면 된다. 예를 들어, 트위스티드 네마틱 (TN) 형 액정 표시 장치나 OCB 형 액정 표시 장치의 액정셀에 있어서 양호한 시야각 특성을 달성하기 위해서는, 상기 배향방향이 상기 광학적 이방성층의 면방향에 대하여 경사져 있는 것이 바람직하다. 이 배향상태로는, 예를 들어 이른바 균질 틸트 배향이나 하이브리드 배향 등이 있다. 이들 중에서도, 표시특성이나 제조의 용이성 등의 관점에서, 상기 액정성 화합물의 경사각도가 상기 위상차층의 두께방향의 위치에 따라 연속적으로 변화하는 하이브리드 배향이 바람직하다. 또한, 양호 한 시야각 보상을 얻기 위해서는, 상기 액정성 화합물의 배향방향의 벡터에 있어서의 상기 광학적 이방성층의 면방향의 벡터성분이, 상기 광학적 이방성층의 광축과 직교하는 것이 바람직하다. 상기 액정성 화합물의 배향방향이 상기 위상차층의 두께방향의 위치에 따라 다른 배향상태는, 상기 하이브리드 배향 외에, 이른바 카이랄 네마틱 배향 등이 있다. VA 형 액정 표시 장치에 있어서 양호한 시야각 보상을 얻기 위해서는 카이랄 네마틱 배향 등이 바람직하다. 그 외에도 화상 표시 장치의 종류 등에 따라 바람직한 배향상태를 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 이른바 호모지니어스 배향이나 호메오트로픽 배향 등이 가능하다.

상기 위상차층은, 상기 액정성 화합물의 배향방향을 유지하기 쉽다는 이유에 의해, 배향한 폴리머를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 액정성 화합물과 상기 폴리머의 비는 특별히 한정되지 않고, 그들 물질의 종류에 따라서도 달라지지만, 상기 위상차층의 성능이나 제조의 용이성 등을 고려하여 적절히 선택하면 된다. 또한, 상기 위상차층은 그 기능을 저해하지 않는 범위내에서 상기 액정성 화합물 및 상기 폴리머 이외의 물질을 적절히 함유하고 있어도 된다.

또한, 상기 위상차층의 광학 특성은 특별히 한정되지 않고, 최적의 광학 보상이 얻어지도록 적절히 설정하면 되지만, 예를 들어 정의 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 광학적 이방성층에 관해 설명한다.

상기 광학적 이방성층의 형태는 특별히 한정되지 않고, 본 발명의 위상차 필름이 사용되는 화상 표시 장치의 종류나 액정 표시 소자의 액정셀 등에 따라 적절 히 선택하면 되지만, 예를 들어 고분자 화합물로 이루어지는 연신 필름, 또는 도공막 등이 선택 가능하다. 상기 도공막은, 예를 들어 투명하고 광학적으로 등방인 고분자 필름 등의 위에 형성하여 사용한다.

상기 연신 필름은 특별히 한정되지 않지만 열가소성 고분자를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 열가소성 고분자는 단독으로 사용해도 되고 2 종류 이상 병용해도 된다. 상기 열가소성 고분자로는, 예를 들어 폴리올레핀 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리노르보르넨계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리술폰, 폴리알릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리메타크릴산에스테르, 폴리아크릴산에스테르, 셀룰로오스에스테르 및 그들의 공중합체 등을 사용할 수 있다. 또한, 일본국 공개특허공보 제2001-343529 호 (WO 01/37007) 에 기재된 폴리머 필름을 들 수 있다. 이 폴리머 재료로는, 예를 들어 측쇄에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와 측쇄에 치환 또는 비치환의 페닐기 및 시아노기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있고, 예를 들어 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 또, 상기 폴리머 필름은, 예를 들어 상기 수지 조성물의 압출 성형물이어도 된다.

상기 도공막을 형성하는 재료로는, 예를 들어 각종 고분자 화합물이나 액정성 화합물 등을 사용할 수 있고, 단독으로 사용해도 되고 2 종류 이상 혼합하여 사용해도 된다. 상기 액정성 화합물의 종류나 그 배향상태 등은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상기 위상차층과 동일하다. 또한, 상기 고분자 화합물은 특 별히 한정되지 않지만, 예를 들어 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리(에테르케톤), 폴리(아미드-이미드) 및 폴리(에스테르-이미드) 등을 사용할 수 있다. 또, 여기서 폴리(에테르케톤), 폴리(아미드-이미드) 및 폴리(에스테르-이미드) 는, 각각 에테르 결합과 카르보닐기를 포함하는 고분자 화합물, 아미드 결합과 이미드 결합을 포함하는 고분자 화합물 및 에스테르 결합과 이미드 결합을 포함하는 고분자 화합물을 가리킨다. 이하, 이들 고분자 화합물에 관해 더욱 구체적으로 설명한다.

상기 폴리이미드로는, 예를 들어 면내배향성이 높고 유기용제에 가용인 폴리이미드를 들 수 있다. 예를 들어, 일본국 특허공표공보 제 2000-511296 호에 개시된 9,9-비스(아미노아릴)플루오렌과 방향족 테트라카르복시산이무수물과의 축합 중합 생성물, 구체적으로는 하기 식 (1) 에 나타내는 반복 단위를 1 개 이상 포함하는 폴리머를 들 수 있다.

상기 식 (1) 중, R³∼R⁶ 은, 수소, 할로겐, 페닐기, 1∼4 개의 할로겐원자 또는 C_1~10 알킬기로 치환된 페닐기 및 C_1~10 알킬기로 이루어지는 군에서 각각 독립 적으로 선택되는 1 종류 이상의 치환기이다. 바람직하게는, R³∼R⁶ 은 할로겐, 페닐기, 1∼4 개의 할로겐원자 또는 C_1∼10 알킬기로 치환된 페닐기 및 C_1~10 알킬기로 이루어지는 군에서 각각 독립적으로 선택되는 1 종류 이상의 치환기이다.

상기 식 (1) 중, Z 는 예를 들어 C_6∼20 의 4 가 방향족기이고, 바람직하게는 피로멜리트기, 다환식 방향족기, 다환식 방향족기의 유도체 또는 하기 식 (2) 로 나타내는 기이다.

상기 식 (2) 중, Z' 은, 예를 들어 공유 결합, C(R⁷)₂기, CO 기, O 원자, S 원자, SO₂ 기, Si(C₂H₅)₂ 기 또는 NR⁸ 기이고, 복수의 경우 각각 동일하거나 상이하다. w 는, 1 내지 10 의 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, 복수의 경우 각각 동일하거나 상이하다. R⁹ 는 각각 독립적으로 수소, 불소 또는 염소이다.

상기 다환식 방향족기로는, 예를 들어 나프탈렌, 플루오렌, 벤조플루오렌 또는 안트라센으로부터 유도되는 4 가의 기를 들 수 있다. 또한, 상기 다환식 방 향족기의 치환 유도체로는, 예를 들어 C_1~10 의 알킬기, 그 불소화 유도체 및 F 나 Cl 등의 할로겐으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 기로 치환된 상기 다환식 방향족기를 들 수 있다.

그 밖에도, 예를 들어 일본국 특허공표공보 제 8-511812 호에 기재된 반복 단위가 하기 일반식 (3) 또는 (4) 로 나타내는 호모폴리머나, 반복 단위가 하기 일반식 (5) 로 나타내는 폴리이미드 등을 들 수 있다. 또, 하기 식 (5) 의 폴리이미드는, 하기 식 (3) 의 호모폴리머의 바람직한 형태이다.

상기 일반식 (3)∼(5) 중, G 및 G' 는 예를 들어, 공유 결합, CH₂기, 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)₂기 및 N(CH₃) 기로 이루어지는 군에서 각각 독립적으로 선택되는 기를 나타내고, 각각 동일하거나 상이해도 된다.

상기 식 (3) 및 식 (5) 중, L 은 치환기이고, d 및 e 는 그 치환수를 나타낸다. L 은, 예를 들어 할로겐, C_1-3 알킬기, C_1-3 할로겐화알킬기, 페닐기 또는 치환 페닐기이고, 복수의 경우 각각 동일하거나 상이하다. 상기 치환 페닐기로는, 예를 들어 할로겐, C₁ _-3알킬기 및 C₁ _-3 할로겐화알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종류 이상의 치환기를 갖는 치환 페닐기를 들 수 있다. 또한, 상기 할로겐으로는, 예를 들어 불소, 염소, 브롬 또는 요오드를 들 수 있다. d 는 0 내지 2 의 정수이고, e 는 0 내지 3 의 정수이다.

상기 식 (3)∼(5) 중, Q 는 치환기이고, f 는 그 치환수를 나타낸다. Q 로는, 예를 들어 수소, 할로겐, 알킬기, 치환 알킬기, 니트로기, 시아노기, 티오알킬기, 알콕시기, 아릴기, 치환 아릴기, 알킬에스테르기 및 치환 알킬에스테르기로 이루어지는 군에서 선택되는 원자 또는 기이고, Q 가 복수인 경우 각각 동일하거나 상이하다. 상기 할로겐으로는, 예를 들어 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 들 수 있다. 상기 치환 알킬기로는, 예를 들어 할로겐화알킬기를 들 수 있다. 또한 상기 치환 아릴기로는, 예를 들어 할로겐화아릴기를 들 수 있다. f 는 0 내지 4 의 정수이고, g 및 h 는 각각 0 내지 3 및 1 내지 3 의 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 군에서 각각 독립적으로 선택되는 기이다. 그중에서도, R¹⁰ 및 R¹¹ 은 각각 독립적으로 할로겐화알킬기인 것이 바람직하다.

상기 식 (5) 중, M¹ 및 M² 는 동일하거나 상이하고, 예를 들어 할로겐, C_1-3 알킬기, C_1-3 할로겐화알킬기, 페닐기 또는 치환 페닐기이다. 상기 할로겐으로는, 예를 들어 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 들 수 있다. 또한, 상기 치환 페닐기로는, 예를 들어 할로겐, C_1-3알킬기 및 C_1-3할로겐화알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종류 이상의 치환기를 갖는 치환 페닐기를 들 수 있다.

이들 폴리이미드 중에서도, 예를 들어 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)-헥사플루오로프로판이무수물과 2,2-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노비페닐을 반응시켜 얻어지는 폴리아믹산을 추가로 이미드화하여 얻어지는 폴리이미드, 즉 하기 식 (6) 으로 표시되는 폴리이미드가 특히 바람직하다.

