KR100807139B1 - 광학 보상 시트, 편광판, 및 액정 표시 장치 - Google Patents

광학 보상 시트, 편광판, 및 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

광학 보상 시트는 아세틸화도가 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하고, 셀루로오스 아세테이트 필름은 Re 리타데이션 (retardation) 이 0 내지 200 nm 범위이고, Rth 리타데이션이 70 내지 400 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위인 것을 특징으로 한다. 상기 보상 시트를 액정 표시 장치에서 사용한다.

Description

광학 보상 시트, 편광판, 및 액정 표시 장치{OPTICAL COMPENSATING SHEET, POLARIZING PLATE, AND LIQUID-CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 광학 보상 시트, 이를 이용한 편광판 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
셀룰로오스 아세테이트 필름은 강인성이고 충분히 난연성이기 때문에 각종 사진 또는 광학 재료에서 사용되고 있다. 셀룰로오스 아세테이트 필름은 대표적인 사진 지지체이다. 더욱이, 필름을 또한 액정 표시 장치에서 사용한다. 셀룰로오스 아세테이트 필름은 기타 중합체 필름과 비교하여 광학 이방성이 높다(상대적으로 낮은 리타데이션을 제공). 따라서, 광학 이방성 필름 예컨대 편광판의 보호 필름은 통상 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함한다.
다른 한편, 액정 표시 장치의 광학 보상 시트(위상차판)는 광학 이방성을 가져야 한다(높은 리타데이션을 제공해야 한다). 따라서, 높은 리타데이션을 제공하는 합성 중합체(예컨대 폴리카르보네이트 또는 폴리술폰)의 필름을 통상 보상 시트로서 사용한다. 실제로, 합성 중합체의 필름을 연신시켜 광학 보상 시트용 연신 복굴절 필름을 제조한다.
상기 기재된 바와 같이, 통상 광학 재료의 기술 분야에서, 합성 중합체 필름 을 광학 이방성을 가져야 하는(높은 리타데이션을 제공해야 하는) 재료로서 사용하는 반면, 셀룰로오스 아세테이트 필름을 광학 이방성을 가져야 하는(낮은 리타데이션을 제공해야 하는)재료로서 사용한다.
대조로, 유럽 특허 No. 0911656A2 에는 광학 이방성 재료로서 사용될 수 있는 높은 리타데이션을 제공하는 셀룰로오스 아세테이트 필름이 개시되어 있다. 액정 표시 장치는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 편광판과 액정 셀 사이에 제공하는 고품질의 이미지를 제공할 수 있다.
연신 복굴절 필름 대신, 투명 지지체 및 그 위에 제공된 원반형 분자를 포함하는 광학 이방성 층을 포함하는 광학 보상 시트를 제안하였다. 원반형 분자를 배향시키고 그 다음 배향을 고정시키는 단계를 통해 광학 이방성 층을 형성한다. 원반형 분자는 대형 복굴절을 제공하고 다양한 배향 형태를 가지며, 따라서 원반형 분자로부터 수득된 광학 보상 시트는 종래 연신 복굴절 필름으로부터 수득할 수 없는 특정 광학 특성을 갖는다. 원반형 분자를 포함하는 광학 보상 시트를 특개평 6(1994)-214116, 미국 특허 Nos. 5,583,679, 5,646,703 및 독일 특허 공개 No. 3,911,620A1 에 개시하고 있다.
광학 보상 시트는 또한 λ/4 판에서 사용되고, 이는 반사방지 필름 또는 액정 표시 장치에서 널리 사용된다. 그러나, λ/4 의 이름에도 불구하고, 대부분의 λ/4 판은 특정 파장에서 λ/4 를 제공한다.
일본 특개평 5(1993)-27118 및 5(1993)-27119 에는 높은 리타데이션을 제공하는 복굴절 필름 및 낮은 리타데이션을 제공하는 또다른 복굴절 필름을 이들의 광축이 직교하도록 적층시킨다. 만일 상기 필름의 리타데이션 차이를 전체 가시 파장 영역에서 λ/4 로 유지시키면, λ/4 판은 전체 가시 파장 영역에서 이론적으로 λ/4 를 제공한다.
일본 특개평 10(1998)-68816 에는 전체 파장 영역에서 λ/4 를 제공하는 λ/4 판이 개시되어 있다. 개시된 λ/4 판은, 동일 파장에서 필름중 하나가 λ/4 를 제공하고 다른 하나가 λ/2 를 제공하는, 동일 중합체로 만들어진 2 개의 적층 필름을 포함한다. 일본 특개평 10(1998)-90521 에는 또한 2 개의 적층 중합체 필름을 포함하는 또다른 광범위 λ/4 판이 기재되어 있다. 상기 개시된 λ/4 판에서 사용되는 중합체 필름으로서, 합성 중합체 예컨대 폴리카르보네이트의 연신 필름을 사용한다.
액정 표시 장치(이후 종종 LCD 로 참조)를 이의 얇은 두께, 경량 및 저 소비 전력으로 인해 CRT(음극선관) 대신 널리 사용한다. 액정 표시 장치는 통상 한 쌍의 편광판 그리고 이들 사이에 제공된 액정 셀을 포함한다. 액정 셀은 한 쌍의 기판, 봉(棒)형 액정 분자 및 전극층을 포함한다. 봉형 액정 분자를 기판 사이에 제공하고, 전극층은 봉형 액정 분자에 전압을 가하는 기능을 갖는다. 각각의 기판에, 배향층을 제공하여 봉형 액정 분자를 배향시킨다. 각각의 편광판은 한쌍의 보호 필름 및 이들 사이에 제공된 편광막을 포함한다.
액정 표시 장치에서, 광학 보상 시트(위상차 리타데이션제)를 종종 액정 셀과 편광판 사이에 제공하여, 바람직하지 않은 착색으로부터 표시 이미지를 예방한다. 편광판(또는 편광막)과 광학 보상 시트의 적층 조성물은 타원형 편광판으로 서 작용한다. 광학 보상 시트는 또한 종종 액정 셀의 시야각을 확대시킨다. 광학 보상 시트로서, 연신 복굴절 중합체 필름을 종래 사용하였다.
(널리 주로 사용되는) TN(트위스티드 네마틱: Twisted Nematic)형의 TFT(박막 트랜지스터: Thin Film Transistor)액정 표시 장치에서, 광학 보상 시트를 액정 셀과 편광판 사이에 제공하여 (일본 특개평 8(1996)-50206 에 기재된 방식으로) 고화질을 보장한다. 그러나, 액정 표시 장치는 종종 상대적으로 두껍게 만들어진다.
일본 특개평 1(1989)-68940 에는 또다른 액정 표시 장치가 개시되어 있다. 액정 표시 장치에서, 광학 보상 시트를 편광막의 한쪽 표면에 제공하고, 다른쪽 표면에 보호 필름을 갖는 타원형 편광판을 제공한다. 액정 표시 장치를 상대적으로 얇게 만들 수 있고, 정면으로 보는 경우 고 콘트라스트의 이미지를 제공할 수 있다. 그러나, 표시 장치에서 광학 보상 시트를 종종 (예를 들어, 열로) 변형시켜 위상차 리타데이션을 발생시킨다. 만일 그렇다면, 표시 장치가 흑색 이미지를 제공하는 경우, 스크린의 주변 부분에서 투과율이 매우 증가하여 표시 이미지를 누출 광으로 작성한다. 그래서, 액정 표시 장치는 불충분한 내구성을 갖는다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 일본 특개평 7(1995)-191217 및 유럽 특허 No. 0911656A2 에는 또다른 액정 표시 장치가 개시되어 있다. 개시된 표시 장치에서, 원반형 화합물을 포함하는 광학 이방성 층을 투명 지지체 상에 제공하여 편광판의 보호 필름으로서 작용하는 광학 보상 시트를 형성한다. 상기 액정 표시 장치를 상대적으로 얇게 만들 수 있고, 향상된 내구성을 갖는다.
미국 특허 Nos. 4,583,825 및 5,410,422 에는 상부 및 하부에서 봉형 액정 분자가 본래 역방향으로(대칭적으로) 배향되는 벤드(bend) 배향 모드의 액정 셀을 포함하는 액정 표시 장치가 개시되어 있다. 상부 및 하부에서 봉형 액정 분자를 대칭적으로 배향시키기 때문에, 벤드 정렬 모드의 액정 셀은 자기 광학 보상 작용을 갖는다. 그러므로, 상기 모드를 OCB(광학 보상 벤드) 모드로 참조한다. 벤드 정렬 모드의 액정 표시 장치는 신속한 응답 이점을 갖는다.
벤드 정렬 모드의 액정 표시 장치는 신속하게 응답하고, 통상 사용되는 표시 장치(예를 들어, TN 모드 또는 STN 모드의 표시 장치)와 비교하여, 광범위 시야각내에 선명한 이미지를 제공한다. 그러나, CRT 를 대신하기 위해, 벤드 정렬 모드의 표시 장치를 추가로 향상시켜야 한다.
벤드 정렬 모드의 표시 장치를 향상시키기 위해, (통상 종래 표시 장치를 향상시키는데 사용되는) 광학 보상 시트를 사용할 수 있다. 그러나, 연신 복굴절 필름의 종래 광학 보상 시트는 벤드 정렬 모드의 표시 장치를 완전히 보상시킬 수 없다.
상기 기재된 바와 같이, 투명 지지체 및 그 위에 제공된 원반형 분자를 포함하는 광학 이방성 층을 포함하는 광학 보상 시트를 연신 복굴절 필름을 대신하여 제안되었다. 사실, 일본 특개평 9(1997)-197397(미국 특허 No. 5,805,253 에 대응) 및 국제 특허 WO96/37804(유럽 특허 출원 No. 0783128A 에 대응)에는 원반형 분자를 포함하는 광학 보상 시트가 장착된 벤드 정렬 모드의 액정 표시 장치가 개시되어 있다. 원반형 분자를 포함하는 보상 시트는 벤드 정렬 모드 표시 장치의 시야각을 현저하게 향상시킨다.
그러나, 일본 특개평 11(1999)-316378 에 있어서, 원반형 분자를 포함하는 광학 보상 시트를 벤드 정렬 모드의 액정 표시 장치에서 사용하면 특정 파장의 광이 종종 누출되어 표시 이미지를 바람직하지 않게 착색시킨다. 공개 문헌에는 상기 착색이 타원형 편광판(편광 소자 및 광학 보상 시트의 적층 조성물)의 투과율의 파장 의존성에 인한 것으로 보고되고 있다.
공개 문헌에서, 바람직하지 않은 착색을 피하기 위해, 편광막 및 광학 보상 시트를 배치시켜 원반형 분자의 원반면의 법선을 지지체에 투영함으로써 수득되는 평균 방향이 편광막 대신에 편광축에 대해 실질적으로 45°각도일 수 있도록 한다. 상기 배치된 광학 보상 시트는 벤드 정렬의 액정 셀을 완전히 보상시킨다.
본 발명가들은, 광학 보상 시트(셀룰로오스 아세테이트 필름 또는 그 위에 제공된 광학 이방성 층을 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름)이 보호 필름으로서 작용하는 편광판을 대형 표시 장치 패널(17 인치 이상)에 부착시키는 경우, 스크린의 주변 부분에서 투과율을 증가시키는(결국, 프레임 모양으로 광을 누출시키는) 열에 의한 변형으로부터 시트를 완전히 예방시킬 수 있다. 따라서, 광학 보상 시트가 액정 셀을 광학적으로 보상시킬 뿐만 아니라 작업 조건 예컨대 열 및 습기의 불안정에 대해 우수한 내구성을 갖는 것이 필요하다.
광학 보상 시트가 λ/4 판으로서 작용하는 경우, 2 개의 중합체 필름을 통상적으로 적층시켜 광범위 파장 영역에서 λ/4 를 제공한다. 그러나, 필름을 주의해서 배치시켜 이들 사이의 각도를 엄격히 조정할 수 있다.
비록 1 개의 중합체 필름으로 이루어진 λ/4 판을 제안하였지만, 광범위 파장 영역에서 λ/4를 거의 제공하지 못한다. 더욱이, 상기 단일 필름 λ/4 판을 액정 표시 장치에 설치하여도, 시야각 특성을 예상과 같이 매우 향상시키지 못한다. 다른 한편, 만일 단일 필름 λ/4 판을 반사형의 액정 표시 장치에 설치하면, 표시 이미지는 적층 필름으로 이루어진 상기 언급된 λ/4 판이 장착된 표시 장치로 제공되는 이미지보다 열악하지 않은 콘트라스트를 갖는다. 그러나, 상기 반사형의 표시 장치를 휴대 단말기에서 사용하는 경우(특히, 반사형의 표시 장치를 통상 사용하는, 표시 장치의 대형 표시로서 사용되는 경우), 열에 대해 충분한 내구성을 갖지 않는다. 사실, λ/4 판의 필름을 표시 장치의 구성 요소(예를 들어, 후광)로 발생되는 열로 왜곡시키고, 따라서 리타데이션값은 불균일해지고 지상축(遲相軸)이 이의 방향으로 필름의 면에서 변화한다. 결국, 표시 장치가 흑색 이미지를 제공하는 경우 액정 셀의 주변 부분에서 투과율이 증가하며, 결국 표시 이미지 상에서 프레임 형태로 광의 누출이 발생된다.
액정 표시 장치에서 사용되는 편광판은 한쌍의 투명 보호 필름 및 이들 사이에 제공되는 편광막을 포함한다. 그러므로, 만일 상기 언급된 광학 보상 시트를 편광막에 적층시켜 타원형 편광판을 형성하면, 보상 시트는 편광막의 (한쪽에서) 보호 필름으로서 작용한다. 상기 형성된 타원형 편광판은 투명 보호 필름, 편광막 및 광학 보상 시트를 상기 순서대로 쌓아올린 적층 구조를 갖는다. 보상 시트가 편광판의 1 개의 보호 필름을 대체하기 때문에, 표시 장치는 더 얇고 더 가볍게 만들 수 있다. 더욱이, 상기 표시 장치의 제조에서, 감소된 구성 요소 를 조립하는 단계를 생략하고 그러므로 조립시 문제점을 감소시킬 수 있다.
셀룰로오스 아세테이트 필름을 투명 보호 필름으로서 사용하는 경우, 셀룰로오스 아세테이트 필름이 편광막(통상, 폴리비닐 알콜로 만들어짐)에 대해 불량한 친화성을 갖는 문제점이 있다. 실제로, 이들을 함께 강력하게 결합시킬 수 있는 접착제는 없다. 특개평 8(1996)-94838 에서, 투명 보호 필름을 비누화시켜 편광막에 대한 친화성을 향상시킨다. 투명 보호 필름의 비누화를 통해, 표면에서 셀룰로오스 아세테이트의 에스테르 결합을 부분적으로 가수분해시키고 원래의 셀룰로오스의 히드록실기에 환원시킨다. 셀룰로오스 및 폴리비닐 알콜이 모두 히드록실기를 갖는 중합체이기 때문에, 이들은 양호한 친화성을 갖는다. 따라서, 편광막 및 비누화 투명 보호 필름을 용이하게 조합시킨다.
본 발명가들은 차례대로 쌓여지는 보호 필름, 편광막 그리고 비누화 셀룰로오스 아세테이트 필름으로 구성된 광학 보상 시트를 포함하는 편광판을 연구하였다. 결국, 광학 보상 시트의 광학 기능이 비누화 전과 비교시에 손상됨을 발견하였다. 더욱이, 비누화에 사용되는 알칼리 액체는 처리후에 황색화된다는 것을 또한 발견하였다. 더더욱이, 본 발명가들은 셀룰로오스 아세테이트 필름과 편광막 사이의 접착에서 향상의 여지가 있다는 것을 또한 발견하였다.
상기 기재된 바와 같이, 액정 표시 장치에는 셀룰로오스 아세테이트 필름 또는 액정 화합물로부터 제조되는 광학 이방성 층을 제공하는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 광학 보상 시트가 장착된다. 상기 표시 장치에서, 스크린의 주변 부분에서 투과율은 종종 증가한다. 특히, 만일 표시 장치가 대형 스크린 이면, 주변 부분에서 투과율은 현격히 증가한다.
다른 한편, 셀룰로오스 아세테이트 필름은 기타 구성 요소(예를 들어, 편광막, 배향층)에 대해 불량한 친화성을 가지므로, 광학 보상 시트는 실용적인 내구성이 향상되어야 한다.
본 발명의 목적은 광의 누출 없이 액정 셀을 광학적으로 보상시킬 수 있는 광학 보상 시트를 제공하는 것이다. 본 발명에서 추구하는 광학 보상 시트는 셀룰로오스 필름 또는 여기에 제공된 광학 이방성 층을 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함한다.
본 발명의 또다른 목적은 광의 누출 없이 셀룰로오스 아세테이트 필름으로 이루어지고 광범위 파장 영역에서 λ/4를 제공하는 광학 보상 시트(λ/4 판)를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 액정 셀을 광학적으로 보상시킬 수 있고 편광막 상의 접착이 뛰어난 광학 보상 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 광학 기능이 실질적으로 비누화에 의해 영향을 받지 않는 광학 보상 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 추가 목적은 광을 누출시키지 않고 접착성이 뛰어난 우수한 (타원형) 편광판을 제공하는 것이다. 추구하는 편광판에서, 광학 보상 시트 및 편광막을 통합시킨다.
본 발명의 또다른 추가 목적은 광의 누출 없이 그리고 접착시 문제점 발생 없이 광범위 파장 영역에서 원형 편광을 제공하는 원형 편광판을 제공하는 것이다. 추구하는 편광판에서, λ/4 판(광학 보상 시트) 및 편광막을 통합시킨다.
본 발명의 또다른 목적은 광의 누출 없이 광학 보상 시트로 광학 보상되는 액정 표시 장치(특히 OCB 모드의 액정 셀을 갖는 표시 장치)를 제공하는 것이다.
셀룰로오스 아세테이트 필름 또는 액정 화합물로부터 제조되는 광학 이방성 층을 제공하는 셀룰로오스 아세테이트 필름으로 액정 셀을 광학 보상시킨다. 본 발명가들의 연구에 있어서, 만일 보상 시트로 사용되는 셀룰로오스 아세테이트 필름이 10 내지 70 ㎛ 범위의 두께를 갖는다면, 액정 표시 장치를 광 누출로부터 예방시킬 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트 필름의 두께와 광 누출 사이의 관계를 이후에 기재한다.
본 발명은 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 광학 보상 시트를 제공하고, 여기에서 셀루로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 0 내지 200 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션값(Rth550)이 70 내지 400 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위이다.
필름의 평면 방향에서 리타데이션값 (Re) 및 두께 방향에서 리타데이션값 (Rth) 을 개별적으로 하기 수학식 (I) 및 (II) 로 정의된다:
[수학식 I]
Re = (nx - ny) ×d
[수학식 II]
Rth = [{(nx + ny)/2} - nz] ×d
식 (I) 및 (II) 중, nx 는 필름의 평면에서 지상축(최대 굴절율을 제공하는 방향)을 따른 굴절율이다.
식 (I) 및 (II) 중, ny 는 필름의 평면에서 진상축(進相軸)(최소 굴절율을 제공하는 방향)을 따른 굴절율이다.
식 (II) 중, nz 는 필름의 두께 방향에서 굴절율이다.
식 (I) 및 (II) 중, d 는 nm 로 환산하여 필름의 두께이다.
본 발명은 또한 한 쌍의 투명 보호 필름 및 필름 사이에 제공되는 편광막을 포함하는 편광판을 제공하고, 상기 투명 보호 필름중 하나는 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하고, 여기에서 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 0 내지 200 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션값(Rth550)이 70 내지 400 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위이다.
본 발명은 추가로 한 쌍의 편광판 및 판들 사이에 제공된 액정 셀을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고, 여기에서 각각의 편광판은 한 쌍의 투명 보호 필름 및 필름 사이에 제공된 편광막을 포함하고, 셀과 막 사이에 배치된 상기 투명 보호 필름중 하나 이상은 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량 부를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하고, 여기에서 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 0 내지 200 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션값(Rth550)이 70 내지 400 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위이다.
본 발명은 추가로 광학 보상 시트 및 선형 편광막을 포함하는 원형 편광판을 제공하고, 상기 보상 시트 및 상기 선형 편광막을 배열시켜 보상 시트의 평면에서 지상축을 선형 편광판의 투과축에 대해 실질적으로 45°각도로 배향시키고, 상기 광학 보상 시트는 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하고, 여기에서 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 0 내지 200 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션값(Rth550)이 70 내지 400 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위이고, 450 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re450)이 100 내지 125 nm 범위이며, 590 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re590)이 120 내지 160 nm 범위이고, 상기 Re450 및 Re590 값이 Re590 - Re450 ≥2 nm 의 조건을 만족시킨다.
본 발명은 더욱이 추가로 반사 보드, 액정 셀 및 편광막을 상기 순서로 포함하는 반사형의 액정 표시 장치를 제공하고, 셀룰로오스 아세테이트 필름을 상기 반사 보드와 상기 편광막 사이에 제공하고, 여기에서 셀룰로오스 아세테이트 필름은 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하고, 상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 0 내지 200 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션값(Rth550)이 70 내지 400 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위이고, 450 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re450)이 100 내지 125 nm 범위이며, 590 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re590)이 120 내지 160 nm 범위이고, 상기 Re450 및 Re590 값이 Re590 - Re450 ≥2 nm 의 조건을 만족시킨다.
본 발명은 더더욱이 추가로 한 쌍의 편광판 및 판들 사이에 제공된 벤드 정렬 모드의 액정 셀을 포함하는 액정 표시 장치를 제공하고, 여기에서 하나 이상의 편광판은 혼성 배열로 배향된 원반형 분자를 포함하는 제 1 광학 이방성 층, 하나 이상의 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 제 2 광학 이방성 층, 및 편광막을 포함하는 타원형 편광판이고, 상기 제 1 및 제 2 광학 이방성 층 및 상기 편광막을 배열시켜 제 1 광학 이방성 층의 평면에서 최대 굴절율을 제공하는 방향을 편광막의 평면에서 투과축에 대해 실질적으로 45°각도로 배향시키고 제 2 광학 이방성 층의 평면에서 최대 굴절율을 제공하는 방향을 편광막의 평면에서 투과축에 대해 실질적으로 평행 또는 수직으로 향하게 하고, 여기에서 제 2 광학 이방성 층의 셀룰로오스 아세테이트 필름은 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하고, 상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 1 내지 20 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션 값(Rth550)이 150 내지 300 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위이다.
게다가, 본 발명은 한 쌍의 편광판 및 판 사이에 제공되는 벤드 정렬 모드의 액정 셀을 포함하는 액정 표시장치를 제공하며, 여기에서 하나 이상의 편광판은, 혼성 배열로 배향된 원반형 분자를 포함하는 제 1 광학 이방성층, 하나 이상의 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 제 2 광학 이방성층, 및 편광막을 포함하는 타원형 편광판이며, 상기 편광막은 최외층으로서 배열되고, 상기 제 1 및 제 2 광학 이방성층 및 상기 편광막을 배열시켜, 제 1 광학 이방성층의 평면에서의 최대 굴절율을 주는 방향은 실질적으로 편광막의 평면에서의 투과축에 대해 45°의 각으로 배향되고, 제 2 광학 이방성층의 평면에서의 최대 굴절율을 주는 방향으로 실질적으로 편광막의 평면에서의 투과축에 대해 평행으로 향하게 하며, 여기에서 제 2 광학 이방성층의 셀룰로오스 아세테이트 필름은 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하고, 상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm 에서 측정된 Re 리타데이션 값(Re550)이 20 내지 100 nm 이며, 550 nm 에서 측정된 Rth 리타데이션 값(Rth550)이 150 내지 300 nm 이고, 두께는 10 내지 70 ㎛이다.
광학 보상 시트에 사용되는 셀룰로오스 아세테이트 필름의 두께, 첨가제(2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물)의 종류 및 양 및 제조 조건(즉, 필름을 연신하는 조건) 이 적합하게 제어되고, 따라서 본 발명가는 광을 누출시키지 않는 액정 셀을 광학적으로 보상하는데 성공하였다.
본 발명가는 또한 광을 누출하지 않으면서 넓은 파장 영역에서 λ/4 를 제공 하는 광학 보상 시트 (λ/4판)를 제공하는데 성공하였다. 상기 목적을 위하여, 셀룰로오스 아세테이트 필름의 두께, 첨가제(2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물)의 종류 및 양 및 제조 조건(예, 필름의 연신 조건) 이 적합하게 제어된다. 제공된 λ/4판은 액정 표시장치의 시야각을 상당히 개선할 수 있다.
게다가, 본 발명은 넓은 파장에서 λ/4를 제공하며 하나의 셀룰로오스 아세테이트 필름으로 구성되는 광학 보상 시트 (λ/4판)를 제공하여, 2 개의 중합체 필름이 주의깊게 적층되어 그들 사이의 각이 엄격히 제어될 수 있도록 하는 통상의 제조 단계를 수행하는 것을 불필요하게 한다.
본 발명에서, 액정 셀을 광학적으로 보상하기 위하여, 광학 보상 시트에 사용되는 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션 값(Re550)이 0 내지 200 nm 이고 550 nm 에서 측정된 Rth 리타데이션 값(Rth550)이 70 내지 400 nm 이도록 만들어진다.
또한 본 발명에서, 주변 부분에서의 투과율의 상승을 방지(광의 누출을 방지)하기 위하여, 광학 보상 시트에 사용되는 셀룰로오스 아세테이트 필름은 10 내지 70 ㎛ 범위의 두께를 갖도록 만들어진다. 통상의 얇은 셀룰로오스 아세테이트 필름은 액정 셀을 광학적으로 충분히 보상할 수 없는 낮은 Rth 값을 갖는다. 그러나, 반대로, 본 발명의 셀룰로오스 아세테이트 필름은 광의 누출을 방지하기 위하여, 필름의 두께가 얇음에도 불구하고 액정셀을 충분히 광학적으로 보상할 수 있는 첨가제를 함유한다. 셀룰로오스 아세테이트 필름은 10 내지 70 ㎛ 범위의 두께를 가지므로, 편광막상에 보상 시트를 적층하거나 광학 보상 시트를 제조하는 데 있어서의 처리가능성을 손상시키지 않으면서, 광의 누출을 피할 수 있다. 게다가, 본 발명의 광학 보상 시트는 수득되는 액정 표시장치의 두께 및 제조 비용 모두를 감소시킬만큼 충분히 얇다.
편광판은 2 개의 보호 필름 및 이들 사이에 제공되는 편광막을 포함한다. 편광막은 요오드 또는 2 색성 색소가 흡착된 연신 폴리비닐 알콜이며, 보호 필름은 일반적으로 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함한다. 상술된 광학 보상 시트는 보호 필름의 하나로서 사용되며, 구성요소의 수를 증가시키지 않으면서 광학 보상 기능이 편광판에 주어진다. 게다가, 셀룰로오스 아세테이트 필름의 표면이 55 내지 75 mN/m 의 표면 에너지를 가지도록 비누화된다면, 폴리비닐 알콜에 대한 접착이 강화되어 내구성이 우수한 편광판이 제조된다. 또한, 셀룰로오스 아세테이트 필름의 표면이 비누화될 때, 비누화 조건을 적합하게 제어하여, 비누화에 사용되는 알칼리성 용액이 거의 착색되지 않을 수 있으며, 비누화가 보상 시트의 광학 특성에 영향을 주지 않을 수 있다.
59.0% 미만의 아세트산 함량을 갖는 셀룰로오스 아세테이트가 사용된다면, 상술된 광학 이방성이 쉽게 실현될 수 있다. 그러나, 그러한 셀룰로오스 아세테이트 필름은 불량한 특성을 갖는다. 본 발명에서, 59.0 내지 61.5 %의 아세트산 함량을 갖는 셀룰로오스 아세테이트가 사용된다면, 목적한 광학 이방성 및 우수한 특성 모두를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 수득하기 위하여, 상기의 리타데이션 값이 다른 수단(첨가제를 첨가하거나, 제조 조건을 제어함으로써)에 의해 달성된다.
상술된 광학 보상 시트 및 보호 필름으로서 그 시트를 포함하는 편광판은 VA(수직 정렬: vertically aligned) 모드, OCB(광학 보상 벤드: optically compensated bend) 모드 및 TN (twisted nematic) 모드의 액정 표시 장치, 및 반사형 표시 장치에서 유리하게 사용될 수 있다.
광학 보상 시트는 벤드 정렬 모드(OCB형)의 액정 표시장치에서 유리하게 사용될 수 있다.
벤드 정렬 모드의 액정 표시장치는 원반형 화합물을 함유하는 광학 보상 시트가 사용되는, 타원형 편광판이 구비된다. 상기 광학 보상 시트에 있어서, 높은 복굴절율을 제공하는 소재(예, 폴리카르보네이트)가 통상적으로 사용된다.
본 발명에 따라, 벤드 정렬 모드의 표시장치에서 사용되는 편광판은 편광막, 원반형 화합물을 포함하는 광학 이방성 층(이후부터 "제 1 광학 이방성 층"), 및 특수한 광학 특성을 갖는 하나 이상의 셀룰로오스 아세테이트 필름(이후부터 "제 2 광학 이방성 층")으로 이루어진다.
제 1 광학 이방성 층 및 편광막은 셀룰로오스 아세테이트 필름상에 원반형 화합물의 원반면의 법선상 정사영으로 수득되는 평균 방향이 편광막의 평면에서의 투과축에 대해 실질적으로 45°의 각도이도록 배치된다. 게다가, 제 2 광학 이방성 층 및 편광막은 제 2 이방성 층의 지상축이 편광막의 평면내의 투과축에 실질적으로 평행하거나 수직하도록 배치된다. 그러한 구조를 갖는 벤드 정렬 모드의 표시장치는 완전히 광학 보상된 영상을 제공하며, 표시장치가 장시간 사용되더라도 표시된 영상의 모서리에 검은점이 보이지 않는다. 게다가, OCB 모드의 그 러한 표시장치는 광을 누출하지 않는 표시장치를 제공한다.
본 발명의 명세서에서, 용어 "실질적으로 평행" 이라는 것은 주지된 방향 사이의 각도가 엄격히 ±5°의 범위내에 있는 것을 의미한다. 이 각 허용은 바람직하게는 ±4°, 더욱 바람직하게는 ±3°, 가장 바람직하게는 ±2°이다.
용어 "지상축" 및 "투과축" 은 각각 최대 굴절율을 제공하는 방향 및 최소 굴절율을 제공하는 방향을 의미한다.
도 1 은 반사형 액정 표시장치의 기본 구성을 나타낸다.
도 2 는 반사형 게스트-호스트 액정 표시장치의 대표적 형태를 나타내는 단면도이다.
도 3 은 반사형 게스트-호스트 액정 표시장치의 또다른 대표적 형태를 나타내는 단면도이다.
도 4 는 벤드 정렬 모드의 액정 셀에서 액정 분자의 배향을 나타내는 단면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 타원형 편광판을 나타낸다.
도 6 은 본 발명에 따른 벤드 정렬 모드의 액정 표시장치를 나타낸다.
도 7 은 벤드 정렬 모드의 액정 표시장치에서 광학 보상의 관계를 나타내는 개념도이다.
도 8 은 타원형 편광판의 다양한 형태를 나타낸다.
도 9 는 타원형 편광판의 또다른 형태를 나타낸다.
(광 누출 방지)
본 발명가는 예의 연구하여, 액정 표시장치의 화면의 주변 부분에서의 투과율이 하기의 두가지 원인에 의해 광의 프레임형(frame-like) 누출의 야기를 증가시킴을 발견하였다.
제 1 원인은, 액정 표시장치가 작동하는 환경의 열 및 습기와 같은 조건의 변화이다.
액정 표시장치에서 사용될 때, 광학 보상 시트는 일반적으로 접착제로 액정 셀에 고정된다. 표시장치가 온도 및 습도의 변화에 노출된다면, 보상 시트로서 사용되는 셀룰로오스 아세테이트 필름이 팽창 또는 수축한다. 보상 시트가 고정된다면, 팽창 또는 수축이 억제되어, 필름내의 내부 응력 발생을 야기시킨다. 응력은 필름내의 복굴절을 발생시켜(광탄성 효과) 광학 특성을 변화시키고, 결과적으로 필름에서 광이 누출된다.
제 2 원인은 보상 시트 평면의 열적 불균형이다. 예를 들어, 액정 표시장치에서의 후광에 의해 열적 불균형이 주어지며, 이것은 필름의 뒤틀림을 유도한다. 결과적으로, 광학 특성이 상기에서와 같은 방식으로 변화되어 광이 누출된다.
게다가, 본 발명가는 셀룰로오스 아세테이트와 같은 히드록실기 함유 중합체 필름이 특히 작업 조건의 변화에 의해 영향받음을 발견하였다.
시트에서 광의 누출을 방지하기 위하여, 보상 시트는 광학 특성을 거의 변화시키지 않고 추가적으로 열적 균일성을 유지하도록 만들어진다.
본 발명가는 광학 특성의 변화가 두께, 광탄성 계수, 환경 조건의 변화에 의한 실질적 뒤틀림, 및 보상 시트의 탄성률과 관계있음을 발견하였다. 따라서, 광의 누출을 상당히 감소시키기 위하여, 보상 시트는 얇고, 낮은 광탄성 계수를 가지며, 작업 조건의 변화에 의해 거의 뒤틀리지 않으며, 작은 탄성율을 갖도록 만들어진다. 게다가, 보상 시트가 높은 열 전도성을 갖는다면, 시트내의 열은 고르게 분포되어 광의 누출을 감소시킨다.
본 발명가의 연구에 따라, 셀룰로오스 아세테이트 필름을 충분히 얇게 만드는 것이 광의 누출을 방지하는데 특히 효과적이다. 투과율은 복굴절과 필름의 두께의 곱(결과물은 위상차 리타데이션을 나타낸다)과 관련이 있다. 사실, 투과율은 위상차 리타데이션의 증가와 함께 상승한다. 따라서, 셀룰로오스 아세테이트 필름이 충분히 얇게 만들어지면, 복굴절이 동일한 정도로 발생하더라도 작은 위상차가 실현된다. 결과적으로, 얇은 셀룰로오스 아세테이트 필름은 화면의 주변 부분에서의 투과율을 증가를 감소시킨다. 그러나, 필름이 너무 얇으면, 취급 처리가능성의 손상과 같은 기타 문제가 발생한다.
광 누출의 방지와 광학 보상 시트의 제조에서의 취급 처리가능성 사이의 균형을 고려하여, 셀룰로오스 아세테이트 필름의 두께가 하기와 같이 결정된다.
본 발명에서, 광학 보상 시트로서 사용되는 셀룰로오스 아세테이트 필름은 10 내지 70 ㎛ 범위의 두께를 갖도록 만들어진다. 두께는 바람직하게는 20 내지 60 ㎛ 범위, 더욱 바람직하게는 30 내지 50 ㎛ 범위이다.
셀룰로오스 아세테이트 필름은 바람직하게는 1 W/(m·K) 이상의 열적 전도성 을 갖는다.
실질적 뒤틀림을 감소시키기 위하여, 셀룰로오스 아세테이트 필름이 이축으로 연신되어 중합체 분자의 평면 배향을 증진시키거나, 필름이 30 ×10-5/%RH 이하의 수분 팽창 계수를 갖도록 만들어지는 것이 바람직하다. 수분 팽창 계수는 바람직하게는 15 ×10-5/%RH 이하, 더욱 바람직하게는 10 ×10-5/%RH 이하이다.
셀룰로오스 아세테이트 필름은 바람직하게는 1.0 ×10-5cm2/Kg 이하의 광탄성 계수를 갖는다.
셀룰로오스 아세테이트 필름은 바람직하게는 3,000 MPa 이하, 더욱 바람직하게는 2,500 MPa 이하 범위의 탄성율을 갖는다.
(필름의 리타데이션)
필름의 평면에서의 리타데이션 값(Re) 및 두께 방향의 리타데이션 값(Rth)은 각각 하기 수학식 (I) 및 (II) 에 의해 정의된다:
[수학식 I]
Re = (nx-ny) ×d
[수학식 II]
Rth = [{nx + ny)/2}-nz] ×d.
식 (I) 및 (II) 에서, nx 는 필름의 평면에서의 지상축(최대 굴절율을 제공하는 방향)에서의 굴절율이다.
식 (I) 및 (II) 에서, ny 는 필름의 평면에서의 진상축(최소 굴절율을 제공 하는 방향)에서의 굴절율이다.