또, 이들 폴리이미드의 이미드화율은 특별히 한정되지 않지만 높을수록 좋고, 이상적으로는 100% 이며, 상기 식 (1)∼(6) 은 그 이미드화율 100% 의 상태를 나타내는 식이다.

상기 폴리이미드로는, 그 밖에 미국특허 제 5071997 호, 미국특허 제 5480964 호 및 일본국 특허공표공보 평 10-508048 호 등에 기재된 폴리이미드가 있다. 또한, 예를 들어 상기 기술한 바와 같은 골격 (반복 단위) 이외의 산이무수물이나 디아민을 적절히 공중합시킨 코폴리머를 들 수 있다.

상기 산이무수물로는, 예를 들어 방향족 테트라카르복시산이무수물을 들 수 있다. 상기 방향족 테트라카르복시산이무수물로는, 예를 들어 피로멜리트산이무수물, 벤조페논테트라카르복시산이무수물, 나프탈렌테트라카르복시산이무수물, 복소환식 방향족 테트라카르복시산이무수물, 2,2'-치환 비페닐테트라카르복시산이무수물 등을 들 수 있다.

상기 피로멜리트산이무수물로는, 예를 들어 피로멜리트산이무수물, 3,6-디페닐피로멜리트산이무수물, 3,6-비스(트리플루오로메틸)피로멜리트산이무수물, 3,6-디브로모피로멜리트산이무수물, 3,6-디클로로피로멜리트산이무수물 등을 들 수 있다. 상기 벤조페논테트라카르복시산이무수물로는, 예를 들어 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복시산이무수물, 2,3,3',4'-벤조페논테트라카르복시산이무수물, 2,2',3,3'-벤조페논테트라카르복시산이무수물 등을 들 수 있다. 상기 나프탈렌테트라카르복시산이무수물로는, 예를 들어 2,3,6,7-나프탈렌-테트라카르복시산이무수물, 1,2,5,6-나프탈렌-테트라카르복시산이무수물, 2,6-디클로로-나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복시산이무수물 등을 들 수 있다. 상기 복소환식 방향족 테트라카르복시산이무수물로는, 예를 들어 티오펜-2,3,4,5-테트라카르복시산이무수물, 피라진-2,3,5,6-테트라카르복시산이무수물, 피리딘-2,3,5,6-테트라카르복시산이무수물 등을 들 수 있다. 상기 2,2'-치환 비페닐테트라카르복시산이무수물로 는, 예를 들어 2,2'-디브로모-4,4',5,5'-비페닐테트라카르복시산이무수물, 2,2'-디클로로-4,4',5,5'-비페닐테트라카르복시산이무수물, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4',5,5'-비페닐테트라카르복시산이무수물 등을 들 수 있다.

또한, 상기 방향족 테트라카르복시산이무수물의 그 밖의 예로는, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복시산이무수물, 비스(2,3-디카르복시페닐)메탄이무수물, 비스(2,5,6-트리플루오로-3,4-디카르복시페닐)메탄이무수물, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판이무수물, 4,4'-(3,4-디카르복시페닐)-2,2-디페닐프로판이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르이무수물, 4,4'-옥시디프탈산이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)술폰산이무수물, (3,3',4,4'-디페닐술폰테트라카르복시산이무수물), 4,4'-[4,4'-이소프로필리덴-디(p-페닐렌옥시)]비스(프탈산무수물), N,N-(3,4-디카르복시페닐)-N-메틸아민이무수물, 비스(3,4-디카르복시페닐)디에틸실란이무수물 등을 들 수 있다.

이들 중에서도, 상기 방향족 테트라카르복시산이무수물로는, 2,2'-치환 비페닐테트라카르복시산이무수물이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2,2'-비스(트리할로메틸)-4,4',5,5'-비페닐테트라카르복시산이무수물이고, 더욱 바람직하게는 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4',5,5'-비페닐테트라카르복시산이무수물이다.

상기 디아민으로는, 예를 들어 방향족 디아민을 들 수 있고, 구체예로는 벤젠디아민, 디아미노벤조페논, 나프탈렌디아민, 복소환식 방향족 디아민 및 기타 방향족 디아민을 들 수 있다.

상기 벤젠디아민으로는, 예를 들어 o-, m- 및 p-페닐렌디아민, 2,4-디아미노 톨루엔, 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'-디아미노벤조페논 등을 들 수 있다. 상기 나프탈렌디아민으로는, 예를 들어 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'-디아미노디페닐술폰 등을 들 수 있다.

상기 폴리에테르케톤으로는, 예를 들어 일본국 공개특허공보 제2001-49110 호에 기재된 하기 일반식 (7) 로 나타내는 폴리아릴에테르케톤을 들 수 있다.

상기 식 (7) 중, X 는 치환기를 나타내고, q 는 그 치환수를 나타낸다. X 는, 예를 들어 할로겐원자, 저급 알킬기, 할로겐화알킬기, 저급 알콕시기 또는 할로겐화알콕시기이고, X 가 복수인 경우 각각 동일하거나 상이하다.

상기 할로겐원자로는, 예를 들어 불소원자, 브롬원자, 염소원자 및 요오드원자를 들 수 있고, 이들 중에서도 불소원자가 바람직하다. 상기 저급 알킬기로는, 예를 들어 C_1∼6 의 직쇄 또는 분기쇄를 갖는 저급 알킬기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 C_1∼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 할로겐화알킬기로는, 예를 들어 트리플루오로메틸기 등의 상기 저급 알킬기의 할로겐화물을 들 수 있다. 상기 저급 알콕시기로는, 예를 들어 C_1∼6의 직쇄 또는 분기쇄의 알콕시기가 바람직하고, 보다 바람직하게는 C_1∼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 할로겐화알콕시기로는, 예를 들어 트리플루오로메톡시기 등의 상기 저급 알콕시기의 할로겐화물을 들 수 있다.

상기 식 (7) 중, q 는 0 내지 4 의 정수이다. 상기 식 (7) 에 있어서는, q=0 이고 또한 벤젠환의 양단에 결합한 카르보닐기와 에테르의 산소원자가 서로 파라 위치에 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 식 (7) 중, R¹ 은 하기 식 (8) 로 나타내는 기이고, m 은 0 또는 1 의 정수이다.

상기 식 (8) 중, X' 는 치환기를 나타내고, 예를 들어 상기 식 (7) 에서의 X 와 마찬가지다. 상기 식 (8) 에 있어서, X' 가 복수인 경우 각각 동일하거나 상이하다. q' 는 상기 X' 의 치환수를 나타내고, 0 내지 4 의 정수이며, q'=0 이 바람직하다. 또한, p 는 0 또는 1 의 정수이다.

상기 식 (8) 중, R² 는 2 가의 방향족기를 나타낸다. 이 2 가의 방향족기로는, 예를 들어 o-, m- 또는 p-페닐렌기 또는 나프탈렌, 비페닐, 안트라센, o-, m- 또는 p-테르페닐, 페난트렌, 디벤조푸란, 비페닐에테르 또는 비페닐술폰으로부터 유도되는 2 가의 기 등을 들 수 있다. 이들 2 가의 방향족기에 있어서, 방향족에 직접 결합하고 있는 수소가 할로겐원자, 저급 알킬기 또는 저급 알콕시기로 치환되어도 된다. 이들 중에서도, 상기 R² 로는 하기 식 (9)∼(15) 로 이루어지는 군에서 선택되는 방향족기가 바람직하다.

상기 식 (7) 중, 상기 R¹ 로는, 하기 식 (16) 로 나타내는 기가 바람직하고, 하기 식 (16) 에 있어서, R² 및 p 는 상기 식 (8) 과 동일한 의미이다.

또한, 상기 식 (7) 중, n 은 중합도를 나타내고, 예를 들어 2∼5000 의 범위이며, 바람직하게는 5∼500 의 범위이다. 또한, 그 중합은 동일한 구조의 반복 단위로 이루어지는 것이어도 되고, 상이한 구조의 반복 단위로 이루어지는 것이어도 된다. 후자의 경우에는, 반복 단위의 중합형태가 블록 중합이어도 되고, 랜덤 중합이어도 된다.

또한, 상기 식 (7) 로 나타내는 폴리아릴에테르케톤의 말단은, p-테트라플루오로벤조일렌기측이 불소이고 옥시알킬렌기측이 수소원자인 것이 바람직하고, 이러한 폴리아릴에테르케톤은, 하기 일반식 (17) 로 나타낼 수 있다. 또, 하기 식에 있어서, n 은 상기 식 (7) 과 동일한 중합도를 나타낸다.

상기 식 (7) 로 나타내는 폴리아릴에테르케톤의 구체예로는, 하기 식 (18)∼(21) 로 나타내는 것 등을 들 수 있고, 하기 각 식에 있어서, n 은 상기 식 (7) 과 동일한 중합도를 나타낸다.

상기 폴리에테르케톤으로는, 그 밖에 일본국 공개특허공보 제2001-64226 호에 기재된 불소 함유 폴리아릴에테르케톤 등도 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 폴리아미드 또는 폴리에스테르로는, 예를 들어 일본국 특허공표공보 평10-508048 호에 기재된 폴리아미드나 폴리에스테르를 들 수 있고, 그들의 반복 단위는, 예를 들어 하기 일반식 (22) 로 나타낼 수 있다.

상기 식 (22) 중, Y 는 0 또는 NH 이다. 또한, E 는, 예를 들어 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 이루어 지는 군에서 선택되는 1 종류 이상의 기이고, 각각 동일하거나 상이해도 된다. 상기 E 에 있어서, R 은 C₁ _-3 알킬기 및 C₁ _-3 할로겐화알킬기 중 1 종류 이상이며, 카르보닐 관능기 또는 Y 기에 대하여 메타 위치 또는 파라 위치에 있다.

또한, 상기 (22) 중, A 및 A' 은 치환기이고, t 및 z 는 각각의 치환수를 나타낸다. 또한, p 는 0 내지 3 의 정수이고, q 는 1 내지 3 의 정수이며, r 은 0 내지 3 의 정수이다.