식 (II) 에서, nz 는 필름의 두께 방향의 굴절율이다.
식 (I) 및 (II) 에서, d 는 nm로 표시되는 필름의 두께이다.
본 발명의 셀룰로오스 아세테이트 필름에서, 550 nm에서 측정되는 Re 리타데이션 값(Re550)은 0 내지 200 nm 범위로 제어되며, 550 nm 에서 측정되는 Rth 리타데이션 값(Rth550)은 70 내지 400 nm 범위로 제어된다.
광학 보상 시트가 셀룰로오스 아세테이트 필름으로 구성된다면, 550에서 측정되는 Re 리타데이션 값(Re550)은 바람직하게는 20 내지 70 nm 범위로 제어된다.
광학 보상 시트가 그 위에 제공되는 광학 이방성 층을 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름으로 구성된다면, 550 nm에서 측정되는 Re 리타데이션 값(Re550)은 바람직하게는 0 내지 20 nm 범위로 제어된다.
하나의 광학 보상 시트가 액정 표시장치에 사용된다면, 550 nm 에서 측정된 셀룰로오스 아세테이트 필름의 Rth 리타데이션 값(Rth550) 이 바람직하게는 150 내지 400 nm 에서 제어된다.
두개의 광학 보상 시트가 액정 표시장치에서 사용된다면, 550 nm 에서 측정된 셀룰로오스 아세테이트 필름의 Rth 리타데이션 값(Rth550) 이 바람직하게는 70 내지 250 nm, 더욱 바람직하게는 70 내지 200 nm 에서 제어된다.
셀룰로오스 아세테이트 필름은 0.00028 내지 0.020, 더욱 바람직하게는 0.00196 내지 0.01375, 더욱 바람직하게는 0.00168 내지 0.006875, 가장 바람직하게는 0.00275 내지 0.00458 범위의 550nm 에서 측정된 복굴절율(△n: nx-ny)을 갖 는다. 550 nm 에서 측정된 두께 방향의 복굴절율{(nx+ny)/2-nz}는 바람직하게는 0.001 내지 0.04 이다.
(λ/4 판)
셀룰로오스 아세테이트 필름으로 구성되는 광학 보상 시트가 λ/4 판으로서 사용된다면, 필름은 450 nm 에서 측정된 Re 리타데이션 값(Re450)이 100 내지 125 nm 이고, 590 nm 에서 측정된 또다른 Re 리타데이션 값(Re590)이 120 내지 160 nm 이도록 제어된다. 이들 Re 리타데이션 값은 바람직하게는 Re590-Re450 ≥2nm, 더욱 바람직하게는 Re590-Re450≥5nm, 가장 바람직하게는 Re590-Re450≥10nm 의 조건을 만족한다.
450 nm에서 측정된 Re 리타데이션 값(Re450)은 바람직하게는 108 내지 125 nm범위이고, 550 nm 에서 측정된 Re 리타데이션 값(Re550)이 바람직하게는 125 내지 142 nm 이며, 590 nm 에서 측정된 Re 리타데이션 값(Re590)이 바람직하게는 130 내지 152 nm 이고, Re550 및 Re590 값은 바람직하게는 Re590-Re550 ≥2nm, 더욱 바람직하게는 Re590-Re550≥5nm, 가장 바람직하게는 Re590-Re550≥10nm 의 조건을 만족시킨다. 게다가, Re550 및 Re450 값은 바람직하게는 Re550-Re450≥10 nm 의 조건을 만족한다.
본 발명의 λ/4 값(광학 보상 시트)이 단지 하기 조건을 만족시키는 것이 또한 바람직하다:
1 ≤(nx-nz)/(nx-ny) ≤2
[식 중, nx 는 판의 평면에서의 지상축에 평행한 굴절율이고, ny 는 판의 평 면에서의 지상축에 수직한 굴절율이며, nz 는 두께 방향의 굴절율이다].
상기의 광학 특성을 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름은 하기에 설명되는 리타데이션 상승제를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트로 만들어질 수 있다.
셀룰로오스 아세테이트 필름의 리타데이션 값 및 그의 파장 의존성은 (1) 셀룰로오스 아세테이트의 조성(특히, 평균 아세트산 함량)을 조절, (2) 리타데이션 상승제의 양 및 종류의 조절, 및 (3) 필름의 두께를 조절함으로써 제어될 수 있다. 특히, 상기 (2)에 의해, 통상적으로 광학 등방성 물질로서 공지되어온 셀룰로오스 아세테이트로 위상차판을 만들 수 있다.
상술된 광학 특성을 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름은 하기에 설명되는 방식으로 하기 물질로부터 제조될 수 있다.
(셀룰로오스 아세테이트)
본 발명에서, 59.0 내지 61.5 % 의 아세트산 함량을 갖는 셀룰로오스 아세테이트가 사용된다. 아세트산 함량은 바람직하게는 59.5 내지 61.3%의 범위이다.
용어 "아세트산 함량" 은 셀룰로오스의 1 단위 중량 당 결합된 아세트산의 양을 의미한다. 아세트산 함량은 ASTM:D-817-91(셀룰로오스 아세테이트의 시험)에 따라 결정된다.
셀룰로오스 아세테이트는 바람직하게는 250 이상, 더욱 바람직하게는 290 이상의 점도 평균 중합도(DP)를 갖는다.
게다가, 본 발명에서 사용되는 셀룰로오스 아세테이트는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정되는 Mw/Mn(Mw 및 Mn 은 각각 중량 및 수 평균 분자량임)의 좁은 분자량 분포를 갖는 것이 바람직하다. Mw/Mn 값은 바람직하게는 1.0 내지 1.7, 더욱 바람직하게는 1.3 내지 1.65, 가장 바람직하게는 1.4 내지 1.6 의 범위이다.
본 발명에서 사용되는 셀룰로오스 아세테이트에서, 6 위치에서의 치환도는 바람직하게는 0.88 이상이다. 가능한 높은 것이 바람직하다. 6 위치에서의 치환도는 바람직하게는 2-, 3- 및 6-위치에서의 전체 치환도를 기준으로 32% 이상, 더욱 바람직하게는 33% 이상, 가장 바람직하게는 34% 이상이다.
셀룰로오스 아세테이트가 일반적인 방법으로 제조된다면, 2- 또는 3- 위치에서의 아세틸 치환도가 6- 위치에서의 것보다 더 크다. 따라서, 6- 위치에서의 치환도를 더 크게(0.88 이상, 전체 치환도의 32% 이상) 하기 위하여, 합성 조건이 특히 제어되어야 한다.
아세틸화 반응에서 사용되는 황산 촉매의 양을 감소시켜, 장 시간동안 반응을 계속하게 하는 것이 바람직하다. 황산 촉매가 다량으로 사용된다면, 반응이 빨라진다. 그러나, 이 경우 촉매의 양에 따라 다량으로 황산 에스테르가 셀룰로오스와 함께 형성된다. 형성된 에스테르는 반응 후 유리되어, 잔류하는 히드록실기를 생성한다. 6-위치가 반응성이 높으므로, 황산 에스테르가 6-위치에서 많이 형성된다. 결과적으로, 다량의 황산 촉매는 6-위치에서의 아세틸 치환도를 감소시킨다. 따라서, 6-위치에서의 높은 치환도를 갖는 셀룰로오스 아세테이트를 합성하기 위하여, 황산 촉매가 가능한 소량으로 사용되어야 하고, 반응 시간이 반응 속도의 저하를 보충할만큼 연장되어야 한다.
2-, 3- 및 6-위치에서의 아세틸 치환도는 셀룰로오스 아세테이트가 프로피오 닐화된 후 13C-NMR에 의해 측정될 수 있다. 치환도의 측정은 문헌[Tezuka, 등, Carbohydr. Res., 273(1995), 83-91]에 상세히 설명되어 있다.
6-위치에서의 높은 치환도를 갖는 셀룰로오스 아세테이트는 일본 특개평 11(1999)-5851(합성예 1 내지 3)에 개시되어 있다.
(리타데이션 상승제)
2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물이 셀룰로오스 아세테이트 필름의 리타데이션을 제어하기 위한 리타데이션 상승제로서 사용된다.
방향족 화합물은 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대해 0.01 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.05 내지 15 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10 중량부로 첨가된다. 2 개 이상의 방향족 화합물이 조합되어 사용될 수 있다.
본 발명에서, "방향족 고리" 는 방향족 탄화수소 고리 뿐만 아니라, 방향족 헤테로시클릭 고리도 의미한다.
방향족 탄화수소 고리로서, 6원 고리(소위, 벤젠 고리)가 특히 바람직하다.
방향족 헤테로시클릭 고리는 일반적으로 불포화이다. 방향족 헤테로시클릭 고리는 바람직하게는 5-, 6- 또는 7-원환이며, 더욱 바람직하게는 5- 또는 6-원고리이다. 방향족 헤테로시클릭 고리는 일반적으로 가능한 많은 이중 결합을 갖는다. 환중의 헤테로 원자는 바람직하게는 질소 원자, 황 원자 또는 산소 원자이며, 더욱 바람직하게는 질소 원자이다. 방향족 헤테로시클릭 고리의 예로는 푸란 고리, 티오펜 고리, 피롤 고리, 옥사졸 고리, 이속사졸 고리, 티아졸 고 리, 이소티아졸 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 푸라잔 고리, 트리아졸 고리, 피란 고리, 피리딘 고리, 피리다진 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리 및 1,3,5-트리아진 고리를 포함한다.
바람직한 방향족 고리는 벤젠 고리, 푸란 고리, 티오펜 고리, 피롤 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 이미다졸 고리, 트리아졸 고리, 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리 및 1,3,5-트리아진 고리이다. 벤젠 고리 및 1,3,5-트리아진 고리가 더욱 바람직하다.
방향족 화합물은 바람직하게는 하나 이상의 1,3,5-트리아진 고리를 함유한다.
방향족 화합물 중의 방향족 고리의 수는 바람직하게는 2 내지 20, 더욱 바람직하게는 2 내지 12, 더욱 더 바람직하게는 2 내지 8, 및 가장 바람직하게는 2 내지 6 의 범위이다.
2 개 이상의 방향족 고리의 결합 관계는 하기 세가지 경우로 분류된다, 즉
(a) 방향족 고리가 축합 고리를 형성하는 경우,
(b) 방향족 고리가 단일 결합을 통해 연결되는 경우,
(c) 방향족 고리가 결합기를 통해 연결되는 경우(이 경우, 고리는 방향족이므로, 스피로 결합은 형성되지 않는다).
방향족 고리의 결합 관계는 (a) 내지 (c) 의 임의의 것일 수 있다.
(a)경우에서 축합 고리의 예로는 인덴 고리, 나프탈렌 고리, 아줄렌 고리, 플루오렌 고리, 페난트렌 고리, 안트라센 고리, 아세나프틸렌 고리, 비페닐렌 고 리, 나프타센 고리, 피렌 고리, 인돌 고리, 이소인돌 고리, 벤조푸란 고리, 벤조티오펜 고리, 인돌리진 고리, 벤즈옥사졸 고리, 벤조티아졸 고리, 벤즈이미다졸 고리, 벤즈트리아졸 고리, 퓨린 고리, 인다졸 고리, 크로멘 고리, 퀴놀린 고리, 이소퀴놀린 고리, 퀴놀리진 고리, 퀴나졸린 고리, 신놀린 고리, 퀸옥살린 고리, 프탈라진 고리, 프테리딘 고리, 카르바졸 고리, 아크리딘 고리, 페난트리딘 고리, 잔텐 고리, 펜아진 고리, 페노티아진 고리, 페녹스틴 고리, 페녹사진 고리 및 티안트렌고리를 포함한다. 나프탈렌 고리, 아줄렌 고리, 인돌 고리, 벤즈옥사졸 고리, 벤조티아졸 고리, 벤즈이미다졸 고리, 벤즈트리아졸 고리 및 퀴놀린 고리가 바람직하다.
(b) 경우의 단일 결합은 바람직하게는 2 개의 방향족 고리의 탄소 원자사이에서 일어난다. 2 개 이상의 단일 결합이 두개의 방향족 고리를 연결시켜, 그들사이에 지방족 고리 또는 비(非)방향족 고리를 형성할 수 있다.
(c) 경우에서의 결합기는 또한 바람직하게는 2 개의 방향족 고리의 탄소 원자사이에 있다. 결합기는 바람직하게는 알킬렌 기, 알케닐렌 기, 알키닐렌 기, -CO-, -O-, -NH-, -S- 및 이들의 조합이다.
조합에 의해 형성된 결합의 예로는 하기가 있다. 하기 예의 각각에서, 좌우 말단은 역전될 수 있다.
Figure 112002037630218-pct00001
Figure 112002037630218-pct00002
방향족 고리 및 결합기는 치환기를 가질 수 있다.
치환기의 예로는 할로겐 원자(F, Cl, Br, I), 히드록실, 카르복실, 시아노, 아미노, 니트로, 술포, 카르바모일, 술파모일, 우레이도, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 지방족 아실기, 지방족 아실옥시기, 알콕시 기, 알콕시카르보닐 기, 알콕시카르보닐아미노 기, 알킬티오 기, 알킬술포닐 기, 지방족 아미드 기, 지방족 술폰아미드 기, 지방족 치환 아민 기, 지방족 치환 카르바모일 기, 지방족 치환 술파모일 기, 지방족 치환 우레이도 기 및 비방향족 헤테로시클릭 기를 포함한다.
알킬기는 바람직하게는 1 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는다. 사슬 알킬기 는 바람직하게는 시클릭 사슬이고, 직쇄 알킬기가 특히 바람직하다. 알킬기는 추가적으로 치환기(예, 히드록실, 카르복실, 알콕시 기, 알킬-치환 아미노기)를 가질 수 있다. (치환) 알킬기의 예로는 메틸, 에틸, n-부틸, n-헥실, 2-히드록시에틸, 4-카르복시부틸, 2-메톡시에틸 및 2-디에틸아미노에틸을 포함한다.
알케닐 기는 바람직하게는 2 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는다. 사슬 알케닐 기는 바람직하게는 시클릭 사슬이고, 직쇄 알케닐기가 특히 바람직하다. 알케닐 기는 추가적으로 치환기를 가질 수 있다. 알케닐기의 예로는 비닐, 알릴 및 1-헥세닐을 포함한다.
알키닐 기는 바람직하게는 2 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는다. 사슬 알키닐 기는 바람직하게는 시클릭 사슬이며, 직쇄 알키닐 기가 특히 바람직하다. 알키닐 기는 추가적으로 치환기를 가질 수 있다.
알키닐 기의 예로는 에티닐, 1-부티닐 및 1-헥시닐을 포함한다.
지방족 아실기는 바람직하게는 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 지방족 아실기의 예로는 아세틸, 프로파노일 및 부타노일을 포함한다.
지방족 아실옥시 기는 바람직하게는 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 지방족 아실옥시기의 예로는 아세톡시를 포함한다.
알콕시 기는 바람직하게는 1 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는다. 알콕시 기는 추가적으로 치환기(예, 또다른 알콕시 기)를 가질 수 있다. (치환) 알콕시 기의 예로는 메톡시, 에톡시, 부톡시 및 메톡시에톡시를 포함한다.
알콕시카르보닐기는 바람직하게는 2 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 알 콕시카르보닐 기의 예로는 메톡시카르보닐 및 에톡시카르보닐을 포함한다.
알콕시카르보닐아미노 기는 바람직하게는 2 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 알콕시카르보닐아미노기의 예로는 메톡시카르보닐아미노 및 에톡시카르보닐아미노를 포함한다.
알킬티오기는 바람직하게는 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는다. 알킬티오기의 예로는 메틸티오, 에틸티오 및 옥틸티오를 포함한다.
알킬술포닐 기는 바람직하게는 1 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는다. 알킬술포닐기의 예로는 메탄술포닐 및 에탄술포닐을 포함한다.
지방족 아미드 기는 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 지방족 아미드 기의 예로는 아세토아미드를 포함한다.
지방족 술폰아미드기는 바람직하게는 1 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는다. 지방족 술폰아미드기의 예로는 메탄술폰아미드, 부탄술폰아미드 및 n-옥탄술폰아미드를 포함한다.
지방족 치환 아민기는 바람직하게는 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 지방족 치환 아민기의 예로는 디메틸아미노, 디에틸아미노 및 2-카르복시에틸 아미노를 포함한다.
지방족 치환 카르바모일 기는 바람직하게는 2 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 지방족 치환 카르바모일 기의 예로는 메틸카르바모일 및 디에틸카르바모일을 포함한다.
지방족 치환 술파모일 기는 바람직하게는 1 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는 다. 지방족 치환 술파모일 기의 예로는 메틸술파모일 및 디에틸술파모일을 포함한다.
지방족 치환 우레이도 기는 바람직하게는 2 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는다. 지방족 치환 우레이도 기의 예로는 메틸우레이도를 포함한다.
비방향족 헤테로시클릭 기의 예로는 피페리디노 및 모르폴리노를 포함한다.
리타데이션 상승제는 300 내지 800 의 분자량을 갖는다.
리타데이션 상승제는 260 ℃ 이상의 비등점을 갖는다. 비등점은 시판되는 장치(예: TG/DTA100, Seiko Electronics Co., Ltd.)에 의해 측정될 수 있다.
리타데이션 상승제의 구체적인 예는 일본 특개평 2000-111914, 2000-275434 및 PCT/JP00/02619 에 개시되어 있다.
(적외선 흡수제)
적외선 흡수제는 셀룰로오스 아세테이트 필름에 첨가되어 각 파장에서의 리타데이션 값을 조절할 수 있다.
적외선 흡수제의 양은 바람직하게는 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 5 중량부, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 2 중량부, 더더욱 바람직하게는 0.05 내지 1 중량부, 및 가장 바람직하게는 0.1 내지 0.5 중량부이다. 2 개 이상의 적외선 흡수제가 조합되어 사용될 수 있다.
적외선 흡수제는 750 내지 1,100 nm, 더욱 바람직하게는 800 내지 1,000 nm 의 파장 영역에서 최대 흡수를 나타낸다. 또한 적외선 흡수제가 가시광선 파장 영역에서 실질적으로 흡수가 일어나지 않는 것이 바람직하다.
적외선 흡수제로서, 적외선 흡수 염료 또는 안료가 바람직하다. 적외선 흡수 염료가 특히 바람직하다.
적외선 흡수 염료는 유기 화합물 및 무기 화합물을 포함한다. 유기 적외선 흡수 염료가 바람직하다. 유기 적외선 흡수 염료의 예로는 시아닌 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 아미늄 화합물, 디임모늄 화합물, 퀴논 화합물, 스콰릴륨 화합물 및 메틴 화합물을 포함한다. 적외선 흡수 염료는 문헌 ['Shikizai'(색재), 61(4), pp. 215-226(1988)] 및 ['Kagaku to Kogyo'(화학 및 산업), 43-53(1986, 5월)]에 기재되어 있다.
적외선 흡수기능 및 흡수 스펙트럼의 관점에서, 할로겐화 은 사진 감광 물질 분야에서 개발된 적외선 흡수 염료가 바람직하다. 할로겐화 은 사진 감광 물질 분야에서 개발된 적외선 흡수 염료의 예로는 디히드로페리미딘 스콰릴륨 염료(U.S. 특허 5,380,635 및 일본 특원평 8(1996)-189817에 개시됨), 시아닌 염료(일본 특개소 62(1987)-123454, 3(1991)-138640, 3(1991)-211542, 3(1991)-226736, 5(1993)-313305 및 6(1994)-43583, 일본 특원평 7(1995)-269097 및 유럽 특허 0,430,244에 개시됨), 피릴륨 염료(일본 특개평 3(1991)-138640 및 3(1991)-211542에 개시됨), 디임모늄 염료(일본 특개평 3(1991)-138640 및 3(1991)-211542에 개시됨), 피라졸로피리돈 염료(일본 특개평 2(1990)-282244에 개시됨), 인도아닐린 염료(일본 특개평 5(1993)-323500 및 5(1993)-323501에 개시됨), 폴리메틴 염료(일본 특개평 3(1991)-26765 및 4(1992)-190343, 및 유럽 특허 0,377,961에 개시됨), 옥소놀 염료(일본 특개평 3(1991)-9346에 개시됨), 안트라퀴논 염료(일본 특개평 4(1992)-13654에 개시됨), 나프탈로시아닌 염료(U.S.특허 5,009,989에 개시됨), 및 나프톨악툼 염료(유럽 특허 0,568,267에 개시됨)을 포함한다.
(셀룰로오스 아세테이트 필름의 제조)
셀룰로오스 아세테이트 필름은 바람직하게는 용액 유연법에 의해 제조된다. 용매으로서, 유기 용매가 바람직하게 사용된다. 용액 유연법은 유기 용매중에 셀룰로오스 아세테이트를 용해시켜 용액(도프)을 제조하고, 이 도프를 유연시켜 필름을 제조하는 단계를 포함한다.
유기 용매는 바람직하게는 탄소수 3 내지 12 의 에테르, 탄소수 3 내지 12 의 케톤, 탄소수 3 내지 12 의 에스테르, 및 탄소수 1 내지 6 의 할로겐화 탄화수소로 구성되는 군으로부터 선택된다.
에테르, 케톤, 및 에스테르는 시클릭 구조를 가질 수 있다. 에테르 (-O-), 케톤(-CO-) 및 에스테르(-COO-) 중의 2 개 이상의 관능기를 갖는 화합물이 또한 유기 용매로서 사용될 수 있다. 유기 용매는 알콜 히드록실과 같은 또다른 관능기를 가질 수 있다. 유기 용매가 2 개 이상의 상기 관능기를 갖는 경우, 탄소 원자의 수는 그들 기로부터 하나의 임의적으로 선택된 것이 갖는 화합물로서 정의된다.
탄소수 3 내지 12 의 에테르의 예로는 디이소프로필 에테르, 디메톡시메탄, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 테트라히드로푸란, 아니솔 및 페네톨을 포함한다.
탄소수 3 내지 12 의 케톤의 예로는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 디에틸 케톤, 디이소부틸 케톤, 시클로헥사논 및 메틸시클로헥사논을 포함한다.
탄소수 3 내지 12 의 에스테르의 예로는 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 펜틸 포르메이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 및 펜틸 아세테이트를 포함한다.
두 종류 이상의 관능기를 갖는 화합물의 예로는 2-에톡시에틸 아세테이트, 2-메톡시에탄올 및 2-부톡시에탄올을 포함한다.
할로겐화 탄화수소는 바람직하게는 1 또는 2 개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 1 개의 탄소 원자를 갖는다. 할로겐화 탄화수소의 할로겐 원자는 바람직하게는 염소이다. 할로겐으로 치환된 수소의 비는 바람직하게는 25 내지 75몰%, 더욱 바람직하게는 30 내지 70 몰% 및 더더욱 바람직하게는 35 내지 65 몰% 및 가장 바람직하게는 40 내지 60 몰%의 범위이다. 메틸렌 클로라이드는 대표적인 할로겐화 탄화수소이다.
2 이상의 유기 용매가 조합되어 사용될 수 있다.
셀룰로오스 아세테이트 용액은 통상적인 방법으로 제조될 수 있다. 통상적인 방법은 용액이 0℃ 이상(실온 또는 상온)의 온도에서 제조되는 것을 의미한다. 용액의 제조는 통상적인 용액 유연법에서 사용되는 장치 및 방법에 의해 수행될 수 있다. 통상적인 방법은 바람직하게는 유기 용매로서 할로겐화 탄화수소(특히 메틸렌 클로라이드)를 사용한다.
셀룰로오스 아세테이트의 양은 제조된 용액이 셀룰로오스 아세테이트를 10 내지 40 중량%의 양으로 함유하도록 조절된다. 셀룰로오스 아세테이트의 양은 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량% 이다. 임의 첨가제(하기에 설명됨)가 유 기 (주) 용매에 첨가될 수 있다.
셀룰로오스 아세테이트 및 유기 용매를 상온(0 내지 40 ℃)에서 교반하여 용액을 제조할 수 있다. 고압하에서 상승된 온도에서 그들을 교반함으로써 고농도 용액을 제조할 수 있다. 이 경우, 셀룰로오스 아세테이트 및 유기 용매를 밀폐 용기에 넣고, 고압하에서 상승된 온도에서 교반한다. 온도는 대기압의 비등점보다 높지만 고압에서의 용매의 비등점보다는 낮은 온도로 설정된다. 따라서, 가열 온도는 일반적으로 40 ℃ 이상, 바람직하게는 60 내지 200 ℃ 범위, 더욱 바람직하게는 80 내지 110 ℃ 범위이다.
성분은 미리 조(粗)분산될 수 있으며, 조분산액을 용기에 둘 수 있다. 그 밖에, 각 성분을 순차적으로 용기에 도입할 수 있다. 용기는 교반 장치가 구비되어야 한다. 용기중의 압력은 용기에 질소와 같은 불활성 기체를 도입하거나, 용매를 가열 또는 증발시켜 증기압을 상승시킴으로써 형성될 수 있다. 그 밖에, 성분은 용기가 밀봉된 후 고압에서 용기에 첨가될 수 있다.
용기는 바람직하게는 외부로부터 가열된다. 예를 들어, 용기는 자켓형 가열 장치로 가열될 수 있다. 그밖에, 용기의 외부에 배치된 열판으로 가열된 액체가 용기 주위를 감싸고 있는 파이프를 통해 순환하여 전체 용기를 가열할 수 있다.
혼합물은 바람직하게는 용기에 구비된 프로펠러 혼합기로 교반된다. 프로펠러의 날개는 용기의 내벽에 닿는 정도의 길이를 갖는다. 게다가, 날개의 끝에서, 내벽에 부착된 혼합물을 긁어내고 새롭게 하기 위해 스크래치 수단이 제공 된다.
용기에, 압력 게이지 및 온도계와 같은 다양한 계측기가 제공될 수 있다. 각 성분은 용기내의 용매중에 용해된다. 그렇게 제조된 도프가 냉각된 후 용기로부터 꺼내어질 수 있거나, 또는 용기에서 꺼내어진 후 열 교환기로 냉각될 수 있다.
용액은 또한 냉각 용해법에 따라 제조될 수 있다. 냉각 용해법에 따라, 셀룰로오스 아세테이트가 통상적인 방법으로 용해될 수 없는 유기 용매에서도 용해될 수 있다. 게다가, 본 방법에 따라, 셀룰로오스 아세테이트는 셀룰로오스 아세테이트가 통상적인 방법에 의해 용해될 수 있는 유기 용매에서 빨리 그리고 균질하게 용해될 수 있다.
냉각 용해법의 방법에서 먼저, 중합체가 상온에서 유기 용매중에 교반되면서 점진적으로 첨가된다.
혼합물 중의 중합체의 양은 바람직하게는 10 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 중량% 의 범위이다. 하기에 언급되는 다양한 첨가제가 혼합물에 첨가될 수 있다.
다음 단계에서, 제조된 혼합물은 바람직하게는 -100 내지 -10℃, 바람직하게는 -80 내지 -10℃, 더욱 바람직하게는 -50 내지 -20℃, 가장 바람직하게는 -50 내지 -30℃의 온도로 냉각된다. 냉각 절차는 예를 들어, 드라이 아이스-메탄올조 (-75℃), 또는 냉각 에틸렌 글리콜 용액(-30 내지 -20℃)으로 수행될 수 있다. 냉각 절차를 통해 혼합물이 고형화된다.
냉각 속도는 바람직하게는 4℃/분 이상, 더욱 바람직하게는 8℃/분 이상, 가장 바람직하게는 12℃/분 이상이다. 냉각 속도는 가능한 빠른 것이 바람직하다. 그러나, 냉각 속도의 이론상의 상한은 초당 10,000℃이고, 기술적인 상한은 초당 1,000℃이며, 실질적인 상한은 초당 100℃이다. 냉각 속도는 냉각 단계를 완성하는데 걸리는 시간당 냉각 단계에서 온도의 변화를 의미한다. 온도 변화는 냉각 단계가 시작될 때의 온도와 냉각 단계가 완성되었을 때의 온도의 차이이다.
냉각된 혼합물은 그 후 0 내지 200℃, 바람직하게는 0 내지 150℃, 더욱 바람직하게는 0 내지 120℃, 및 가장 바람직하게는 0 내지 50℃의 온도로 데워진다. 가온 절차를 통해, 중합체가 유기 용매중에 용해된다. 가온동안, 혼합물은 실온에서 방치되거나 또는 가온 수조중에서 가열될 수 있다.
가온 속도는 4℃/분 이상, 더욱 바람직하게는 8℃/분 이상, 가장 바람직하게는 12℃/분 이상이다. 가온 속도는 가능한 빠른 것이 바람직하다. 그러나, 가온 속도의 이론적 상한이 초당 초당 10,000℃이고, 기술적인 상한은 초당 1,000℃이며, 실질적인 상한은 초당 100℃이다. 가온 속도는 가온 단계를 완성하는데 걸리는 시간 당 가온 단계의 온도 변화를 의미한다. 온도 변화는 가온 단계가 시작될 때의 온도와 가온 단계가 완성될 때의 온도의 차를 의미한다.
따라서, 균질한 용액이 제조될 수 있다. 중합체가 충분히 용해되지 않는다면, 냉각 및 가온 절차가 반복될 수 있다. 중합체가 충분히 용해되었는지의 여부는 육안으로 관찰하여 판단할 수 있다.
냉각 용해법의 방법에서, 밀봉된 용기는 바람직하게는 냉각 단계에서 이슬의 응축에 의해 야기될 수 있는, 물의 오염을 방지하기 위해 사용된다. 게다가, 혼합물은 냉각 단계를 완성하는데 걸리는 시간이 단축될 수 있도록 감압하에서 냉각될 수 있으며, 따라서 압력에 견딜 수 있는 용기가 감압하의 절차를 수행하는데 바람직하게 사용된다.
시차 주사 열량(DSC) 측정에 따라, 냉각 용해법을 통해 메틸 아세테이트 중에 셀룰로오스 아세테이트(아세트산 함량: 60.9%, 점도 평균 중합도: 299)를 용해시킴으로써 제조된 20 중량% 용액은 약 33 ℃에서 졸 및 겔 사이의 유사 상전이점을 갖는다. 그 온도 미만에서, 용액은 균질한 겔 형태이다. 따라서, 용액은 유사 상전이점 초과의 온도, 바람직하게는 유사 상전이점 보다 약 10℃ 초과의 온도에서 유지되어야 한다. 유사 상전이점은 유기 용매, 셀룰로오스 아세테이트의 아세트산 함량, 점도 평균 중합도 및 농도와 같은 다양한 조건에 따라 변한다.
중합체 필름은 용액 유연법에 따라 제조된 중합체 용액(도프)으로부터 형성된다.
도프가 드럼 또는 밴드상에 유연되고, 용매가 증발되어 필름을 형성한다. 도프의 고체 함량은 바람직하게는 18 내지 35%의 범위로 제어된다. 드럼 또는 밴드의 표면은 바람직하게는 미리 연마되어 거울처럼 된다. 용액 유연법의 유연 및 건조 단계는 U.S. 특허 2,336,310, 2,367,603, 2,492,078, 2,492,977, 2,492,978, 2,607,704, 2,739,069, 2,739,070, 영국 특허 640,731, 736,892, 일본 특공소 45(1970)-4554, 49(1974)-5614, 일본 특개소 60(1985)-176834, 60(1985)-203430 및 62(1987)-115035 에 개시되어 있다.
드럼 또는 밴드의 표면 온도는 바람직하게는 10℃ 이하이다. 드럼 또는 밴드상에서의 유연 후, 도프의 건조를 위해 공기를 2 초 이상 불어넣는다. 그 후 형성된 필름을 박리하고, 온도가 100 ℃에서 160 ℃로 연속적으로 변화하는 고온 공기를 불어넣어 남아있는 용매가 증발되도록 한다. 이 절차는 일본 특공평 5(1993)-17844에 개시되어 있다. 이 절차는 유연부터 박리 단계까지를 완성하는데 걸리는 시간을 단축시킬 수 있다. 이 절차를 완성하는 동안, 유연 도프는 드럼 또는 밴드의 표면온도에서 겔 상태여야 한다.
제조된 도프로부터, 2 층 이상이 동시 유연(공유연)법에 의해 형성될 수 있다. 그 경우, 또한 셀룰로오스 아세테이트 필름은 바람직하게는 용액 유연법에 따라 제조된다. 도프는 드럼 또는 밴드 상에 유연되고, 용매가 증발되어 필름을 형성한다. 도프의 고체 함량은 바람직하게는 10 내지 40 % 범위로 제어된다. 드럼 또는 밴드의 표면은 바람직하게는 미리 연마되어 거울처럼 된다.
2 개 이상의 셀룰로오스 아세테이트 용액이 사용되는 경우, 용액은 지지체의 진행 방향으로 단속적으로 제공되는 노즐로부터 유연되어, 적층 필름을 형성할 수 있다. 이 방법은 예를 들어 일본 특개소 61(1986)-158414, 1(1989)-122419 및 11(1999)-198285 에 개시되어 있다. 용액은 두개의 노즐로부터 동시에 유연되어 적층 필름을 형성할 수 있다. 이 방법은 예를 들어 일본 특공소 60(1985)-27562, 특개소 61(1986)-94724, 61(1986)-947245, 61(1986)-104813, 61(1986)- 158413 및 6(1994)-134933 에 개시되어 있다.
게다가, 특개소 56(1981)-162617 에 개시된 방법이 또한 채택될 수 있다. 그 방법에서, 높은 점성의 셀룰로오스 아세테이트 용액을 낮은 점성의 용액에 포함시켜, 이렇게 조합된 용액을 동시에 압출하고 유연한다.
게다가, 일본 특개소 44(1969)-20235 에 개시된 방법이 채택될 수 있다. 상기 방법에서, 필름은 두 개의 노즐중 하나에서 압출된 용액으로부터 미리 형성된다. 형성된 필름을 박리하고 지지체에 역으로 배치한 후, 또다른 용액이 나머지 노즐로부터 압출되어 필름(지지체면에 접하고 있는 표면상)상에 유연하여 적층 필름을 형성한다.
셀룰로오스 아세테이트 용액은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 기능성 층이 형성되는 경우, 각각의 기능에 상응하는 각각의 셀룰로오스 아세테이트 용액이 각각의 노즐로부터 압출될 수 있다. 또한, 본 발명의 셀룰로오스 아세테이트 용액은 다른 기능성 층 (예를 들어, 접착층, 염료층, 대전방지층, 안티할레이션(anti-halation)층, 자외선층, 편광층)에 대한 다른 도프와 동시에 유연될 수 있다.
단일층을 갖는 두꺼운 필름이 통상적인 용액 유연법에 의해 형성되는 경우, 고농도 및 고점도의 도프를 압출하는 것이 필요하다. 이러한 도프는 일반적으로 불안정하여 고체 입자가 종종 침착되고 형성된 필름의 평면성이 종종 불량하다. 점성 도프가 지지체 상에 다수의 노즐로부터 동시에 압출된다면, 평면성이 우수한 두꺼운 필름이 제조될 수 있다. 또한, 두꺼운 도프가 신속하게 건조되므로, 필 름이 신속하게 제조될 수 있다.
가소제를 셀룰로오스 아세테이트 필름에 첨가하여 기계적 강도를 개선시킬 수 있다. 가소제는 건조 공정에 대한 시간을 단축시키는 또다른 기능을 갖는다. 인산 에스테르 및 카르복실산 에스테르가 가소제로서 일반적으로 사용된다. 인산 에스테르의 예로는 트리페닐 포스페이트 (TPP) 및 트리크레실 포스페이트 (TCP)가 포함된다. 카르복실산 에스테르의 예로는 프탈산 에스테르 및 시트르산 에스테르가 포함된다. 프탈산 에스테르의 예로는 디메틸 프탈레이트 (DMP), 디에틸 프탈레이트 (DEP), 디부틸 프탈레이트 (DBP), 디옥틸 프탈레이트 (DOP), 디페닐 프탈레이트 (DPP) 및 디에틸헥실 프탈레이트 (DEHP)가 포함된다. 시트르산 에스테르의 예로는 트리에틸 o-아세틸시트레이트 (OACTE) 및 트리부틸 o-아세틸시트레이트 (OACTB)가 포함된다. 기타 카르복실산 에스테르의 예로는 부틸 올레에이트, 메틸아세틸 리시놀레에이트, 디부틸 세바케이트 및 다양한 트리멜리트산 에스테르가 포함된다. 프탈산 에스테르 가소제 (DMP, DEP, DBP, DOP, DPP, DEHP)가 바람직하다. 또한, DEP 및 DPP가 특히 바람직하다.