상기 A 는, 예를 들어 수소, 할로겐, C_1-3 알킬기, C_1-3할로겐화알킬기, OR (여기서, R 은 상기 정의한 것이다.) 로 나타내는 알콕시기, 아릴기, 할로겐화 등에 의한 치환 아릴기, C_1-9 알콕시카르보닐기, C_1-9 알킬카르보닐옥시기, C_1-12 아릴옥시카르보닐기, C_1-12 아릴카르보닐옥시기 및 그 치환 유도체, C_1-12 아릴카르바모일기, 그리고 C_1-12아릴카르보닐아미노기 및 그 치환 유도체로 이루어지는 군에서 선택되고, 복수의 경우 각각 동일하거나 상이하다. 상기 A' 는, 예를 들어 할로겐, C_1-3 알킬기, C_1-3 할로겐화알킬기, 페닐기 및 치환 페닐기로 이루어지는 군에서 선택되고, 복수의 경우 각각 동일하거나 상이하다. 상기 치환 페닐기의 페닐환 위의 치환기로는, 예를 들어 할로겐, C_1-3 알킬기, C_1-3 할로겐화알킬기 및 이들의 조합을 들 수 있다. 상기 t 는 0 내지 4 의 정수이고, 상기 z 는 0 내지 3 의 정수이다.

상기 식 (22) 로 나타내는 폴리아미드 또는 폴리에스테르의 반복 단위 중에 서도 하기 일반식 (23) 으로 나타내는 것이 바람직하다.

상기 식 (23) 중, A, A' 및 Y 는 상기 식 (22) 로 정의한 것이며, v 는 0 내지 3 의 정수, 바람직하게는 0 내지 2 의 정수이다. X 및 y 는 각각 0 또는 1 이지만, 모두 0 인 경우는 없다.

상기 광학적 이방성층은, 박막화, 즉 두께를 작게 할 수 있는 등의 관점에서 액정성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 박막이고 또한 이축성의 광학적 이방성을 발현할 수 있는 등의 이유에 의해, 폴리이미드를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 광학적 이방성층의 광학 특성은 특별히 한정되지 않고, 일축성이어도 되고 이축성이어도 되며, 위상차 필름의 사용 목적에 따라 최적의 효과가 얻어지도록 적절히 설정할 수 있다. 예를 들어, 수직배향형 (VA 형) 액정 표시 장치의 액정셀에 있어서 양호한 시야각 보상을 실현하기 위해서는, 부의 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 것이 바람직하다. 다른 일례로서, 상기 광학적 이방성층은 경사 방향으로부터의 편광자의 축어긋남을 보상하기 위해 이축성의 굴절율 이방성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광학적 이방성층은 투명 기재 위에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 투명 기재의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 고분자 필름 등을 사용할 수 있다. 상기 고분자 필름에 사용할 수 있는 폴리머도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르계 폴리머, 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체 (AS 수지) 등의 스티렌계 폴리머, 비스페놀 A·탄산 공중합체 등의 폴리카보네이트계 폴리머, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌·프로필렌 공중합체 등의 직쇄 또는 분지상 폴리올레핀, 폴리노르보르넨 등의 시클로 구조를 포함하는 폴리올레핀, 염화비닐계 폴리머, 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 술폰계 폴리머, 폴리에테르술폰계 폴리머, 폴리에테르에테르케톤계 폴리머, 폴리페닐렌술피드계 폴리머, 비닐알코올계 폴리머, 염화비닐리덴계 폴리머, 비닐부티랄계 폴리머, 알릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머 및 에폭시계 폴리머가 바람직하고, 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종류 이상 병용해도 된다. 기타, 상기 일본국 공개특허공보 제2001-343529 호 (WO 01/37007) 에 기재된 폴리머 필름 등도 바람직하게 사용할 수 있다.

또, 본 발명의 위상차 필름은 어떠한 방법으로 제조해도 되지만, 이하에 설명하는 본 발명의 제조방법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.

(위상차 필름의 제조방법)

다음으로, 본 발명의 위상차 필름의 제조방법에 관해 설명한다.

본 발명의 위상차 필름의 제조방법은,

광학적 이방성층 위에, 액정성 화합물과 편광 자외선광에 반응하는 폴리머를 포함하는 용액을 도포하는 공정,

상기 용액을 건조시켜 위상차층의 전구층을 형성하는 공정, 및

상기 전구층 표면에 편광 자외선광을 조사하는 공정을 포함한다.

배향막을 사용하는 종래의 제조방법에서는, 배향막 형성용 액으로서 편광자외선광에 반응하는 폴리머를 포함하는 용액과 위상차층 형성용 액으로서 액정성 화합물을 포함하는 용액을 각각 별도로 사용하였다. 이 방법에서는, 상기 배향막 형성용 액을 광학적 이방성층 위에 도포하고 건조시킨 후, 편광 자외선광을 조사하여 배향막을 형성하고, 추가로 그 위에 상기 위상차층 형성용 액을 도포하고 건조시켜 위상차층을 형성한다. 그러나, 상기와 같이, 배향막 형성용 액이 광학적 이방성층에 스며들어 배향막으로서의 기능을 다하지 못하게 되는 경우가 있었다.

본 발명에서는, 액정성 화합물과 편광 자외선광에 반응하는 폴리머의 양방을 포함하는 용액을 광학적 이방성층 위에 도포하면, 상기 폴리머만을 포함하고 상기 액정성 화합물을 포함하지 않는 용액을 도포한 경우와 비교하여 액정 배향능이 발휘되기 쉽다는 것을 발견하였다. 이 때문에, 본 발명의 제조방법에서는 상기 용액을 건조시켜 위상차층의 전구층를 형성하고, 그 표면에 편광 자외선광을 조사함으로써, 배향방향이 정밀하게 제어된 위상차층을 형성시킬 수 있다.

이 제조방법에 의하면, 배향막, 배향 기판, 접착제 등을 사용하지 않고 광학적 이방성층 위에 위상차층을 형성할 수 있기 때문에 재료 비용의 저감이 가능하다. 또한, 배향막의 형성공정이나 위상차층의 전사공정이 불필요하기 때문에, 그만큼 제조 공정수가 적어 제조효율의 향상 및 비용 저감으로 이어진다.

상기 본 발명의 위상차 필름의 제조방법은, 상기 액정성 화합물을 가교시키는 공정을 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 가교방법은 특별히 한정되지 않고, 광가교이어도 되고 열가교이어도 되지만, 반응성이 높고, 또한 제어가 용이하다는 이유에서, 비편광 자외선광에 의한 가교방법이 바람직하다. 상기 전구층 표면에 비편광 자외선광을 조사함으로써, 상기 액정성 화합물을 가교시키는 것이 가능하다.

상기 위상차층을 형성한 후, 그 위에 추가로 동일한 방법으로 위상차층을 형성하면, 배향막이나 배향 기판을 사용하지 않고, 상기 위상차층 위에 또 한층의 위상차층을 직접 적층시킬 수 있다. 동일한 방법을 반복하여 위상차층을 몇층이라도 적층시킬 수 있다.

보다 구체적으로는, 본 발명의 위상차 필름의 제조방법은, 예를 들어 이하와 같이 하여 행할 수 있다. 단, 이것은 본 발명의 제조방법의 일실시형태에 지나지 않고 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

즉, 먼저 광학적 이방성층을 제작한다. 상기 연신 필름 형상의 광학적 이방성층을 얻기 위해서는 예를 들어 이하와 같이 한다. 먼저, 상기 열가소성 고분자 등의 고분자 화합물을 압출 성형법이나 유연 제막 등에 의해 고분자 필름으로 성형한다. 그 고분자 필름을 롤법, 세로연신 등에 의해 처리하면 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 필름상 광학적 이방성층이 얻어지고, 텐터 가로연신이나 이축 연신 등에 의해 처리하면 이축성의 굴절율 이방성을 갖는 필름 형상의 광학적 이방성층이 얻어진다.

상기 도공막상의 광학적 이방성층을 얻기 위해서는, 예를 들어 이하와 같이 한다. 먼저 기재를 준비한다. 이 기재로는, 예를 들어 플라스틱 기재 등이 바람직하고, 또한 투명 기재, 예를 들어 광학적으로 등방인 고분자 필름 등이 바람직하다. 이 고분자 필름에 사용할 수 있는 폴리머는 특별히 한정되지 않지만 바람직한 것은 상기와 같다. 한편, 상기 폴리이미드 등의 고분자 화합물을 용매에 녹여 용액을 조제한다. 용매는 상기 고분자 화합물을 용해할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산부틸, 아세트산이소부틸, 프로피온산부틸 및 카프로락톤 등의 에스테르, 또는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸프로필케톤, 메틸이소프로필케톤, 메틸이소부틸케톤, 디에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논 및 메틸시클로헥사논 등의 케톤, 또는 톨루엔 등의 탄화수소가 사용가능하고, 단독으로 사용해도 되고 2 종류 이상 병용해도 된다.

그리고, 상기 용액을 상기 기재 위에 도포하고, 가열 등에 의해 건조시키면, 두께방향의 위상차 (Rth) 가 발현되어 nx=ny>nz 를 만족하는 도공막, 즉 부의 일축성의 굴절율 이방성을 갖는 광학적 이방성층을 얻을 수 있다. 또한, 이 광학적 이방성층을 기재마다 연신하거나 또는 수축하는 등의 수단에 의해 평면내의 분자를 배향하면, nx > ny > nz (또는 ny > nx > nz) 의 특성을 갖는 도공막, 즉 이축성의 굴절율 이방성을 갖는 광학적 이방성층을 얻을 수 있다. 여기서, 도공방법은 특별히 한정되지 않고, 스핀코트법, 롤코트법, 플로우코트법, 프린트법, 딥코트법, 유연 제막법, 바코트법, 그라비아 인쇄법 등을 적절히 사용하여 행할 수 있다.

또, 본 발명에서는, nx, ny 및 nz 는 각종 필름, 광학적 이방성층, 위상차층 등에 있어서의 X 축, Y 축 및 Z 축방향의 굴절율을 나타낸다. 단, 상기 X 축 및 Y 축의 어느 하나는 상기 필름이나 층의 면내에서 최대의 굴절율을 나타내는 축방향이고, 다른 하나는 그 축에 수직인 상기 면내의 축방향이다. 그리고, Z 축은 상기 X 축 및 Y 축에 수직인 두께방향을 나타낸다.

다음으로, 상기 광학적 이방성층 위에 위상차층을 형성한다. 즉, 먼저 액정성 화합물과 편광 자외선광에 반응하는 폴리머를 포함하는 용액을 조제한다. 상기 액정성 화합물과 상기 폴리머의 혼합비는 특별히 한정되지 않고, 그 물질의 종류에 따라서도 다르지만, 예를 들어 질량비로 9:1∼1:1, 바람직하게는 5:1∼3:1 이다.

여기서 사용가능한 액정성 화합물은 도공 가능한 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상기 각 액정성 화합물 또는 그들의 중합물 등이다.

또한, 상기 폴리머는 편광 자외선광에 반응하는 관능기를 분자쇄 중에 포함하고 있으면 특별히 한정되지 않고, 목적에 따른 폴리머를 적절히 사용할 수 있다. 상기 관능기로는, 예를 들어 편광 자외선광에 대하여 이량화 반응을 나타내는 신나모일기, 쿠마린기, 칼콘기 및 광이성화 반응을 나타내는 아조기 등이 있다.

그리고, 이 용액을 상기 광학적 이방성층 위에 도포하고 건조시켜 위상차층의 전구층을 형성한다. 그리고, 편광 자외선광을 조사하여 상기 폴리머를 반응시켜, 동시에 상기 액정성 화합물을 배향시킨다.

여기서, 상기 액정성 화합물의 배향방향은 조사되는 편광 자외선광의 입사 각도를 변경함으로써 임의로 제어할 수 있다. 예를 들어, 벤드 배향된 OCB 타입의 액정셀용의 시야각 보상에서는, 상기 광학적 이방성층의 정의 이방성 광축과 직교하도록 액정이 배열되고, 또한 위상차층의 두께방향으로 액정이 경사져 있는 배향형태가 되게 할 필요가 있다. 그 경우, 상기 편광 자외선광의 편광면을 상기 광학적 이방성층의 정의 이방성 광축에 대하여 직교시키거나 또는 평행하게 하고, 또한 입사 각도를 위상차층 평면에 대하여 경사지게 한다. 이 경우, 상기 광학적 이방성층은, 예를 들어 정의 일축성의 A-Plate 위상차 특성을 나타내는 광학적 이방성층이나, A-Plate 성분과 부의 C-Plate 성분의 특성을 동시에 겸비하는 이축성의 광학적 이방성층이 가능하다.

또한 필요에 따라, 상기 액정성 화합물을 가열이나 광조사 등의 처리에 의해 가교시켜 위상차층을 형성한다.

또한, 위상차층이 액정성 화합물의 중합물을 포함하는 경우, 용액 조제시부터 중합물을 사용해도 되고, 모노머의 용액을 조제하여, 가열이나 광조사 등의 처리에 의해 가교시킬 때에 동시에 중합시켜도 된다.

이상과 같이 하여 본 발명의 위상차 필름을 제조할 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 액정성 화합물을 포함하는 광학적 이방성층을 얻고자 하는 경우는, 상기 위상차층의 형성과 동일한 방법으로 상기 광학적 이방성층을 형성할 수 있다.

(광학 소자 및 화상 표시 장치)

다음으로, 본 발명의 위상차 필름을 사용한 광학 소자 및 화상 표시 장치에 관해 설명한다.

본 발명의 광학 소자는, 본 발명의 위상차 필름과 편광자를 포함하는 광학 소자이다. 그 이외의 구성요소는 특별히 한정되지 않지만, 상기 편광자의 보호나 상기 광학 소자의 변형 억제를 위해 투명 보호 필름을 추가로 포함하고, 상기 투명 보호 필름이 상기 위상차 필름과 상기 편광자 사이에 협재되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 편광자에 투명 보호 필름이 적층된 편광판에 추가로 본 발명의 위상차 필름을 적층시켜 본 발명의 광학 소자로 할 수 있다. 또한, 본 발명의 광학 소자는 이들 편광자나 투명 보호 필름 이외의 임의의 구성요소를 적절히 포함하고 있어도 된다. 이하, 본 발명의 광학 소자의 각 구성요소에 관해 더욱 구체적으로 설명한다.

상기 편광자로는 특별히 한정되지 않지만, 연신한 폴리머 필름이 양호한 광학 특성을 얻기 쉬우므로 바람직하다. 예를 들어, 종래 공지의 방법에 의해, 각종 필름에 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질을 흡착시켜 염색하고, 가교, 연신, 건조시켜 조제한 것 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 자연광을 입사시키면 직선 편광을 투과하는 필름이 바람직하고, 광투과율이나 편광도가 우수한 것이 바람직하다. 상기 이색성 물질을 흡착시키는 각종 필름으로는, 예를 들어 폴리비닐알코올 (PVA) 계 필름, 부분 포르말화 PVA 계 필름, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름, 셀룰로오스계 필름 등의 친수성 고분자 필름 등을 들 수 있고, 이들 외에도, 예를 들어 PVA 의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔 배향 필름 등도 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 폴리 비닐알코올계 편광 필름이 양호한 광학 특성을 얻기 쉬우므로 바람직하다. 또한, 상기 편광자의 두께는, 예를 들어 1∼80㎛ 의 범위이지만, 이에 한정되지 않는다.

상기 투명 보호 필름으로는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 투명 필름을 사용할 수 있지만, 예를 들어 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차단성, 등방성 등이 우수한 것이 바람직하다. 이러한 투명 보호 필름의 재질의 구체예로는, 트리아세틸셀롤로스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 폴리노르보르넨계, 폴리올레핀계, 아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또한, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 그 중에서도, 편광 특성이나 내구성 면에서, 표면을 알칼리 등으로 비누화 처리한 TAC 필름이 바람직하다. 기타, 상기 일본국 공개특허공보 제2001-343529호 (WO 01/37007) 에 기재된 폴리머 필름 등도 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 상기 투명 보호 필름은, 예를 들어 착색되지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 필름 두께방향의 위상차값 (Rth) 이 -90nm∼+75nm 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 -80nm∼+60nm 이며, 특히 바람직하게는 -70nm∼+45nm 의 범위이다. 상기 위상차값이 -90nm∼+75nm 의 범위이면, 보호 필름에 기인하는 착색 (광학적인 착색) 을 충분히 해소할 수 있다. 단, 이 경우의 Rth 는 하기 식 (V) 로 나타내는 것으로 한다. 또, 하기 식에 있어서, nx, ny 및 nz 의 정의는 상기와 같고, d 는 상기 투명 보호 필름의 막두께를 나타낸다.

Rth=[{(nx+ny)/2}-nz]×d (V)

상기 투명 보호 필름의 두께는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 위상차나 보호 강도 등에 따라 적절히 결정할 수 있지만, 통상 500㎛ 이하이고, 바람직하게는 5∼300㎛, 보다 바람직하게는 5∼150㎛ 의 범위이다.

상기 투명 보호 필름은, 예를 들어 편광자에 상기 각종 투명 수지를 도포하는 방법, 상기 편광자에 상기 투명 수지제 필름을 적층하는 방법 등의 종래 공지방법에 따라 적절히 형성할 수 있고, 또한 시판품을 사용할 수도 있다. 또한, 본 발명의 위상차 필름이 투명 기재를 포함하는 경우, 상기 투명 기재가 상기 투명 보호 필름을 겸하고 있어도 된다.

또한, 상기 투명 보호 필름은, 추가로 예를 들어, 하드코트 처리, 반사방지 처리, 스티킹의 방지나 확산, 안티글레어 등을 목적으로 한 처리 등이 실시된 것이어도 된다. 상기 하드코트 처리란, 표면의 손상방지 등을 목적으로 하고, 예를 들어 상기 투명 보호 필름의 표면에, 경화형 수지로 구성되는, 경도나 미끄럼성이 뛰어난 경화 피막을 형성하는 처리이다. 상기 경화형 수지로는, 예를 들어 실리콘계, 우레탄계, 아크릴계, 에폭시계 등의 자외선 경화형 수지 등을 사용할 수 있고, 상기 처리는 종래 공지 방법에 의해 행할 수 있다. 스티킹의 방지는 인접하는 층과의 밀착 방지를 목적으로 한다. 상기 반사방지 처리란, 편광판 표면에서의 외광의 반사방지 등을 목적으로 하여, 종래 공지의 반사방지층 등의 형성에 의해 행할 수 있다.

상기 안티글레어 처리란, 외광이 반사함에 따른 투과광의 시인 방해를 방지하는 것 등을 목적으로 하고, 예를 들어 종래 공지방법에 의해 상기 투명 보호 필름의 표면에 미세한 요철 구조를 형성함으로써 행할 수 있다. 이러한 요철 구조의 형성방법으로는, 예를 들어 샌드블라스트법이나 엠보싱 가공 등에 의한 조면화 방식 또는 전술한 바와 같은 투명 수지에 투명 미립자를 배합하여 상기 투명 보호 필름을 형성하는 방식 등을 들 수 있다.

상기 투명 미립자로는, 예를 들어 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등을 들 수 있고, 그 밖에도 도전성을 가지는 무기계 미립자나, 가교 또는 미가교의 폴리머 입상물 등으로 구성되는 유기계 미립자 등을 사용할 수도 있다. 상기 투명 미립자의 평균 입경은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.5∼20㎛ 의 범위이다. 또한, 상기 투명 미립자의 배합 비율은 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로 전술한 바와 같은 투명 수지 100 질량부당 2∼70 질량부의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5∼50 질량부의 범위이다.

상기 투명 미립자를 배합한 안티글레어층은, 예를 들어 투명 보호 필름 그 자체로 사용할 수도 있고, 또한 투명 보호 필름 표면에 도공층 등으로서 형성되어도 된다. 또한, 상기 안티글레어층은 투과광을 확산하여 시각을 확대하기 위한 확산층 (시각 보상 기능 등) 을 겸하는 것이어도 된다.

또, 상기 반사방지층, 스티킹방지층, 확산층, 안티글레어층 등은, 상기 투명 보호 필름과는 별개로, 예를 들어 이들 층을 형성한 시트 등으로 구성되는 광학층 으로서 편광판에 적층해도 된다.

또한, 상기 편광판은, 추가로 그 밖의 광학층, 예를 들어 반사판, 반투과 반사판, 휘도 향상 필름 등, 액정 표시 장치 등의 형성에 사용되는 종래 공지의 각종 광학층을 포함하고 있어도 된다. 이들 광학층은 1 종류여도 되고, 2 종류 이상을 병용해도 되며, 또한 1 층이어도 되고, 2 층 이상을 적층해도 된다. 이하에, 이러한 일체형 편광판에 관해 설명한다.

먼저, 반사형 편광판 또는 반투과 반사형 편광판의 일례에 관해 설명한다. 상기 반사형 편광판은 상기 편광자 및 투명 보호 필름에 추가로 반사판이, 상기 반투과 반사형 편광판은 상기 편광자 및 투명 보호 필름에 추가로 반투과 반사판이 각각 적층되어 있다.