가소제의 양은 셀룰로오스 아세테이트의 양을 기초로 바람직하게는 0.1 내지 25 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 1 내지 20 중량% 범위, 가장 바람직하게는 3 내지 15 중량% 범위이다.
열화 억제제 (예를 들어, 산화 방지제, 과산화물 분해제, 라디칼 억제제, 금속 불활성화제, 산소 스캐빈져, 아민)가 셀룰로오스 아세테이트 필름 내로 혼입될 수 있다. 열화 억제제는 특개평 3(1991)-199201, 5(1993)-1907073, 5(1993)- 194789, 5(1993)-271471 및 6(1994)-107854 에 기술되어 있다. 열화 억제제는 제조된 용액 (도프)의 양을 기초로 바람직하게는 0.01 내지 1 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 0.2 중량% 범위로 첨가된다. 첨가량이 0.01 중량% 미만이면, 열화 억제제의 효과를 기대할 수 없다. 첨가량이 1 중량% 초과이면, 억제제가 필름의 표면 상에 삼출될 수 있다. 부티레이트화 히드록시톨루엔 (BHT) 및 트리벤질아민 (TBA)이 특히 바람직한 열화 억제제이다.
(폴리에스테르우레탄)
바람직하게는 셀룰로오스 아세테이트 필름은 기계적 특성을 개선시키는 폴리에스테르우레탄을 함유한다. 폴리에스테르우레탄은 바람직하게는 하기 화학식으로 표시되는 폴리에스테르와 이소시아네이트로부터 제조되고, 추가로 바람직하게는 디클로로메탄에 가용성이다.
H-(-O-(CH2)q-OOC-(CH2)m-CO)n-O-(CH2) q-OH
상기 식중, q는 2 내지 4의 정수이고, m은 2 내지 4의 정수이며, n은 1 내지 100의 정수이다.
구성 폴리에스테르는 글리콜 부분 및 이염기성 산 부분으로 구성된다. 글리콜 부분은 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올 또는 1,4-부탄디올로부터 유래된다. 이염기성 산 부분은 숙신산, 글루탐산 또는 아디프산으로부터 유래된다. 폴리에스테르는 양 말단에 히드록실을 갖는다. 중합도 n은 1 내지 100 범위이고, 바람직한 중합도는 사용된 글리콜 및 이염기성 산에 좌우된다. 폴리에스테르의 분자량은 바람직하게는 1,000 내지 4,500 범위이다.
디클로로메탄에 가용성인 폴리에스테르우레탄은 상기 화학식 1로 표시되는 폴리에스테르와 이소시아네이트 간의 반응에 의해 제조되고, 일반적으로 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 갖는다.
CONH-R-NHCO-(-O-(CH2)q-OOC-(CH2)m-CO)n-O-(CH 2)q-O-)-
상기 식에서, q는 2 내지 4의 정수이고, m은 2 내지 4의 정수이고, n은 1 내지 100의 정수이며, R은 2가 원자단 잔기이다.
2가 원자단 잔기의 예를 하기에 나타낸다.
Figure 112002037630218-pct00003
Figure 112002037630218-pct00004
폴리에스테르우레탄의 제조에 사용되는 이소시아네이트의 예로는 폴리메틸렌 디이소시아네이트 (화학식: OCN(CH2)pNCO (식중 p는 2 내지 8의 정수이다)) 예컨대 에틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트; 방향족 디이소시아네이트 예컨대 p-페닐렌 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트, p,p'-디페닐메탄 디이소시아네이트 및 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트; 및 m-자일렌 디이소시아네이트가 포함된다. 이러한 예들은 본 발명을 제한하지 않는다. 용이하게 수득되고 처리되기에 안정하므로, 톨릴렌 디이소시아네이트, m-자일렌 디이소시아네이트 및 테트라메틸렌 디이소시아니에트가 바람직하다. 또한, 이들은 폴리우레탄으로 전환되는 경우 셀룰로오스 아세테이트와의 상용성이 우수하다.
폴리에스테르우레탄 수지의 분자량은 바람직하게는 2,000 내지 50,000 범위이고, 구성 폴리에스테르 및 연결 디이소시아네이트의 종류 및 분자량에 따라 임의로 선택된다. 분자량은 더욱 바람직하게는 5,000 내지 15,000 범위인데, 이는 이러한 분자량의 폴리에스테르우레탄 수지가 생성된 필름의 기계적 특성을 개선시키고 셀룰로오스 아세테이트와의 상용성이 양호하기 때문이다.
디클로로메탄에 가용성인 폴리에스테르우레탄 수지는 이소시아네이트 및 화학식 1의 폴리에스테르디올을 혼합하고, 혼합물을 가열 및 교반하는 단계를 통해 용이하게 제조될 수 있다.
화학식 1로 표시되는 폴리에스테르는 상응하는 이염기성 산 (또는 이의 알킬 에스테르)과 글리콜 간의 폴리에스테르화 또는 에스테르-교환 반응과 함께 열용융 축합을 통해, 또는 이의 산 염화물과 글리콜 간의 계면 축합을 통해 용이하게 제조될 수 있다. 반응에서, 생성된 폴리에스테르가 말단 위치에 히드록실을 갖도록 조건이 조절된다.
본 발명에서 사용되는 디클로로메탄-가용성 폴리에스테르우레탄 수지는 아세트산 함량이 58 % 이상인 셀룰로오스 아세테이트와의 상용성이 우수하다. 실제로, 분자량이 10,000 이하인 폴리에스테르우레탄 200 중량부는, 상용성이 수지 구조에 따라 약간 좌우되지만, 아세틸 셀룰로오스 100 중량부와도 혼화성이다.
따라서, 폴리에스테르우레탄 수지가 셀룰로오스 아세테이트에 혼입되어 생성된 필름의 기계적 특성을 개선시키는 경우, 폴리에스테르우레탄의 함량은 우레탄 수지의 종류 및 분자량 및 목적하는 기계적 특성에 따라 적절하게 결정된다.
셀룰로오스 아세테이트의 성질은 유지하면서 기계적 강도를 개선시키려는 경우, 폴리에스테르우레탄 수지의 함량은 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대해 바람직하게는 0.1 내지 30 중량부 범위이다.
폴리에스테르우레탄 수지는 180 ℃ 이하에서 안정하여 분해되지 않는다. 이러한 디클로로메탄-가용성 폴리에스테르우레탄 수지는 아세트산 함량이 58 % 이상인 셀룰로오스 아세테이트와의 상용성이 우수하므로, 이의 혼합물로부터 매우 투명한 필름이 형성될 수 있다. 또한, 통상적인 저분자량 가소제는 용이하게 기화되지만, 폴리에스테르우레탄은 평균 분자량이 높아 고온에서도 거의 기화되지 않는다. 따라서, 폴리에스테르우레탄과 셀룰로오스 아세테이트의 혼합물로부터 제조된 필름은 통상적인 가소제를 함유하는 공지된 필름보다 문제 (예컨대 가소제의 기화 및 이동)를 덜 야기한다.
폴리에스테르우레탄은 고온 및 저온에서 셀룰로오스 아세테이트 필름의 굽힘강도 및 인열강도를 증강시키고, 따라서 필름이 거의 부러지지 않는다. 지금까지는, 기계적 강도를 증강시키기 위해, 저분자량 가소제가 통상적으로 사용되었다. 그러나, 통상적인 방법은 실온 및 고습 조건 하에 특정 정도로 필름 내구성을 개선시키지만, 저온 및 고습 조건 하에서는 필름이 유연성을 잃는 것을 충분히 방지하지 못한다. 기계적 특성을 개선시키려는 목적으로 다량의 저분자량 가소제를 사용하더라도, 기계적 특성은 실제로 현저하게 손상된다.
디클로로메탄-가용성 폴리에스테르우레탄 수지를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트는 수지의 함량에 따라 인장 강도가 약간 손상된다. 그러나, 손상 정도가 저분자량 가소제를 사용하는 경우와 비교하여 비교적 작다. 한편, 굽힘 강도에 대해서, 폴리에스테르우레탄 수지를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트로 제조된 필름은 가소제를 함유하지 않는 것만큼 강하다. 또한, 폴리에스테르우레탄 수지는 가소제가 저온 및 고온에서 이동하는 것을 방지히고, 따라서 다른 필름에 거의 부착되지 않는, 유연성이고 투명하며 광택성인 셀룰로오스 아세테이트 필름이 제공된다.
(고 열적 전도성 입자)
셀룰로오스 아세테이트 필름의 열적 전도성은 바람직하게는 1 W/(mㆍK) 이상이다. 열적 전도성은 높을수록 바람직하지만, 하기 방식으로 필름이 제조된다면 일반적으로 10 W/(mㆍK) 이하이다.
셀룰로오스 아세테이트 필름의 열적 전도성을 조절하기 위해, 고 열적 전도성 입자가 필름 제조용 도프 내로 바람직하게는 첨가된다. 또한, 셀룰로오스 아세테이트 필름의 표면 상에, 고 열적 전도성 입자를 함유하는 열적 전도성 층을 제공하여 열적 전도성을 조절할 수 있다. 고열적 전도성 입자를 함유하는 중합체를 셀룰로오스 아세테이트와 함께 유연하거나, 또는 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에 도포하여 열적 전도성 층을 형성시킬 수 있다.
고열적 전도성 입자의 예로는 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소, 질화마그네슘, 탄화규소, 산화알루미늄, 산화아연, 산화마그네슘, 탄소, 다이아몬드 및 금속이 포함된다. 바람직하게는 입자가 투명하여 필름의 투명성을 열화시키지 않는다.
열적 전도성 입자의 양은 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부를 기초로 바람직하게는 5 내지 100 중량부 범위이다. 5 중량부 미만이면, 열적 전도성이 불충분하게 개선된다. 반면에, 100 중량부 초과이면, 필름을 형성시키기가 어렵고, 생성된 필름이 부서지기 쉽다.
고열적 전도성 입자는 평균 입자 크기가 바람직하게는 0.05 내지 80 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 10 ㎛이다. 입자는 구형 또는 침형일 수 있다.
본 발명에서, 셀룰로오스 아세테이트 필름의 열적 전도성은 하기 방식으로 측정된다.
먼저, 샘플 필름을 TO-3 유형 히터 내의 구리 히터 케이스와 구리 플레이트 사이에 놓고, 10 % 압축시킨다. 이어서 구리 히터 케이스에 5 W로 전력을 공급 하면서 필름을 4 분 동안 유지시키고, 케이스와 플레이트 간의 온도 차이를 측정하다. 수득된 데이타로부터, 열적 전도성을 하기식에 따라 계산한다:
열적 전도성 {W/(mㆍK)} = {전력(W) ×두께(m)} / {온도 차이(K) ×측정면적(㎡)}
(셀룰로오스 아세테이트 필름의 연신)
바람직하게는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 연신시켜 리타데이션을 조절하고 실질적 뒤틀림을 감소시킨다. 실질적 뒤틀림이 연신 방향에서 감소되므로, 필름을 이축 연신시켜 필름 면 내의 모든 방향에서의 뒤틀림을 감소시키는 것이 바람직하다.
연신율은 바람직하게는 3 내지 100 % 범위이다.
이축 연신은 동시에 또는 순차적으로 수행할 수 있다. 연속 제조를 고려할 때, 필름을 바람직하게는 순차적으로 이축 연신시킨다. 유연 도프로부터 형성된 필름을 드럼 또는 밴드로부터 박리시키고, 먼저 폭방향으로 연신시키고 이어서 길이방향으로 연신시킨다. 먼저 길이방향으로 연신시키고 이어서 폭방향으로 연신시킬 수 있다.
폭방향의 연신은, 예를 들어, 특개평 62(1987)-115035, 4(1992)-152125, 4(1992)-284211, 4(1992)-298310 및 11(1999)-48271 에 기술된 방식으로 수행된다. 필름은 실온 또는 고온에서 연신된다. 온도는 바람직하게는 필름의 유리 전이 온도 이하이다. 필름을 건조 조건 하에 연신시킬 수 있고, 이는 용매가 필름 내에 잔존하는 경우 특히 유리하다. 필름을 길이방향으로 연신시키기 위해, 필름을 운반하는 롤러를, 예를 들어, 필름의 박리 속도가 필름의 권취 속도보다 느릴 수 있도록 조절한다. 한편, 필름을 폭방향으로 연신시키기 위해, 점진적으로 넓히는 텐터로 폭방향으로 팽팽하게 하면서 필름을 운반할 수 있다. 또한, 필름을 연신 기계로 연신시키는 것이 또한 가능하다 (바람직하게는, 긴 연신 기계로 일축 연신). 연신율 (원래의 길이에 대한 수득된 길이의 비율)은 바람직하게는 5 내지 50 %, 더욱 바람직하게는 10 내지 40 %, 가장 바람직하게는 15 내지 35 %이다.
유연에서 후건조까지의 단계는 공기 대기 또는 불활성 기체 (예를 들어, 질소 기체) 대기 하에 수행될 수 있다. 본 발명의 셀룰로오스 아세테이트 필름은 일반적으로 사용되는 권취 기계에 의해 일정한 텐션 방법, 일정한 토크 방법, 테이퍼 텐션 방법 또는 내부 압력이 일정한 프로그램 텐션 조절 방법에 따라 권취될 수 있다.
(흡습 팽창 계수: moisture expansion coefficient)
온도는 변하지 않으면서 습도가 변하는 경우, 필름은 일반적으로 팽창된다. 흡습 팽창 계수는 팽창된 필름의 수득된 길이를 가리킨다.
스크린의 주변 부분에서의 투과율이 상승하는 것을 방지하지 위해, 흡습 팽창 계수는 바람직하게는 30 ×10-5/%RH 이하, 더욱 바람직하게는 15 ×10-5/%RH 이하, 가장 바람직하게는 10 ×10-5/%RH 이하이다. 흡습 팽창 계수는 작을수록 바람직하지만, 일반적으로 1.0 ×10-5/%RH 이상이다.
흡습 팽창 계수는 하기 방식으로 측정된다.
제조된 중합체 필름 (위상차판)을 10 개의 조각 (5 mm ×20 mm)으로 자른다. 각 조각의 한쪽 끝을 고정시키고, 0.5 g의 추를 다른 쪽에 단다. 매달린 조각을 25 ℃의 온도 및 20 %RH (R0)의 조건 하에 10 분 동안 방치한 후, 길이 (L0)를 측정한다. 이어서 온도는 25 ℃로 유지하면서 습도를 80 %RH (R1)로 변화시키고, 길이 (L1)를 측정한다. 수득된 데이타로부터, 흡습 팽창 계수를 하기 식에 따라 계산한다. 10 개의 조각에 대해, 측정을 반복하고, 수득된 값을 평균한다.
흡습 팽창 계수 [/%RH] = {(L1-L0)/L0} / {R1-R0}
중합체 필름의 자유 부피가 작을수록, 치수 변화가 더 작다. 자유 부피는 필름 형성에 사용된 용매의 잔류량에 크게 좌우된다. 잔류 용매가 적을수록, 치수 변화가 작다.
잔류 용매를 감소시키기 위해, 필름을 일반적으로 고온에서 장시간 동안 건조시킨다. 그러나, 건조 시간이 너무 길면, 생산성이 당연히 손상된다. 따라서, 용매의 잔류량은 바람직하게는 0.01 내지 1 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.07 중량%, 가장 바람직하게는 0.03 내지 0.05 중량% 범위이다.
용매 잔류량이 적절하게 조절되면, 광학 보상능을 갖는 편광판을 높은 생산성으로 저비용으로 제조할 수 있다.
또한, 소수성 기를 갖는 화합물이 바람직하게 혼입되어 치수 변화를 감소시킨다. 소수성 기를 갖는 화합물은, 소수성 기 예컨대 알킬 기 및 페닐 기를 갖 는다면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 셀룰로오스 아세테이트 내로 첨가되는 가소제 및 열화 억제제로서 상기 기술된 물질들로부터 선택된다. 화합물의 바람직한 예로는 트리페닐 포스페이트 (TPP) 및 트리벤질아민 (TBA)이 포함된다.
소수성 기를 갖는 화합물의 양은 제조된 용액 (도프)의 양을 기초로 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%, 가장 바람직하게는 1 내지 3 중량%이다.
용매 잔류량은 하기 방식으로 측정한다. 먼저, 특정량의 샘플을 클로로포름에 용해시킨다. 이어서 제조된 용액을 기체 크로마토그래피 (GC18A, Shimadzu Seisakusho Ltd.)로 측정한다.
용액 유연법에서, 필름은 용매 내에 용해된 중합체 물질을 함유하는 용액 (도프)로부터 형성된다. 이어서, 하기 기술되는 바와 같이, 필름을 드럼 (또는 밴드) 상에서 운반시키면서 필름을 건조시킨다. 드럼 (또는 밴드) 상의 필름은 바람직하게는 용매의 비점 미만의 온도에서 천천히 건조된다 (용매의 비점을 초과하면 기포가 형성된다). 운반되는 필름은 바람직하게는 유리 전이 온도 ±30 ℃ 범위, 더욱 바람직하게는 유리 전이 온도 ±20 ℃ 범위의 온도에서 건조된다.
(셀룰로오스 아세테이트 필름의 표면 처리)
셀룰로오스 아세테이트 필름을 바람직하게는 표면 처리시킨다. 표면 처리의 예로는 비누화 처리, 플라즈마 처리, 화염 처리 및 자외선 (UV) 처리가 포함된다. 비누화 처리에는 산 비누화 처리 및 알칼리 비누화 처리가 포함된다. 플라즈마 처리에는 글로우 방전 처리 및 코로나 방전 처리가 포함된다. 또한, 특개평 7(1995)-333433 에 기술된 바와 같이, 하도층이 제공되는 것이 바람직하다.
표면 처리 후의 필름은 바람직하게는 55 mN/m 이상, 더욱 바람직하게는 60 내지 75 mN/m의 표면 에너지를 갖는다. 이같은 셀룰로오스 아세테이트 필름이 편광판의 투명 보호 필름으로 사용되면, 필름과 편광막 간의 접착이 개선될 수 있다. 광학 이방성 층이 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에 형성되는 경우, 지금까지는 셀룰로오스 아세테이트 필름과 배향층 간의 접착을 확실히 하기 위해 젤라틴 하도층을 제공하는 것이 필요했다. 그러나, 55 내지 75 mN/m의 표면 에너지를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 사용한다면, 젤라틴 하도층이 생략될 수 있다. 필름의 평면성을 유지하기 위해, 바람직하게는 필름을 유리 전이 온도 (Tg) 이하의 온도, 즉 150 ℃ 이하의 온도로 유지시킨다.
광학 보상 시트가 편광판의 투명 보호 필름으로 사용되는 경우, 셀룰로오스 아세이트 필름을 편광막에의 접착을 개선시키기 위해 산 또는 알칼리 비누화 처리하는 것이 바람직하다.
표면 에너지는 ['The Basic theory and applicaiotn of wetting', Realize Co., Ltd. 발행, 1989)]에 기술된 접촉각 방법, 습윤 가열 방법 또는 흡착 방법에 의해 측정할 수 있다. 접촉각 방법이 바람직하다. 이같은 방법에서, 공지된 표면 에너지를 갖는 두 용액을 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에 적하한다. 각각의 액적의 접촉각을 측정하고, 측정된 접촉각으로부터 필름의 표면 에너지를 계산한다. 접촉각은 교차점에서의 액적 표면의 접선과 필름 표면 간의 각 (액적 포함)으로 정의된다. 알칼리 비누화 처리는 바람직하게는 셀룰로오스 아세테이 트 필름을 알칼리 용액 내에 침적시키고, 필름을 산성 용액으로 중화시키고, 물로 세정하고 건조시키는 단계를 포함한다. 알칼리 용액의 예로는 수산화칼륨 및 수산화나트륨의 수용액이 포함된다. 알칼리 용액 내의 히드록실 이온의 노르말 농도는 바람직하게는 0.1 내지 3.0 N 범위, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2.0 N 범위이다. 알칼리 용액은 실온 내지 90 ℃ 범위, 더욱 바람직하게는 40 내지 70 ℃ 범위의 온도로 유지된다.
알칼리는 바람직하게는 알칼리금속 수산화물 예컨대 수산화칼륨 및 수산화나트륨이다. 알칼리 용액의 pH 값은 바람직하게는 10 이상이다. 편광막 측의 필름 표면만을 침적시키는 것이 바람직하지만, 셀룰로오스 아세테이트 필름의 양 표면을 함침시킬 수 있다. 함침 시간은 바람직하게는 1 내지 300 초 범위, 더욱 바람직하게는 5 내지 240 초 범위이다. 비누화 반응 온도는 바람직하게는 25 내지 70 ℃, 더욱 바람직하게는 35 내지 60 ℃이다. 알칼리 용액에 함침시킨 후, 필름을 물로 세정하는 것이 바람직하다.
한쪽 표면만 알칼리 비누화 처리하는 경우, 알칼리 용액을 도포한 후 물로 세정하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 알칼리 용액의 용매가 셀룰로오스 아세테이트 필름을 팽윤시키지 않는 것이 바람직하고, 따라서 알콜 (예를 들어, 이소프로판올, 부탄올)이 바람직하다. 또한, 코팅 특성 및 알칼리 용해도를 개선시키기 위한 다른 용매 (예컨대 프로필렌 글리콜 및 물)를 함유하는 혼합물을 용매로 사용할 수 있다.
이렇게 처리된 셀룰로오스 아세테이트 필름의 Re55O은 상기 비누화를 통해 3 nm 이하로 변한다. 또한, 상기 비누화는 알칼리 용액을 황색으로 변화시키지 않는다.
코로나 방전 처리는 고전압 발생기에 연결된 전극과 유전체의 롤 사이에 높은 전압을 인가하고, 롤과 전극 사이에서 발생된 코로나 방전에 셀룰로오스 아세테이트 필름을 놓거나 이동시키는 단계를 포함한다. 본 명세서에서, 롤과 전극 사이에 인가된 높은 전압의 주파수를 "방전 주파수"로 칭한다. 코로나 방전 처리는 대기 하에서 용이하게 수행되지만, 공기 이외의 기체가 충전되거나 또는 공기-오염 기체가 충전된 밀봉 또는 반밀봉 처리 장치에서 수행될 수 있다. 기체의 예로는 질소 기체, 아르곤 기체 및 산소 기체가 포함된다.
방전 주파수는 일반적으로 50 Hz 내지 5,000 kHz 범위, 바람직하게는 5 내지 수백 kHz 범위일 수 있다. 방전 주파수가 너무 낮으면, 방전이 불안정하여 생성된 필름에 다수의 핀홀이 생긴다. 반면에, 너무 높으면, 임피던스 매칭용 장치가 추가적으로 필요하므로 처리 비용이 높아진다.
정상적으로 습윤성을 개선시키기 위해, 셀룰로오스 아세테이트 필름을 바람직하게는 0.001 내지 5 kVㆍAㆍ분/㎡의 양, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 1 kVㆍAㆍ분/㎡의 양으로 코로나 방전 처리시킨다. 롤과 전극 사이의 간격은 바람직하게는 0.5 내지 2.5 mm 범위, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 2.0 mm 범위이다.
글로우 방전 처리는 저압 기체 대기 하의 한쌍 (또는 그 이상)의 전극에 높은 전압을 인가하고, 전극 사이에 발생된 글로우 방전에 셀룰로오스 아세테이트 필름을 놓거나 이동시키는 단계를 포함한다.
기체압은 일반적으로 0.005 내지 20 Torr 범위, 바람직하게는 0.02 내지 2 Torr 범위이다. 기체압이 너무 낮으면, 표면 처리가 효과를 제공할 수 없다. 반면에, 너무 높으면, 과도한 전류가 흘러 스파크가 일어나거나 필름이 파괴된다. 방전을 일으키기 위해, 전압은 진공 탱크 내의 한쌍 (또는 그 이상)의 금속판 또는 봉 사이에 인가된다. 전압은 기체 및 이의 압력에 따라 좌우되지만, 상기 압력 범위 내에서 안정한 정상 글로우 방전을 일으키기 위해서 일반적으로 500 내지 5,000 V 범위이다. 접착을 개선시키기 위해서, 바람직하게는 2,000 내지 4,000 V 범위이다. 방전 주파수는 일반적으로 0 (직류) 내지 수천 MHz 범위, 바람직하게는 50 Hz 내지 20 MHz 범위이다. 셀룰로오스 아세테이트 필름을 바람직하게는 0.01 내지 5 kVㆍAㆍ분/㎡, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 1 kVㆍAㆍ분/㎡의 양으로 글로우 방전 처리하여, 원하는 접착 강도를 수득한다.
자외선 (UV) 처리에서, 셀룰로오스 아세테이트 필름을 자외선에 노출시킨다. 필름 특성을 고려하여 필름 표면이 약 150 ℃로 가열될 수 있으면, 고압 수은 램프 (주파장:365 nm)를 광원으로 사용할 수 있다. 필름이 저온에서 처리되어야 한다면, 저압 수은 램프 (주파장: 254 nm)가 바람직하게 사용된다. 오존이 없는 유형의 고압 및 저압 수은 램프와 같은 다른 광원을 사용할 수 있다. 필름이 노출되는 자외선의 양이 많을수록, 접착성이 개선된다. 그러나, 너무 많은 양의 자외선에 노출되면, 필름이 착색되고 기계적으로 약해진다. 따라서, 고압 수은 램프 (주파장: 365 nm)를 사용한다면, 노출량은 바람직하게는 20 내지 10,000 mJ/㎠ 범위, 더욱 바람직하게는 50 내지 2,000 mJ/㎠ 범위이다. 저압 수은 램 프 (주파장: 254 nm)를 사용한다면, 노출량은 바람직하게는 100 내지 10,000 mJ/㎠ 범위, 더욱 바람직하게는 300 내지 1,500 mJ/㎠ 범위이다.
(광학 이방성 층을 함유하는 광학 보상 시트)
액정 화합물로부터 제조된 광학 이방성 층을 셀룰로오스 아세테이트 층 상에 제공하여 본 발명의 광학 보상 시트를 제조하였다. 바람직하게는, 배향층을 셀룰로오스 아세테이트 필름과 이 필름 상에 제공되는 광학 이방성 층 사이에 제공한다. 배향층은 액정 화합물의 분자를 특정 방향으로 정렬시키고, 따라서 본 발명에 필수적이다. 분자를 배향층으로 정렬시킨 후, 정렬을 유지시키면서 고정할 수 있다. 이러한 경우, 배향층이 이의 역할을 이미 수행하였으므로, 광학 보상 시트는 배향층을 함유할 필요가 없다. 실제로, 정렬 및 고정된 액정 분자를 함유하는 광학 이방성 층을 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에 단독으로 전사시켜 (배향층 없이), 광학 보상 시트를 제조할 수 있다.
(배향층)
배향층은 액정 분자의 배향 방향을 제공하는 기능을 갖는다. 배향층의 바람직한 예로는 연마 처리되는 유기 화합물 (바람직하게는 중합체)의 층, 무기 화합물의 사방 증착층, 및 마이크로 그루브를 갖는 층이 포함된다. 또한, 랑뮈르-블로젯 (Langmuir-Boldgett) 기술 (LB 기술)에 따라 ω-트리코산산, 디옥타데실디메틸암모늄 클로라이드 또는 메틸 스테아레이트로부터 형성된 누적 (built-up) 필름을 배향층으로 사용할 수 있다. 또한, 전기장 또는 자기장의 부여에 의해 유전체 물질을 배향시켜 제조된 층을 배향층으로 사용할 수 있다.
배향층은 바람직하게는 연마 처리되는 중합체로 형성된다. 중합체로서, 폴리비닐 알콜이 바람직하다. 특히, 소수성 기를 갖는 변성 폴리비닐 알콜이 바람직하다. 배향층은 단일 중합체로부터 제조될 수 있다. 그러나, 배향층을 제조하기 위해, 2 개의 가교 중합체로 이루어진 층을 연마 처리할 수 있다. 두 중합체 중의 하나 이상은 바람직하게는 스스로 또는 가교제로 가교될 수 있다. 관능기를 원래 갖는 중합체 또는 관능기가 도입된 중합체를 광, 열 또는 pH 변화로 반응시켜 배향층을 형성시키거나; 또는 연결기를 반응성 가교제에 의해 중합체 내로 도입하여 중합체를 가교시켜 배향층을 형성시킬 수 있다.
일반적인 공정에서, 중합체 및 필요하다면 가교제를 함유하는 코팅액을 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에 적용한 후, 가열하여 가교 반응을 유도한다. 반응은 필름을 코팅액으로 코팅하는 단계에서 시트를 제조하는 단계까지 임의의 단계에서 야기될 수 있다.
배향층 상에서의 액정 분자 (광학 이방성 층 내)의 배향을 고려하여, 바람직하게는 가교 반응은 분자가 충분히 정렬된 후 야기된다.
일반적으로, 코팅액을 도포하고, 가열하고 건조시켜 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에 배향층을 형성시킨다. 이러한 공정에서, 액체는 가열 단계에서 분자가 충분히 가교되도록 하는 저온에서 가열되는 것이 바람직하다.
스스로 또는 가교제로 가교될 수 있는 중합체를 사용할 수 있다. 일부 중합체는 스스로 및 가교제로 가교될 수 있다. 중합체의 예로는 폴리메틸 메타크릴레이트, 아크릴산/메타크릴산 공중합체, 스티렌/말레인이미드 공중합체, 폴리 비닐 알콜 및 변성 폴리비닐 알콜, 폴리(N-메틸올아크릴아미드), 스티렌/비닐톨루엔 공중합체, 클로로술폰화 폴리에틸렌, 니트로셀룰로오스, 폴리비닐 클로라이드, 염소화 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리이미드, 비닐 아세테이트/비닐 클로라이드 공중합체, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 및 유기 물질 예컨대 실란 커플링제가 포함된다.
바람직한 예는 수용성 중합체 예컨대 폴리(N-메틸아크릴아미드), 카르복시메틸셀룰로오스, 젤라틴, 폴리비닐 알콜 및 변성 폴리비닐 알콜이다. 젤라틴, 폴리비닐 알콜 및 변성 폴리비닐 알콜이 특히 바람직하고, 폴리비닐 알콜 및 변성 폴리비닐 알콜이 더욱 바람직하다.
중합도가 상이한 두 종류의 폴리비닐 알콜 또는 변성 폴리비닐 알콜을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
폴리비닐 알콜의 비누화도는 70 내지 100 % 범위, 바람직하게는 80 내지 100 % 범위, 더욱 바람직하게는 85 내지 95 % 범위이다. 중합도는 바람직하게는 100 내지 3,000 범위이다.
변성 폴리비닐 알콜의 예로는 공중합, 사슬 이동 및 블록 중합에 의해 변성된 폴리비닐 알콜이 포함된다. 공중합에서의 변성기의 예로는 COONa, Si(OX)3, N(CH3)3ㆍCl, C9H19COO, SO3Na 및 C12H 25가 포함된다. 사슬 이동에서의 변성기의 예로는 COONa, SH 및 C12H25가 포함된다. 블록 중합에서의 변성기의 예로는 COOH, CONH2, COOR 및 C6H5가 포함된다.
비누화도가 80 내지 100 %인 비(非)변성 또는 변성 폴리비닐 알콜이 바람직하고, 비누화도가 85 내지 95 %인 것이 더욱 바람직하다.
변성 폴리비닐 알콜은 바람직하게는 하기 화학식으로 표시되는 화합물과 폴리비닐 알콜 간의 반응 생성물이다. 이하, 이같은 변성 폴리비닐 알콜을 "특정 변성 폴리비닐 알콜"로 칭한다.
Figure 112002037630218-pct00005
[식중, R1은 알킬 기, 아크릴로일알킬 기, 메타크릴로일알킬 기 또는 에폭시알킬 기이고; W는 할로겐 원자, 알킬 기 또는 알콕시 기이고; X는 활성 에스테르, 산 무수물 또는 산 할로겐화물을 형성하기 위해 필요한 원자단이고; p는 0 또는 1이며; n은 0 내지 4의 정수이다].
변성 폴리비닐 알콜은 더욱 바람직하게는 하기 화학식으로 표시되는 화합물과 폴리비닐 알콜 간의 반응 생성물이다:
Figure 112002037630218-pct00006
[식중, X1은 활성 에스테르, 산 무수물 또는 산 할로겐화물을 형성하기 위해 필요한 원자단이고; m은 2 내지 24의 정수이다].
상기 화학식으로 표시되는 화합물과 반응되는 폴리비닐 알콜은 상기 언급된 변성되지 않은 폴리비닐 알콜 또는 공중합, 사슬 이동 또는 블록 공중합체에 의해 변성된 변성 폴리비닐 알콜이다. 특정 변성 폴리비닐 알콜의 바람직한 예는 특개평 9(1997)-152509 에 기술되어 있다.
폴리비닐 알콜에 대해, 특개평 8(1996)-338913 호에는 합성, 가시 흡수 스펙트럼의 측정, 및 변성기의 도입량을 결정하는 방법이 기술되어 있다.
가교제의 예로는 알데히드 (예를 들어, 포름알데히드, 글리옥살, 글루타르알데히드), N-메틸올 화합물 (예를 들어, 디메틸올 우레아, 메틸올디메틸히단토인), 디옥산 유도체 (예를 들어, 2,3-디히드록시디옥산), 카르복실기가 활성화될 때 작용하는 화합물 (예를 들어, 카르베늄, 2-나프탈렌술포네이트, 1,1-비스피롤리디노-1-클로로피리디늄, 1-모르폴리노카르보닐-3-(술포네이토아미노메틸)), 활성 비닐 화합물 (예를 들어, 1,3,5-트리아크릴로일-헥사히드로-s-트리아진, 비스-(비닐술폰)메탄, N,N'-메틸렌비스-[β-비닐술포닐]프로피온아미드), 활성 할로겐 화합물 (예를 들어, 2,4-디클로로-6-히드록시-s-트리아진), 이소옥사졸 및 디알데히드 전분이 포함된다. 2 이상의 가교제를 조합하여 사용할 수 있다.
이들을 수용성 중합체, 더욱 바람직하게는 폴리비닐 알콜 또는 변성 폴리비닐 알콜 (상기 특정 폴리비닐 알콜 포함)과 함께 사용하는 것이 바람직하다. 생산성을 고려하여 반응성 알데히드가 바람직하고, 글루타르알데히드가 특히 바람직하다.
가교제의 양은 특별히 한정되지 않는다. 가교제가 더 많이 첨가될수록, 습도에 대한 내구성이 개선된다. 그러나, 가교제의 양이 중합체의 양 당 50 중 량% 이상이면, 생성된 배향층이 분자들을 불량하게 정렬시킨다. 따라서, 가교제의 양은 중합체의 양을 기초로 바람직하게는 0.1 내지 20 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 15 중량% 범위이다. 가교 반응이 완결된 후에도, 수득된 배향층은 반응되지 않은 가교제를 약간 함유한다. 배향층 내에 잔존하는 반응되지 않은 가교제의 양은 배향층의 양을 기초로 바람직하게는 1.0 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 중량% 이하이다. 배향층이 반응되지 않은 가교제를 1.0 중량% 초과의 양으로 함유하면, 층의 내구성이 불량하다. 이같은 배향층을 함유하는 액정 디스플레이는 종종 장기간 동안 사용되거나 고온고습 조건 하에 방치되면 레티큘레이션 (reticulation)의 문제가 종종 발생한다.
배향층은 셀룰로오스 아세테이트 필름을 상기 중합체 및 (필요하다면) 가교제를 함유하는 코팅액으로 코팅하고, 가열하여 도포된 중합체를 건조 및 가교시키고, 형성된 층을 연마 처리하는 단계에 의해 형성될 수 있다. 가교 반응은 코팅액의 도포 후 임의의 단계에서 야기될 수 있다.
수용성 중합체 예컨대 폴리비닐 알콜이 사용되는 경우, 코팅 용액은 물과 소포(消泡) 특성을 갖는 유기 용매 (예를 들어, 메탄올)의 혼합 용매로부터 제조되는 것이 바람직하다. 물/메탄올의 비는 일반적으로 0:100 내지 99:1 범위, 바람직하게는 0:100 내지 91:9 범위이다. 유기 용매의 소포 특성으로 인해, 배향층에 대한 단점이 현저히 감소되고, 따라서 광학 이방성 층이 개선된 표면을 갖는다.