상기 반사형 편광판은, 예를 들어 액정셀의 이측에 배치되어, 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사시켜 표시하는 타입의 액정 표시 장치 (반사형 액정 표시 장치) 등에 사용할 수 있다. 이러한 반사형 편광판은, 예를 들어 백라이트 등의 광원의 내장을 생략할 수 있기 때문에, 액정 표시 장치의 박형화를 가능하게 하는 등의 이점을 갖는다.

상기 반사형 편광판은, 예를 들어 상기 탄성률을 나타내는 편광판의 한면에 금속 등으로 구성되는 반사판을 형성하는 방법 등, 종래 공지의 방법에 의해 제작할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 상기 편광판에서의 투명 보호 필름의 한면 (노출면) 을 필요에 따라 매트 처리하고, 상기 면에 알루미늄 등의 반사성 금속으로 이루어지는 금속 호일이나 증착막을 반사판으로서 형성한 반사형 편광판 등을 들 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 각종 투명 수지에 미립자를 함유시켜 표면을 미세 요철 구조로 한 투명 보호 필름 위에, 그 미세 요철 구조를 반영시킨 반사판을 형성한 반사형 편광판 등도 들 수 있다. 그 표면이 미세 요철 구조인 반사판은, 예를 들어 입사광을 난반사에 의해 확산시켜, 지향성이나 번쩍거림을 방지하여, 명암의 편차를 억제할 수 있다는 이점을 갖는다. 이러한 반사판은, 예를 들어 상기 투명 보호 필름의 요철 표면에, 진공 증착 방식, 이온 플레이팅 방식, 스퍼터링 방식 등의 증착 방식이나 도금 방식 등, 종래 공지방법에 의해 직접 상기 금속 호일이나 금속 증착막으로서 형성할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 편광판의 투명 보호 필름에 상기 반사판을 직접 형성하는 방식 대신, 반사판으로서 상기 투명 보호 필름과 같은 적당한 필름에 반사층을 형성한 반사 시트 등을 사용해도 된다. 상기 반사판에 있어서의 상기 반사층은 통상 금속으로 구성되기 때문에, 예를 들어 산화에 의한 반사율의 저하방지, 나아가 초기 반사율의 장기 지속이나, 투명 보호 필름의 별도 형성을 회피하는 점 등에서, 그 사용 형태는 상기 반사층의 반사면이 상기 필름이나 편광판 등으로 피복된 상태인 것이 바람직하다.

한편, 상기 반투과형 편광판은, 상기 반사형 편광판에 있어서, 반사판 대신 반투과형의 반사판을 갖는 것이다. 상기 반투과형 반사판으로는, 예를 들어 반사층으로 광을 반사하고 또한 광을 투과하는 하프 미러 등을 들 수 있다.

상기 반투과형 편광판은, 예를 들어 액정셀의 이측에 형성되고, 액정 표시 장치 등을 비교적 밝은 분위기로 사용하는 경우에는 시인측 (표시측) 으로부터의 입사광을 반사하여 화상을 표시하며, 비교적 어두운 분위기에 있어서는 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 분위기하에서는 백라이트 등과 같은 광원의 사용 에너지를 절약할 수 있는 한편, 비교적 어두운 분위기 하에서도 상기 내장 광원을 적용하여 사용할 수 있는 타입의 액정 표시 장치 등의 형성에 유용하다.

다음으로, 상기 편광자 및 투명 보호 필름에 추가로 휘도 향상 필름이 적층된 편광판의 일례를 설명한다.

상기 휘도 향상 필름으로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 유전체의 다층 박막이나 굴절율 이방성이 상이한 박막 필름의 다층 적층체와 같이, 소정 편광축의 직선 편광은 투과하고, 다른 광은 반사하는 특성을 나타내는 것 등을 사용할 수 있다. 이러한 휘도 향상 필름으로는, 예를 들어 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. 이들은, 좌우 한쪽의 원편광을 반사하고, 다른 광은 투과하는 특성을 나타내는 것으로, 예를 들어 닛또덴꼬사 제조의 상품명 「PCF350」, Merck 사 제조의 상품명「Transmax」 등을 들 수 있다.

본 발명의 광학 소자의 제조방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지방법에 의해 제조할 수 있지만, 예를 들어 각 구성요소끼리 (위상차 필름, 편광자, 투명 보호 필름 등) 점착제나 접착제 등의 층을 사이에 두고 적층시키는 방법에 의해 제조할 수 있다. 상기 점착제나 접착제 등의 종류는 특별히 한정되지 않고, 상기 각 구성요소의 재질 등에 따라 적절히 결정할 수 있지만, 예를 들어 아크릴계, 비닐알코올계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계 등의 폴리머제 접착제나, 고무계 접착제 등을 들 수 있다. 또, 본 발명에서는 「접착제」 와 「점착제」 에 명확한 구별은 없지만, 접착제 중에서 피접착물끼리의 박리나 재접착이 비교적 용이한 것을 「점착제」라 부른다. 상기 기술한 바와 같은 점착제나 접착제 등은, 예를 들어 습도나 열의 영향에 의해서도 잘 벗겨지지 않고 광투과율이나 편광도도 뛰어나다. 구체적으로는, 상기 편광자가 PVA 계 필름인 경우, 예를 들어 접착 처리의 안정성 등의 점에서 PVA 계 접착제가 바람직하다. 이들 접착제나 점착제는, 예를 들어 그대로 편광자나 투명 보호 필름의 표면에 도포해도 되고, 상기 접착제나 점착제로 구성된 테이프나 시트와 같은 층을 상기 표면에 배치해도 된다. 또, 예를 들어 수용액으로서 조제한 경우, 필요에 따라 다른 첨가제나 산 등의 촉매를 배합해도 된다. 또, 상기 접착제를 도포하는 경우는, 예를 들어 상기 접착제 수용액에 추가로 다른 첨가제나 산 등의 촉매를 배합해도 된다. 이러한 접착층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1nm∼500nm 이고, 바람직하게는 10nm∼300nm 이며, 보다 바람직하게는 20nm∼100nm 이다.

이상과 같은 본 발명의 광학 소자를 형성하는 편광자, 투명 보호 필름, 광학층, 점착제층 등의 각 층은, 예를 들어 살리실산에스테르계 화합물, 벤조페논계 화 합물, 벤조트리아졸계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물, 니켈착염계 화합물 등의 자외선 흡수제로 적절히 처리함으로써, 자외선 흡수능을 부여한 것이어도 된다.

본 발명의 광학 소자의 형태의 구체예로는, 예를 들어 편광자의 어느 한면에 본 발명의 위상차 필름이 접착된 형태가 있다. 이러한 광학 소자의 제조방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상기 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 위상차 필름과 편광자를 준비하여, 상기 위상차 필름 및 상기 편광자의 적어도 한쪽에 접착제를 도포하는 공정, 상기 접착제를 건조시키는 공정, 및 상기 위상차 필름과 상기 편광자를 상기 접착제 도포면을 사이에 두고 접합하는 공정을 포함하는 제조방법에 의해 제조할 수 있다. 상기 접착제를 건조시키는 공정은 접착제의 종류 등에 따라, 상기 위상차 필름과 상기 편광자를 접합하기 전에 행해도 되고, 접합한 후에 행해도 된다. 또는, 접착제를 도포한 후 접합하는 대신, 접착제 또는 그 용액을 적하하면서 접합한 후 건조시켜 제조해도 된다.

또한, 본 발명의 광학 소자의 형태의 다른 일례로서, 편광자의 한면 또는 양면, 바람직하게는 양면에 투명 보호 필름이 접착된 편광판이, 접착층을 사이에 두고 본 발명의 위상차 필름과 접합된 형태가 있다. 이러한 광학 소자의 제조방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상기 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 위상차 필름과 투명 보호 필름이 접착된 편광자를 준비하고, 상기 위상차 필름 및 상기 투명 보호 필름의 적어도 한쪽에 접착제를 도포하는 공정, 상기 접착제를 건조시키는 공정, 및 상기 위상차 필름과 상기 투명 보호 필름을 상기 접착제 도포면 을 사이에 두고 접합하는 공정을 포함하는 제조방법에 의해 제조할 수 있다. 상기 접착제를 건조시키는 공정은, 접착제의 종류 등에 따라 상기 위상차 필름과 상기 투명 보호 필름을 접합하기 전에 행해도 되고, 접합한 후에 행해도 된다.

본 발명의 광학 소자는, 예를 들어 액정 표시 장치 등의 제조 과정에 있어서, 액정셀 표면 등에 각 구성요소를 별개로 하여 순차적으로 적층하는 방식에 의해서도 제조할 수 있다. 그러나, 미리 상기 각 구성요소를 적층하여, 본 발명의 광학 소자로 한 후에 액정 표시 장치 등의 제조에 이용하는 편이, 예를 들어 품질의 안정성이나 조립작업성 등이 뛰어나고, 액정 표시 장치 등의 제조 효율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있기 때문에 바람직하다.

본 발명의 광학 소자는, 예를 들어 액정셀 등의 다른 부재로의 적층이 용이하다는 점에서, 그 외측의 한면 또는 양면에 상기한 바와 같은 점착제층이나 접착제층을 추가로 갖고 있는 것이 바람직하다. 상기 점착제층 등은, 예를 들어 단층체여도 되고 적층체여도 된다. 상기 적층체로는, 예를 들어 상이한 조성이나 상이한 종류의 단층을 조합한 적층체를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 광학 소자의 양면에 배치하는 경우는, 예를 들어 각각 동일한 점착제층이어도 되고, 상이한 조성이나 상이한 종류의 점착제층이어도 된다. 이와 같이 상기 광학 소자에 형성한 점착제층 등의 표면이 노출되는 경우는, 상기 점착층 등을 실용에 이용하기전까지 오염방지 등을 목적으로 세퍼레이터에 의해 상기 표면을 커버하는 것이 바람직하다. 이 세퍼레이터는, 적당한 필름에 필요에 따라 실리콘계, 장쇄 알킬계, 불소계, 황화몰리브덴 등의 박리제에 의한 박리 코트를 형성하는 방법 등에 의해 형성할 수 있다. 상기 필름의 재질은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상기 투명 보호 필름과 동일한 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 광학 소자의 사용방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 액정셀 표면에 배치하는 등, 각종 화상 표시 장치로의 사용에 적합하다.

다음으로, 본 발명의 화상 표시 장치에 관해 설명한다. 본 발명의 화상 표시 장치는, 본 발명의 위상차 필름 또는 상기 본 발명의 광학 소자를 포함하는 화상 표시 장치이다. 그 외에는, 본 발명의 화상 표시 장치는 특별히 한정되지 않고, 그 제조방법, 구조, 사용방법 등은 임의이며, 종래 공지의 형태를 적절히 적용할 수 있다.

본 발명의 화상 표시 장치의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 액정 표시 장치가 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 위상차 필름이나 광학 소자를 액정셀의 일측 또는 양측에 배치하여 액정 패널로 하고, 반사형이나 반투과형, 또는 투과·반사 양용형 등의 액정 표시 장치에 사용할 수 있다. 상기 액정 표시 장치를 형성하는 상기 액정셀의 종류는 임의로 선택할 수 있고, 예를 들어 박막 트랜지스터형으로 대표되는 액티브 매트릭스 구동형, 트위스트 네마틱형이나 슈퍼 트위스트 네마틱형으로 대표되는 단순 매트릭스 구동형 등 여러 타입의 액정셀을 사용할 수 있다.

상기 액정셀은, 통상 대향하는 액정셀 기판의 간극에 액정이 주입된 구조로서, 상기 액정셀 기판으로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 유리 기판이나 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 상기 플라스틱 기판의 재질로는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 재료를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 소자는 액정셀의 한면에 형성해도 되고 양면에 형성해도 되며, 액정셀의 양면에 상기 광학 소자 등의 부재를 형성하는 경우, 그들은 동일한 종류의 것이어도 되고 상이해도 된다. 또한, 액정 표시 장치의 제조에 있어서는, 예를 들어 프리즘 어레이 시트나 렌즈 어레이 시트, 광확산판이나 백라이트 등의 적당한 부품을 적당한 위치에 1 층 또는 2 층 이상 배치할 수 있다.

본 발명의 액정 표시 장치에서의 액정 패널의 구조는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 액정셀, 본 발명의 위상차 필름, 편광자 및 투명 보호 필름을 포함하고, 상기 액정셀의 한쪽 면에 상기 위상차 필름, 상기 편광자 및 상기 투명 보호 필름이 이 순서로 적층되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 본 발명의 위상차 필름에 있어서 복굴절층 (광학적 이방성층 및 위상차층) 이 투명 기재 위에 형성되어 있는 경우, 그 배치는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상기 복굴절층측이 상기 액정셀을 향하고 있고, 상기 투명 기재측이 상기 편광자를 향하고 있는 배치를 들 수 있다.

본 발명의 액정 표시 장치가 추가로 광원을 포함하는 경우, 그 광원은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 광의 에너지를 유효하게 사용할 수 있다는 점에서, 예를 들어 편광을 출사하는 평면 광원인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 기술한 바와 같은 액정 표시 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 유기 일렉트로 루미네센스 (EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 (PD), FED (전계 방출 디스플레이: Field Emission Display) 등의 자발광형 표시 장치이어도 된다. 자발광형 플랫 디스플레이에 사용하는 경우는, 예를 들어 본 발명의 위상차 필름의 광학적 이방성층의 면내 위상차값을 λ/4 로 함으로써 원편광을 얻을 수 있기 때문에, 반사방지 필터로서 이용할 수 있다.

이하에, 본 발명의 일렉트로 루미네센스 (EL) 표시 장치에 관해 설명한다. 본 발명의 EL 표시 장치는 본 발명의 위상차 필름 또는 광학 소자를 갖는 표시 장치이고, 이 EL 표시 장치는 유기 EL 표시 장치 및 무기 EL 표시 장치의 어느 것이어도 된다.

최근, EL 표시 장치에 있어서도, 흑표시 상태에서의 전극으로부터의 반사방지로서, 예를 들어 편광자나 편광판 등의 광학 필름을 λ/4 판과 함께 사용하는 것이 제안되었다. 본 발명의 위상차 필름이나 광학 소자는, 특히 EL 층으로부터 직선편광, 원편광 또는 타원편광 중 어느 하나의 편광이 발광되어 있는 경우, 또는 정면 방향에 자연광을 발광하고 있더라도 경사 방향의 출사광이 부분 편광하고 있는 경우 등에 매우 유용하다.

먼저, 일반적인 유기 EL 표시 장치에 관해 설명한다. 상기 유기 EL 표시 장치는, 일반적으로 투명 기판 위에, 투명 전극 (양극), 유기 발광층 및 금속 전극 (음극) 이 이 순서로 적층된 발광체 (유기 EL 발광체) 를 포함한다. 상기 유기 발광층은 여러 가지 유기 박막의 적층체이고, 예를 들어 트리페닐아민 유도체 등으로 이루어지는 정공 주입층과 안트라센 등의 형광성 유기 고체로 이루어지는 발광층과의 적층체나, 이러한 발광층과 페릴렌 유도체 등으로 이루어지는 전자 주입층의 적층체, 또는 상기 정공 주입층과 발광층과 전자 주입층의 적층체 등, 여러 가 지 조합을 들 수 있다.

이러한 유기 EL 표시 장치의 발광 원리는 이하와 같다. 즉, 상기 양극과 음극에 전압을 인가함으로써, 상기 유기 발광층에 정공과 전자가 주입되어, 상기 정공과 전자가 재결합함으로써 에너지가 생긴다. 그리고, 그 에너지에 의해 형광물질이 여기되어, 상기 형광물질이 기저상태로 되돌아갈 때 광을 방사한다는 원리로 발광한다. 상기 정공과 전자의 재결합이라는 메커니즘은 일반적인 다이오드와 마찬가지이고, 전류와 발광 강도는 인가전압에 대하여 정류성을 수반하는 강한 비선형성을 나타낸다.

상기 유기 EL 표시 장치에 있어서는, 상기 유기 발광층에서의 발광을 유발하기 위해 적어도 한쪽 전극이 투명해야하기 때문에, 통상 산화인듐주석 (ITO) 등의 투명 도전체로 형성된 투명 전극이 양극으로서 사용된다. 한편, 전자 주입을 용이하게 하여 발광 효율을 높이기 위해서는, 음극에 일함수가 작은 물질을 사용하는 것이 중요하고, 통상 Mg-Ag, Al-Li 등의 금속 전극이 사용된다.

이러한 구성의 유기 EL 표시 장치에 있어서, 상기 유기 발광층은, 예를 들어 두께 10nm 정도의 매우 얇은 막으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 유기 발광층에 있어서도, 투명 전극과 마찬가지로, 광을 거의 완전하게 투과시키기 때문이다. 그 결과, 비발광시에 상기 투명 기판의 표면으로부터 입사하여 상기 투명 전극과 유기 발광층을 투과하여 상기 금속 전극에서 반사된 광이, 다시 상기 투명 기판의 표면측으로 나온다. 이 때문에, 외부에서 육안으로 확인했을 때, 유기 EL 표시 장치의 표시면이 거울면처럼 보이는 것이다.

본 발명의 유기 EL 표시 장치는, 예를 들어 상기 투명 전극의 표면에 본 발명의 위상차 필름 또는 광학 소자가 배치되는 것이 바람직하다. 이 구성을 가짐으로써, 외계의 반사를 억제하여 시인성을 향상시킬 수 있는 등의 효과를 나타내는 유기 EL 표시 장치가 된다. 예를 들어, 상기 위상차 필름 및 편광판을 포함하는 본 발명의 광학 소자는 외부로부터 입사하여 상기 금속 전극에서 반사되어 온 광을 편광하는 작용을 갖기 때문에, 그 편광작용에 의해 상기 금속 전극의 거울면을 외부로부터 시인시키지 않는 등의 효과가 있다. 특히, 본 발명의 위상차 필름이 1/4 파장판이고, 또한 상기 편광판과 상기 위상차 필름의 편광 방향이 이루는 각을 π/4 로 조정하면, 상기 금속 전극의 거울면을 완전히 차폐할 수 있다. 즉, 이 유기 EL 표시 장치에 입사하는 외부광은 상기 편광판에 의해 직선 편광 성분만이 투과한다. 이 직선 편광은, 상기 위상차 필름에 의해 일반적으로 타원 편광이 되지만, 특히 상기 위상차 필름이 1/4 파장판이고, 게다가 상기 각이 π/4 인 경우에는 원편광이 된다.

이 원편광은, 예를 들어 투명 기판, 투명 전극, 유기 박막을 투과하여 금속 전극에서 반사되고, 다시 유기 박막, 투명 전극, 투명 기판을 투과하여 상기 위상차 필름에 의해 다시 직선 편광이 된다. 그리고, 이 직선 편광은 상기 편광판의 편광 방향과 직교하고 있기 때문에, 상기 편광판을 투과할 수 없고, 그 결과 상기 기술한 바와 같이, 금속 전극의 거울면을 완전히 차폐할 수 있는 것이다.

(실시예)

다음으로, 본 발명의 실시예에 관해서 설명한다. 이하의 실시예에서는, 먼저 부의 일축성 C-Plate 특성을 나타내는 광학적 이방성층 또는 정의 A-Plate 성분과 C-Plate 성분을 겸비하는 이축성 광학적 이방성층을 제작하고, 추가로 그 위에 경사 배향시킨 위상차층을 형성시켜 위상차 필름을 제조하였다.

(실시예 1)

도 1 에, 본 실시예에서 제조한 위상차 필름의 단면도를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 이 위상차 필름 (1) 은 투명 기재 (10), 광학적 이방성층 (11) 및 위상차층 (13) 이 이 순서로 적층되어 있고, 투명 기재 (10) 와 광학적 이방성층 (11) 으로 기재 부착 광학적 이방성층 (12) 을 형성하고 있다.

이 위상차 필름 (1) 은, 이하의 순서에 의해 제조하였다. 즉, 먼저 두께 약 80㎛ 의 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 기재를 준비하고 이것을 투명 기재 (10) 로 하였다.

다음으로, 기재 부착 광학적 이방성층 (12) 을 제작하였다. 즉, 먼저 폴리이미드의 15중량% 용액을 준비하였다. 폴리이미드는 2,2'-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판 (6FDA) 과 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노비페닐 (PFMB) 의 공중합체를 사용하고, 용매는 메틸이소부틸케톤 (MIBK) 을 사용하였다. 그리고, 이 폴리이미드 용액을 투명 기재 (10) 위에 도포하여 130℃ 에서 1 분간 가열 건조하여, 부의 일축성 C-plate 위상차 특성을 나타내는 두께 약6㎛ 의 광학적 이방성층 (11) 을 형성하여 기재 부착 광학적 이방성층 (12) 으로 하였다.