코팅 방법으로서, 공지된 방법 예컨대 스핀 코팅, 딥 코팅, 커튼 코팅, 압출 코팅, 바 코팅 및 E 유형 코팅을 택할 수 있다. E 유형 코팅 방법이 특히 바람 직하다.
층의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎛ 범위이다. 도포된 층은 20 내지 110 ℃의 온도에서 건조될 수 있다. 충분한 가교를 확실히 하기 위해, 온도는 바람직하게는 60 내지 100 ℃ 범위, 더욱 바람직하게는 80 내지 100 ℃ 범위이다. 건조 시간은 1 분 내지 36 시간 범위, 바람직하게는 5 분 내지 30 분 범위이다. pH 또한 사용된 가교제에 따라 최적의 값으로 조절되는 것이 바람직하다. 글루타르알데히드가 가교제로서 사용되는 경우, pH는 바람직하게는 4.5 내지 5.5 범위, 더욱 바람직하게는 5.0이다.
배향층은 셀룰로오스 아세테이트 필름 또는 하도층 상에 제공된다. 상기 기술된 중합체 층이 가교된 후 층의 표면을 연마 처리하여 배향층을 형성시킨다.
연마 처리는 LCD의 액정 분자를 정렬시키기 위해 널리 채택되는 방식으로 수행할 수 있다. 층의 표면을 종이, 천 (예를 들어, 가제, 펠트, 나일론, 폴리에스테르) 또는 고무를 사용하여 특정 방향으로 연마한다. 일반적으로, 두께 및 길이가 동일한 섬유가 제공된 천으로 여러번 연마한다. 배향층은 층 상에 제공되는 액정 분자의 정렬 방향을 결정한다.
(광학 이방성 층)
본 발명에서, 액정 화합물로부터 제조된 광학 이방성 층은 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에 형성된 배향층 상에 제공된다.
광학 이방성 층을 구성하는 액정 화합물은 봉형 액정 화합물 또는 원반형 화합물일 수 있다. 봉형 또는 원반형 액정 화합물은 저분자량 또는 고분자량을 가 질 수 있다. 또한, 저분자량 액정 화합물은 가교되어 액정처럼 행동하지 않는 화합물이 된다. 이같은 화합물 또한 사용가능하다.
광학 이방성 층을 제조하기 위해, 액정 화합물 및 기타 선택적인 성분 (예컨대 중합 개시제)을 함유하는 용액을 배향층 상에 도포한다.
용액 제조용 용매는 바람직하게는 유기 용매이다. 유기 용매의 예로는 아미드 (예를 들어, N,N-디메틸포름아미드), 술폭시드 (예를 들어, 디메틸술폭시드), 복소환식 화합물 (예를 들어, 피리딘), 탄화수소 (예를 들어, 벤젠, 헥산), 알킬 할로겐화물 (예를 들어, 클로로포름, 디클로로메탄), 에스테르 (예를 들어, 메틸 아세테이트, 부틸 아세테이트), 케톤 (예를 들어, 아세톤, 메틸 에틸 케톤), 및 에테르 (예를 들어, 테트라히드로푸란, 1,2-디메톡시에탄)가 포함된다. 알킬 할로겐화물 및 케톤이 바람직하다. 2 이상의 유기 용매를 조합하여 사용할 수 있다.
용액을 통상적인 코팅 방법 예컨대 와이어 바 코팅 방법, 압출 코팅 방법, 다이렉트 그라비어 코팅 방법, 리버스 그라비어 코팅 방법 또는 다이 코팅 방법에 따라 코팅할 수 있다.
광학 이방성 층의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 20 ㎛ 범위, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 15 ㎛ 범위, 가장 바람직하게는 1 내지 10 ㎛ 범위이다.
본 발명에서 사용되는 액정 화합물로서, 원반형 액정 화합물이 바람직하게 사용된다.
(봉형 액정 화합물)
봉형 액정 화합물의 예로는 아조메틴, 아족시, 시아노비페닐, 시아노페닐 에스테르, 벤조산 에스테르, 시클로헥산카르복실레이트의 페닐 에스테르, 시아노페닐시클로헥산, 시아노-치환 페닐피리미딘, 알콕시-치환 페닐피리미딘, 페닐디옥산, 톨루엔, 및 알케닐시클로헥실벤조니트릴이 포함된다.
금속 착체 또한 봉형 액정 화합물에 포함된다. 또한, 반복 단위가 봉형 액정 부분을 함유하는 액정 중합체 또한 봉형 액정 화합물로서 사용가능하다. 한편, 봉형 액정 화합물은 (액정) 중합체와 조합될 수 있다.
봉형 액정 화합물은 ["Kagaku-Sosetsu, Ekisho no Kageku", vol. 22 (1994), Chapter 4, 7 및 11]; 및 ["Ekisho Devise Handbook", chapter 3]에 기술되어 있다.
봉형 액정 분자의 복굴절율은 0.001 내지 0.7이다.
바람직하게는 봉형 액정 분자는 정렬을 고정하는 중합성 기 (Q)를 갖는다.
Figure 112002037630218-pct00007
중합성 기 (Q) 는 바람직하게는 불포화 중합성 기 (Q1 내지 Q7), 에폭시 기 (Q8) 또는 아지리디닐 기(Q9) 이고, 더욱 바람직하게는 불포화 중합성 기이며, 가장 바람직하게는 에틸렌성 불포화 기 (Q1 내지 Q6) 이다.
봉형 액정 분자는 바람직하게는 거의 대칭 구조이고, 따라서 바람직하게는 각 말단에 중합성 기를 갖는다.
봉형 액정 분자의 예를 아래 나타낸다:
Figure 112002037630218-pct00008
Figure 112002037630218-pct00009
Figure 112002037630218-pct00010
Figure 112002037630218-pct00011
Figure 112002037630218-pct00012
Figure 112002037630218-pct00013
Figure 112002037630218-pct00014
Figure 112002037630218-pct00015
Figure 112002037630218-pct00016
광학 이방성 층은 봉형 액정 화합물 및 기타 임의 성분 예컨대 중합 개시제 및 첨가제(예를 들어, 가소제, 단량체, 계면활성제, 셀룰로오스 아세테이트, 1,3,5-트리아진, 키랄제)를 함유하는 액정 조성물(코팅 용액)으로 배향층을 코팅시킴으로써 제조된다.
(원반형 액정 화합물)
원반형 분자는 큰 복굴절율을 제공하고, 다양한 정렬 형태를 갖고, 따라서 원반형 분자로부터 수득된 광학 보상 시트는 통상적인 연신 복굴절 필름으로부터 수득될 수 없는 특이한 광학적 특징을 갖는다. 원반형 분자를 함유하는 광학 보상 시트는 특개평 6(1994)-214116, 미국 특허 5,583,679, 5,646,703 및 독일 특허 공보 3,911,620A1 에 기술되어 있다.
원반형 액정 화합물의 예로는 [C. Destrade 등, Mol. Cryst. vol. 71, pp.111 (1981)]에 기술된 벤젠 유도체; [C. Destrade 등, Mol. Cryst. vol. 122, pp.141 (1985)], [Physics lett. A, vol. 78, pp. 82 (1990)]에 기술된 트룩센 유도체; [B. Kohn 등, Angew. Chem. vol. 96, pp. 70 (1984)]에 기술된 시클로헥산 유도체; 및 [J.M. Lehn 등, J. Chem. Commun. pp. 1794 (1985)], 및 [J. Zhang 등, J. Am. Chem. Soc. vol. 116, pp 2655 (1994)]에 기술된 아자크라운(azacrown) 유형 또는 페닐아세틸렌 유형의 마크로시클릭 화합물이 포함된다.
원반형 화합물은 원반형 구조 단위가 중심에 모핵으로 위치하고 추가로 직쇄 기 예컨대 알킬, 알콕시 및 치환 벤조일이 방사상으로 치환된 구조를 갖는다. 원반형 화합물은 일반적으로 액정성을 갖고, 따라서 일반적으로 원반형 액정으로 불리는 화합물이 포함된다. 원반형 액정 화합물로서, 네가티브인 일축성 및 배향성을 갖는다면 임의의 화합물을 사용할 수 있다. 원반형 화합물로부터 유래된 물질은 항상 상기 기술된 화합물인 것은 아니다. 예를 들어, 열- 또는 광-반응성 기를 갖는 저분자량 원반형 액정 화합물이 열 또는 빛에 의해 중합되어 액정처럼 행동하지 않는 중합체를 형성한다. 이같은 중합체 또한 본 발명에서 사용될 수 있다. 원반형 액정 화합물의 바람직한 예는 특개평 8(1996)-50206 에 기술되어 있다. 특개평 8(1996)-27284 에는 원반형 액정 화합물의 중합이 기술되어 있다.
화합물의 중합 반응을 야기하기 위해, 중합성 기가 원반형 화합물의 원반형 핵에 결합되어야 한다. 그러나, 중합성 기가 원반형 핵에 직접 결합되면, 중합 반응에서의 정렬을 유지하기가 어렵다. 따라서, 연결기가 원반형 핵과 중합성 기 사이에 도입된다. 따라서, 중합성 기를 갖는 원반형 화합물은 하기 화학식 III으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
D(-L-P)n
[식중, D는 원반형 핵이고; L은 2가 연결기이고; P는 중합성 기이며; n은 4 내지 12의 정수이다].
원반형 핵 (D)의 예를 하기에 나타낸다. 예에서, LP (또는 PL)는 2가 연결기 (L) 및 중합성 기 (P)의 조합을 의미한다.
Figure 112002037630218-pct00017
Figure 112002037630218-pct00018
Figure 112002037630218-pct00019
Figure 112002037630218-pct00020
화학식 III 에서, 2가 연결기 L 은 바람직하게는 알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기, -CO, -NH, -O-, -S- 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된다. L 은 더욱 바람직하게는 알킬렌기, 아릴렌기, -CO-, -NH-, -O- 및 -S-로 이루어지는 군으로부터 선택된 2 개 이상의 2가 기를 함유하는 2가 연결기이다. L 은 더욱 바람직하게는 알킬렌기, 아릴렌기, -CO- 및 -O-로 이루어지는 군으로부터 선택된 2 개 이상의 2가 기를 함유하는 2가 연결기이다. 알킬렌기는 바람직하게는 탄소수가 1 내지 12이다. 알케닐렌기는 바람직하게는 탄소수가 2 내지 12이 다. 아릴렌기는 바람직하게는 탄소수가 6 내지 10이다.
2가 연결기 L 의 예를 하기에 나타낸다. 예에서, 좌측은 원반형 코어 D 에 부착되고, 우측은 중합성 기 P 에 부착된다. AL 은 알킬렌기 또는 알케닐렌기를 의미한다. AR 은 아릴렌기를 의미한다. 알킬렌기, 알케닐렌기 및 아릴렌기는 치환기 (예를 들어, 알킬기)를 가질 수 있다.
Figure 112002037630218-pct00021
중합성 기 P 는 중합 반응에 따라 결정된다. 중합성 기 P 의 예를 하기에 나타낸다.
Figure 112002037630218-pct00022
중합성 기 P 는 바람직하게는 불포화 중합성 기 (P1, P2, P3, P7, P8, P15, P16, P17) 또는 에폭시기 (P6, P18)이고, 더욱 바람직하게는 불포화 중합성 기이고, 가장 바람직하게는 에틸렌성 불포화기 (P1, P7, P8, P15, P16, P17)이다. 화학식 Ⅰ에서, N 은 4 내지 12의 정수이고, 이것은 원반형 코어 D 의 화학적 구조에 따라 결정된다. L 및 P 의 4 내지 12 개의 조합은 서로 상이할 수 있다. 그러나, 조합은 바람직하게는 동일하다. 원반형 액정 화합물은 특개평 7(1995)-281028, 7(1995)-306317, 8(1996)-50206, 9(1997)-104656, 9(1997)-104866 및 9(1997)-11240 에 기술되어있다.
원반형 화합물을 사용하는 경우, 광학 이방성 층은 음성 복굴절 층이다. 광 학 이방성 층에서, 원반형 화합물의 원반형 구조 단위는 바람직하게는 층의 깊이 방향(을 따라)으로 변하는 각으로 셀룰로오스 아세테이트 필름의 면으로부터 기울어진 평면을 갖는다.
원반형 구조 단위의 면의 상기 기술한 각 (경사각)은 광학 이방성 층의 바닥으로부터 깊이 방향으로 거리가 증가하면 일반적으로 증가하거나 감소한다. 또한, 경사각의 변화의 예로는 계속적 증가, 계속적 감소, 주기적 증가, 주기적 감소, 계속적인 증가 및 감소를 포함하는 변화, 및 증가 또는 감소를 포함하는 주기적인 변화가 포함된다. 주기적 변화는, 경사각이 층의 두께 방향으로 변하지 않는 영역을 포함한다. 경사각은, 도중에 변하지 않지만, 바람직하게는 층 내에서 전체적으로 증가하거나 감소한다. 경사각은 더욱 바람직하게는 전체적으로 증가하고, 계속적으로 증가하는 것이 특히 바람직하다. 지지면 상에서의 원반형 단위의 경사각은 배향 층의 원반형 화합물 또는 물질을 선택함으로써, 또는 연마 처리 방법을 선택함으로써 일반적으로 제어될 수 있다. 표면 (공기 측) 상에서의 원반형 단위의 경사각은 원반형 화합물 또는 원반형 화합물과 함께 사용되는 기타 화합물을 선택함으로써 일반적으로 제어될 수 있다. 원반형 화합물과 함께 사용되는 화합물의 예로는 가소제, 계면활성제, 중합성 단량체 및 중합체가 포함된다. 또한, 경사각의 변화 정도는 또한 상기 선택에 의해서 제어될 수 있다.
원반형 화합물과 혼화성이고, 경사각의 변화를 제공하거나 원반형 화합물 분자의 정렬을 억제하지 않는 한, 임의의 화합물을 가소제, 표면활성제 및 중합성 단 량체로서 사용할 수 있다. 중합성 단량체 (예를 들어, 비닐, 비닐옥시, 아크릴로일 또는 메타크릴로일기를 갖는 화합물)가 바람직하다. 이러한 화합물은 원반형 화합물의 양을 기준으로 바람직하게는 1 내지 50중량% (특히 5 내지 30중량%) 의 양으로 사용된다.
원반형 화합물과 혼화성이고, 경사각의 변화를 제공하는 한, 임의의 중합체를 원반형 액정 화합물과 함께 사용할 수 있다. 중합체는 예를 들어, 셀룰로오스 에스테르이다. 셀룰로오스 아세테이트의 바람직한 예로는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트프로피오네이트, 히드록시프로필셀룰로오스, 및 셀룰로오스 아세테이트부티레이트가 포함된다. 원반형 화합물의 분자가 정렬되도록 하기 위하여, 중합체의 양은 원반형 화합물의 양을 기준으로 일반적으로 0.1 내지 10중량% 범위, 바람직하게는 0.1 내지 8중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5중량% 범위이다.
광학 이방성 층은, 배향 층을, 용매에 용해된 원반형 화합물 및 기타 화합물의 용액으로 코팅하고, 건조시키고, 원반형 네마틱 상을 형성하기 위한 온도로 가열하고, 배향 조건 (원반형 네마틱 상)을 유지시키면서 냉각시키는 단계에 의해 일반적으로 제조될 수 있다. 다르게는, 상기 층은, 배향 층을, 용매에 용해된 원반형 화합물 및 기타 화합물 (예를 들어, 중합성 단량체, 광중합 개시제)의 용액으로 코팅하고, 건조시키고, 원반형 네마틱 상을 형성하기 위한 온도로 가열시키고, 가열된 층을 중합 (예를 들어, UV 광을 조사시켜)시키고, 냉각시키는 단계에 의해 제조될 수 있다. 원반형 네마틱 상에서 고체 상으로의 전이 온도는 바람직하게 는 70 내지 300℃, 특히 70 내지 170℃ 범위이다.
(액정 화합물의 정렬의 고정)
정렬된 원반형 액정 분자는 정렬로 고정되어 유지될 수 있다. 원반형 액정 분자는 바람직하게는 중합 반응에 의해 고정된다. 중합 반응은 열 중합 개시제와의 열 반응 및 광중합 개시제와의 광반응으로 분류될 수 있다. 광중합 반응이 바람직하다.
광중합 개시제의 예로는 α-카르보닐 화합물 (US 특허 2,367,661, 2,367,670에 기술됨), 아실로인 에테르 (US 특허 2,448,828 에 기술됨), α-탄화수소 치환 아실로인 화합물 (US 특허 2,722,512 에 기술됨), 폴리시클릭 퀴논 화합물 (US 특허 2,951,758, 3,046,127), 트리아릴이미다졸 및 p-아미노페닐 케톤의 배합물 (US 특허 3,549,367 에 기술됨), 아크리딘 또는 페나진 화합물 (특개소 60(1985)-105667 및 US 특허 4,239,850 에 기술됨) 및 옥사디아졸 화합물 (US 특허 4,212,970 에 기술됨)이 포함된다.
광중합 개시제의 양은 코팅 용액의 고체 함량을 기준으로 바람직하게는 0.01 내지 20중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5중량% 범위이다.
광중합의 광 조사는 바람직하게는 자외선으로 수행된다.
노출 에너지는 바람직하게는 20 내지 50,000mJ/㎠ 범위, 더욱 바람직하게는 20 내지 5,000mJ/㎠ 범위, 가장 바람직하게는 100 내지 800mJ/㎠ 범위이다. 광 조사는 상기 층이 가열되어 광중합 반응이 가속화되는 동안 수행될 수 있다. 광학 이방성 층 상에 보호층이 제공될 수 있다.
(편광판)
편광판은 2 개의 투명 보호필름 및 필름 사이에 제공되는 편광막을 포함한다. 셀룰로오스 아세테이트 필름 또는 그 위에 광학 이방성 층이 제공되는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 광학 보상 시트를 보호 필름 중 하나로서 사용할 수 있다. 보통의 셀룰로오스 아세테이트 필름을 다른 보호 필름으로서 사용할 수 있다.
편광막의 예로는 요오드 편광막, 폴리엔 편광막 및 2색성 염료 편광막이 포함된다. 요오드 편광막 및 염료 편광막은 일반적으로 폴리비닐 알콜 필름으로부터 제조된다. 편광막의 투과 축은 필름의 연신 방향에 수직으로 놓여있다.
셀룰로오스 아세테이트 필름의 지상축은 편광막의 투과 축에 실질적으로 평행 또는 수직일 수 있다.
보호 필름의 수분 침투성은 편광판의 제조에 중요하다는 것을 발견하였다. 편광판의 제조시, 편광막 및 보호 필름은 수성 접착제로 적층된 후, 접착제의 용매가 필름으로 확산되어 건조된다. 필름의 침투성이 높을 수록, 더 빨리 건조된다. 따라서, 편광판의 생산성이 개선된다. 그러나, 침투성이 너무 높으면, 외부의 수분이 막으로 들어오기가 쉬워서 액정 표시 장치를 습한 조건 하에서 사용하는 경우, 편광성을 악화시킨다.
수분 침투성은 다양한 조건 예컨대 중합체 필름 (및 중합성 액정 화합물)의 두께, 유리 (free) 부피, 및 친수성 (소수성)에 의존한다.
광학 보상 시트를 편광판의 보호 필름으로서 사용하는 경우, 보상 시트의 수 분 침투성은 바람직하게는 100 내지 1,000 (g/㎡)/24 시간 범위, 더욱 바람직하게는 300 내지 700 (g/㎡)/24 시간 범위이다.
필름 형성 공정에서, 조건 및 절차 예컨대 립(rip) 유동, 선속(line speed), 연신 및/또는 압축을 적당히 선택하여 보상 시트의 두께를 제어한다. 수분 침투성이 물질에 의존하기 때문에, 두께를 제어하여 바람직한 침투성을 수득할 수 있다.
또한 필름 형성 공정에서, 건조 조건 예컨대 시간 및 온도를 적합하게 결정하여 광학 보상 시트의 유리 부피를 제어한다. 수분 침투성이 물질에 의존하기 때문에, 유리 부피를 제어하여 바람직한 침투성을 수득할 수 있다.
투명 베이스 필름의 친수성 (소수성)은 첨가제로 제어될 수 있다. 친수성 첨가제가 유리 부피 내에 포함되면, 침투성이 증가한다. 소수성 첨가제가 첨가되면, 침투성은 감소한다.
수분 침투성은 따라서 제어될 수 있고, 그로 인해 광학 보상 작용이 있는 편광판을 소비용, 고생산성으로 제조할 수 있다.
(원형 편광판)
본 발명의 λ/4 플레이트 (셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 광학 보상 시트) 및 편광막을 적층시켜 λ/4 플레이트의 면에서의 지상축을 막의 투과 축에 실질적으로 45°의 각으로 놓을 수 있어서, 원형 편광판이 제조된다. "실질적으로 45°의 각으로 놓는다"라는 용어는 λ/4 플레이트의 지상축과 막의 투과 축 사이의 각이 40°내지 50°범위라는 것을 의미한다. 각은 바람직하게는 41°내 지 49°범위, 더욱 바람직하게는 42°내지 48°범위, 추가로 바람직하게는 43°내지 47°범위, 가장 바람직하게는 44°내지 46°범위이다. 편광막의 뒤쪽 표면 (λ/4 플레이트에 접하지 않는 표면) 상에 바람직하게는 투명 보호 필름이 제공된다. 투명 보호 필름으로서, 통상적인 셀룰로오스 아세테이트 필름을 사용할 수 있다.
(액정 표시 장치)
보상 시트 및 편광막이 적층된, 상기 언급한 광학 보상 시트 또는 편광판은 투과형 또는 반사형 액정 표시 장치에서 특히 유리하게 사용된다. 광학 이방성 셀룰로오스 아세테이트 필름의 리타데이션 값은 액정 표시 장치의 목표 특징에 따라 결정된다.
(투과형의 액정 표시 장치)
투과형의 액정 표시 장치는 한 쌍의 편광판 및 이들 사이에 놓인 액정 셀을 포함한다. 편광판은 한 쌍의 투명 보호 필름 및 이들 사이에 놓인 편광막을 포함한다. 액정 셀은 한 쌍의 기판 및 이들 사이에 제공되는 액정을 포함한다.
본 발명의 광학 보상 시트를 액정 표시 장치에서 사용하는 경우, 보상 시트는 셀과 편광판의 한 쪽 또는 셀과 각각의 편광판 사이에 놓인다.
본 발명의 편광판을 액정 표시 장치에서 사용하는 경우, 이것은 두 개의 플레이트 중 하나로서 사용될 수 있다. 셀의 양측 상의 플레이트는 본 발명의 편광판일 수 있다. 본 발명의 편광판은 광학 보상 시트 (편광판의 보호 필름으로서의 역할)가 액정 셀에 접할 수 있도록 놓인다.
액정 셀은 바람직하게는 VA 모드 (MVA 포함), OCB 모드 또는 TN 모드에 따라 작동한다.
OCB 모드의 액정 셀은, 상부의 봉형 액정 분자 및 하부의 것이 실질적으로 역으로 (대칭으로) 정렬되어 있는 벤드 정렬 모드의 액정 셀이다. 벤드 정렬 모드의 액정 셀을 갖는 액정 표시 장치는 US 특허 4,583,825 및 5,410,422 에 기재되어 있다. 상부의 봉형 액정 분자 및 하부의 것이 대칭적으로 정렬되어 있기 때문에, 벤드 정렬 모드의 액정 셀은 자가 광학 보상 작용을 갖는다. 따라서, 이 모드를 OCB (optically compensatory bend) 모드로서 칭한다. 벤드 정렬 모드의 액정 표시 장치는 빠르게 응답하는 이점을 갖는다.
VA 모드의 액정 셀에서는, 봉형 액정 분자가 실질적으로 수직으로 정렬되는 동안 전압이 적용되지 않는다. VA 모드의 액정 셀에는 몇몇 유형이 포함된다: (1) 좁은 의미로서의 VA 모드의 액정 셀 (특개평 2(1990)-176625 및 특개평 7(1995)-69536 에 기술됨), 여기에서 봉형 액정 분자가 실질적으로 수직으로 정렬되는 동안 전압은 적용되지 않고, 분자가 실질적으로 수평으로 정렬되는 동안 전압이 적용됨; (2) MVA 모드의 액정 셀 ([SID97, Digest of tech. Papers, 28(1997), 845]; [SID99, Digest of tech. Papers, 30(1999), 206]; 및 특개평 11(1999)-258605 에 기술되어 있고, 여기에서 VA 모드는 다중 영역 유형으로 개질되어 시각이 확대됨), SURVAIVAL 모드의 셀 (["monthly Display", 6(1999), No. 3, pp. 14]에 기술됨), PVA 모드의 셀 ([Asia Display 98, Proc. of the 18th Inter. Display res. Conf., Papers, (1998), pp. 383]에 기술됨), 파라-A 모드의 셀 (LCD/PDP International '99에 존재), DDVA 모드의 셀 ([SID98, Digest of tech. Papers, 29(1998), 838]에 기술됨), EOC 모드의 셀 ([SID98, Digest of tech. Papers, 29(1998), 319]에 기술됨), PSHA 모드의 셀 ([SID98, Digest of tech. Papers, 29(1998), 1081]에 기술됨), RFFMH 모드의 셀 ([Asia Display 98, Proc. of the 18th Inter. Display res. Conf., Papers, (1998), pp. 375]에 기술됨), 및 HMD 모드의 셀 ([SID98, Digest of tech. Papers, 29(1998), 702]에 기술됨); 및 (3) n-ASM 모드의 액정 셀 ([IWD '98, Proc. of the 5th Inter. Display Workshop Papers, (1998), pp. 143]에 기술됨), 여기에서 봉형 액정 분자가 실질적으로 수직으로 정렬하는 동안 전압은 적용되지 않고, 분자가 실질적으로 트위스트된 다중 영역 정렬로 배향되는 동안 전압이 적용됨.
TN 모드의 액정 셀에서, 봉형 액정 분자는 전압이 적용되지 않는 동안 실질적으로 수평으로 정렬되고, 60 내지 120°의 트위스트된 각으로 트위스트된 정렬로 배향된다. TN 모드의 액정 셀은 컬러 TFT 액정 표시 장치에 널리 사용되고, 따라서, 다수의 문헌에 기술되어 있다.
(반사형의 액정 표시 장치)
도 1은 반사형의 액정 표시 장치의 기본 구조를 도식적으로 나타낸다.
도 1에 나타낸 표시 장치는 하부 기판 (1), 반사 전극 (2), 하부 배향층 (3), 액정층 (4), 상부 배향층 (5), 투명 전극 (6), 상부 기판 (7), λ/4 플레이트 (8) 및 편광막 (9) (이 순서로 쌓여있음)을 포함한다.
하부 기판 (1) 및 반사 전극 (2)의 조합은 반사 보드를 구성한다. 하부 배향층 (3) 내지 상부 배향층 (3)의 조합은 액정 셀을 구성한다. λ/4 플레이트 (8)은 반사 보드와 편광막 (9) 사이의 임의의 위치에 놓일 수 있다.
컬러 이미지를 표시하기 위하여, 컬러 필터층이 추가로 제공된다. 컬러 필터는 바람직하게는 반사 전극 (2) 및 하부 배향층 (3) 사이, 또는 상부 배향층 (5) 및 투명 전극 (6) 사이에 놓인다.
반사 전극 (2) 자리에, 투명 전극을 반사 보드와 조합하여 사용할 수 있다. 반사 보드는 바람직하게는 금속 보드 또는 반 투명 반사 보드이다. 반사 보드의 표면이 매끄러우면, 표면의 법선에 수평인 선이 종종 주로 반사되어 시각이 작아진다. 따라서, 반사 보드의 표면은 거칠게 만들어질 수 있다 (일본 특허 제 276,620 호에 기술됨). 다르게는, 편광막의 한 표면 (셀 측 또는 공기 측)에 광 확산 필름을 제공할 수 있다.
액정 셀은 바람직하게는 TN (twisted nematic) 모드, STN (고도로 트위스트된 네마틱:supper twisted nematic) 모드, 또는 HAN (혼성 정렬된 네마틱:hybrid aligned nematic) 모드이다.
TN 모드의 액정 셀의 트위스트 각은 바람직하게는 40 내지 100°범위, 더욱 바람직하게는 50 내지 90°범위, 가장 바람직하게는 60 내지 80°범위이다. 액정층의 굴절 이방성 (Δn) 및 두께 (d)의 곱 (Δnㆍd)는 바람직하게는 0.1 내지 0.5 ㎛ 범위, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.4 ㎛ 범위이다.
STN 모드의 액정 셀의 트위스트 각은 바람직하게는 180 내지 360°범위, 더욱 바람직하게는 220 내지 270°범위이다. 액정층의 굴절 이방성 (Δn) 및 두께 (d)의 곱 (Δnㆍd)는 바람직하게는 0.3 내지 1.2 ㎛ 범위, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.0 ㎛ 범위이다.
HAN 모드의 액정 셀에서, 액정 분자가 한 기판 상에 실질적으로 수직으로 정렬되고, 다른 기판 상의 예비 경사각이 0 내지 45°범위인 것이 바람직하다. 액정층의 굴절 이방성 (Δn) 및 두께 (d)의 곱 (Δnㆍd)는 바람직하게는 0.1 내지 1.0 ㎛ 범위, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.8 ㎛ 범위이다. 그 위에 액정 분자가 수직으로 정렬된 기판은 투명 전극측 또는 반대측 상에 있을 수 있다.
반사형의 액정 표시 장치는 보통 백색 모드 (적용되는 전압이 낮거나 높은 경우, 각각 밝거나 어두운 이미지가 표시됨), 또는 보통 흑색 모드 (적용되는 전압이 낮거나 높은 경우, 각각 어둡거나 밝은 이미지가 표시됨)로 설계될 수 있다. 보통 백색 모드가 바람직하다.
(반사형의 게스트-호스트 액정 표시 장치)
도 2는 반사형의 게스트-호스트 액정 표시 장치의 대표적인 구현예를 설명하는 단면도이다.
도 2에 나타낸 표시 장치는 하부 기판 (11), 유기 절연층 (12), 금속 반사 보드 (13), λ/4 플레이트 (14), 하부 투명 전극 (15), 하부 배향층 (16), 액정층 (17), 상부 배향층 (18), 상부 투명 전극 (19), 광 확산층 (20), 상부 기판 (21) 및 반사방지층 (22) (이 순서로 쌓여있음)을 포함한다.
하부 기판 (11) 및 상부 기판 (21)은 유리 또는 플라스틱으로 만들어져 있다. TFT (23)은 하부 기판 (11) 및 유기 절연층 (12) 사이에 제공된다.
액정층 (17)은 액정 및 2색성 염료의 혼합물을 포함한다. 액정층을 형성하기 위하여, 상기 혼합물을 스페이서 (24)로 형성된 셀 갭에 주입한다.
광 확산층 (20)을 제공하는 대신에, 금속 반사 보드 (13)을 거칠게 만들어서 보드 (13)이 확산층으로서 활동할 수 있다.
반사방지층 (22)는 바람직하게는 눈부심방지 작용뿐만 아니라 반사방지 작용을 갖는다.
도 3은 반사형의 게스트-호스트 액정 표시 장치의 또다른 대표적인 구현예를 설명하는 단면도이다.
도 3에 나타낸 표시 장치는 하부 기판 (31), 유기 절연층 (32), 콜레스테롤성 컬러 반사 보드 (33), λ/4 플레이트 (34), 하부 투명 전극 (35), 하부 배향층 (36), 액정층 (37), 상부 배향층 (38), 상부 투명 전극 (39), 상부 기판 (41) 및 반사방지층 (42) (이 순서로 쌓여있음)를 포함한다.
하부 기판 (31) 및 상부 기판 (41)은 유리 또는 플라스틱으로 만들어져 있다. TFT (43)은 하부 기판 (31) 및 유기 절연층 (32) 사이에 제공된다.
λ/4 플레이트 (34)는 확산층으로서의 역할을 한다.
액정층 (37)은 액정 및 2색성 염료의 혼합물을 포함한다. 액정층을 형성하기 위하여, 상기 혼합물을 스페이서 (44)로 형성된 셀 갭에 주입한다.
흑색 매트릭스는 상부 투명 전극 (39) 및 상부 기판 (41) 사이에 제공된다.
반사방지층 (42)는 바람직하게는 눈부심방지 작용뿐만 아니라 반사방지 작용을 갖는다.
본 발명에 따른 λ/4 플레이트는 도 1에 나타낸 반사형의 표시 장치에서의 λ/4 (8), 도 2에 나타낸 반사형 게스트-호스트 표시 장치에서의 (24), 또는 도 3에 나타낸 반사형 게스트-호스트 표시 장치에서의 (34)로서 사용될 수 있다.
λ/4 플레이트가 장착된 반사형의 게스트-호스트 액정 표시 장치는 특개평 6(1994)-222350, 8(1996)-36174, 10(1998)-268300, 10(1998)-292175, 10(1998)-293301, 10(1998)-311976, 10(1998)-319442, 10(1998)-325953, 10(1998)-333138 및 11(1999)-38410 에 기술되어 있다.
본 발명의 λ/4 플레이트는 상기 문헌에 기술된 반사형의 게스트-호스트 액정 표시 장치에서 사용될 수 있다.
(벤드 정렬 모드의 액정 표시 장치)
본 발명의 광학 이방성 층을 갖는 광학 보상 시트는 바람직하게는 벤드 정렬 모드의 액정 표시 장치에 사용된다. 보상 시트가 장착된 벤드 정렬 모드의 표시 장치는 하기에 상세히 기술되어 있다.
도 4는 벤드 정렬 모드의 액정에서 액정 분자의 정렬을 도식적으로 설명하는 단면도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 벤드 정렬 모드의 셀은 상부 기판 (114a), 하부 기판 (114b), 및 이들 사이에 제공되는 액정 화합물 (111)을 포함한다. 벤드 정렬 모드의 셀에서 사용되는 액정 화합물 (111)은 일반적으로는 양성 절연 이방성 을 갖는다. 상부 및 하부 기판 (114a, 114b)는 배향층 (112a, 112b) 및 전극 층 (113a, 113b)를 각각 갖는다. 배향층은 봉형 액정 분자 (111a 내지 111j)를 정렬시킨다. RD로 나타나는 방향은 배향층의 연마 방향이다. 전극 층은 봉형 액정 분자 (111a 내지 111j)에 전압을 적용하는 작용을 갖는다.
도 4 (오프)는 벤드 정렬 모드의 액정 셀에 저전압을 적용하는 경우, 봉형 액정 분자의 정렬을 나타낸다. 이 셀에서, 상부 기판 (114a) 쪽의 봉형 액정 분자 (111a 내지 111e) 및 하부 기판 (114b) 쪽의 것 (111f 내지 111j)는 실질적으로 역으로 (대칭으로) 정렬된다. 기판 (114a, 114b)에 가까운 분자 (111a, 111b, 111i, 111j)는 거의 수평으로 정렬되고, 셀 중앙부의 것 (111d 내지 111g)는 거의 수직으로 정렬된다.
도 4 (온)는 고전압이 적용되는 경우, 봉형 액정 분자의 정렬을 나타낸다. 셀에서, 기판 (114a, 114b)에 가까운 분자 (111a, 111j)는 여전히 거의 수평으로 정렬되고, 중앙부의 것 (111e, 111f)는 여전히 거의 수직으로 정렬된다. 반대로, 기판 및 셀 중앙 사이의 영역의 분자 (111b, 111c, 111d, 111g, 111h, 111i)는 저전압이 적용되는 경우 (오프 상태)와 비교하여 세워진다. 그러나, 온 상태에도, 상부 기판 (114a) 쪽의 분자 (111a 내지 111e) 및 하부 기판 (114b) 쪽의 것 (111f 내지 111j)은 여전히 실질적으로는 역으로 (대칭으로) 정렬된다.
도 5는 본 발명에 따른 타원형 편광판을 도식적으로 나타낸다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 타원형 편광판은 원반형 화합물 (131a 내지 131e)를 포함하는 제 1 광학 이방성 층, 하나 이상의 셀룰로오스 아세테이트 필름을 갖 는 제 2 광학 이방성 층 (133), 및 편광막 (134)를 포함하는 층상 조성물이다. 도 5에서의 타원형 편광판은 제 1 광학 이방성 층 (131) 및 제 2 광학 이방성 층 (133) 사이에 배향층 (132)를 추가로 포함한다.
제 1 광학 이방성 층 (131) 내의 원반형 화합물 (131a 내지 131e)은 평면형 분자이다. 원반형 화합물의 각 분자는 하나의 평면, 즉 원반 평면만을 갖는다. 원반 평면은 제 2 광학 이방성 층 (133)의 표면으로부터 기울어져 있다. 분자 및 배향층 사이의 거리가 증가하면 원반 평면 및 제 2 광학 이방성 층 사이의 각 (경사각)은 증가한다. 평균 경사각은 바람직하게는 15 내지 50°범위이다. 분자의 경사각이 변하는 타원형 편광판 (도 5 에 나타냄)은 시각이 현저하게 개선될 수 있다. 또한, 표시된 이미지를 색조 역전, 색조 요동 및 원치않는 색으로부터 예방할 수 있다.
원반형 분자 (131a 내지 131e)의 원반 면의 법선 (NL)을 제 2 광학 이방성 층 (133)에 투영시켜 수득한 평균 방향 (PL)은 배향층 (132)의 연마 방향 (RD)에 평행하지 않다.
본 발명에서, 원반형 분자의 원반 면의 법선을 투명 지지체 상에 투영시켜 수득한 평균 방향 (PL)은 제 2 광학 이방성 층 (133)의 면에서 지상축 (SA)에 대하여 실질적으로 45°의 각으로 위치한다. 이같은 타원형 편광판을 제조하기 위하여, 배향층 (132)의 연마 방향 (RD)은 제 2 광학 이방성 층 (133)의 지상축 (SA)에 대하여 실질적으로 45°의 각으로 만들어진다.
또한, 본 발명에서, 투명 지지체 및 편광막은 편광막 (134)의 면에서의 투과 축 (TA)이 제 2 광학 이방성 층 (133)에 실질적으로 평행하거나 수직일 수 있도록 놓인다. 도 5에 나타낸 타원형 편광판에서, 투명 지지체는 SA가 TA에 평행일 수 있도록 놓인다. 주로, 투명 지지체 (133)의 면에서의 지상축 (SA)은 제 2 광학 이방성 층의 연신 방향에 상응한다. 또한, 주로, 편광막 (134)의 면에서의 투과 축 (TA)는 편광막의 연신 방향에 수직이다.
도 6은 본 발명에 따른 벤드 정렬 모드의 액정 표시 장치를 도식적으로 나타낸다.
도 6에 나타낸 액정 표시 장치는 한 쌍의 타원형 편광판 (131A 내지 134A, 및 131B 내지 134B), 플레이트들 사이에 제공되는 벤드 정렬 모드의 액정 셀 (110), 및 후광 (BL)을 포함한다.
벤드 정렬 모드의 셀 (110)은 도 4에 나타낸 액정 셀에 상응한다. 셀 (110)의 상부 및 하부 기판에 적용된 연마 처리의 방향 (RD2, RD3)은 각각 동일 (서로 평행)하다.
각각의 타원형 편광판은 제 1 광학 이방성 층 (131A, 131B), 제 2 광학 이방성 층 (133A, 133B) 및 편광막 (134A, 134B) (액정 셀 (110) 쪽으로부터 이 순서로 쌓여있음)으로 이루어진다. 제 1 광학 이방성 층 (131A, 131B)에서 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 각각의 연마 방향 (RD1, RD4)은 상기 층 반대편의 셀 기판의 연마 방향 (RD2, RD3)에 평행하지 않다. 연마 방향 (RD1, RD4)는 또한 원반형 화합물의 원반 면의 법선을 투명 지지체 상에 투영시켜 수득한 평균 방향에 평행하지 않다. 제 2 광학 이방성 층 (133A, 133B)의 면에서 지상축 (SA1, SA2) 및 편광막의 면에서 투과 축 (TA1, TA2)은 동일한 면에서 연마 방향 (RD1, RD4)에 실질적으로 45°의 각을 이룬다. 두 개의 편광막 (134A, 134B)은 면에서의 투과 축 (TA1, TA2)이 수직으로 교차할 수 있도록 (크로스 니콜(Cross-Nicol) 위치일 수 있도록) 놓인다.
도 7은 벤드 정렬 모드의 액정 표시 장치에서의 광학 보상의 메카니즘을 도식적으로 나타낸다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치에서, 벤드 정렬 모드의 액정 셀 (110)은 광학 이방성 층 1 (131A, 131B) 및 광학 이방성 층 2 (133A, 133B)의 조합으로 광학적으로 보상된다.
제 1 광학 이방성 층 (131A, 131B)에서 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD1, RD4)은 셀의 연마 방향 (RD2, RD3)에 평행하지 않고, 따라서 광학 이방성 층 1 (131A, 131B)에서의 각각의 원반형 분자는 벤드 정렬 모드의 셀 (110)에서 각각의 액정 분자에 상응할 수 있다. (상기 상응을 도 7에서 a 내지 c, 및 e 내지 g에 의해 도식적으로 나타낸다). 광학 이방성 층 2 (133A, 133B) 또한 셀 (110)의 중앙 영역에 실질적으로 수직으로 정렬된 액정 분자에 상응한다(이러한 상응을 도 7에서 d 및 h에 의해 도식적으로 나타낸다). 도 7에서, 각각의 제 2 광학 이방성 층 (133A, 133B)에서의 타원은 광학 이방성으로부터 유도된 굴절 타원면을 나타낸다.
도 8은 타원형 편광판의 다양한 구현예를 도식적으로 나타낸다.
도 8 (a1)은 도 5에 나타낸 가장 간단한 타원형 편광판을 나타낸다. 도 8 (a1)의 구현예는 제 1 광학 이방성 층 (131), 제 2 광학 이방성 층 (133) 및 편광막 (134) (이 순서로 쌓여있음)을 포함한다. 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD)은 제 2 광학 이방성 층 (133)의 지상축 (SA)에 실질적으로 45°의 각이고, 제 2 광학 이방성 층 (133)의 지상축 (SA)는 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 평행하다.
도 8 (a2)의 구현예는 또한 제 1 광학 이방성 층 (131), 제 2 광학 이방성 층 (133) 및 편광막 (134) (이 순서로 쌓여있음)을 포함한다. 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD)은 제 2 광학 이방성 층 (133)의 지상축 (SA)에 실질적으로 45°의 각이고, 제 2 광학 이방성 층 (133)의 지상축 (SA)는 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 수직이다.
도 8 (a3)의 구현예는 두 개의 하부층 (133a, 133b)으로 이루어지는 제 2 광학 이방성 층을 갖는다. 이 구현예에서, 하나 이상의 이방성인 하부층 2 (133b, 도 8 a3)은 상기 언급된 조건을 만족시키는 위치에 놓인다. 즉, 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD)은 상기 광학 이방성 하부층 2 (133b)의 지상축 (SA2)에 실질적으로 45°각이고, 지상축 (SA2)은 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 평행하다. 다른 이방성인 하부층 2 (133a)는, 통상적인 것으로서, 지상축 (SA1)이 연마 방향 (RD)에 실질적으로 평행일 수 있도록 놓인다.
도 8 (a4)의 구현예는 제 1 광학 이방성 층 (131) 및 편광막 (134)와 상기 언급된 조건을 만족시키는 위치에 놓인 두 개의 하부층 (133a, 133b)으로 이루어지는 제 2 광학 이방성 층을 갖는다. 즉, 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD)은 광학 이방성 하부층 2 (133a, 133b)의 각각의 지상축 (SA1, SA2)에 실질적으로 45°의 각이고, 각각의 지상축 (SA1, SA2)은 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 평행하다.
도 8 (a5)의 구현예는 또한 제 1 광학 이방성 층 (131) 및 편광막 (134)와 상기 언급된 조건을 만족시키는 위치에 놓인 두 개의 하부층 (133a, 133b)으로 이루어지는 제 2 광학 이방성 층을 갖는다. 즉, 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD)은 광학 이방성 하부층 2 (133a, 133b)의 각각의 지상축 (SA1, SA2)에 실질적으로 45°의 각이다. 제 1 광학 이방성 층 (131)에 가까운, 광학 이방성 하부층 2 (133a)의 지상축 (SA1)은 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 수직이다. 편광막 (134)에 가까운, 광학 이방성 하부층 2 (133b)의 지상축 (SA2)은 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 평행하다.
도 9는 타원형 편광판의 다양한 다른 구현예를 도식적으로 나타낸다.
도 9 (b1)의 구현예는 제 2 광학 이방성 층 (133), 제 1 광학 이방성 층 (131) 및 편광막 (134) (이 순서로 쌓여있음)을 포함한다. 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD)은 제 2 광학 이방성 층 (133)의 지상축 (SA)에 본직적으로 45°의 각이고, 제 2 광학 이방성 층 (133)의 지상축 (SA)은 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 평행이다.
도 9 (b2)의 구현예는 또한 제 2 광학 이방성 층 (133), 제 1 광학 이방성 층 (131) 및 편광막 (134) (이 순서로 쌓여있음)을 포함한다. 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD)은 제 2 광학 이방성 층 (133)의 지상축 (SA)에 실 질적으로 45°의 각이고, 제 2 광학 이방성 층 (133)의 지상축 (SA)는 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 수직이다.
도 9 (b3)의 구현예는 두 개의 하부층 (133a, 133b)로 이루어지는 제 2 광학 이방성 층을 갖는다. 이 구현예에서, 하나 이상의 이방성인 하부층 2 (133b, 도 9 b3)은 제 1 광학 이방성 층 (131) 및 편광막 (134)와 상기 언급된 조건을 만족시키는 위치에 놓인다. 즉, 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD)은 상기 광학 이방성 하부층 2 (133b)의 지상축 (SA2)에 실질적으로 45°의 각이고, 지상축 (SA2)는 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 평행하다. 다른 이방성인 하부층 2 (133a)은 통상적인 것으로서, 지상축 (SA1)이 연마 방향 (RD)에 실질적으로 평행할 수 있도록 놓인다.
도 9 (b4)의 구현예는 각각이 제 1 광학 이방성 층 (131) 및 편광막 (134)와 상기 언급된 조건을 만족시키는 위치에 놓인, 두 개의 하부층 (133a, 133b)으로 이루어지는 제 2 광학 이방성 층을 갖는다. 즉, 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD)은 광학 이방성 하부층 2 (133a, 133b)의 각각의 지상축 (SA1, SA2)에 실질적으로는 45°이고, 각각의 지상축 (SA1, SA2)은 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 평행하다.
도 9 (b5)의 구현예는 또한 각각 제 1 광학 이방성 층 (131) 및 편광막 (134)와 상기 언급된 조건을 전체적으로 만족시키는 위치에 놓인, 두 개의 하부층 (133a, 133b)으로 이루어지는 제 2 광학 이방성 층을 갖는다. 즉, 원반형 화합물을 정렬시키기 위한 연마 방향 (RD)은 광학 이방성 하부층 2 (133a, 133b)의 각 각의 지상축 (SA1, SA2)에 실질적으로 45°의 각이다. 제 1 광학 이방성 층 (131) 및 편광막 (134) 모두로부터 떨어져 있는 광학 이방성 하부층 2 (133a)의 지상축 (SA1)은 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 수직이다. 제 1 광학 이방성 층 (131) 및 편광막 (134) 모두에 가까운, 광학 이방성 하부층 2 (133b)의 지상축 (SA2)은 편광막 (134)의 투과 축 (TA)에 실질적으로 평행하다.
타원형 편광판은 혼성 정렬로 배향된 원반형 분자를 포함하는 제 1 광학 이방성 층, 광학 이방성 셀룰로오스 아세테이트 필름을 갖는 또다른 제 2 광학 이방성 층, 및 편광막을 포함한다.
OCB 모드의 액정 셀을 사용하는 경우, 원반형 화합물을 포함하는 제 1 광학 이방성 층은 리타데이션 값이 0인 광학 축이 바람직하게는 없다. 또한, 제 1 광학 이방성 층의 최소 절대 리타데이션 값을 제공하는 방향은 바람직하게는 층 면에 있지도 않고 층 면의 법선을 따르지도 않는다.
광학 이방성 층 1 및 2의 광학적 특징으로서, 하기 식 9에 의해 정의되는 Re 리타데이션 값 및 하기 식 10a 또는 10b에 의해 정의되는 Rth 리타데이션 값을 주시하여야 한다.
[수학식 9]
Re = (nx-ny) ×d
[수학식 10a]
Rth = [{(n2+n3)/2}-n1] ×d
[수학식 10b]
Rth = [{(nx+ny)/2}-nz] ×d
식 중, nx는 제 1 또는 제 2 광학 이방성 층의 지상축을 따른 면에서의 굴절율이고; ny는 제 1 및 제 2 광학 이방성 층의 이동 축을 따른 면에서의 굴절율이고; n1은 제 1 광학 이방성 층의 굴절율의 최소 주된값이고; n2 및 n3은 제 1 광학 이방성 층의 굴절율의 다른 주된 값이고; nz는 제 2 광학 이방성 층의 두께 방향을 따르는 굴절율이고; d는 제 1 또는 제 2 광학 이방성 층의 두께이다.
550 nm에서 측정된 제 1 광학 이방성 층의 Re 리타데이션 값 (Re550)은 바람직하게는 10 내지 100 nm 범위이다. 550 nm에서 측정된 제 1 광학 이방성 층의 Rth 리타데이션 값 (Rth550)은 바람직하게는 40 내지 200 nm 범위이다. 필름의 법선과 제 1 광학 이방성 층의 굴절율의 최소 주된 값을 제공하는 방향 사이의 각 (β)은 바람직하게는 20 내지 50°범위이다.
550 nm에서 측정된 제 2 광학 이방성 층의 Rth 리타데이션 값 (Rth550)은 바람직하게는 150 내지 300 nm 범위, 더욱 바람직하게는 180 내지 280 nm 범위이다. 550 nm에서 측정된 제 2 광학 이방성 층의 바람직한 Re 리타데이션 값 (Re550)은 층 및 편광막의 투과 축의 배열에 의존한다. 제 2 광학 이방성 층의 면에서의 지상축이 투과 축에 실질적으로 수직인 경우, 제 2 광학 이방성 층의 Re550은 바람직하게는 1 내지 20 nm 범위, 더욱 바람직하게는 1 내지 15 nm 범위이다. 제 2 광학 이방성 층의 지상축이 투과 축에 실질적으로 평행한 경우, Re550은 바람직하게는 20 내지 100 nm 범위, 더욱 바람직하게는 30 내지 60 nm 범위이다.
플레이트가 두 개의 하부층으로 이루어지는 제 2 광학 이방성 층을 갖는 경 우, 두 개의 셀룰로오스 아세테이트 필름을 사용할 수 있다. 다르게는, 액정 분자를 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에 정렬시킬 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는 파장 의존성이 작은 광학 보상 작용을 갖는다. "파장 의존성이 작다"는 용어는 액정 셀의 Re 리타데이션 값과 두 개의 광학 이방성 층 1 및 2의 전체 Re 리타데이션 값 (두 개의 타원형 편광판을 사용하는 경우, 모든 광학 이방성 층의 전체 Re 리타데이션 값) 사이의 차이가 400 내지 700 nm의 파장 구역에서 10 nm 이하라는 것을 의미한다. 광학 이방성 층 1 및 2, 및 편광막이 본 발명에 따라 배열되어 있는 타원형 편광판은 상기 조건을 쉽게 실현할 수 있다.
제 1 광학 이방성 층에서, 원반형 화합물의 분자는 바람직하게는 원반면과 투명 지지체 사이의 각이 두께에 따라 변할 수 있도록 정렬된다 (즉, 분자는 바람직하게는 혼성 정렬로 배향된다). 원반형 분자의 광학 축은 원반면의 법선에 평행하다. 원반형 화합물은 복굴절이고, 따라서 원반면에서의 굴절율은 원반면의 법선을 따른 것을 초과한다.
제 1 광학 이방성 층은 바람직하게는 원반형 화합물을 하기 기술되는 배향층으로 정렬시키고, 정렬된 분자를 고정시키는 단계를 통해 형성된다. 정렬된 원반형 분자는 바람직하게는 중합되어 고정된다.
제 1 광학 이방성인 층에 리타데이션 값 0을 제공하는 방향은 없다. 다시 말해서, 제 1 광학 이방성인 층의 최소 리타데이션 값은 0을 초과한다.
배향층은 제 1 광학 이방성 층 내의 원반형 분자의 배향 방향을 제공하는 작 용을 갖는다. 배향층의 바람직한 예로는 연마 처리된 유기 화합물 (바람직하게는 중합체)의 층, 유기 화합물의 경사증착된 층, 및 마이크로 홈을 갖는 층이 포함된다. 또한, ω-트리코사노산, 디옥타데실디메틸암모늄클로라이드 또는 메틸 스테아레이트로부터 Langmuir-Blodgett 기술 (LB 기술)에 따라 형성된 기성 필름을 배향층으로서 사용할 수 있다. 또한, 전기장 또는 자기장을 적용함으로써 배향 절연 물질에 의해 제조된 층을 배향층으로서 사용할 수 있다.
배향층은 바람직하게는, 연마 처리되는 중합체로 만들어진다. 중합체로서, 폴리비닐 알콜이 바람직하다. 특히, 소수성기를 갖는 변성 폴리비닐 알콜이 바람직하다. 소수성기는 제 1 광학 이방성 층 내의 원반형 화합물과 친화력을 갖기 때문에, 원반형 화합물은 폴리비닐 알콜로 도입된 소수성기와 균일하게 정렬될 수 있다. 소수성기는 폴리비닐 알콜의 주쇄의 말단 또는 측쇄에 부착된다.
소수성기는 바람직하게는 6 개 이상의 탄소 원자 또는 방향족기를 갖는 지방족기 (더욱 바람직하게는 알킬기 또는 알케닐기)이다.
소수성기가 주쇄의 말단에 부착된 경우, 연결 기는 바람직하게는 주쇄의 말단 및 소수성기 사이에 도입된다. 연결 기의 예로는 -S-, -C(CN)R1-, -NR2-, -CS- 및 이들의 조합이 포함된다. 각각의 R1 및 R2는 수소 또는 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 알킬기이다 (바람직하게는 1 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 알킬기이다 ).
소수성기가 측쇄에 부착된 경우, 폴리비닐 알콜에서 비닐 아세테이트 단위의 아세틸기 (-CO-CH3)는 탄소수 7 이상의 아실기 (-CO-R3)로 부분적으로 대체된다. R3 은 탄소수 6 이상의 지방족 기, 또는 방향족 기이다. 시판되는 변성 폴리비닐 알콜 (예컨대, MP103, MP203, R1130, Kuraray Co., Ltd.제)이 사용될 수 있다.
(변성) 폴리비닐 알콜은 비누화도가 바람직하게는 80% 이상이다. (변성) 폴리비닐 알콜은 중합도가 바람직하게는 200 이상이다.
연마 처리는 층을 종이 또는 천으로 특정 방향을 따라 수회 문지름으로써 수행될 수 있다. 섬유의 길이와 두께가 동일한 천을 사용하는 것이 바람직하다.
제 1 광학 이방성 층의 원반형 분자를 배향층으로 배향시킨 후에는, 이들은 배향층이 제거되는 경우조차도 배향을 유지할 수 있다. 따라서, 배향층은 비록 타원형 편광판의 제조시에는 필수적일지라도, 제조된 타원형 편광판에서는 필수적이지 않다.
배향층이 광학 이방성 층 1 과 2 사이에 제공되는 경우, 하도층 (접착층)이 배향층과 제 2 광학 이방성 층 사이에 제공되는 것이 바람직하다.
제 2 광학 이방성 층은 하나 이상의 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함한다. 셀룰로오스 아세테이트 필름의 두께는 바람직하게는 10 내지 70 ㎛ 의 범위이다. 본 발명에 있어서, 목적하는 광학 특징은 바람직하게는 단일 셀룰로오스 아세테이트 필름, 2개의 셀룰로오스 아세테이트 필름, 또는 셀룰로오스 아세테이트 필름과 중합성 액정 화합물의 적층 조성물에 의해 달성된다. 제 2 광학 이방성 층이 2개의 하부층 (예를 들어, 2개의 셀룰로오스 아세테이트 필름)을 포함하는 경우, 중간층 (예컨대, 접착층)이 이들 사이에 제공될 수 있다. 2개 이상의 하부층으로 이루어진 제 2 광학 이방성 층에 있어서, 하부층들이 협력적으로 목적하는 광학 특징을 달성시킨다.
셀룰로오스 아세테이트 필름의 Re 리타데이션값은 필름을 연신시킴으로써 증가될 수 있다. 한편, Rth 리타데이션값은 (1) 리타데이션 상승제를 첨가함으로써, (2) 셀룰로오스 아세테이트의 평균 아세트산 함량을 조정함으로써, 및 (3) 냉각 용해법에 따라 필름을 형성시킴으로써 증가될 수 있다.
셀룰로오스 아세테이트 필름은 지지체로서 사용될 수 있으며, 수평 배향된 액정 분자를 포함하는 중합성 액정층이 그 위에 제공될 수 있다.
중합성 액정 화합물로서, 봉형 또는 원반형 액정 화합물이 바람직하다. Rth 리타데이션값의 제어를 고려하면, 원반형 액정 화합물이 바람직하다.
타원형 편광판은 하기의 방식으로 연속적으로 제조될 수 있다.
먼저, 목적하는 Re 및 Rth 리타데이션값을 갖도록 사전에 조절된 셀룰로오스 아세테이트 필름(제 2 광학 이방성 층)에 배향층을 형성시킨다. 그 후, 상기 필름을 지상축에 평행한 방향으로 운송시키면서, 상기 형성된 배향층을 운송 방향(지상축에 대응함)에 대해 45°각으로 문지른다(연마 처리). 다음으로, 원반형 화합물의 층(제 1 광학 이방성 층)을 배향층에 형성시킨 다음, 필름을 권취한다. 필름의 셀룰로오스 아세테이트 표면을 비누화시키고, 접착제로 편광막에 적층한다 (필름의 다른 표면에는, 비누화된 시판 트리아세틸 셀룰로오스 필름이 접착제로 적 층됨).
제 2 광학 이방성 층이 2개의 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 경우, 원반형 화합물을 1개의 셀룰로오스 아세테이트 필름에 적용하여, 상기의 방식으로 제 1 광학 이방성 층을 형성시킨다. 그 후, 얇은 필름을 제 1 광학 이방성 층에 적층하여 상기 층을 긁힘과 분진으로부터 보호한 다음, 상기 적층 필름을 권취한다.
독립적으로, 다른 셀룰로오스 아세테이트 필름을 비누화하고, 접착제로 편광막에 적층한다 (필름의 다른 표면에는, 비누화된 시판 트리아세틸 셀룰로오스 필름을 접착제로 적층함).
그 후, 편광막을 갖는 적층 필름 및 얇은 필름을 갖는 권취한 적층 필름을, 각 적층 필름의 셀룰로오스 아세테이트 표면이 접할 수 있도록 적층한다.
제 2 광학 이방성 층이 셀룰로오스 아세테이트 필름과 중합성 액정을 포함하는 경우, 원반형 화합물을 셀룰로오스 아세테이트 필름에 적용하여, 상기의 방식으로 제 1 광학 이방성 층을 형성시킨다. 그 후, 얇은 필름을 제 1 광학 이방성 층에 적층하여, 상기 층을 긁힘과 분진으로부터 보호한 다음, 상기 적층 필름을 권취한다.
독립적으로, 셀룰로오스 아세테이트로 만들어진 배향 필름을 제조한다. 수평 배향된 원반형 분자를 포함하는 층을 배향 필름에 형성시킨 다음, 필름을 비누화한다. 상기 필름을 편광막에 접착제로 적층한다 (필름의 다른 표면에는, 비누화된 시판 트리아세틸 셀룰로오스 필름을 접착제로 적층함).
그 후, 편광막을 갖는 필름 및 얇은 필름을 갖는 권취한 적층 필름을, 각 적층 필름의 셀룰로오스 아세테이트 표면이 접할 수 있도록 적층한다.
본 발명의 타원형 편광판을 유리하게는 벤드 정렬 모드 또는 수평 정렬 모드의 액정 셀과 조합하여, 액정 표시 장치를 제조한다.
벤드 정렬 모드의 액정 셀에 있어서, 셀의 중앙부에 있는 액정 분자는 트위스트 정렬로 배향될 수 있다.
휘도와 넓은 시야각 모두를 보증하기 위하여, 벤드 정렬 모드의 액정 셀은 셀의 굴절 이방성 (△n)과 두께 (d)의 곱 (△nㆍd)이 바람직하게는 100 내지 2,000 nm, 더욱 바람직하게는 150 내지 1700 nm, 가장 바람직하게는 500 내지 1500 nm 범위이다.
벤드 정렬 모드의 액정 셀은 정상 백색(normally white, NW) 모드 또는 정상 흑색(NB) 모드에 따라 작동할 수 있다.
[실시예 1]
하기의 성분을 혼합 탱크에 넣고, 가열 및 교반하여 용해시켜, 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 아세테이트 용액
셀룰로오스 아세테이트 (아세트산 함량: 60.9%) 100 중량부 트리페닐 포스페이트 (가소제) 7.8 중량부 비페닐디페닐 포스페이트 (가소제) 3.9 중량부 메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 300 중량부 메탄올 (제 2 용매) 54 중량부 1-부탄올 (제 3 용매) 11 중량부
또다른 혼합 탱크에, 하기의 리타데이션 상승제 16 중량부, 메틸렌 클로라이 드 80 중량부 및 메탄올 20 중량부를 넣고, 가열 및 교반하여, 리타데이션 상승제 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 아세테이트 용액 (474 중량부) 및 리타데이션 상승제 용액 (25 중량부)을 잘 혼합 및 교반하여, 도프(dope)를 제조하였다. 제조된 도프는 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부를 기준으로, 리타데이션 상승제를 5.5 중량부의 양으로 함유하였다.
(리타데이션 상승제)
Figure 112002037630218-pct00023
상기 도프를 밴드(band)에 유연하여, 용매 잔류량이 15 중량% 인 필름을 형성시켰다. 상기 필름을 텐터(tenter)를 이용하여 130℃ 에서 25%로 횡연신하였다. 이에, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (광학 보상 시트: KH-01)이 제조되었다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름의 Re 및 Rth 리타데이션값을 타원계 (ellipsometer) [M-150, JASCO 제]를 사용하여 550 nm 에서 측정하였고, Re550 및 Rth550의 값을 얻었다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
제조된 필름의 두께는 디지털 필름 두께 측정기 (K-402B, Anristu Co., Ltd. 제)를 사용하여 1 m ×1 m 의 면적내의 100개 지점에서 측정하였고, 이에 의해 평균 두께가 52.0 ㎛ 이고 표준 편차가 1.5 ㎛ 임이 발견되었다.
[실시예 2]
셀룰로오스 아세테이트 용액 474 중량부 및 리타데이션 상승제 용액 56 중량부를 혼합하여(셀룰로오스 아세테이트 100 중량부를 기준으로, 리타데이션 상승제 7.8 중량부가 사용되었음) 도프를 제조한 것과 형성된 필름을 12% 횡연신한 것을 제외하고는, 실시예 1 의 절차를 반복하였다. 이에, 셀룰로오스 아세테이트 필름(광학 보상 시트: KH-02)이 제조되고 평가되었다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
수득된 필름을 1.5 N KOH 수용액에 5분 동안(40℃) 침지하고, 황산으로 중화하고, 순수로 세척하고, 건조하였다. 이에 처리된 필름의 표면 에너지를 접촉각 법에 따라 측정하여, 68 mN/m 임이 발견되었다.
제조된 필름의 두께를 디지털 필름 두께 측정기 (K-402B, Anristu Co., Ltd. 제)를 사용하여 1 m ×1 m 의 면적내의 100개 지점에서 측정하였고, 이에 의해 평균 두께가 40.0 ㎛ 이고 표준 편차가 1.8 ㎛ 임이 발견되었다.
그 후, 상기 셀룰로오스 아세테이트 필름에, 하기 조성물의 코팅 용액을 와이어 바(wire bar) 코팅기 #16 을 사용하여 28 ㎖/㎡ 의 양으로 도포하였다. 도포된 용액을 60초 동안 60℃에서 열풍 건조시킨 후, 150초 동안 90℃에서 추가로 열풍 건조시켰다.
배향 필름용 코팅 용액
하기의 변성 폴리비닐 알콜 10 중량부 물 371 중량부 메탄올 119 중량부 글루타르 알데히드 (가교제) 0.5 중량부
(변성 폴리비닐 알콜)
Figure 112002037630218-pct00024
연마 방향을 셀룰로오스 아세테이트 필름의 지상축(632.8 nm 에서 측정)에 대해 45°각으로 하여, 상기 형성된 배향층을 연마 처리에 적용하였다.
(광학 이방성 층의 형성)
코팅 용액을 제조하기 위하여, 하기의 원반형 (액정) 화합물 41.01 g, 에틸렌 옥시드로 변성시킨 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals Co., Ltd. 제) 4.06 g, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-551-0.2, Eastman Chemical 제) 0.90 g, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-531-1, Eastman Chemical 제) 0.23 g, 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy 제) 1.35 g, 및 감광제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd. 제) 0.45 g 을 메틸 에틸 케톤 102 g 에 용해시켰다. 그 후, 상기 코팅 용액을 와이어 바 코팅기 #3 을 사용하여 배향 필름에 도포하였다. 이에 처리된 필름을 금속 틀에 고정하고, 자동온도조절기에서 2분 동안 130℃로 유지시켜, 원반형 화합물의 분자를 배 향시켰다. 그 후, 상기 필름을 120 W/cm 의 고압 수은 램프로부터 방출되는 자외선으로 1분 동안 130℃에서 자외선 조사하여, 원반형 화합물을 중합하였다. 상기 필름을 실온으로 냉각하였다. 이에, 광학 이방성 층을 갖는 광학 보상 시트 (KH-12)를 형성시켰다.
Re 리타데이션값을 550 nm 에서 측정하였고, 38 nm 임이 발견되었다. 원반 면과 셀룰로오스 아세테이트 필름의 평균 각 (경사각)은 40°였다.
(원반형 액정 화합물)
Figure 112002037630218-pct00025
[실시예 3]
셀룰로오스 아세테이트 100 중량부를 기준으로 리타데이션 상승제 6.0 중량부를 사용하여 도프를 제조한 것과 형성된 필름을 30% 횡연신한 것을 제외하고는, 실시예 1 의 절차를 반복하였다. 이에, 셀룰로오스 아세테이트 필름(광학 보상 시트: KH-03)을 제조하고 평가하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
수득한 필름을 2.0 N KOH 수용액에 2분 동안(25℃) 침지하고, 황산으로 중화하고, 순수로 세척하고, 건조하였다. 이에 처리된 필름의 표면 에너지를 접촉각 법에 따라 측정하여, 63 mN/m 임이 발견되었다.
제조된 필름의 두께를 디지털 필름 두께 측정기 (K-402B, Anristu Co., Ltd. 제)를 사용하여 1 m ×1 m 의 면적내의 100개 지점에서 측정하였고, 이에 의해 평균 두께가 38.5 ㎛ 이고 표준 편차가 1.4 ㎛ 임이 발견되었다.
[비교예 1]
셀룰로오스 아세테이트 용액을 도프로 직접 사용한 것과 필름을 연신시키지 않은 것을 제외하고는 실시예 1 의 절차를 반복하여, 셀룰로오스 아세테이트 필름(광학 보상 시트: KH-H1)을 형성시키고 평가하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
제조한 필름의 두께를 디지털 필름 두께 측정기 (K-402B, Anristu Co., Ltd. 제)를 사용하여 1 m ×1 m 의 면적내의 100개 지점에서 측정하였고, 이에 의해 평균 두께가 80.5 ㎛ 이고 표준 편차가 1.7 ㎛ 임이 발견되었다.
필름 리타데이션 상승제 연신율 Re550 Rth550
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 KH-01 KH-02 KH-03 KH-H1 5.5 중량부 7.8 중량부 6.0 중량부 - 25% 12% 30% - 40 nm 20 nm 50 nm 4 nm 130 nm 110 nm 130 nm 48 nm
[실시예 4]
요오드를 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡착시켜, 편광막을 제조하였다. 그 후, 실시예 1 에서 제조한 광학 보상 시트 (KH-01)를 상기 편광막의 한 표면에 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다.
막의 다른 표면에는, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD80UF, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제]을 비누화하고, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다.
편광막의 투과 축을, 실시예 1 에서 제조한 광학 보상 시트 (KH-01)의 지상축에 평행하고 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름의 지상축에 수직이도록 위치시켰다. 이에, 편광판이 제조되었다.
[실시예 5]
요오드를 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡착시켜, 편광막을 제조하였다. 그 후, 실시예 2 에서 제조된 광학 보상 시트 (KH-02)를 상기 편광막의 한 표면에, 시트의 지상축이 막의 투과 축에 평행할 수 있도록, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다.
막의 다른 표면에는, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD80UF, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제]을 비누화하고, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다.
추가로, 실시예 2 에서 제조된 광학 보상 시트 (KH-12)를 KH-02 측에, KH-12 의 지상축이 KH-02 의 것에 평행할 수 있도록, 접착제로 적층하였다. 이에, 편광판이 제조되었다.
[실시예 6]
실시예 3 에서 제조된 광학 보상 시트 (KH-03)를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 4 의 절차를 반복하여, 편광판을 제조하였다.
[실시예 7]
한쌍의 편광판 및 한쌍의 광학 보상 시트를, 수직 배향된 액정 분자를 포함하는 액정 셀을 갖는 시판되는 액정 표시 장치 (VL-1530S, Fujitsu, Ltd. 제)에서 제거하였다. 제거된 구성원을 대신하여, 실시예 4 에서 제조된 편광판을 셀의 관찰자 측에, KH-01 (실시예 1 에서 제조된 광학 보상 시트)이 액정 셀 측에 있을 수 있도록, 접착제로 적층하였다. 셀의 다른 측 (후광 측)에는, 시판되는 편광판 (HLC2-5618HCS, Sunritz Co., Ltd. 제)을 적층하였다. 관찰자 측에의 편광판을 투과 축이 상하 방향으로 있을 수 있도록 위치시키고, 후광 측에의 판을 투과 축이 좌우 방향으로 있을 수 있도록 위치시킨다. 이에, 편광판은 크로스 니콜 위치로 배열되었다.
제조된 액정 표시 장치의 시야각을 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM 제)를 사용하여, 흑색(L1) 내지 백색(L8)의 8개 톤 각각이 표시될 때로 측정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.
[비교예 2]
수직 배향된 액정 분자를 포함하는 액정 셀을 갖는 시판되는 액정 표시 장치 (VL-1530S, Fujitsu, Ltd. 제)의 시야각을, 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM 제)를 사용하여, 흑색(L1) 내지 백색(L8)의 8개 톤 각각이 표시될 때로 측정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.
액정 표시 장치 시야각 *
투과 축을 따라 투과 축에 대해 45°에서
실시예 7 비교예 2 > 80° > 80° > 80° 44°
주: *) 시야각: 흑색 톤의 반전(L1 과 L2 사이)이 없이 콘트라스트 비율 10 이상을 부여하는 각도 범위
(스크린 주변 부분에서의 투과율 증가의 평가)
한쌍의 편광판을, 수직 배향된 액정 분자를 포함하는 액정 셀인 15 인치형의 시판 액정 표시 장치(VL-1530S, Fujitsu, Ltd. 제)으로부터 제거하였다. 제거된 구성원을 대신하여, 실시예 4 에서 제조된 편광판을 셀의 각 측(각각의 후광 측 및 관찰자 측)에, 광학 보상 시트가 액정 셀 측에 있을 수 있도록, 접착제로 적층하였다. 편광판을, 관찰자 측에의 판의 투과 축이 후광 측에의 것에 수직일 수 있도록 위치시켰다.
제조된 표시 장치의 후광을 25℃ 및 60%RH 의 조건 하에 5시간 동안 유지시켰다. 그 후, 흑색 이미지를 전체 스크린에 표시하면서, 광이 누출되는지 여부를 암실에서 눈으로 관찰하였다. 그 결과, 실시예 4 의 편광판이 장착된 15인치형의 표시 장치는 스크린의 주변 부분에서 광을 누출시키지 않음이 확인되었다.