한편, 위상차층 (13) 의 원료가 되는 도공액을 조제하였다. 즉, 편광 자 외선광에 반응하는 폴리머 (광중합성 폴리머) 의 시클로펜타논 용액 (반티코사 제조, 상품명 LPP/F301CP) 3.75g 과, 자외선 중합성 네마틱 액정성 화합물의 시클로펜타논 용액 (반티코사 제조, 상품명 LCP/CB483CP) 5g 을 혼합하고, 추가로 광개시제 (치바스페셜리티 프로덕트사 제조, 상품명 Irgacure907) 0.01g 을 첨가하여 10 분간 교반하여 도공액으로 하였다.

다음으로, 광학적 이방성층 (11) 의 표면 위에 상기 도공액을 1500rpm 의 회전속도로 스핀코트하였다. 이것을 130℃ 의 분위기하에서 20 분간 가열 건조시켜 위상차층의 전구체층을 형성하여, 투명 기재 (10), 광학적 이방성층 (11) 및 상기 전구체층이 이 순서로 적층된 적층체를 얻었다. 그 적층체를, 상기 전구체층이 위가 되도록 하여 70℃ 의 핫플레이트 위에 세팅하고 조도 6mW/㎠ 의 편광 자외선광을 3 분간 조사하여 상기 광중합성 폴리머를 배향시켰다. 도 2 에, 이 편광 자외선광 조사시의 측면도를 모식적으로 나타낸다. 도시하는 바와 같이, 상기 적층체 (21) 를 핫플레이트 (22) 위에 설치하고, 바로 위에서 편광 자외선광 (23) 을 조사하였다. 이 때, 핫플레이트 (22) 를 경사시켜 적층체 (21) 표면에 대한 편광 자외선광 (23) 의 입사 각도 α 가 60°가 되도록 하였다. 또, 입사 각도 α 는 적층체 (21) 에 수직인 면과 편광 자외선광 (23) 의 입사방향이 이루는 각이고, 예를 들어 적층체 (21) 가 수평인 경우 α= 0°가 된다. 그리고, 편광 자외선광 (23) 조사후, 적층체 (21) 를 실온 분위기하에서 3 분간 방치한 후 비편광 자외선광을 조사하고 상기 액정성 화합물을 광가교시켜 상기 전구체층을 위상차층 (13) 으로 변환시켜 위상차 필름 (1) 을 얻었다.

또, 본 실시예에서 제조한 위상차 필름 (1) 을 편광 현미경으로 관찰하였다. 구체적으로는, 편광 현미경에 설치되어 있는 상측 편광판과 하측 편광판이 직교한 상태에서 관찰하였다. 그 결과, 위상차 필름의 제조 단계에서 조사된 편광 자외선광 (23) 의 편광 방향이 편광 현미경의 상하 편광판의 어느 하나의 편광축과 평행하게 되었을 때에 광의 투과량이 가장 적었다. 이 결과로부터, 상기 위상차 필름 (1) 의 광축의 필름 평면으로 투영된 축방향은 편광 자외선광 (23) 의 편광 방향과 일치하는 것이 확인되었다.

(실시예 2)

도 3 에, 본 실시예에서 제조한 위상차 필름의 사시도를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 이 위상차 필름 (2) 은 투명 기재 (10A) 및 광학적 이방성층 (11A) 으로 이루어지는 기재 부착 광학적 이방성층 (12A) 과 위상차층 (13A) 으로 구성되어 있다. 도면 중, 화살표 I 는 기재 부착 광학적 이방성층 (12A) 의 연신축방향, 화살표 II 는 위상차층 (13A) 에 조사한 편광 자외선광의 편광축방향으로, 양자는 직교하고 있다.

이 위상차 필름 (2) 은 이하와 같은 방법으로 제조하였다. 즉, 먼저 실시예 1 과 동일하게 하여 기재 부착 광학적 이방성층을 제작하고, 이것을 자유단 일축 연신에 의해 150℃ 에서 10% 연신하여, 정의 A-P1ate 성분 및 C-Plate 성분을 겸비하는 기재 부착 광학적 이방성층 (12A) 으로 하였다. 그리고, 편광 자외선광 조사의 편광 방향이 기재 부착 광학적 이방성층 (12A) 의 연신축과 직각이 되도록 조사한 것 이외에는 상기 실시예 1 과 동일한 조작에 의해, 경사 배향시킨 위상 차층 (13A) 을 형성하여 위상차 필름 (2) 을 얻었다.

(비교예 1)

도 4 에, 본 비교예에서 제조한 위상차 필름의 단면도를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 이 위상차 필름 (3) 은 투명 기재 (10), 광학적 이방성층 (11), 배향막 (14) 및 위상차층 (15) 이 이 순서로 적층되어 있고, 투명 기재 (10) 와 광학적 이방성층 (11) 으로 기재 부착 광학적 이방성층 (12) 을 형성하고 있다.

이 위상차 필름 (3) 은 이하의 순서로 제조하였다. 즉, 먼저 기재 부착 광학적 이방성층 (12) 을 실시예 1 과 동일하게 하여 제작하였다. 다음으로, 광학적 이방성층 (11) 의 표면에, 편광 자외선광에 반응하는 폴리머의 2% 시클로펜타논 용액 (반티코사 제조, 상품명 LPP/F301CP) 을 회전수 3000rpm 으로 스핀코트하여, 130℃ 에서 10 분간 가열 건조시켰다. 그리고, 이 적층체의 도공면을 위로 하여, 입사 각도 α= 30°, 조사시간 1 초인 것 외에는 실시예 1 및 도 2 에서 설명한 방법과 동일하게 하여 편광 자외선광 (조도 6mW/㎠) 을 조사하여, 액정 경사 배향용의 광배향막 (14) 을 형성하였다.

한편, 위상차층 (15) 의 원료가 되는 도공액을 조제하였다. 즉, 자외선 중합성 네마틱 액정성 화합물의 시클로펜타논 용액 (반티코사 제조 LCP/CB483CP) 5g 에 광개시제 (치바스페셜리티 프로덕트사 제조 Irgacure907) 를 0.01g 첨가하여 10 분간 교반하여 도공액을 얻었다.

다음으로, 배향막 (14) 위에 상기 도공액을 회전수 1500rpm 으로 스핀코트하여 110℃ 에서 3 분간 가열 건조시켰다. 이것을 실온 분위기하에서 3 분간 방 치한 후, 상기 전구체층에 비편광의 자외선광을 조사하여 상기 액정성 화합물을 광가교시키고 위상차층 (15) 을 형성하여 위상차 필름 (3) 을 얻었다.

(비교예 2)

도 5 에, 본 비교예에서 제조한 위상차 필름의 사시도를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 이 위상차 필름 (4) 은 투명 기재 (10A) 및 광학적 이방성층 (11A) 으로 이루어지는 기재 부착 광학적 이방성층 (12A), 배향막 (14), 및 위상차층 (15A) 으로 구성되어 있다. 도면 중, 화살표 I 는 기재 부착 광학적 이방성층 (12A) 의 연신축방향, 화살표 II 는 위상차층 (15A) 에 조사한 편광 자외선광의 편광축방향으로, 양자는 직교하고 있다.

이 위상차 필름 (4) 은 이하와 같이 하여 제조하였다. 즉, 먼저 기재 부착 광학적 이방성층 (12A) 을 실시예 2 와 동일하게 하여 제작한 다음, 광학적 이방성층 (11A) 위에 배향막 (14) 을, 편광 자외선광의 편광 방향이 광학적 이방성층 (12A) 의 연신축과 직각이 되도록 조사한 것 외에는 비교예 1 와 동일하게 하여 형성하였다. 또한, 비교예 1 과 동일하게 하여 위상차층 (15A) 을 형성시켜 위상차 필름 (4) 을 얻었다.

(편광 해석)

실시예 1∼2 및 비교예 1∼2 에서 제조한 위상차 필름의 각 위상차층 및 광학적 이방성층에 관해, 에립소미터 (니혼분꼬(주) 제조, 상품명 M220 형 자동 파장 주사형 에립소미터) 를 사용하여 편광 해석을 행하였다.

편광 해석을 행하기에 앞서, 먼저 실시예 1∼2 및 비교예 1∼2 에서의 위상 차층 (13, 13A, 15 및 15A) 및 광학적 이방성층 (11 및 11A) 을 각각 별도로 유리기판 위에 전사함으로써 위상차 필름 등으로부터 단리하여, 측정용 (편광 해석용) 샘플을 제작하였다. 구체적으로는 이하와 같다. 즉, 상기 각 위상차층의 전사에 있어서는, 먼저 대응하는 위상차 필름과 유리 기판을 준비하였다. 다음으로, 그 유리 기판 위에 접착제 (닛또덴꼬(주) 제조, 아크릴 점착제) 를 도포하고, 그 도포면과 상기 위상차 필름의 위상차층 표면을 밀착시켰다. 그리고, 상기 위상차 필름의 기재 및 광학적 이방성층을 박리하여, 상기 위상차층만을 상기 유리 기판 위에 남김으로써 전사를 완료하여, 목적하는 측정용 샘플을 얻었다. 또한, 상기 각 광학적 이방성층의 전사는, 상기 위상차 필름 대신 위상차층을 포함하지 않는 기재 부착 광학적 이방성층을 사용하는 것 외에는 상기 각 위상차층의 전사와 동일하게 하여 행하였다.

또한, 상기 각 층의 각각에 대해 표면형상 측정기 (고사카연구소(주) 제조, 상품명 Surfcorder ET4000) 를 사용하여 두께를 측정하였다. 구체적으로는, 먼저 두께 측정 대상이 되는 층을 그 표면에 갖는 샘플을 준비하고, 다음으로 상기 층의 일부를 박리하여, 그 박리한 부분과 박리하지 않은 부분의 단차를 상기 표면형상 측정기로 측정하여 얻어진 측정치를 두께로 하였다.

그리고, 상기 측정용 (편광 해석용) 샘플을 사용하여 편광 해석을 행하였다. 이하, 도 6 의 모식도에 의거하여 상기 편광 해석의 개략에 관해 설명한다. 도 6a 는 상기 편광 해석을 모식적으로 나타내는 사시도이고, 도 6b 는 상면도이다.

먼저, 도 6 에 나타내는 각 요소에 관해 설명한다. 도면 중, 61 은 측정 용 샘플이다. 63 은 입사광이고, 그 입사방향은 샘플 61 의 면에 대하여 수직이다. 축 X-X' 는 위상차 필름 제조시에 조사한 편광 자외선광의 편광축과 직교하는 축이다. 즉, 실시예 2 및 비교예 2 에 있어서는, 축 X-X' 는 광학적 이방성층의 연신축과 평행하다. 그리고, 62 는 샘플 61 을 축 X-X' 를 중심축으로 하여 각도 β 만큼 회전시킨 상태를 나타낸다. 또, 샘플 61 및 62 에 관해서는 간략화를 위해 두께를 생략하여 나타내고 있다.