[실시예 8]
(벤드 정렬 모드의 액정 셀의 제조)
ITO 전극을 갖는 유리판에, 폴리이미드의 배향 필름을 제공하고, 연마 처리하였다. 상기 절차를 반복하여, 2개의 기판을 제조하고, 연마 방향이 평행할 수 있고 셀 간격이 6 ㎛ 일 수 있도록 상기 기판들을 마주보게 배열하였다. 이 들 사이에, △n 이 0.1396 인 액정 (ZLI1132, Merck & Co., Inc. 제)을 도입하여, 벤드 정렬의 액정 셀을 제조하였다.
실시예 5 에서 제조한 2개의 타원형 편광판을, 셀이 판 사이에 있을 수 있도록 상기 액정 셀에 적층시켰다. 각 판에 있는 광학 이방성 층이 셀 기판에 대면할 수 있고 셀의 연마 방향과 광학 이방성 층이 반평행할 수 있도록, 상기 판을 배열하였다.
액정 셀에 사각파 (55 Hz)의 전압을 인가하였다. 정상 백색 모드(백색: 2V, 흑색: 5V)에 따라 이미지를 표시하였다. 측정기 (EZ-Contrast 160D, ELDIM 제)를 사용하여 L1 (완전 흑색) 내지 L8 (완전 백색)의 8개 표시 상태에서, 투과율의 비 (백색/흑색)를 콘트라스트 비율로서 측정하였다. 얻어진 콘트라스트 비율로부터, 제조된 액정 표시 장치의 시야각을 측정하였다. 그 결과를 표 3 에 나타낸다.
LCD 시야각 *
상 하 좌우
실시예 8 80° 80° 80°
주: *) 시야각: 흑색 톤의 반전(L1 과 L2 사이)이 없는 콘트라스트 비율 10 이상을 부여하는 각도 범위
(스크린 주변 부분에서의 투과율 증가의 평가)
실시예 5 의 2개의 편광판이 장착된 벤드 정렬 모드의 17인치형 액정 셀을 상기의 방식으로 제조하였다.
후광을 제조된 셀에 부착하고, 25℃ 및 60%RH의 조건 하에 5시간 동안 유지 시켰다. 그 후, 흑색 이미지를 전체 스크린에 표시하면서, 광이 누출되는지 여부를 암실에서 눈으로 관찰하였다. 그 결과, 실시예 5 의 편광판이 장착된 셀은 스크린의 주변 부분에서 광을 누출시키지 않음이 확인되었다.
[실시예 9]
한쌍의 편광판을, TN 모드의 액정 셀을 갖는 시판되는 액정 표시 장치 (6E-A3, Sharp Corporation 제)에서 제거하였다. 제거된 구성원을 대신하여, 실시예 6 에서 제조된 편광판을 셀의 각 측 (각각의 후광 측 및 관찰자 측)에, KH-03 (실시예 3 에서 제조된 광학 보상 시트)을 액정 셀 측에 있을 수 있도록, 접착제로 적층시켰다. 투과 축이 O-모드 위치로(직교로) 있을 수 있도록, 편광판을 배열하였다.
제조된 액정 표시 장치의 시야각을 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM 제)를 사용하여, 흑색(L1) 내지 백색(L8)의 8개 톤 각각이 표시될 때로 측정하였다. 그 결과를 표 4 에 나타낸다.
[비교예 3]
TN 모드의 액정 셀을 갖는 시판되는 액정 표시 장치 (6E-A3, Sharp Corporation 제)의 시야각을 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM 제)를 사용하여, 흑색(L1) 내지 백색(L8)의 8개 톤 각각이 표시될 때로 측정하였다. 그 결과를 표 4 에 나타낸다.
LCD 시야각 *
상 하 좌우
실시예 9 비교예 3 18° 15° 23° 25° 77° 37°
주: *) 시야각: 흑색 톤의 반전(L1 과 L2 사이)이 없는 콘트라스트 비율 10 이상을 부여하는 각도 범위
(스크린 주변 부분에서의 투과율 증가의 평가)
한쌍의 편광판을, TN 모드의 액정 셀을 갖는 시판되는 20인치형 액정 표시 장치 (LC-20V1, Sharp Corporation 제)에서 제거하였다. 제거된 구성원을 대신하여, 실시예 6 에서 제조된 편광판을 셀의 각 측 (각각의 후광 측 및 관찰자 측)에, 광학 보상 시트가 액정 셀 측에 있을 수 있도록 접착제로 적층시켰다. 관찰자 측에 있는 판의 투과 축이 후광 측에 있는 것과 수직일 수 있도록, 편광판을 위치시켰다.
제조된 표시 장치의 후광을 25℃ 및 60%RH 의 조건 하에 5시간 동안 유지시켰다. 그 후, 흑색 이미지를 전체 스크린에 표시하면서, 광이 누출되는지 여부를 암실에서 눈으로 관찰하였다. 그 결과, 실시예 6 의 편광판이 장착된 20인치형의 표시 장치는 스크린 주변 부분에서 광을 누출시키지 않음이 확인되었다.
[실시예 10]
하기의 성분을 혼합 탱크에 넣고, 가열 및 교반하여 용해시켜, 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 아세테이트 용액
셀룰로오스 아세테이트 (아세트산 함량: 60.9%) 100 중량부 트리페닐 포스페이트 (가소제) 7.8 중량부 비페닐디페닐 포스페이트 (가소제) 3.9 중량부 메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 300 중량부 메탄올 (제 2 용매) 54 중량부 1-부탄올 (제 3 용매) 11 중량부
또다른 혼합 탱크에, 실시예 1 에서 사용된 리타데이션 상승제 16 중량부, 메틸렌 클로라이드 80 중량부 및 메탄올 20 중량부를 넣고, 가열 및 교반하여, 리타데이션 상승제 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 아세테이트 용액 (468 중량부) 및 리타데이션 상승제 용액 (32 중량부)을 잘 혼합 및 교반하여, 도프를 제조하였다. 제조된 도프는 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부를 기준으로, 리타데이션 상승제를 4.5 중량부의 양으로 함유하였다.
제조된 도프를 밴드 유연기를 사용하여 밴드에 유연하였다. 밴드상의 도프 온도가 40℃에 이르렀을 때, 형성된 필름을 1분 동안 건조시켰다. 밴드에서 박리시킨 후, 필름을 텐터로 35% 단일축(횡) 연신하면서 130℃에서 공기 건조시켰다. 그 후, 상기 필름을 운송 방향으로 10% 단일축(종) 연신시키면서 140℃에서 공기 건조시켰다. 이에 연신된 필름을 약 15분 동안 130℃에서 공기로 추가 건조시켜, 용매 잔류량이 0.3 중량% 인 셀룰로오스 아세테이트 필름 (두께: 50 ㎛)을 제조하였다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (KH-04)의 Re 및 Rth 리타데이션값을 타원계 [M-150, JASCO 제]를 사용하여 550 nm 에서 측정하였고, Re550 및 Rth550의 값을 얻었다. 그 결과를 표 5 에 나타낸다.
[실시예 11]
실시예 10 에서 제조한 도프를 밴드 유연기를 사용하여 밴드에 유연하였다. 밴드상의 도프 온도가 40℃에 이르렀을 때, 형성된 필름을 1분 동안 건조시켰다. 밴드에서 박리시킨 후, 필름을 텐터로 20% 단일축(횡) 연신하면서 130℃에서 공기 건조시켰다. 그 후, 상기 필름을 운송 방향으로 8% 단일축(종) 연신시키면서 140℃에서 공기 건조시켰다. 이에 연신된 필름을 약 15분 동안 130℃에서 공기로 추가 건조시켜, 용매 잔류량이 0.3 중량% 인 셀룰로오스 아세테이트 필름 (두께: 58 ㎛)을 제조하였다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (KH-05)의 Re 및 Rth 리타데이션값을 타원계 [M-150, JASCO 제]를 사용하여 550 nm 에서 측정하였고, Re550 및 Rth550의 값을 얻었다. 그 결과를 표 5 에 나타낸다.
수득된 필름을 2.0 N KOH 수용액에 2분 동안(25℃) 침지시키고, 황산으로 중화하고, 순수로 세척하고, 건조하였다. 이에 비누화된 필름의 표면 에너지를 접촉각 법에 따라 측정하여, 63 mN/m 임이 발견되었다.
그 후, 상기 셀룰로오스 아세테이트 필름에, 실시예 2 에서 사용된 코팅 용액을 와이어 바 코팅기 #16 을 사용하여 28 ㎖/㎡ 의 양으로 도포하였다. 도포된 용액을 60초 동안 60℃에서 열풍 건조시킨 후, 150초 동안 90℃에서 추가로 열풍 건조시켰다.
형성된 층을, 연마 방향이 셀룰로오스 아세테이트 필름의 종 방향에 대해 45°각 이도록, 연마 처리에 적용시켰다.
(광학 이방성 층의 형성)
실시예 2 에서 사용된 원반형(액정) 화합물 41.01 g, 에틸렌 옥시드로 변성시킨 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals Co., Ltd. 제) 4.06 g, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-551-0.2, Eastman Chemical 제) 0.90 g, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-531-1, Eastman Chemical 제) 0.23 g, 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy 제) 1.35 g, 및 감광제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd. 제) 0.45 g 을 메틸 에틸 케톤 102 g 에 용해시켜, 코팅 용액을 제조하였다. 그 후, 상기 코팅 용액을 와이어 바 코팅기 #3.6 을 사용하여 배향 층에 도포하였다. 이에 처리된 필름을 자동온도조절기에서 2분 동안 130℃로 가열하여, 원반형 화합물의 분자를 배향시켰다. 그 후, 상기 필름을 120 W/cm 의 고압 수은 램프로부터 방출되는 자외선으로 1분 동안 60℃에서 자외선 조사하여, 원반형 화합물을 중합하였다. 상기 필름을 실온으로 냉각하였다. 이에, 광학 이방성 층을 갖는 광학 보상 시트 (KH-15)를 형성시켰다.
Re 리타데이션값은 550 nm 에서 측정되었고, 43 nm 로 발견되었다. 원반 판과 셀룰로오스 아세테이트 필름 사이의 평균 각(경사각)은 42°였다.
[실시예 12]
하기의 성분을 혼합 탱크에 넣고, 가열 및 교반하여 용해시켜, 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 아세테이트 용액
셀룰로오스 아세테이트 (아세트산 함량: 60.7%) 100 중량부 폴리에스테르 우레탄 (B-326, Sumitomo Bayern Co., Ltd. 제; Desmocol 176) 16 중량부 메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 300 중량부 메탄올 (제 2 용매) 54 중량부 1-부탄올 (제 3 용매) 11 중량부
또다른 혼합 탱크에서, 실시예 1 에서 사용된 리타데이션 상승제 16 중량부, 메틸렌 클로라이드 80 중량부 및 메탄올 20 중량부를 넣고, 가열 및 교반하여, 리타데이션 상승제 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 아세테이트 용액 (474 중량부) 및 리타데이션 상승제 용액 (26 중량부)을 잘 혼합 및 교반하여, 도프를 제조하였다. 제조된 도프는 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부를 기준으로, 리타데이션 상승제를 3.5 중량부의 양으로 함유하였다.
제조된 도프를 밴드 유연기를 사용하여 밴드에 유연하였다. 밴드상의 도프 온도가 40℃에 이르렀을 때, 형성된 필름을 1분 동안 건조시켰다. 밴드에서 박리시킨 후, 필름을 텐터로 40% 횡 연신하면서, 용매잔류량을 15 중량%로 하였다. 그 후, 상기 필름을 28% 종 연신시키면서 130℃에서 공기 건조시켜, 용매잔류량이 5 중량% 일 수 있도록 하였다. 이에 연신된 필름을 140℃에서 공기로 추가 건조시켜, 용매 잔류량이 0.3 중량% 인 셀룰로오스 아세테이트 필름 (두께: 40 ㎛)을 제조하였다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (KH-06)의 Re 및 Rth 리타데이션값을 타원계 [M-150, JASCO 제]를 사용하여 550 nm 에서 측정하였고, Re550 및 Rth550의 값을 얻었다. 그 결과를 표 5 에 나타낸다.
실시예 11 에서와 동일한 방식으로, 상기 제조된 필름을 비누화하고, 배향층과 광학 이방성 층을 그 위에 형성시켜, 광학 보상 시트 (KH-16)을 제조하였다.
[실시예 13]
하기의 성분을 혼합 탱크에 넣고, 가열 및 교반하여 용해시켜, 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 아세테이트 용액
셀룰로오스 아세테이트 (아세트산 함량: 60.7%) 100 중량부 메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 300 중량부 메탄올 (제 2 용매) 54 중량부 1-부탄올 (제 3 용매) 11 중량부 보론 니트리드 분말 (고도 열전도성 입자) 30 중량부
또다른 혼합 탱크에, 실시예 1 에서 사용된 리타데이션 상승제 16 중량부, 메틸렌 클로라이드 80 중량부, 및 메탄올 20 중량부를 넣고, 가열 및 교반하여, 리타데이션 상승제 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 아세테이트 용액 (474 중량부) 및 리타데이션 상승제 용액 (25 중량부)를 잘 혼합 및 교반하여, 도프를 제조하였다. 제조된 도프는 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부를 기준으로, 리타데이션 상승제를 3.5 중량부의 양으로 함유하였다.
제조된 도프를 밴드 유연기를 사용하여 밴드에 유연하였다. 밴드상의 도프 온도가 40℃에 이르렀을 때, 형성된 필름을 1분 동안 건조시켰다. 밴드에서 박리시킨 후, 필름을 텐터로 38% 단일축(횡) 연신하면서, 140℃에서 공기 건조시켰다. 이에 연신된 필름을 135℃에서 약 20분 동안 공기로 건조시켜, 용매 잔류량이 0.3 중량% 인 셀룰로오스 아세테이트 필름 (두께: 65 ㎛)을 제조하였다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름의 열전도성을 하기의 방식으로 측정하였고, 1.2 W/(mㆍK) 임을 발견하였다.
샘플 필름을 TO-3형 가열기(heater)에서 구리 가열기 케이스와 구리판 사이에 위치시키고, 10% 만큼 가압한다. 그 후, 상기 필름을 4분 동안 유지시키면서, 구리 가열기 케이스를 5 W로 전력공급하고, 케이스와 판 사이의 온도 차이를 측정하였다. 얻어진 데이터로부터, 열전도율을 다음의 식에 따라 계산한다:
열전도율 {W/(mㆍK)} =
{전력 (W) ×두께 (m)} / {온도 차이 (K) ×측정면적 (㎡)}
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (KH-07)의 Re 및 Rth 리타데이션값을 타원계 [M-150, JASCO 제]를 사용하여, 550 nm 에서 측정하여, Re550 및 Rth550 의 값을 얻었다. 그 결과를 표 5 에 나타낸다.
얻어진 셀룰로오스 아세테이트 필름 (KH-07)을 1.5 N KOH 수용액에 5분 동안(40℃) 침지시키고, 황산으로 중화하고, 순수로 세척하고, 건조하였다. 이에 비누화된 필름의 표면 에너지를 접촉각 법에 따라 측정하여, 68 mN/m 임을 발견하였다.
(배향층의 형성)
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름에, 실시예 2 에서 사용된 배향층용 코팅 용액을 와이어 바 코팅기 #16 을 사용하여 28 ㎖/㎡ 의 양으로 도포하였다. 도포된 용액을 60초 동안 60℃에서 열풍 건조시킨 후, 150초 동안 90℃에서 추가로 열풍 건조시켰다.
연마 방향을 셀룰로오스 아세테이트 필름의 지상축(632.8 nm 에서 측정)에 대해 45°각에서로 하여, 상기 형성된 배향층을 연마 처리에 적용하였다.
(액정 화합물의 제조)
액정 중합체를 합성하였고, 상기 중합체는 배향 처리가 되지않은 기판에서 호메오트로픽(homeotropic) 배향으로 배향되어 있음이 확인되었다.
상기 중합체의 합성을 위해, 4-n-헵틸 벤조산 10 mmol, 테레프탈산 95 mmol, 메틸히드로퀴논디아세테이트 50 mmol, 카테콜디아세테이트 50 mmol 및 나트륨 아세테이트 100 mg 을 사용하여 질소 대기 하에 12시간 동안 270℃에서 중합을 실시하였다. 반응 생성물을 테트라클로로에탄에 용해시키고, 메탄올로 재침전시켜, 액정 폴리에스테르 22.0 g 을 수득하였다. 제조된 액정 폴리에스테르는 대수 점도가 0.15 였고, 액정 상으로서 네마틱 상을 형성하였다. 이방성 상과 액정 상 사이의 상 전이 온도는 240℃로 관찰되었고, 유리 전이점은 75℃ 에서 발견되었다.
페놀/테트라클로로에탄 (6/4, 중량에 대해)의 혼합 용매에 용해된 액정 폴리에스테르의 10 중량% 용액을 제조하고, 바 코팅법에 따라 소다(soda) 유리판에 도포하였다. 용매를 제거시킨 후, 도포된 폴리에스테르를 30분 동안 190℃에서 열 처리한 후, 실온에 방치하여, 냉각 및 고정화하였다. 그 결과, 두께가 15 ㎛ 인 균일하게 배향된 액정 필름이 제조되었다. 상기 필름을 코노스코프 (conoscope)를 통해 관찰하였고, 이에 의해 액정 중합체가 정(正)의 단일축성을 가져, 호메오트로픽 배향을 형성함이 발견되었다.
(광학 이방성 층의 형성)
액정 폴리에스테르의 8 중량% 테트라클로로에탄 용액을 제조하고, 스핀 코팅법에 따라 상기 배향층에 도포하였다. 용매를 제거한 후, 도포된 폴리에스테르를 20분 동안 190℃에서 열 처리한 후, 실온에 방치하여, 냉각 및 고정화하였다. 이에 형성된 광학 보상 시트 (KH-17)는 투명하였고, 어떠한 배향 결함도 없었으며, 균일한 두께(1.55 ㎛)를 가졌다.
[비교예 4]
셀룰로오스 아세테이트 용액을 도프로 직접 사용한 것과 필름을 연신시키지 않은 것을 제외하고는 실시예 10의 절차를 반복하여, 용매 잔류량이 3.0 중량% 이고 두께가 80 ㎛ 인 셀룰로오스 아세테이트 필름(광학 보상 시트: KH-H2)를 형성하고 평가하였다. 그 결과를 표 5 에 나타낸다.
필름 리타데이션 상승제 Re550 Rth550
실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13 비교예 4 KH-04 KH-05 KH-06 KH-07 KH-H2 4.5 중량부 4.5 중량부 3.5 중량부 3.5 중량부 - 45 nm 35 nm 25 nm 50 nm 4 nm 135 nm 125 nm 120 nm 90 nm 48 nm
[실시예 14]
요오드를 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡착시켜, 편광막을 제조하였다. 그 후, 실시예 10 에서 제조한 광학 보상 시트 (KH-04)를 상기 편광막의 한 표면에 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다.
막의 다른 표면에는, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD80UF, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제]을 비누화하고, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다.
편광막의 투과 축을, 광학 보상 시트 (KH-04)의 지상축에 평행하도록 위치시켰다. 이에, 편광판이 제조되었다.
[실시예 15]
요오드를 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡착시켜, 편광막을 제조하였다. 그 후, 실시예 11 에서 제조한 광학 보상 시트 (KH-15)를 상기 편광막의 한 표면에, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (KH-05) (보상 시트의 지지체)가 편광막 측에 있을 수 있고 시트의 지상축이 막의 투과 축에 평행할 수 있도록, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다.
막의 다른 표면에는, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD80UF, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제]을 비누화하고, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다. 이에, 편광판이 제조되었다.
[실시예 16]
요오드를 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡착시켜, 편광막을 제조하였다. 그 후, 실시예 12 에서 제조한 광학 보상 시트 (KH-16)를 편광막의 한 표면에, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (KH-06) (보상 시트의 지지체)이 편광막 측에 있을 수 있고 시트의 지상축이 막의 투과 축에 평행할 수 있도록, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다.
막의 다른 표면에는, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD80UF, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제]을 비누화하고, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다. 이에, 편광판이 제조되었다.
[실시예 17]
요오드를 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡착시켜, 편광막을 제조하였다. 그 후, 실시예 13 에서 제조한 광학 보상 시트 (KH-17)를 편광막의 한 표면에, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (KH-07) (보상 시트의 지지체)이 편광막 측에 있을 수 있고 시트의 지상축이 막의 투과 축에 평행할 수 있도록, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다.
막의 다른 표면에는, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD80UF, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제]을 비누화하고, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다. 이에, 편광판이 제조되었다.
[비교예 5]
요오드를 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡착시켜, 편광막을 제조하였다. 그 후, 비교예 4 에서 제조한 광학 보상 시트 (KH-H2)를 편광막의 한 표면에 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다.
막의 다른 표면에는, 시판되는 셀룰로오스 아세테이트 필름 [Fujitac TD80UF, Fuji Photo Film Co., Ltd. 제]을 비누화하고, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층하였다. 이에 편광판이 제조되었다.
[실시예 18]
한쌍의 편광판 및 한쌍의 광학 보상 시트를, 수직 배향된 액정 분자를 포함 하는 액정 셀을 갖는 시판되는 액정 표시 장치 (VL-1530S, Fujitsu, Ltd. 제)로부터 제거하였다. 제거된 구성원을 대신하여, 실시예 14 에서 제조한 편광판을 셀의 관찰자 측에, 광학 보상 시트 (KH-04)가 액정 셀 측에 있을 수 있도록, 접착제로 적층하였다. 셀의 다른 측 (후광 측)에, 시판되는 편광판 (HLC2-5618HCS, Sunritz Co., Ltd. 제)을 적층하였다. 관찰자 측에의 편광판을 투과 축이 상하 방향으로 있을 수 있도록 위치시키고, 한편 후광 측에의 판을 투과 축이 좌우 방향으로 있을 수 있도록 위치시켰다. 이에, 편광판이 직교 니콜 위치로 배열되었다.
제조된 액정 표시 장치의 시야각을 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM 제)를 사용하여, 흑색(L1) 내지 백색(L8)의 8개 톤 각각이 표시될 때로 측정하였다. 그 결과를 표 6 에 나타낸다.
[비교예 6]
한쌍의 편광판 및 한쌍의 광학 보상 시트를, 수직 배향된 액정 분자를 포함하는 액정 셀을 갖는 시판되는 액정 표시 장치 (VL-1530S, Fujitsu, Ltd. 제)로부터 제거하였다. 제거된 구성원을 대신하여, 비교예 5 에서 제조한 편광판을 셀의 관찰자 측에, 광학 보상 시트 (KH-H2)가 액정 셀 측에 있을 수 있도록, 접착제로 적층하였다. 셀의 다른 측 (후광 측)에, 시판되는 편광판 (HLC2-5618HCS, Sunritz Co., Ltd. 제)을 적층하였다. 관찰자 측에의 편광판을 투과 축이 상하 방향으로 있을 수 있도록 위치시키고, 한편 후광 측에의 판을 투과 축이 좌우 방향으로 있을 수 있도록 위치시켰다. 이에, 편광판이 크로스 니콜 위치로 배열되 었다.
제조된 액정 표시 장치의 시야각을 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM 제)를 사용하여, 흑색(L1) 내지 백색(L8)의 8개 톤 각각이 표시될 때로 측정하였다. 그 결과를 표 6 에 나타낸다.
액정 표시 장치 시야각 *
투과 축을 따라 투과 축에 대해 45°에서
실시예 18 비교예 6 > 80° > 80° > 80° 44°
주: *) 시야각: 흑색 톤의 반전(L1 과 L2 사이)이 없는 콘트라스트 비율 10 이상을 부여하는 각도 범위
(스크린 주변 부분에서의 투과율 증가의 평가)
한쌍의 편광판을, 수직 배향된 액정 분자를 포함하는 액정 셀을 갖는 15인치형의 시판 액정 표시 장치(VL-1530S, Fujitsu, Ltd. 제)으로부터 제거하였다. 제거된 구성원을 대신하여, 실시예 14 에서 제조된 편광판을 셀의 각 측에 (후광 측과 관찰자 측 각각에), 광학 보상 시트가 액정 셀 측에 있을 수 있도록, 접착제로 적층하였다. 편광판을, 관찰자 측에의 판의 투과 축이 후광 측에의 것과 수직일 수 있도록 위치시켰다. 또한, 비교예 5 에서 제조한 편광판을 상기 액정 표시 장치에 설치하였다.
제조된 표시 장치의 후광은 25℃ 및 60%RH 의 조건 하에서 5 시간 동안 유지했다. 이후, 전체 스크린 이미지에 흑색 이미지가 표시되면서 광이 누출되는지 여부를 암실에서 육안으로 관찰했다. 그 결과, 실시예 14 의 편광판이 장착된 15 인치형 표시 장치는 스크린 주변에서 광이 누출되지 않으나, 비교예 5 의 판이 장착된 표시 장치는 광이 누출된다는 것을 확인했다.
[실시예 19]
(벤드 정렬 모드의 액정 셀 제조)
ITO 전극을 가진 유리판 상에, 폴리이미드의 배향 필름을 제공하고 연마 처리에 적용했다. 상기 과정을 반복하여 2 개의 기판을 제조하고, 기판을 서로 직면하도록 배치하여, 연마 방향이 평행이 되도록 하고, 셀 갭이 6 ㎛ 이 되도록 했다. 이들 사이에, Δn 이 0.1396 (ZLI1132, Merck & Co., Inc.) 인 액정을 도입하여, 벤드 정렬 (17 인치형) 의 액정 셀을 제조했다.
(액정 표시 장치의 제조)
액정 셀 상에, 실시예 15 에서 제조한 타원형의 편광판 2 개를, 셀이 판 사이에 위치하도록 적층시켰다. 각각의 판에서 광학 이방성 층이 셀 기판에 접하도록 하고, 셀의 연마 방향과 광학 이방성 층이 반대 방향이 되도록 판을 배치했다.
방형파 (55 Hz) 의 전압을 액정 셀에 적용했다. 정상 백색 모드 (백색: 2V, 흑색: 5V) 에 따라 이미지가 표시되었다. 투과율 (백색/흑색) 을, L1 (완전 흑색) 내지 L8 (완전 백색) 인 8 개의 표시 상태에서, 계량기 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 이용하여 콘트라스트 비율로서 측정했다. 수득되는 콘트라스트 비율로부터, 제조된 액정 표시 장치의 시야각을 측정했다. 결과는 표 7 에 있다.
[실시예 20]
(벤드 정렬 모드의 액정 셀의 제조)
ITO 전극을 가진 유리판 상에, 폴리이미드의 배향 필름을 제공하고 연마 처리에 적용했다. 상기 과정을 반복하여 2 개의 기판을 제조하고, 기판을, 연마 방향이 평행이 되도록 하고, 셀 갭이 6 ㎛ 이 되도록, 서로 직면하게 배치했다. 이들 사이에, Δn 이 0.1396 (ZLI1132, Merck & Co., Inc.) 인 액정을 도입하여, 벤드 정렬 (17 인치형)의 액정 셀을 제조했다.
(액정 표시 장치의 제조)
액정 셀 상에, 실시예 16 에서 제조한 타원형의 편광판 2 개를 적층시켜, 셀이 판 사이에 위치하도록 했다. 각각의 판에서 광학 이방성 층이 셀 기판에 접하도록 하고, 셀의 연마 방향과 광학 이방성 층이 반대 방향이 되도록 판을 배치했다.
방형파 (55 Hz) 의 전압을 액정 셀에 적용했다. 정상 백색 모드 (백색: 2V, 흑색: 5V) 에 따라 이미지가 표시되었다. 투과율 (백색/흑색) 을, Li (완전 흑색) 에서 L8 (완전 백색) 의 8 개의 표시 상태에서, 계량기 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 이용하여 콘트라스트 비율로서 측정했다. 수득되는 콘트라스트 비율로부터, 제조된 액정 표시 장치의 시야각을 측정했다. 결과는 표 7 에 있다.
LCD 시야각*
상 하 좌우
실시예 19 80° 80° 80°
실시예 20 80° 80° 80°
주: *) 시야각: 흑색 톤의 반전 (L1 및 L2 의 사이)이 없는 콘트라스트 비율 10 이상을 부여하는 각도 범위
(스크린 주변 부분의 투과율 증가 평가)
실시예 19 및 20 에서 각각 제조한 셀 상에 후광을 부착하고, 25℃ 및 60%RH 의 조건 하에 5 시간 동안 유지했다. 이후, 전체 스크린 상에 흑색 이미지가 표시되면서 광이 누출되는지 여부를 암실에서 육안으로 관찰했다. 그 결과, 실시예 19 및 20 에서 각각 제조된 편광판이 장착된 셀은 스크린 주변 부분에서 광이 누출되지 않음을 확인했다.
[실시예 21]
액정 셀이 TN 모드인 시판되는 액정 표시 장치 (6E-A3, Sharp Corporation) 로부터 한 쌍의 편광판을 떼어냈다. 떼어낸 위치에, 실시에 17 에서 제조한 편광판을, KH-07 (실시예 17 에서 제조한 광학 보상 시트) 이 액정 셀 측면 상에 있게 셀의 각각의 측면 (각각 후광 측면 및 관찰자 측면) 에 접착제로 적층시켰다. 투과축이 수직으로 교차하도록 편광판을 배열했다.
제조된 액정 표시 장치의 시야각은 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 사용하여, 흑색 (L1) 내지 백색 (L8) 의 8 개의 톤 각각이 표시될 때 측정했다. 결과를 표 8 에 나타냈다.
LCD 시야각*
상향 하향 좌우 방향
실시예 21 35° 60° 80°
주: *) 시야각: 흑색 톤의 반전 (L1 및 L2 의 사이)이 없는 콘트라스트 비율 10 이상을 부여하는 각도 범위
(스크린 주변 부분에서의 투과율 증가 평가)
액정이 TN 모드인 시판되는 20 인치형 액정 표시 장치 (LC-2OV1, Sharp Corporation) 으로부터 한 쌍의 편광판을 제거했다. 떼어낸 위치에, 실시예 17 에서 제조한 편광판을, 액정 셀 측면 상에 광학 보상 시트가 있도록 셀의 각 측면 (각각 후광 측면 및 관찰 측명) 에 접착제로 적층시켰다. 관찰자 측면 상의 판의 투과축이 후광 상의 것에 수직이 되도록 편광판을 배치했다.
제조된 표시 장치의 후광을 25℃ 및 60%RH 의 조건 하에 5 시간 동안 유지했다. 이후, 전체 스크린 상에 흑색 이미지가 표시되면서 광이 누출되는지 여부를 암실에서 육안으로 관찰했다. 그 결과, 실시예 17 의 편광판이 장착된 20 인치형 표시 장치는 스크린 주변 부분에서 광이 누출되지 않음을 확인했다.
[실시예 22]
하기 성분을 혼합 탱크에 넣고, 가열하고 교반해 용해시켜서, 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조했다.
셀룰로오스 아세테이트 용액
셀룰로오스 아세테이트 (아세트산 함량: 60.9 %) 100 중량부
트리페닐 포스페이트 (가소제) 7.8 중량부
비페닐디페닐 포스페이트 (가소제) 3.9 중량부
메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 300 중량부
메탄올 (제 2 용매) 54 중량부
1-부탄올 (제 3 용매) 11 중량부
또다른 혼합 탱크에, 실시예 1 에서 사용된 리타데이션 상승제 16 중량부, 80 중량부의 메틸렌 클로라이드 및 20 중량부의 메탄올을 넣고, 가열하고 교반하여 리타데이션 상승제 용액을 제조했다.
셀룰로오스 아세테이트 용액 (474 중량부) 및 리타데이션 상승제 용액 (25 중량부) 를 혼합하고, 잘 교반하여 도프를 제조했다. 제조된 도프는 리타데이션 상승제를, 100 중량부의 셀룰로오스 아세테이트에 대해 3.5 중량부로 함유했다.
제조된 도프를 밴드 유연기를 사용해 밴드 상에 유연했다. 밴드로부터 박리 후, 용매를 15 중량% 로 남기면서, 130℃ 에서 텐터를 사용해 필름을 길이 방향으로 25% 연신하여, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (두께: 70 ㎛) 을 제조했다.
수득된 필름은 1.5 N KOH 수용액에 2 분 (50℃) 동안 침적시키고, 황산으로 중화했다. 용액을 제거한 후, 필름을 순정수로 세척하고, 건조시켰다. 상기 비누화 된 필름의 표면 에너지는 접촉각 방법으로 측정하여 60 mN/m 였다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (광학 보상 시트) 의 Re 및 Rth 리타데이션값은 타원계 [M-150, JASCO] 를 사용하여 550 nm 에서 측정하여, Re550 및 Rth550 의 값을 구했다. 결과는 표 9 에 있다.
[실시예 23]
474 중량부의 셀룰로오스 아세테이트 용액 및 56 중량부의 리타데이션 상승제 용액 (100 중량부의 셀룰로오스 아세테이트에 대해 7.8 중량부의 리타데이션 상승제가 사용됨) 을 혼합하여 도프를 제조하고, 제조된 필름을 14% 연신한 것을 제외하고, 실시예 22 의 과정을 반복했다. 따라서, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (광학 보상 시트) 을 제조했다.
수득한 필름을 1.5 N KOH 수용액에 5 분 (40℃) 동안 침적시키고, 황산으로 중화했다. 용액을 제거한 후, 필름을 순정수로 세척하고 건조시켰다. 상기 비누화된 필름의 표면 에너지는 접촉각 방법으로 측정하여 68 mN/m 였다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (광학 보상 시트) 의 Re 및 Rth 리타데이션 값은 타원계 [M-150, JASCO] 를 사용하여 550 nm 에서 측정하여, Re550 및 Rth550 의 값을 구했다. 결과는 표 9 에 있다.
[실시예 24]
제조된 필름을 8% 연신한 것을 제외하고, 실시예 23 의 과정을 반복하여 셀룰로오스 아세테이트 필름을 제조했다.
수득한 필름을 2.0 N KOH 수용액에 2 분 (25℃) 동안 침적시키고, 황산으로 중화했다. 용액을 제거한 후, 필름을 순정수로 세척하고 건조시켰다. 상기 비누화 된 필름의 표면 에너지는 접촉각 방법으로 측정하여 63 mN/m 였다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에, 실시예 2 에서 사용된 배향층용 코팅 용액을 와이어 바 코팅기 #16 을 사용해, 28 ml/m2 의 양으로 적용했다. 적용된 용액은 60℃ 의 열풍으로 60 초 동안 건조시킨 후, 90℃ 의 열풍으로 150 초 동안 더 건조시켰다.
형성된 층을, 연마 방향이 셀룰로오스 아세테이트 필름의 지상축 (632.8 nm 로 측정됨) 에 대해 45°각도 방향인 연마 처리에 적용했다.
(광학 이방성 층의 제조)
코팅 용액을 제조하기 위해, 실시예 2 에서 사용된 원반형 (액정) 화합물 41.01 g, 에틸렌 옥시드로 변성된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals Co., Ltd.) 4.06 g, 0.90 g 의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-551-O.2, Eastman Chemical), 0.23 g 의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-531-1, Eastman Chemical), 1.35 g 의 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy) 및 0.45 g 의 감광제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.) 를 102 g 의 메틸 에틸 케톤에 용해했다. 이어서, 코팅 용액을 배향 필름 상에 와이어 바 코팅기 #3 를 사용하여 적용했다. 상기 처리된 필름을 금속 프레임 상에 고정하고, 130℃ 에서 2 분 동안 자동 온도 조절 장치에서 가열하여 원반형 화합물의 분자를 고정했다. 이어서, 필름을 120 W/cm 의 고압 수은등으로부터 방출되는 자외선으로 130℃ 에서 1 분 동안 조사하여 원반형 화합물을 중합했다. 필름을 실온으로 냉각시켰다. 따라서, 광학 이방성 층을 제조했다.
제조된 광학 보상 시트의 Re 및 Rth 리타데이션값 (Re550 및 Rth550) 은 실시예 22 와 동일한 방법으로 550 nm 에서 측정했다. 결과는 표 9 에 있다.
[실시예 25]
474 중량부의 셀룰로오스 아세테이트 용액 및 56 중량부의 리타데이션 상승제 용액 (7.8 중량부의 리타데이션 상승제를 100 중량부의 셀룰로오스 아세테이트에 대해 사용함) 을 사용하여 도프를 제조하고, 제조된 필름을 35% 연신한 점을 제외하고, 실시예 22 의 과정을 반복했다. 따라서, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (광학 보상 시트) 을 제조했다.
수득된 필름의 표면을 방전 주파수가 100 kHz 인 코로나 방전 처리에 적용한 후, 그의 필름 표면 에너지를 접촉각 방법으로 측정하여 60 mN/m 로 측정되었다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (광학 보상 시트) 의 Re 및 Rth 리타데이션 값 (Re550 및 Rth550) 을 실시예 22 와 동일한 방법으로 550 nm 에서 측정했다. 결과를 표 9 에 나타냈다.
[비교예 7]
셀룰로오스 아세테이트 용액을 직접 도프로서 사용하고, 필름을 연신하지 않은 것을 제외하고 실시예 22 의 과정을 반복하여, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (광학 보상 시트) 을 제조하고 평가했다. 결과를 표 9 에 나타냈다.
리타데이션 상승제 연신율 Re550 Rth550
실시예 22 3.5 중량부 25% 40 nm 130 nm
실시예 23 7.8 중량부 14% 50 nm 240 nm
실시예 24 7.8 중량부 8% 20 nm 220 nm
실시예 25 7.8 중량부 35% 120 nm 250 nm
비교예 7 - - 4 nm 48 nm
[실시예 26]
요오드를 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡수시켜 편광막을 제조했다. 이어서, 실시예 22 에서 제조한 셀룰로오스 아세테이트 필름을 편광막의 한 표면 상에 폴리비닐 알콜 접착제로 적층시켰다.
막의 다른 표면 상에는, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD8OUF, Fuji Photo Film Co., Ltd.] 을 비누화하여 폴리비닐 알콜 접착제로 적층시켰다.
편광막의 투과축을 실시예 22 에서 제조된 필름의 지상축에 평행이 되도록 위치시켰다. 편광막의 투과축은 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름의 지상축에 수직이 되도록 위치시켰다. 따라서, 편광판을 제조했다.
[실시예 27]
실시예 23 에서 제조한 셀룰로오스 아세테이트 필름을 사용한 것을 제외하고, 실시예 26 의 과정을 반복하여 편광판을 제조했다.
[실시예 28]
실시예 24 에서 제조한 셀룰로오스 아세테이트 필름을 사용한 것을 제외하고, 실시예 26 의 과정을 반복하여 편광판을 제조했다.
[실시예 29]
수직으로 배열된 액정 분자를 함유하는 액정 셀이 있는, 시판되는 액정 표시 장치 (VL-1530S, Fujitsu, Ltd.) 로부터 한 쌍의 편광판 및 한 쌍의 광학 보상 시트를 떼어냈다. 떼어낸 위치에, 실시예 26 에서 제조한 편광판을, 실시예 22 에서 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름이 액정 셀 측면 상에 오도록 셀의 각각의 측면 (각각 후광 측면 및 관찰자 측면) 상에 접착제를 사용하여 적층시켰다. 관찰자 측면의 편광판은 투과축이 상하 위치에 있도록 위치시키고, 후광 측면 상의 판은 투과축이 좌우 방향으로 위치하도록 둔다. 따라서, 편광판을 크로스 니콜 위치로 배치했다.
제조된 액정 표시 장치의 시야각은, 흑색 (L1) 내지 백색 (L8) 의 8 가지 톤이 각각 표시될 때 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 사용하여 측정했다. 결과는 표 10 에 있다.
[실시예 30]
수직으로 배열된 액정 분자를 함유하는 액정 셀이 있는, 시판되는 액정 표시 장치 (VL-1530S, Fujitsu, Ltd.) 로부터 한 쌍의 편광판 및 한 쌍의 광학 보상 시트를 떼어냈다. 떼어낸 위치에, 실시예 27 에서 제조한 편광판을 셀의 관찰자 측면 상에 접착제로 적층시키고, 실시예 23 에서 제조한 셀룰로오스 아세테이트 필름을 액정 셀 측면에 두었다. 셀의 다른 측면 (후광 측면) 에는, 시판되는 편광판 (HLC2-5618HCS, Sunritz Co., Ltd.) 을 적층시켰다. 관찰자 측면의 편광판은 투과축이 상하 방향이 되도록 위치시키고, 후광 측면의 판은 투과축이 좌우 방향이 되도록 위치시켰다. 따라서, 편광판을 크로스-니콜 위치로 배치했다.
제조된 액정 표시 장치의 시야각은, 흑색 (L1) 내지 백색 (L8) 의 8 가지 톤이 각각 표시될 때 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 사용하여 측정했다. 결과는 표 10 에 있다.
[비교예 8]
수직으로 배열된 액정 분자를 함유하는 액정 셀이 있는, 시판되는 액정 표시 장치 (VL-1530S, Fujitsu, Ltd.) 의 시야각을 흑색 (L1) 내지 백색 (L8) 의 8 가지 톤이 각각 표시될 때 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 사용하여 측정했다. 결과는 표 10 에 있다.
액정 표시 장치 시야각*
투과축을 따른 방향 투과축에 45° 인 방향
실시예 29 80° 80°
실시예 30 80° 80°
비교예 8 80° 44°
주: *) 시야각: 흑색 톤의 반전 (L1 및 L2 의 사이)이 없는 콘트라스트 비율 10 이상을 부여하는 각도 범위
[실시예 31]
(벤드 정렬 모드의 액정 셀의 제조)
ITO 전극을 가진 유리판 상에, 폴리이미드의 배향 필름을 제공하고 연마 처 리에 적용했다. 상기 과정을 반복하여 2 개의 기판을 제조하고, 연마 방향이 평행이 되도록 하고, 셀 갭이 6 ㎛ 이 되도록 기판을 서로 직면하게 배치했다. 이들 사이에, Δn 이 0.1396 (ZLI1132, Merck & Co., Inc.) 인 액정을 도입하여, 벤드 정렬의 액정 셀을 제조했다.
실시예 28 에서 제조한 타원형 편광판을, 셀이 판 사이에 위치하도록 액정 셀에 적층시켰다. 각각의 판의 광학 이방성 층이 셀 기판에 접하도록 하고, 셀의 연마 방향 및 광학 이방성 층이 반대 방향이 되도록 판을 배치했다.
방형파의 전압 (55 Hz) 을 액정 셀에 적용했다. 정상 백색 모드 (백색: 2V, 흑색: 5V) 에 따라 상이 표시되었다. 투과율 (백색/흑색) 을, L1 (완전 흑색) 에서 L8 (완전 백색) 의 8 개의 표시 상태에서, 계량기 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 이용하여 코트라스트 비율로서 측정했다. 수득된 콘트라스트 비율로부터, 제조된 액정 표시 장치의 시야각을 측정했다. 결과는 표 11 에 있다.
LCD 시야각*
상향 하향 좌우 방향
실시예 31 80° 80° 80°
주: *) 시야각: 흑색 톤의 반전 (L1 및 L2 의 사이)이 없는 콘트라스트 비율 10 이상을 부여하는 각도 범위
[실시예 32]
TN 모드의 액정 셀을 가진 시판 액정 표시 장치 (6E-A3, Sharp Corporation) 로부터 한 쌍의 편광판을 떼어냈다. 떼어낸 위치에, 실시예 26 에서 제조한 편광판을, 실시예 22 에서 제조한 셀룰로오스 아세테이트 필름이 액정 셀 측면 상에 오도록 셀의 각각의 측면 (각각 후광 측면 및 관찰자 측면) 에 접착제로 적층시켰다. 편광판은 투과축이 수직으로 교차하도록 배치했다.
제조된 액정 표시 장치의 시야각은 흑색 (L1) 내지 백색 (L8) 의 8 가지 톤이 각각 표시될 때 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 사용하여 측정했다. 결과는 표 12 에 있다.
[비교예 9]
액정 셀을 가진 시판되는 액정 표시 장치 (6E-A3, Sharp Corporation)의 시야각을, 흑색 (L1) 내지 백색 (L8) 의 8 가지 톤이 각각 표시될 때 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 사용하여 측정했다. 결과는 표 12 에 있다.
LCD 시야각*
상향 하향 좌우 방향
실시예 32 18° 23° 77°
비교예 9 15° 25° 37°
주: *) 시야각: 흑색 톤의 반전 (L1 및 L2 의 사이)이 없는 콘트라스트 비율 10 이상을 부여하는 각도 범위
[실시예 33]
(셀룰로오스 아세테이트 필름의 제조)
하기 성분을 혼합 탱크에 넣고, 가열하고 교반하여 용해시켜서, 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조했다.
셀룰로오스 아세테이트 용액
셀룰로오스 아세테이트 (아세트산 함량: 60.9 %) 100 중량부
트리페닐 포스페이트 (가소제) 7.8 중량부
비페닐디페닐 포스페이트 (가소제) 3.9 중량부
메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 300 중량부
메탄올 (제 2 용매) 54 중량부
1-부탄올 (제 3 용매) 11 중량부
또다른 혼합 탱크에서, 실시예 1 에서 사용된 리타데이션 상승제 16 중량부, 80 중량부의 메틸렌 클로라이드 및 20 중량부의 메탄올을 넣어 가열하고 교반하여, 리타데이션 상승제 용액을 제조했다.
셀룰로오스 아세테이트 용액 (474 중량부) 및 리타데이션 상승제 용액 (25 중량부) 을 혼합하고, 잘 교반하여 도프를 제조했다. 제조된 도프는 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대해 3.5 중량부의 리타데이션 상승제 용액을 함유했다.
제조된 도프는 밴드 유연기를 사용하여 밴드 상에 유연했다. 밴드 상의 도프 온도가 40℃ 에 이르면, 제조된 필름을 70℃ 에서 1 분 동안 건조시켰다. 밴드로부터 박리 후, 필름을 140℃ 에서 약 10 분 동안 공기로 건조시켜, 용매가 0.3 중량% 으로 잔류하는 셀룰로오스 아세테이트 필름 (두께: 50 ㎛) 을 제조했다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (CAF-O1) 의 Re 및 Rth 리타데이션 값은 타원계 [M-150, JASCO] 을 사용하여 550 nm 에서 측정해, Re550 및 Rth550 의 값을 구했다. 결과는 표 13 에 있다.
수득된 필름을 2.0 N KOH 수용액에 2 분 (25℃) 동안 침적시키고, 황산으로 중화하고, 순정수로 세척하고 건조시켰다. 상기 비누화된 필름의 표면 에너지를 접촉각 방법으로 측정하여 63 mN/m 를 구했다.
(배향층의 제조)
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에, 실시예 2 에서 사용한 코팅 용액 을, 와이어 바 코팅기 #16 를 사용하여 28 ml/m2 의 양으로 적용했다. 적용된 용액을 60℃ 에서 60 초 동안 열풍으로 건조시킨 후, 90℃ 에서 150 초 동안 열풍으로 더 건조시켰다.
제조된 층을, 연마 방향이 셀룰로오스 아세테이트 필름의 길이 방향에 평행인 연마 처리에 적용했다.
(광학 이방성 층의 제조)
코팅 용액을 제조하기 위해, 실시예 2 에서 사용된 원반형 (액정) 화합물 41.01 g, 에틸렌 옥시드로 변성 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals Co., Ltd.) 4.06 g, 0.90 g 의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-551-0.2, Eastman Chemical), 0.23 g 의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-531-1, Eastman Chemical), 1.35 g 의 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy) 및 0.45 g 의 감광제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.) 를 102 g 의 메틸 에틸 케톤에 용해시켰다. 이어서, 와이어 바 코팅기 #3.6 을 사용해 배향 필름 상에 코팅 용액을 적용했다. 상기 처리된 필름을 130℃ 에서 2 분 동안 가열하여 원반형 화합물의 분자를 배향시켰다. 이어서 필름을 60℃ 에서 1 분 동안 120 W/cm 의 고압 수은등으로부터 방출되는 자외선으로 조사해 원반형 화합물을 중합했다. 필름을 실온으로 냉각시켰다. 따라서, 광학 보상 시트 (KH-A1) 을 제조했다.
Re 리타데이션값을 550 nm 에서 측정하여, 43 nm 을 수득했다. 디스크 평면과 셀룰로오스 아세테이트 필름 사이의 평균각 (경사각) 은 42° 였다.
[실시예 34]
하기 성분을 혼합 탱크에 넣어 가열하고 교반하여 용해시켜, 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조했다.
셀룰로오스 아세테이트 용액
셀룰로오스 아세테이트 (아세트산 함량: 60.7 %) 100 중량부
폴리에스테르우레탄 (B-326, Sumitomo Bayern Co., Ltd.; Desmocol 176) 16 중량부
메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 300 중량부
메탄올 (제 2 용매) 54 중량부
1-부탄올 (제 3 용매) 11 중량부
또다른 혼합 탱크에, 실시예 1 에서 사용한 리타데이션 상승제 16 중량부, 80 중량부의 메틸렌 클로라이드 및 20 중량부의 메탄올을 넣고, 가열 및 교반하여 리타데이션 상승제 용액을 제조했다.
셀룰로오스 아세테이트 용액 (484 중량부) 및 리타데이션 상승제 용액 (15 중량부) 을 혼합하고 잘 교반해서 도프를 제조했다. 제조된 도프는 리타데이션 상승제를, 100 중량부의 셀룰로오스 아세테이트에 대해 2.0 중량부의 양으로 함유했다.
제조된 도프는 밴드 유연기를 사용하여 밴드 상에 유연했다. 도프의 온도가 40℃ 에 이르렀을 때, 제조된 필름을 65℃ 에서 1 분 동안 공기로 건조시켰다. 밴드로부터 박리 후, 용매를 15 중량% 로 잔류하게 하면서, 텐터를 사용하여 필름을 길이 방향으로 20% 연신했다. 필름을 130℃ 에서 5 분 동안 공기로 건조시켜서, 용매가 5 중량% 이 잔류하도록 했다. 이어서 필름을 길이 방향으로 18% 연신하고, 140℃ 에서 10 분 동안 공기로 더 건조시켜서, 용매가 0.3 중량% 으로 잔류하는 셀룰로오스 아세테이트 필름 (두께: 40 ㎛) 을 제조했다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (CAF-02) 의 Re 및 Rth 리타데이션 값 을 타원계 [M-150, JASCO] 을 사용하여 550 nm 에서 측정하여, Re550 및 Rth550 의 값을 수득했다. 결과는 표 13 에 있다.
제조된 필름을 실시예 33 과 동일한 방법으로 표면 처리에 적용시켜, 그 위에 배향층 및 광학 이방성 층을 제공하여, 광학 보상 시트 (KH-A2) 를 제조했다.
[실시예 35]
하기 성분을 혼합 탱크에 넣고, 가열하고 교반하여 용해시켜서, 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조했다.
셀룰로오스 아세테이트 용액
셀룰로오스 아세테이트 (아세트산 함량: 60.7 %) 100 중량부
메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 300 중량부
메탄올 (제 2 용매) 54 중량부
1-부탄올(제 3 용매) 11 중량부
질화 붕소 분말 (높은 열전도 입자) 30 중량부
또다른 혼합 탱크에, 실시예 1 에서 사용된 리타데이션 상승제 16 중량부, 80 중량부의 메틸렌 클로라이드 및 20 중량부의 메탄올을 넣고, 가열하고 교반하여 리타데이션 상승제 용액을 제조했다.
셀룰로오스 아세테이트 용액 (474 중량부) 및 리타데이션 상승제 용액 (25 중량부) 을 혼합하고 잘 교반하여 도프를 제조했다. 제조된 도프는 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대해서 3.5 중량부의 리타데이션 상승제를 함유했다.
제조된 도프를 밴드 유연기를 사용하여 밴드 상에 유연했다. 밴드 상의 도프의 온도가 40℃ 에 이르렀을 때, 제조된 필름을 70℃ 에서 1 분 동안 공기로 건조시켰다. 밴드로부터 박리 후, 필름을 140℃ 에서 10 분 동안 건조시켜서, 용매가 0.3 중량% 로 잔류하는 셀룰로오스 아세테이트 필름 (두께: 50 ㎛) 을 제조했다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름의 열전도성은 1.2 W/(m·K) 으로 측정되었다.
셀룰로오스 아세테이트 필름 (CAF-03) 의 광학적 특성을 측정했다. 결과는 표 13 에 있다.
제조된 필름 (CAF-03) 을 1.5 N KOH 수용액에 5 분 (40℃) 동안 침적시키고, 황산으로 중화하고, 순정수로 세척하여 건조시켰다. 상기 비누화된 필름 (CAF-03) 의 표면 에너지는 접촉각 방법으로 측정해, 68 mN/m 을 수득했다.
(배향층의 제조)
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 상에, 실시예 2 에서 사용한 코팅 용액을, 와이어 바 코팅기 #16 를 사용하여 28 ml/m2 로 적용했다. 적용된 용액을 60℃ 에서 60 초 동안 열풍으로 건조시킨 후, 90℃ 에서 150 초 동안 열풍으로 더 건조시켰다.
연마 방향이 셀룰로오스 아세테이트 필름의 길이 방향에 평행한 연마 처리에 제조된 층을 적용했다.
(액정 화합물의 제조)
액정 중합체를 합성하고, 배향 처리가 안 된 기판 상에서 호메오트로픽 정렬 로 배향되었는지를 확인했다.
중합체 합성을 위해, 10 mmol 의 4-n-헵틸 벤조산, 95 mmol 의 테레프탈산, 50 mmol 의 메틸히드로퀴논디아세테이트, 50 mmol 의 카테콜디아세테이트 및 100 mg 의 아세트산 나트륨을, 질소 대기 하에 270℃ 에서 12 시간 동안의 중합 수행에 사용했다. 반응 생성물을 테트라클로로에탄에 용해시키고, 메탄올로 재침전시켜 22.0 g 의 액정 폴리에스테르를 수득했다. 제조된 액정 폴리에스테르는 대수 점성도가 0.15 이고, 액정 상으로서 네마틱 상을 제조했다. 등방성 상과 액정 상 사이의 상 전이 온도는 240℃ 로 측정되었으며, 유리 전이 온도는 75℃ 인 것으로 측정되었다.
페놀/테트라클로로에탄 (6/4, 중량비) 의 혼합 용매 중에 용해된 액정 폴리에스테르의 10 중량% 용액을 제조하고, 바 코오트 방법으로 소다 유리판 위에 적용했다. 용매를 제거한 후, 적용된 폴리에스테르를 190℃ 에서 30 분 동안 열처리하고, 실온에 두어 냉각시켜서 고정했다. 그 결과, 두께가 15 ㎛ 인 고르게 배향된 액정을 제조했다. 필름을 코노스코프 (conoscope) 로 관찰함으로써, 액정 중합체가 양성 단축성을 갖고 수직 배열을 형성함을 알아냈다.
(광학 이방성 층의 형성)
액정 폴리에스테르의 8 중량% 테트라클로로에탄용액을 제조하고, 스핀 코오트 방법으로 상기 배향층 상에 적용했다. 용매를 제거한 후, 적용된 폴리에스테르를 190℃ 에서 20 분 동안 열처리한 후, 실온에서 냉각시켜 고정시켰다. 상기 제조된 광학 보상 시트 (KH-A3) 는 투명했으며, 정렬 결함이 없었으며, 일정한 두께 (1.55 ㎛) 를 가졌다.
[비교예 10]
실시예 33 에서 사용한 셀룰로오스 아세테이트를 도프로서 직접 사용해서, 밴드 유연기를 사용하여 밴드 상에 유연했다. 도프의 온도가 40℃ 에 이르렀을 때, 제조된 필름을 40℃ 에서 1 분 동안 공기로 건조시켰다. 밴드로부터 박리 후, 필름을 100℃ 에서 10 분 동안 공기로 건조시켜서, 용매가 3.0 중량% 로 존재하는 셀룰로오스 아세테이트 필름 (두께: 80 ㎛) 을 제조했다.
제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (CAF-H1) 의 광학적 특성을 측정했다. 결과는 표 13 에 있다.
필름 리타데이션 상승제 Re550 Rth550
실시예 33 CAF-01 3.5 중량부 8 nm 80 nm
실시예 34 CAF-02 2.5 중량부 4 nm 90 nm
실시예 35 CAF-03 3.5 중량부 9 nm 82 nm
비교예 10 CAF-H1 - 4 nm 48 nm
[실시예 36]
요오드를 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡수시켜 편광막을 제조했다. 이어서, 실시예 33 에서 제조한 광학 보상 시트 (KH-Al) 을, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (CAF-01) 이 편광막 상에 있도록 하고, 시트 (KH-Al) 의 지상축을 막의 투과축에 평행이 되도록 편광막의 한 표면 상에 폴리비닐 알콜 접착제를 사용하여 적층시켰다.
막의 다른 표면 상에, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD8OUF, Fuji Photo Film Co., Ltd.] 을 비누화하고, 폴리비닐 알콜 접착제를 사용 하여 적층했다. 따라서, 편광판을 제조했다.
[실시예 37]
요오드를, 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡수시켜 편광막을 제조했다. 이어서, 실시예 34 에서 제조한 광학 보상 시트 (KH-A2) 을, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (CAF-02) 이 편광막 측면 상에 오도록 하고, 시트 (KH-A2) 의 지상축이 막의 투과축에 평행이 되도록 편광막의 한 표면 상에 폴리비닐 알콜 접착제를 사용해 적층시켰다.
막의 다른 표면 상에, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD8OUF, Fuji Photo Film Co., Ltd.] 을 비누화하고, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층시켰다. 따라서, 편광판을 제조했다.
[실시예 38]
요오드를, 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡수시켜 편광막을 제조했다. 이어서, 실시예 35 에서 제조한 광학 보상 시트 (KH-A3) 를, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (CAF-03) 이 편광막 측면 상에 오도록 하고, 시트 (KH-A3) 의 지상축이 막의 투과축에 수직이 되도록 편광막의 한 표면 상에 폴리비닐 알콜 접착제를 사용하여 적층시켰다.
막의 다른 표면 상에, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD8OUF, FujiPhoto Film Co., Ltd.] 을 비누화하여 폴리비닐 알콜 접착제를 사용하여 적층했다. 따라서, 편광판을 제조했다.
[비교예 11]
요오드를, 연신된 폴리비닐 알콜 필름에 흡수시켜 편광막을 제조했다. 이어서, 비교예 10 에서 제조한 셀룰로오스 아세테이트 필름을, 필름 (CAF-H1) 의 지상축이 막의 투과축에 수직이 되도록 편광막의 한 표면 상에 폴리비닐 알콜 접착제를 사용하여 적층했다.
막의 다른 표면 상에는, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD8OUF, Fuji Photo Film Co., Ltd.] 을 비누화하여, 폴리비닐 알콜 접착제로 적층했다. 따라서, 편광판을 제조했다.
[실시예 39]
TN 모드의 액정 셀이 있는 시판 액정 표시 장치 (6E-A3, Sharp Corporation) 로부터 한 쌍의 편광판을 떼어냈다. 떼어낸 위치에, 실시예 36 에서 제조한 편광판을, 광학 보상 시트 (KH-A1) 가 액정 셀 측면 상에 오게 셀 각각의 측면 (각각 후광 측면 및 관찰자 측면) 에 접착제로 적층시켰다. 투과축이 수직으로 교차하도록 편광판을 배치했다.
제조된 액정 표시 장치의 시야각은 흑색 (L1) 내지 백색 (L8) 의 8 가지 톤이 각각 표시될 때 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 사용하여 측정했다. 결과는 표 14 에 있다.
[실시예 40]
TN 모드의 액정 셀이 있는 시판 액정 표시 장치 (6E-A3, Sharp Corporation) 로부터 한 쌍의 편광판을 떼어냈다. 떼어낸 위치에, 실시예 37 에서 제조한 편광판을, 광학 보상 시트 (KH-A2) 가 액정 셀 측면 상에 오게 셀 각각의 측면 (각각 후광 측면 및 관찰자 측면) 에 접착제로 적층시켰다. 투과축이 수직으로 교차하도록 편광판을 배치했다.
제조된 액정 표시 장치의 시야각은 흑색 (L1) 내지 백색 (L8) 의 8 가지 톤이 각각 표시될 때 측정 장치 (EZ­Contrast 160D, ELDIM) 를 사용하여 측정했다. 결과는 표 14 에 있다.
[실시예 41]
TN 모드의 액정 셀이 있는 시판 액정 표시 장치 (6E-A3, Sharp Corporation) 로부터 한 쌍의 편광판을 떼어냈다. 떼어낸 자리에, 실시예 38 에서 제조한 편광판을, 광학 보상 시트 (KH-A3) 가 액정 셀 측면 상에 오게 셀 각각의 측면 (각각 후광 측면 및 관찰자 측면) 에 접착제로 적층시켰다. 투과축이 수직으로 교차하도록 편광판을 배치했다.
삭제
제조된 액정 표시 장치의 시야각은 흑색 (L1) 내지 백색 (L8) 의 8 가지 톤이 각각 표시될 때 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 사용하여 측정했다. 결과는 표 14 에 있다.
[비교예 12]
TN 모드의 액정 셀이 있는 시판 액정 표시 장치 (6E-A3, Sharp Corporation) 의 시야각을, 흑색 (L1) 내지 백색 (L8) 의 8 가지 톤이 각각 표시될 때 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM) 를 사용하여 측정했다. 결과는 표 14 에 있다.
LCD 시야각*
상향 하향 좌우 방향
실시예 39 70° 45° 160°
실시예 40 75° 45° 160°
실시예 41 30° 55° 120°
비교예 12 15° 25° 37°
주: *) 시야각: 흑색 톤의 반전 (L1 및 L2 의 사이)이 없는 콘트라스트 비율 10 이상을 부여하는 각도 범위
[실시예 42]
액정 셀이 TN 모드인 시판 20 인치형 액정 표시 장치 (LC-20V1, Sharp Corporation) 에서 한 쌍의 편광판을 떼어냈다. 떼어낸 위치에, 실시예 36 에서 제조된 편광판을, 광학 보상 시트 (KH-A1) 가 액정 셀 측면에 있도록 셀 각각의 측면 (각각 후광 측면 및 관찰자 측면) 에 접착제를 사용하여 적층시켰다. 투과축이 수직으로 교차되도록 편광판을 배치했다.
제조된 표시 장치의 후광은 5 시간 동안 25℃ 및 60%RH 조건 하에 유지했다. 이후, 흑색 이미지가 전체 스크린에 표시되면서, 광이 누출되는지의 여부를 암실에서 육안으로 관찰했다. 그 결과, 표시 장치는 광이 누출되지 않음을 확인했다.
[실시예 43]
실시예 37에서 제조된 편광판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 42의 방법을 반복한 결과, 실시예 37의 편광판을 구비한 표시 장치는 광이 누출되지 않음을 확인하였다.
[실시예 44]
실시예 38에서 제조된 편광판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 42의 방법을 반복한 결과, 실시예 38의 편광판을 구비한 표시 장치는 광이 누출되지 않음을 확인하였다.
[비교예 13]
비교예 11에서 제조된 편광판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 42의 방법을 반복한 결과, 비교예 11의 편광판을 구비한 표시 장치는 스크린의 주변 영역에 광이 누출됨을 확인하였다.
[실시예 45]
(광학 보상 시트의 제조)
하기 성분을 혼합 탱크에 넣고, 가열하고 교반하여 용해함으로써, 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조하였다
셀룰로오스 아세테이트 용액
셀룰로오스 아세테이트 (아세트산 함량: 60.9%) 트리페닐 포스페이트 (가소제) 비페닐디페닐 포스페이트 (가소제) 메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 메탄올 (제 2 용매) 1-부탄올 (제 3 용매) 100 중량부 7.8 중량부 3.9 중량부 300 중량부 54 중량부 11 중량부
또 다른 혼합 탱크에서, 16 중량부의 실시예 1에서 사용된 리타데이션 상승제, 80 중량부의 메틸렌 클로라이드 및 20 중량부의 메탄올을 넣고, 가열하고 교반함으로써, 리타데이션 상승제 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 아세테이트 용액 (474 중량부) 및 리타데이션 상승제 용액 (25 중량부)을 혼합하고, 잘 교반함으로써, 도프를 제조하였다. 제조된 도프는 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대하여 3.5 중량부의 양으로 리타데이션 상승제를 함유하였다.
상기 제조된 리타데이션 도프는 밴드 유연기에 의해 밴드 상에 유연된다. 밴드로부터 박리한 후, 용매를 15 중량%의 양으로 잔존시키면서, 텐터를 이용하여 필름을 130℃에서 25% 측면 연신하였다. 필름은 클립으로 폭을 유지시키면서, 50℃에서 30초간 건조함으로서, 70㎛의 두께를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름 (광학 보상 시트)을 제조하였다.
상기 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (TAC-1)의 Re 및 Rth 리타데이션값 (Re550 및 Rth550)이 타원계 [M-150, JASCO]에 의해 550㎚에서 측정한 결과, 각각 40㎚ 및 130㎚이었다.
(비누화 처리)
상기 수득된 필름 (TAC-1)을 1.5N 수성 NaOH 용액 (pH: 13)에 2분간 침적하여 (55℃), 비누화시키고, 흐르는 물에 세척하고 건조하였다.
상기 비누화된 필름의 Re 리타데이션값 (Re550)을 측정하여, Re 리타데이션 차이값 (ΔRe = 비누화된 필름의 Re550 - 비누화 전의 필름의 Re550)을 수득하였다. 또한, 용출된 리타데이션 상승제의 농도를 측정하여, 리타데이션 상승제의 본래 함량당 용출량의 비율을 결정하였다. 그 결과를 표 15에 기재하였다.
[비교예 14]
(투명 지지체의 제조)
하기 성분을 혼합 탱크에 넣고, 가열하고 교반하여 용해함으로써, 셀룰로오스 아세테이트 용액을 제조하였다.
셀룰로오스 아세테이트 용액
셀룰로오스 아세테이트 (아세트산 함량: 60.9%) 트리페닐 포스페이트 (가소제) 비페닐디페닐 포스페이트 (가소제) 메틸렌 클로라이드 (제 1 용매) 메탄올 (제 2 용매) 1-부탄올 (제 3 용매) 100 중량부 7.8 중량부 3.9 중량부 300 중량부 54 중량부 11 중량부
또 다른 혼합 탱크에, 하기 성분을 넣고, 가열하고 교반하여, 리타데이션 상승제 용액을 제조하였다.
리타데이션 상승제 용액의 성분
2-히드록시-4-벤질옥시벤조페논 2,4-벤질옥시벤조페논 메틸렌 클로라이드 메탄올 12 중량부 4 중량부 80 중량부 20 중량부
셀룰로오스 아세테이트 용액 (474 중량부) 및 리타데이션 상승제 용액 (22 중량부)를 혼합하고, 잘 교반함으로써, 도프를 제조하였다. 상기 제조된 도프는 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부에 대하여 3 중량부의 양으로 리타데이션 상승제를 함유하였다.
도프를 0℃로 냉각된 드럼에 유연하였다. 용매 함량이 70 중량%가 되었을 때, 형성된 필름을 박리하고, 필름의 두 측면을 핀 텐터에 고정하였다. 측면 방향 (장치에 대해 수직인 방향)에서의 연신율이 3%가 되도록 필름을 처리하면서, 용매 함량이 3 내지 5 중량%가 될 때까지 필름을 건조시켰다. 이어서, 필름을 옮기고, 수많은 롤러를 구비한 가열장치에서 건조시켰다. 텐터 방향에 따른 연신율은 120℃ (유리 전이 온도) 초과의 온도에서 실질적으로 0% 이었다. 필름을 박리할 때 장치 방향을 따라 4% 필름을 연신하기 위하여, 장치에 대해 수직인 방향에서(측면 방향에서)의 연신율은 기계 방향에 따른(길이 방향에서의) 연신율의 0.75배였다. 그리하여, 107㎛의 두께를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름이 제조되었다.
상기 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (TAC-3)의 Re 및 Rth 리타데이션값 (Re550 및 Rth550)이 타원계 [M-150, JASCO]에 의해 550㎚에서 측정한 결과, 각각 11㎚ 및 80㎚이었다.
(비누화 처리)
상기 수득된 필름 (TAC-3)은 실시예 45와 동일한 방식으로 비누화하였다.
Re 리타데이션 차이값 (ΔRe = 비누화된 필름의 Re550 - 비누화 전의 필름의 Re550) 및 용출된 리타데이션 상승제의 농도(리타데이션 상승제의 본래 함량당 용출량의 비율)를 측정하였다. 그 결과를 표 15에 기재하였다.
필름 ΔRe 용출 RI제*
실시예 45 TAC-1 -2㎚ 0.1%
비교예 14 TAC-3 -4㎚ 0.7%
주: 용출 RI제 : 리타데이션 상승제의 본래 함량당 용출량의 비율
[실시예 46]
(편광판의 제조)
연신 폴리비닐 알콜 필름에 요오드를 흡수시켜, 편광막을 제조하였다. 이어서, 실시예 45에서 제조된 비누화 광학 보상 시트 (TAC-1)를 폴리비닐 알콜 접착제를 이용하여 편광막의 하나의 표면에, TAC-1의 길이 방향이 편광막의 방향과 평행하도록 하고 TAC-1의 지상축의 평균 방향이 편광막의 투과축과 평행하도록 적층시켰다.
상기 막의 또 다른 표면에 대해, 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 [Fujitac TD80UF, Fuji Photo Film Co., Ltd.]을 비누화시키고, 폴리비닐 알콜 접착제를 이용하여 적층시켰다. 그리하여, 편광판이 제조되었다.
[비교예 15]
(편광판의 제조)
실시예 45에서 제조된 비누화되지 않은 광학 보상 시트 (TAC-1)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 46의 방법을 반복하여, 편광판을 제조하였다.
(편광판의 내구성 검사)
실시예 46 및 비교예 15에서 제조된 편광판 각각을 아크릴 접착제를 이용하여 유리판에 적층시키고, 고온 및 승압(昇壓)의 조건하에 노후시키고, 자동온도조절기내에서 90℃로 1,000 시간 방치하였다. 상기 처리된 판을 육안으로 관찰하여, 셀룰로오스 아세테이트 필름 (광학 보상 시트)이 편광막으로부터 분리되었는지의 여부와 발포 여부에 대해서 확인하였다. 그 결과를 표 16에 나타내었다.
분리*1 발포*2
실시예 46 분리되지 않음 나타나지 않음
비교예 15 분리됨 나타남
주: *1) 분리 여부 : 셀룰로오스 아세테이트 필름 (광학 보상 시트)이 편광막으로부터 분리되는지에 대한 여부 *2) 발포 : 발포 여부
(수직 정렬 모드의 액정 셀에 부착된 편광판의 시야각 특성)
한 쌍의 편광판 및 한 쌍의 광학 보상 시트를, 시판되고 수직 정렬된 액정 분자를 포함하는 액정 셀을 갖는 액정 표시 장치(VL-1530S, Fujitsu, Ltd.)로부터 제거하였다. 제거된 위치에서, 실시예 46에서 제조한 편광판을 셀의 각 면 (각각의 후광 측면 및 관찰자 측면)에 접착제를 이용하여, 실시예 45에서 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름이 액정 셀 면상에 존재하도록 적층시켰다. 관찰자면 상에 편광판을 투과축이 상하 방향이 되도록 위치시키면서, 후광 측면 상에 상기 판을, 투과축이 좌우 방향이 되도록 위치시켰다. 그리하여, 편광판을 크로스 니콜 위치 내에 배열하였다.
상기 수득된 액정 표시 장치의 시야각 특성은 측정 장치(EZ-Contrast 160D, ELDIM)에 의해서 측정되었고, 그리하여 10의 콘트라스트 비율을 제공하는 시야각 범위가 160°이상 (상하 방향에서) 또는 160°이상 (좌우 방향에서)임을 발견하였다.
(TN 모드의 액정 셀에 부착된 편광판의 시야각 특성)
한 쌍의 편광판을, 시판되고 TN 모드의 액정 셀을 갖는 액정 표시 장치(6E-A3, Sharp Corporation)로부터 제거하였다. 제거된 위치에서, 실시예 46에서 제조한 편광판을 셀의 각 면 (각각의 후광 측면 및 관찰자 측면)에 접착제를 이용하여, 실시예 45에서 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름이 액정 셀 면상에 존재하도록 적층시켰다. 관찰자 측면 상에 편광판을, 투과축이 상하 방향이 되도록 위치시키면서, 후광 측면에 상기 판을, 투과축이 좌우 방향이 되도록 위치시켰다. 그리하여, 편광판을 크로스 니콜 위치 내에 배열하였다.
상기 수득된 액정 표시 장치의 시야각 특성은 측정 장치(EZ-Contrast 160D, ELDIM)에 의해서 측정되었고, 그리하여 순서의 뒤바뀜 없이 10의 콘트라스트 비율을 제공하는 시야각 범위가 45°이상 (상하 방향에서) 또는 160°이상 (좌우 방향 에서)임을 발견하였다.