편광 해석의 개략은 이하와 같다. 즉, 먼저 측정용 샘플 61 을, 그 면이 입사광 (63) 의 입사방향에 대하여 수직이 되도록 세팅하였다. 그리고, 입사광 (63) 을 샘플 61 에 조사하고, 위상차 R(nm) 를 측정하였다. 샘플 61 에 있어서는, 상기 위상차 R 은 하기 식 (VI) 으로 표시된다.

R=(nx-ny)×d (VI)

단, d 는 측정 대상이 되는 층 (위상차층 등) 의 두께 (nm) 이고, 측정방법은 상기와 같다. 또한, 평균 굴절율 (nx+ny+nz)/3 을 별도 측정하여, 그 측정 결과와 상기 두께 d 및 위상차 R 로부터 nx, ny 및 nz 를 산출하였다. 여기서, nx, ny 및 nz 의 정의는 상기와 같다. 단, 축 X-X' 에 평행한 방향의 축을 Y 축, 샘플 61 의 면내에서 Y 축과 수직인 방향의 축을 X 축으로 한다. Z 축은 입사광 (63) 의 입사방향과 평행한 축이 된다.

다음으로, 샘플 61 을 축 X-X' 을 중심으로 하여 임의의 각도 β 만큼 회전시켰다. 이 각도 β 를 「경사각」으로 한다. 그리고, 그 상태의 샘플 62 에서의 위상차 R(nm) 를 측정하였다. 샘플 62 에 있어서는, R, nx', ny' 및 d 의 관계는 하기 식 (VII) 및 (VIII) 로 표시된다.

Δn=nx'-ny' (VII)

R=Δnd (VIII)

단, 식 중 nx' 는 샘플 62 에서의 상기 X 축방향의 굴절율이고, ny' 은 샘플 62 에서의 상기 Y 축방향의 굴절율이며, d 는 상기 식 (VI) 과 동일하다.

그리고, 이하 경사각 β 를 변화시키면서, 각 상태에서의 위상차 R 을 측정하였다. X 축 및 Y 축의 방향은 고정이기 때문에, 경사각 β 을 변화시키면, 측정 대상이 되는 층의 광학적 이방성에 따라 Δn 및 R 도 변화하게 된다.

이상과 같이 하여, 상기 각 위상차층 및 광학적 이방성층에 관해, 경사각을 -60°에서 60°까지 변화시켜, 각각의 경사각에서의 상기 위상차 R 을 측정하여, 경사각과 위상차의 상관관계를 그래프에 정리하였다. 도 7∼10 에, 실시예 1∼2 및 비교예 1∼2 에 관해 얻어진 결과를 각각 나타낸다. 또, 광학적 이방성층에 관해서는, 비교예 1 의 것은 실시예 1 과, 비교예 2 의 것은 실시예 2 와 각각 동일하므로, 그들에 관해서는 실시예 부분까지 정리하여 나타낸다.

도 7 에서 알 수 있듯이, 실시예 1 의 광학적 이방성층 (11) 은 경사각 β=0° 에서의 위상차가 거의 0nm 이고 또한 경사각 β=0°를 중심으로 대칭인 변화를 나타내었다. 또한, 광학적 이방성층 (11) 의 nx, ny 및 nz 는 각각 1.560, 1.559 및 1.518 이었다. 이에 비해, 동일하게 실시예 1 의 위상차층 (13) 에서는, 경사각 β=0°에서의 위상차가 0nm 이 아니고, 또한 경사각 β=0°을 중심으로한 변화는 비대칭이 되었다. 따라서, 광학적 이방성층 (11) 은 부의 C-Plate 이고, 광학적 이방성층 (11) 위에 형성된 위상차층 (13) 은 네마틱 액정이 경사 배향된 O-Plate 인 것이 확인되었다.

또한, 도 8 에서 알 수 있듯이, 실시예 2 의 광학적 이방성층 (11A) 은, 경사각 β=0°을 중심으로 대칭인 변화를 나타내고, 또한 경사각 β=0°일 때의 위상차가 플러스측으로 커져 있다. 또한, nx, ny 및 nz 는 각각 1.555, 1.564 및 1.520 였다. 이에 비해, 동일하게 실시예 2 의 위상차층 (13A) 에서는, 경사각 β=0°을 중심으로 한 변화는 비대칭이 되었다. 이 결과로부터, 일축 연신한 광학적 이방성층 (11A) 은, 정의 A-Plate 성분과 부의 C-Plate 성분을 겸비하는 이축성의 이방성을 가지는 것이 확인되었다. 또한, 위상차층 (13A) 은, 연신축과 직교하는 방위각 방향이며 또한 두께방향으로 경사져 있는 O-Plate 인 것이 확인되었다.

또한, 도 9 에서 알 수 있듯이, 비교예 1 에서의 위상차 필름의 위상차층 (15) 은, 경사각 β=0°이며 위상차가 거의 0nm 이고, 경사각 β=0°을 중심으로 대칭인 위상차 변화를 나타내었다. 이 결과로부터, 배향막 (14) 위의 위상차층 (15) 은 면내 이방성 및 경사 배향성을 구비하고 있지 않은 것이 확인되었다.

또한, 도 10 에서 알 수 있듯이, 비교예 2 에서의 위상차 필름의 위상차층 (15A) 은, 경사각 β=0°을 중심으로 대칭인 위상차 변화를 나타내었다. 이 결과로부터, 배향막 (14) 위의 위상차층 (15A) 은 경사 배향성을 갖지 않는 것이 확인되었다.

이상의 측정 결과에서 알 수 있듯이, 실시예에서는 배향막이나 배향 기판 등 을 사용하지 않고, 광학적 이방성층 위에 위상차층을 직접 적층시켜 위상차 필름을 제조할 수 있었다. 이에 비해, 비교예에서는, 광학적 이방성층 위에 배향막을 통해 위상차층을 형성하고자 했지만 배향막이 그 배향 기능을 다하지 않아, 그 결과, 위상차층도 본래의 광학 보상기능을 발휘하지 않았던 것을 알 수 있다.

산업상이용가능성

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 위상차층의 배향방향이 정밀하게 제어되어 있고, 또한 제조비용이 낮은 위상차 필름 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 위상차 필름은, 광학적 이방성층 위에, 배향막이나 접착제를 개재하지 않고 위상차층이 직접 적층되어 있기 때문에, 배향막이나 접착제의 재료비용을 절약할 수 있다. 또한, 배향막이나 접착제 등이 없는 만큼, 위상차 필름의 광학적 기능의 향상 및 박형화가 가능하다. 본 발명의 위상차 필름의 제조방법에 의하면, 배향막, 배향 기판, 접착제 등을 사용하지 않고 광학적 이방성층 위에 위상차층을 형성할 수 있기 때문에 재료비용의 저감이 가능하다. 또한, 배향막의 형성공정이나 위상차층의 전사공정이 불필요하기 때문에, 그만큼 제조 공정수가 적어 제조 효율의 향상 및 비용을 더욱 저감시킬 수 있게 된다.

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투명 기재 위에 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리(에테르케톤), 폴리(아미드-이미드) 및 폴리(에스테르-이미드) 로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 재료를 포함하는 용액을 도포하는 공정,

상기 용액을 건조시켜 광학적 이방성층을 형성하는 공정,

상기 광학적 이방성층 위에 액정성 화합물과 편광 자외선광에 반응하는 폴리머를 포함하는 용액을 도포하는 공정,

상기 용액을 건조시켜 위상차층의 전구층을 형성하는 공정, 및

상기 전구층 표면에 상기 편광 자외선광을 조사하는 공정을 포함하고,

상기 전구층 표면에 비편광 자외선광을 조사하는 공정을 추가로 포함하는, 위상차 필름의 제조방법.
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투명 기재 위에 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리(에테르케톤), 폴리(아미드-이미드) 및 폴리(에스테르-이미드) 로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 재료를 포함하는 용액을 도포하는 공정,

상기 용액을 건조시켜 광학적 이방성층을 형성하는 공정,

상기 광학적 이방성층 위에 액정성 화합물과 편광 자외선광에 반응하는 폴리머를 포함하는 용액을 도포하는 공정,

상기 용액을 건조시켜 위상차층의 전구층을 형성하는 공정, 및

상기 전구층 표면에 상기 편광 자외선광을 조사하는 공정을 포함하고,

상기 광학적 이방성층을 상기 투명 기재마다 연신하거나 수축시키는 공정을 추가로 포함하는, 위상차 필름의 제조방법.
기재 위에 형성된 광학적 이방성층을 상기 기재마다 연신하거나 수축시키는 공정,

상기 광학적 이방성층 위에 액정성 화합물과 편광 자외선광에 반응하는 폴리머를 포함하는 용액을 도포하는 공정,

상기 용액을 건조시켜 위상차층의 전구층을 형성하는 공정, 및

상기 전구층 표면에 상기 편광 자외선광을 조사하는 공정을 포함하는, 위상차 필름의 제조방법.
제 25 항에 있어서,

상기 기재가 투명 기재인, 위상차 필름의 제조방법.
제 25 항에 있어서,

상기 액정성 화합물을 가교시키는 공정을 추가로 포함하는, 위상차 필름의 제조방법.
제 25 항에 있어서,

상기 전구층 표면에 비편광 자외선광을 조사하는 공정을 추가로 포함하는, 위상차 필름의 제조방법.
제 25 항에 기재된 제조방법에 의해 제조된 위상차 필름과 편광자를 준비하고, 상기 위상차 필름 및 상기 편광자의 적어도 한쪽에 접착제를 도포하는 공정,

상기 접착제를 건조시키는 공정, 및

상기 위상차 필름과 상기 편광자를 상기 접착제 도포면을 사이에 두고 접합하는 공정을 포함하는, 광학 소자의 제조방법.
제 25 항에 기재된 제조방법에 의해 제조된 위상차 필름 및 투명 보호 필름이 접착된 편광자를 준비하고, 상기 위상차 필름 및 상기 투명 보호 필름의 적어도 한쪽에 접착제를 도포하는 공정,

상기 접착제를 건조시키는 공정, 및

상기 위상차 필름과 상기 투명 보호 필름을 상기 접착제 도포면을 사이에 두고 접합하는 공정을 포함하는, 광학 소자의 제조방법.