[실시예 47]
(위상차판의 제조)
실온에서 120 중량부의 셀룰로오스 트리아세테이트 (평균 아세트산 함량 : 59.2%), 9.36 중량부의 트리페닐 포스페이트, 4.68 중량부의 비페닐디페닐 포스페이트, 1.50 중량부의 리타데이션 상승제 (실시예 1에서 사용된 것), 2.00 중량부의 트리벤질아민, 543.14 중량부의 메틸렌 클로라이드, 99.35 중량부의 메탄올 및 19.87 중량부의 n-부탄올을 혼합하여, 용액 (도프)을 제조하였다.
상기 도프를 밴드 상에서 유연하고, 실온에서 1분간 건조한 다음, 45℃에서 5분간 더 건조하였다. 30 중량%의 잔존 용매를 함유하는 생성 필름을 밴드로부터 박리하고, 120℃에서 10분간 건조시킨 다음, 수직방향으로는 자유롭게 수축하도록 하면서 유연 방향에서는 평행하게 130℃에서 연신하였다. 20%의 연신 후, 상기 필름을 120℃에서 30분간 건조시킨 다음, 회수하였다. 상기 수득된 필름은 0.1 중량%의 잔존 용매를 함유하였다.
생성된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (위상차판)은 54㎛의 두께를 갖고, 그의 리타데이션값 Re450, Re550, Re590은 450㎚, 550㎚ 및 590㎚에서 측정장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM)에 의해서 측정한 결과, 각각 118.3㎚, 137.2㎚ 및 140.7㎚이었다. 따라서, 상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 폭넓은 파장영역에서 λ/4를 나타낸다는 것을 확인하였다. 그리하여, λ/4 판을 수득하였다.
또한, 굴절율은 아베(Abbe) 굴절 측정기에 의해 측정되었고, 또한 리타데이 션의 각 의존성은 550㎚에서 측정하여, 수평면에서 지상축에 대해 평행한 방향에서의 굴절율 (nx), 수평면에서 지상축에 대해 수직인 방향에서의 굴절율 (ny) 및 두께 방향에서의 굴절율 (nz)를 결정하였다. 얻어진 550㎚에서의 굴절율로부터, (nx - nz)/(nx - ny)의 값을 계산한 결과, 1.58이었다.
[실시예 48]
(위상차판의 제조)
실시예 47에서 제조된 도프를 밴드 유연기에 의해 유연하여, 15 중량%의 잔존 용매를 함유하는 필름을 형성하였다. 상기 필름은 텐터를 이용하여 150℃에서 45% 측면 연신하였다.
연신된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (위상차판)은 40㎛의 두께를 가졌으며, 그의 리타데이션값 Re450, Re550 및 Re590은 450㎚, 550㎚ 및 590㎚에서 측정장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM)에 의해서 측정한 결과, 각각 118.3㎚, 137.2㎚ 및 140.7㎚이었다. 따라서, 상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 폭넓은 영역에서 λ/4를 나타냄을 확인하였다. 그리하여, λ/4 판을 수득하였다.
또한, 굴절율은 아베 굴절 측정기에 의해 측정되었고, 또한 리타데이션의 각 의존성은 550㎚에서 측정하여, 수평면에서 지상축에 대해 평행한 방향에서의 굴절율 (nx), 수평면에서 지상축에 대해 수직인 방향에서의 굴절율 (ny) 및 두께 방향에서의 굴절율 (nz)를 결정하였다. 얻어진 550㎚에서의 굴절율로부터, (nx - nz)/(nx - ny)의 값을 계산한 결과, 1.70이었다.
[실시예 49]
(위상차판의 제조)
실온에서 120 중량부의 셀룰로오스 트리아세테이트 (평균 아세트산 함량 : 59.0%), 2.0 중량부의 리타데이션 상승제 (실시예 1에서 사용된 것), 9.36 중량부의 트리페닐 포스페이트, 4.68 중량부의 비페닐디페닐 포스페이트, 543.14 중량부의 메틸렌 클로라이드, 99.35 중량부의 메탄올 및 19.87 중량부의 n-부탄올을 혼합하여, 용액 (도프)을 제조하였다.
상기 도프를 밴드 상에서 유연하고, 실온에서 1분간 건조한 다음, 45℃에서 5분간 더 건조하였다. 30 중량%의 잔존 용매를 함유하는 생성 필름을 밴드로부터 박리하고, 120℃에서 5분간 건조시킨 다음, 유연 방향에 대하여 45°의 각도로 130℃에서 약 50% 연신하였다. 130℃에서 20분간 건조시킨 후, 상기 필름을 수득하였다. 상기 수득된 필름은 0.1 중량%의 잔존 용매를 함유하였다.
생성된 셀룰로오스 아세테이트 필름 (위상차판)은 63㎛의 두께를 갖고, 그의 리타데이션값 Re450, Re550, Re590은 450㎚, 550㎚ 및 590㎚에서 측정장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM)에 의해서 측정한 결과, 각각 115.7㎚, 137.4㎚ 및 141.1㎚이었다. 따라서, 상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 폭넓은 파장영역에서 λ/4를 나타낸다는 것을 확인하였다. 그리하여, λ/4 판을 수득하였다. Rth 리타데이션값 (Rth)은 137.5㎚였다.
또한, 굴절율은 Abbe의 굴절 측정기에 의해 측정되었고, 또한 리타데이션의 각 의존성은 550㎚에서 측정하여, 수평면에서 지상축에 대해 평행한 방향에서의 굴절율 (nx), 수평면에서 지상축에 대해 수직인 방향에서의 굴절율 (ny) 및 두께 방 향에서의 굴절율 (nz)를 결정하였다. 얻어진 550㎚에서의 굴절율로부터, (nx - nz)/(nx - ny)의 값을 계산한 결과 1.50이었다.
[실시예 50]
(원형 편광판의 제조)
실시예 47에서 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 및 시판되는 편광판 (Sunritz Co., Ltd.)을 접착제를 이용하여, 셀룰로오스 아세테이트 필름의 지상축이 편광판의 투과축에 대해 45°의 각이 되도록 적층시켜, 원형 편광판을 제조하였다.
상기 수득된 원형 편광판은 폭넓은 파장 범위 (450 내지 590㎚)에서 거의 완전한 원형 편광을 나타내었다.
[실시예 51]
(편광막의 제조)
폴리비닐 알콜 (평균 중합도: 4,000, 비누화도: 99.8 몰%)을 물에 용해하여, 4.0%의 수성 용액을 제조하였다. 상기 용액을 밴드에 유연하고, 건조시켜 필름을 형성하였다. 이어서, 필름을 박리하고, 유연 방향으로 연신한 다음, 0.5 g/ℓ의 요오드 및 50 g/ℓ의 요오드화 칼륨을 함유하는 수성 용액 (액체 온도: 30℃)에 1분간 침적하고, 100 g/ℓ의 붕소산 및 60 g/ℓ의 요오드화 칼륨을 함유하는 수성 용액 (액체 온도: 70℃)에서 5분 동안 더 침적한 다음, 수욕 (온도: 20℃)에서 10초간 세척하였다. 세척된 필름을 80℃에서 5분간 건조시켜, 긴 편광막(폭: 1,290㎜, 두께: 20㎛)을 제조하였다.
(원형 편광판의 제조)
실시예 49에서 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름, 상기 제조된 편광막 및 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 (Fujitac, Fuji Photo Film Co., Ltd.)를 순서대로 쌓아올리고, 롤 대 롤(roll-to-roll) 통과에 의해 적층시켜, 원형 편광판을 제조하였다.
상기 수득된 원형 편광판은 폭넓은 파장 범위 (450 내지 590㎚)에서 거의 완전한 원형 편광을 나타내었다.
[실시예 52]
(반사형 TN-모드 액정 표시 장치의 제조)
ITO 투명 전극을 갖는 유리 기판 및 미세 거친 알루미늄 반사 전극을 갖는 또 다른 유리 기판이 제조되었다. 각 유리 기판의 전극 상에, 폴리이미드 배향 층 (SE-7992, Nissan Chemical Co., Ltd.)을 형성하고, 연마 처리를 수행하였다. 상기 기판들을, 폴리이미드 배향 층이 서로 마주보도록 적층시키고, 3.4㎛의 스페이서(spacer)가 기판들 사이에 삽입되었다. 상기 기판은, 상기 배향 층의 연마 방향이 110°의 각도로 교차하도록 위치시켰다. 기판들 사이의 간격에, 액정 화합물 (MLC-6252, Merck)을 주입하여, 액정층을 형성하였다. 그리하여, TN 모드의 액정 셀 (트위스트 각도: 70°, Δnd: 269㎚)이 제조되었다.
실시예 47에서 제조된 λ/4 판은 접착제를 이용하여 ITO 투명 전극을 갖는 유리 기판 상에 적층시키고, 여기에 추가로 편광판 (AR 처리된 표면을 갖는 보호 필름으로 적층시킨 편광막)을 적층시켰다.
상기 제조된 반사형 액정 표시 장치에, 1kHz 방형파의 전압을 적용하였다. 이어서, 표시 장치를 육안으로 관찰한 결과, 백색 모드 (1.5V) 또는 흑색 모드 (4.5V)에서 목적하지 않은 색상 없이 중립 회색의 이미지가 나타남을 확인하였다.
반사 밝기의 콘트라스트 비율은 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM)에 의해서 측정되었고, 그리하여 앞쪽 콘트라스트 비율은 25이고, 3의 콘트라스트 비율을 제공하는 시야각은 120°이상 (상하 방향) 또는 120°이상 (좌우 방향)임을 알 수 있었다. 또한, 상기 표시 장치에 대해 내구성 검사 (온도: 60℃, 상대습도: 90%)를 500시간 수행하였지만, 상기 표시된 이미지에는 결함이 전혀 없었다.
[실시예 53]
(반사형 STN-모드 액정 표시 장치의 제조)
ITO 투명 전극을 갖는 유리 기판 및 부드러운 알루미늄 반사 전극을 갖는 또 다른 유리 기판이 제조되었다. 각 유리 기판의 전극 상에, 폴리이미드 배향 층 (SE-150, Nissan Chemical Co., Ltd.)을 형성하고, 연마 처리를 수행하였다. 상기 기판들을, 폴리이미드 배향 층이 서로 마주보도록 적층시키고, 6.0㎛의 스페이서가 기판들 사이에 삽입되었다. 상기 기판은, 상기 배향 층의 연마 방향이 60°의 각도로 교차하도록 위치시켰다. 기판들 사이의 간격에, 액정 화합물 (ZLI-2977, Merck)을 주입하여, 액정층을 형성하였다. 그리하여, STN 모드의 액정 셀 (트위스트 각도: 240°, Δnd: 791㎚)이 제조되었다.
시판되는 내부 확산 시트 (IDS, Dai Nippon Printing Co., Ltd.) 및 실시예 51에서 제조된 원형 편광판을 순서대로 접착제를 이용하여 상기 ITO 투명 전극을 갖는 유리 기판 상에 적층시키고, 편광판은 상부 또는 바닥에 있도록 하였다.
상기 제조된 반사형 액정 표시 장치에, 55 Hz 방형파의 전압을 적용하였다. 이어서, 표시 장치를 육안으로 관찰한 결과, 백색 모드 (2.5V) 또는 흑색 모드 (2.0V)에서 목적하지 않은 색상 없이 중립 회색의 이미지가 나타남을 확인하였다.
반사 밝기의 콘트라스트 비율은 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM)에 의해서 측정되었고, 그리하여 앞쪽 콘트라스트 비율은 8이고, 3의 콘트라스트 비율을 제공하는 시야각은 90°(상하 방향) 또는 105°(좌우 방향)임을 알 수 있었다.
[실시예 54]
(반사형 HAN-모드 액정 표시 장치의 제조)
ITO 투명 전극을 갖는 유리 기판 및 부드러운 알루미늄 반사 전극을 갖는 또 다른 유리 기판이 제조되었다. ITO 투명 전극 상에, 폴리이미드 배향 층 (SE-610, Nissan Chemical Co., Ltd.)을 형성하고, 연마 처리를 수행하였다. 알루미늄 반사 전극 상에, 수직 배향 층 (SE-1211, Nissan Chemical Co., Ltd.)을 형성하고, 연마 처리는 수행하지 않았다. 상기 기판들을 배향 층이 서로 마주보도록 적층시키고, 4.0㎛의 스페이서가 기판들 사이에 삽입되었다. 기판들 사이의 간격에, 액정 화합물 (ZLI-1565, Merck)을 주입하여, 액정층을 형성하였다. 그리하여, HAN 모드의 액정 셀 (Δnd: 519㎚)이 제조되었다.
실시예 47에서 제조된 λ/4 판은 접착제를 이용하여 ITO 투명 전극을 갖는 유리 기판 상에 적층시키고, 여기에 추가로 시판되는 편광판 (NPF-G1225DU, Nitto Denko K.K.)을 적층시켰다. 또한, 여기에 광 확산막 (Lumisty, Sumitomo Chemical Co., Ltd.)을 적층시켰다.
상기 제조된 반사형 액정 표시 장치에, 55 Hz 방형파의 전압을 적용하였다. 이어서, 표시 장치를 육안으로 관찰한 결과, 백색 모드 (2.0V) 또는 흑색 모드 (0.8V)에서 목적하지 않은 색상 없이 중립 회색의 이미지가 나타남을 확인하였다.
반사 밝기의 콘트라스트 비율은 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM)에 의해서 측정되었고, 그리하여 앞쪽 콘트라스트 비율은 8이고, 3의 콘트라스트 비율을 제공하는 시야각은 120°이상 (상하 방향) 또는 120°이상 (좌우 방향)임을 알 수 있었다.
[실시예 55]
(G/H 형 액정 표시 장치의 제조)
ITO 투명 전극을 갖는 유리 기판 상에, 수직 배향 층을 형성하기 위한 중합체 (LQ-1800, Hitachi-Du Pont Microsystems Co., Ltd.)을 적용하고, 건조한 다음, 연마처리를 수행하였다.
실시예 48에서 제조된 λ/4 판을 접착제를 이용하여 알루미늄 적층 유리 기판 (반사 보드) 상에 적층시켰다. 상기 λ/4 판 상에, SIO 층을 스퍼터링 (sputtering)에 의해 형성하고, 여기에 추가로 ITO 투명 전극을 제공하였다. 또한, 여기에 수직 배향층 형성용 중합체 용액 (LQ-1800, Hitachi-Du Pont Microsystems Co., Ltd.)을 적용하고, 건조한 다음, 상기 λ/4 판의 지상축에 대해 45°의 각도로 연마처리를 수행하였다.
상기 제조된 두 기판은, 배향층이 서로 마주보고 상기 배향층의 연마 방향이 평행하지 않도록, 적층시키고, 7.6㎛의 스페이서를 기판 사이에 삽입하였다. 기판들 사이의 간격에, 2.0 중량%의 2색성 염료 (NKX-1366, Japan Photosensitive Dyes Co., Ltd.) 및 98.0 중량%의 액정 화합물 (ZLI-2806, Merck)로 이루어진 혼합물을 진공 주입법에 따라 주입하여, 액정층을 형성하였다.
1kHz 방형파의 전압을, 상기 제조된 반사형의 게스트-호스트(guest-host)형 액정 표시 장치의 ITO 전극 사이에 적용하였다. 백색 모드 (1 V) 또는 흑색 모드 (10 V)에서의 투과율을 측정한 결과, 각각 65% 및 6% 였다. 따라서, 백색 모드 (1 V)의 화상 및 또는 흑색 모드 (10 V)의 화상 사이의 투과율 비 (콘트라스트 비율)는 11:1이었다. 2:1의 콘트라스트 비율 제공하는 시야각을 측정한 결과, 상하 방향 및 좌우 방향 모두에서 120°이상이었다. 투과율은 또한 전압을 변화시키면서 측정한 결과, 이력 현상(hysteresis)은 투과율-전압 곡선에서 나타나지 않았다.
[비교예 16]
(λ/4 판의 제조)
폴리카르보네이트 (중량 평균 분자량: 100,000)을 메틸렌 클로라이드에 용해하여, 17 중량% 용액을 제조하였다. 상기 용액을 유리판에 유연하여, 필름을 형성하고 (건조 두께: 80㎛), 실온에서 30분간 건조한 다음, 70℃에서 더 30분간 건조하였다. 형성된 폴리카르보네이트 필름 (증발량: 약 1 중량%)을 유리판으로부터 박리하고, 조각 (크기: 5㎝ ×10㎝)으로 잘라내었다. 조각들 중 하나는 158℃에서 단축 연신하여, 연신된 복굴절 폴리카르보네이트 필름을 제조하였다.
상기 형성된 폴리카르보네이트 필름 (λ/4 판)의 리타데이션값 Re450, Re550 및 Re590은 450㎚, 550㎚ 및 590㎚에서 타원계 [M-150, JASCO]에 의해서 측정한 결과, 각각 147.8㎚, 137.5㎚ 및 134.9㎚이었다.
(λ/2 판의 제조)
상기 필름의 건조 두께를 100㎛로 만든 것을 제외하고는 상기 과정을 반복하여, λ/2 판을 제조하였다.
상기 형성된 폴리카르보네이트 필름 (λ/2 판)의 리타데이션값 Re450, Re550 및 Re590은 450㎚, 550㎚ 및 590㎚에서 타원계 [M-150, JASCO]에 의해서 측정한 결과, 각각 295.0㎚, 275.0㎚ 및 269.8㎚이었다.
(반사형 TN-모드 액정 표시 장치의 제조)
상기 λ/4 판, 상기 λ/2 판 및 편광판 (AR 처리된 표면을 갖는 보호 필름으로 적층시킨 편광막)을 순서대로 접착제를 이용하여, 실시예 52에서 제조된 TN-모드의 액정 셀 내 ITO 투명 전극을 갖는 유리 기판 상에 적층시켰다. 이들은, 편광판의 지상축이 λ/2 판의 지상축에 대해서 20°의 각도로 존재하고, λ/2 판의 지상축이 λ/4 판의 지상축에 대해서는 55°의 각도로 존재하도록 위치시켰다.
상기 제조된 반사형 액정 표시 장치에, 1 kHz 방형파의 전압을 적용하였다. 이어서, 표시 장치를 육안으로 관찰한 결과, 표시된 이미지는 백색 모드 (1.5 V)에서는 다소 황색이고, 흑색 모드 (4.5 V)에서는 다소 청색임을 확인하였다.
반사 밝기의 콘트라스트 비율은 측정 장치 (EZ-Contrast 160D, ELDIM)에 의해 측정되었고, 그리하여, 앞측 콘트라스트 비율는 10이고, 3의 콘트라스트 비율을 제공하는 시야각은 100°(상하 방향) 또는 80°(좌우 방향)임을 확인하였다. 또한, 표시 장치에 내구성 검사 (온도: 60℃, 상대 습도: 90%RH)를 500시간 수행하였고, 결과로서, 상기 처리된 표시 장치는 누출된 광으로 작성된 표시 이미지를 나타낸다는 것을 확인하였다.
[실시예 56]
(셀룰로오스 아세테이트 필름 SE5 의 제조)
실온에서, 45 중량부의 셀룰로오스 트리아세테이트 (평균 아세테이트 함량: 60.9%), 3.12 중량부의 하기 리타데이션 상승제 (4), 232.7 중량부의 메틸렌 클로라이드, 42.57 중량부의 메탄올 및 8.50 중량부의 n-부탄올을 혼합하여, 용액 (도프)을 제조하였다.
리타데이션 상승제 (4)
Figure 112002037630218-pct00026
상기 제조된 도프를 밴드 유연기에 의해 유연하고 (유효 길이: 6 m), 건조시켜, 필름 SE5 (건조 두께: 60㎛)를 형성하였다.
형성된 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE5의 리타데이션값 Re550 및 Rth550을 타원계 [M-150, JASCO]에 의해 550㎚에서 측정한 결과, 각각 5㎚ 및 120㎚이었다.
0.1 ㎛ 두께의 젤라틴 하도층을 상기 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE5 상에 형성시키고, 여기에 실시예 2에서 사용된 배향 층용 코팅 용액을 28㎖/㎡의 양으로 와이어 바 코팅기 #16을 사용하여 적용하였다. 적용 용액은 60℃의 열풍을 이용하여 60초간 건조시키고, 90℃의 열풍을 이용하여 150초간 더 건조시켰다.
형성된 층에, 연마 방향이 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE5의 지상축 (632.8 ㎚에서 측정)에 대해 45°가 되도록 하여, 연마 처리를 수행하였다.
독립적으로, 41.01 g의 실시예 2에서 사용된 원반형 (액정) 화합물, 4.06 g의 에틸렌 옥시드로 변성된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals Co., Ltd.), 0.90 g의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-551-0.2, Eastman Chemical), 0.23 g의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-531-1, Eastman Chemical), 1.35 g의 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy) 및 0.45 g의 감광제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.)를 102 g의 메틸 에틸 케톤에 용해하였다. 이어서, 코팅 용액을 와이어 바 코팅기 #3을 이용하여 상기 형성된 배향 층 상에 적용하였다. 상기 처리된 필름을 금속 프레임에 고정하고, 자동온도조절기에서 130℃로 2분간 가열하여, 원반형 화합물 분자를 배열하였다. 이어서, 필름에 120 W/㎝의 고압력 수은 램프로부터 방출된 자외선을 130℃에서 4초간 조사하여, 원반형 화합물을 중합하였다. 필름을 실온으로 냉각하였다. 그리하여, 광학 이방성 층 1E를 형성하였다.
광학 이방성 층 1E의 Re 리타데이션값 (Re550)은 550㎚에서 측정한 결과, 40 ㎚이었다. 원반 평면 및 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE 사이의 평균각 (경사각)은 42°였다.
(타원형 편광판 E의 제조)
상기 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE5를 알칼리 욕조 내에서 비누화하고, 접착제를 이용하여 폴리비닐 알콜 및 요오드의 편광막 상에 적층시켜, 편광판을 제조하였다. 또한, 편광판 및 광학 이방성 층 1E를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름을, 상기 판의 SE5 면 및 셀룰로오스 아세테이트 면 (상기 이방성 층 1E의 후면)이 접촉하도록, 적층시켰다. 편광막의 투과축은 상기 이방성 층 1E를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름의 지상축에 대해 수직이 되도록 (상기 필름 SE5의 지상축에 대해서 수직이 되도록) 위치시켰다.
[실시예 57]
(셀룰로오스 아세테이트 필름 SE6의 제조)
실온에서, 45 중량부의 셀룰로오스 트리아세테이트 (평균 아세트산 함량: 60.9%), 3.62 중량부의 하기 리타데이션 상승제 (1), 232.72 중량부의 메틸렌 클로라이드, 42.57 중량부의 메탄올 및 8.50 중량부의 n-부탄올을 혼합하여 용액 (도프)를 제조하였다.
리타데이션 상승제 (1)
Figure 112002037630218-pct00027
상기 수득된 도프를 밴드 유연기에 의해 유연하고 (유효 길이: 6 m), 텐터로 연신하여, 필름 SE6 (건조 두께: 40 ㎛)을 형성하였다.
형성된 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE6의 리타데이션값 Re550 및 Rth550은 타원계 [M-150, JASCO]에 의해 550 ㎚에서 측정한 결과, 각각 18 ㎚ 및 100 ㎚ 였 다.
수득된 필름 SE6의 표면은 2N NaOH 수용액으로 비누화하고, 물로 세척하였다. 순수한 물과 비누화 표면의 접촉각은 30°였다.
비누화 표면 상에서, 실시예 2에서 사용된 배향 층용 코팅 용액을 28 ㎖/㎡의 양으로 와이어 바 코팅기 #16을 사용하여 적용하였다. 적용 용액을 60℃의 열풍로 60초간 건조시키고, 90℃의 열풍로 150초간 더 건조시켰다.
형성된 층에, 연마 방향이 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE6의 지상축 (632.8 ㎚에서 측정)에 대해 45°의 각도가 되도록 하여, 연마 처리를 수행하였다.
독립적으로, 41.01 g의 실시예 2에서 사용된 원반형 (액정) 화합물, 4.06 g의 에틸렌 옥시드로 변성된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals Co., Ltd.), 0.90 g의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-551-0.2, Eastman Chemical), 0.23 g의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-531-1, Eastman Chemical), 1.35 g의 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy) 및 0.45 g의 감광제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.)를 102 g의 메틸 에틸 케톤에 용해하였다. 이어서, 코팅 용액을 와이어 바 코팅기 #3을 이용하여 상기 형성된 배향 층에 적용하였다. 상기 처리된 필름을 금속 프레임에 고정하고, 자동온도조절기에서 130℃로 2분간 가열하여, 원반형 화합물 분자를 배열하였다. 이어서, 필름에 120 W/㎝의 고압력 수은 램프로부터 방출된 자외선을 130℃에서 4초간 조사하여, 원반형 화합물을 중합하였다. 필름을 실온으로 냉각하였다. 그리하여, 광학 이방성 층 1F를 형성하였다.
광학 이방성 층 1F의 Re 리타데이션값 (Re550)은 550㎚에서 측정한 결과, 40 ㎚이었다. 원반 평면 및 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE 사이의 평균각 (경사각)은 42°였다.
(타원형 편광판 F의 제조)
상기 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE6를 알칼리 욕조 내에서 비누화하고, 접착제를 이용하여 폴리비닐 알콜 및 요오드의 편광막 상에 적층시켜, 편광판을 제조하였다. 또한, 편광판 및 광학 이방성 층 1F를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름을, 상기 판의 SE6 면 및 셀룰로오스 아세테이트 면 (상기 이방성 층 1E의 후면)이 접촉하도록, 적층시켰다. 편광막의 투과축은 상기 이방성 층 1F를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름의 지상축에 대해 평행하도록 (상기 필름 SE6의 지상축에 대해서 평행하도록) 위치시켰다.
[비교예 17]
(셀룰로오스 아세테이트 필름 SE7의 제조)
100 ㎛의 두께를 갖는 시판되는 셀룰로오스 트리아세테이트 필름 (Fujitac TD80UF, Fuji Photo Film Co., Ltd.) 상에, 두께 0.1 ㎛의 젤라틴 하도 층을 형성하여, 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE7을 제조하였다.
리타데이션값 (Re550 및 Rth550)을 550 ㎚에서 측정한 결과, 각각 0.6 ㎚ 및 35 ㎚ 였다.
SE7의 젤라틴 하도층 상에, 실시예 2에서 사용된 배향 층용 코팅 용액을 와이어 바 코팅기 #16을 이용하여 28㎖/㎡의 양으로 적용하였다. 적용 용액을 60 ℃의 열풍으로 60초간 건조시키고, 90℃의 열풍으로 150초간 더 건조시켰다.
형성된 층에, 연마 방향이 셀룰로오스 아세테이트 필름의 지상축 (632.8 ㎚에서 측정)에 대해 45°의 각도가 되도록, 연마 처리를 수행하였다.
독립적으로, 41.01 g의 실시예 2에서 사용된 원반형 (액정) 화합물, 4.06 g의 에틸렌 옥시드로 변성된 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals Co., Ltd.), 0.90 g의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-551-0.2, Eastman Chemical), 0.23 g의 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB-531-1, Eastman Chemical), 1.35 g의 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy) 및 0.45 g의 감광제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.)를 102 g의 메틸 에틸 케톤에 용해하였다. 이어서, 코팅 용액을 와이어 바 코팅기 #3을 이용하여 상기 형성된 배향 층에 적용하였다. 상기 처리된 필름을 금속 프레임에 고정하고, 자동온도조절기에서 130℃로 2분간 가열하여, 원반형 화합물 분자를 배열하였다. 이어서, 필름에 120 W/㎝의 고압력 수은 램프로부터 방출된 자외선을 130℃에서 1분간 조사하여, 원반형 화합물을 중합하였다. 필름을 실온으로 냉각하였다. 그리하여, 광학 이방성 층 1G를 형성하였다.
광학 이방성 층 1G의 Re 리타데이션값 (Re550)은 550㎚에서 측정한 결과, 40 ㎚이었다. 원반 평면 및 셀룰로오스 아세테이트 필름 SE7 사이의 평균각 (기운 각)은 42°였다.
2,2'-비스(4-히드록시페닐)프로판 폴리카르보네이트 수지 (점도 평균 분자량: 28,000)를 클로로메탄에 용해하여, 18 중량%의 용액을 제조하였다. 용액은 진공에서 소포하여, 도프를 제조하였다. 상기 도프를 밴드 상에 유연하고, 50℃에서 10분간 건조시킨 다음, 형성된 필름을 박리하고, 100℃에서 10분 동안 더 건조시켰다. 이어서, 상기 필름을 170℃에서 길이방향으로 3.3% 연신하고, 4.7% 측면 연신하여, 두께 80 ㎛의 2축 연신 필름을 롤 형태로 수득하였다. 길이방향으로의 연신은 한 쌍의 차별적으로 원형하는 체킹 롤러(checking roller)에 의해 조절되었고, 측면 연신은 텐터의 폭에 의해 조절되었다.
리타데이션값 (Re550 및 Rth550)이 550 ㎚에서 측정한 결과, 각각 4 ㎚ 및 205 ㎚ 이었다.
(타원형 편광판 G의 제조)
상기 제조된 폴리카르보네이트 필름을 접착제를 이용하여 폴리비닐 알콜 및 요오드의 편광막 상에 적층시켜, 편광판을 제조하였다. 또한, 편광판 및 광학 이방성 층 1G를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름을, 상기 판의 SE7 면 및 세룰로오스 아세테이트 면 (상기 이방성 층 1E의 후면)이 접촉하도록 적층시켜, 타원형 편광판 G를 제조하였다. 편광막의 투과축은 상기 이방성 층 1G를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 필름의 지상축에 대해 수직이 되도록 (상기 폴리카르보네이트 필름의 지상축에 대해서 수직이 되도록) 위치시켰다.
(타원형 편광판의 광학적 특성)
실시예 56, 57 및 비교예 17에서 제조된 타원형 편광판의 광학적 특성을 표 17에 나타내었다.
제 1의 광학 이방성 층 제 2 의 광학 이방성층
Re550*1 β*3 Re550*1 Rth550*2
실시예 56 실시예 57 비교예 17 40 ㎚ 40 ㎚ 40 ㎚ 42° 42° 42° 12.0 ㎚ 40.0 ㎚ 3.6 ㎚ 250 ㎚ 210 ㎚ 235 ㎚
주: *1) Re550: 550 ㎚에서 측정된 Re 리타데이션값 *2) Rth550: 550 ㎚에서 측정된 Rth 리타데이션값 *3) β: 원반 평면의 평균 기운 각
[실시예 58]
(벤드 정렬 모드의 액정 셀의 제조)
ITO 전극을 갖는 유리 기판 상에, 폴리이미드의 배향 필름을 제공하고, 연마처리를 수행하였다. 상기 과정을 반복하여 두 개의 기판을 제조하고, 그 기판들을 서로 마주보도록 배열하여, 연마 방향이 평행하고, 셀 간격이 6 ㎛가 되도록 하였다. 이들 사이에서, 액정 Δn이 0.1396인 액정 (ZLI1132, Merck & Co., Inc.)을 도입하여, 벤드 정렬 모드의 액정 셀을 제조하였다.
55 Hz 방형파의 전압 (5 또는 5.5 V)을 상기 제조된 벤드 정렬 모드의 액정 셀에 적용하면서, 436 ㎚에서 Re 리타데이션값을 측정한 결과, 546 ㎚ 및 611.5 ㎚ 였다.
(액정 표시 장치의 제조)
실시예 56에서 제조된 두 개의 타원형 편광판 E를 상기 제조된 벤드 정렬 모드의 액정 셀에, 상기 셀이 판 사이에 있도록 적층시켰다. 상기 판은, 각 판에서 광학 이방성 층이 셀 기판에 직면하도록 하고, 셀 및 광학 이방성 층의 연마 방향이 평행하지 않도록, 배열하였다.
[실시예 59]
(액정 표시 장치의 제조)
실시예 57에서 제조된 두 개의 타원형 편광판 F를, 실시예 58에서 제조된 벤드 정렬모드의 액정 셀에, 셀이 판 사이에 있도록 적층시켰다. 상기 판은, 각 판에서 광학 이방성 층이 셀 기판에 직면하도록 하고, 셀 및 광학 이방성 층의 연마 방향이 평행하지 않도록 배열하였다.
[비교예 18]
(액정 표시 장치의 제조)
비교예 17에서 제조된 두 개의 타원형 편광판 G를, 실시예 58에서 제조된 벤드 정렬모드의 액정 셀에, 셀이 판 사이에 있도록 적층시켰다. 상기 판은, 각 판에서 광학 이방성 층이 셀 기판에 직면하도록 하고, 셀 및 광학 이방성 층의 연마 방향이 평행하지 않도록 배열하였다.
(액정 표시 장치의 평가)
55 Hz 방형파의 전압을, 실시예 58, 59 및 비교예 18에서 제조된 각각의 액정 표시 장치의 액정 셀에 적용하였다. 화상을 일반적인 백색 모드 (백색: 2V, 흑색: 5V)에 따라 표시하였다. 10의 콘트라스트 비율 (백색 표시/흑색 표시의 투과율 비)을 제공하는 시야각을 상하 방향 및 좌우 방향에서 측정하였다.
또한, 후광을 2 시간 유지한 후에, 흑색 이미지를 표시하고, 그의 화질을 관찰하였다.
시야각 화질
상향 하향 좌향 우향
실시예 58 실시예 59 비교예 18 80° 80° 80° 73° 75° 58° 59° 78° 56° 57° 78° 55° 양호 양호 광이 누출됨*
주: *) 광의 누출: 스크린의 네 코너에서 누출된 광의 투과율이 증가하는 것이 관찰됨.

Claims (21)

  1. 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 광학 보상 시트에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 이축으로 연신되고,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 0 내지 70 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션값(Rth550)이 70 내지 400 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위인 광학 보상 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    Re550 값이 20 내지 70 nm 범위인 광학 보상 시트.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름이 비누화 처리되고, 비누화 처리가 Re550 값을 3 nm 이하만큼 변화시키는 광학 보상 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름이 표면 에너지 55 내지 75 mN/m 의 하나 이상의 표면을 갖는 광학 보상 시트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름이 방전 주파수 50 Hz 내지 5,000 kHz 에서 코로나 방전 처리되는 하나 이상의 표면을 갖는 광학 보상 시트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름이 농도 0.1 내지 3.0 N 범위의 알칼리 용액으로 비누화된 하나 이상의 표면을 갖는 광학 보상 시트.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    연신 처리가 3 내지 100 % 범위의 연신비로 수행되는 광학 보상 시트.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, Re550 값이 0 내지 20 nm 범위인 광학 보상 시트.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름상에 액정 화합물로부터 광학 이방성 층이 형성되는 광학 보상 시트.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 액정 화합물이 원반형 화합물인 광학 보상 시트.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 방향족 화합물이 하나 이상의 1,3,5-트리아진 고리를 갖는 광학 보상 시트.
  15. 한 쌍의 투명 보호 필름 및 필름 사이에 제공되는 편광막을 포함하는 편광판에 있어서,
    상기 투명 보호 필름중 하나는 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하고,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 이축으로 연신되고,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 0 내지 70 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션값(Rth550)이 70 내지 400 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위인 편광판.
  16. 한 쌍의 편광판 및 판들 사이에 제공된 액정 셀을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서,
    각각의 편광판은 한 쌍의 투명 보호 필름 및 필름 사이에 제공된 편광막을 포함하고, 셀과 막 사이에 배치된 상기 투명 보호 필름중 하나 이상은 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하는 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하고,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 이축으로 연신되고,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 0 내지 70 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션값(Rth550)이 70 내지 400 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위인 액정 표시 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 액정 셀이 TN 모드, VA 모드, MVA 모드, n-ASM 모드 또는 OCB 모드에 따라 작동하는 액정 표시 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 한 쌍의 편광판, 및 판들 사이에 제공된 벤드 정렬 모드의 액정 셀을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서,
    하나 이상의 편광판은 혼성 배열로 배향된 원반형 분자를 포함하는 제 1 광학 이방성 층, 하나 이상의 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 제 2 광학 이방성 층, 및 편광막을 포함하는 타원형 편광판이고, 상기 편광막을 최외각층으로서 배열시키고, 상기 제 1 및 제 2 광학 이방성 층 및 상기 편광막을 배열시켜 제 1 광학 이방성 층의 평면에서 최대 굴절율을 제공하는 방향을 편광막의 평면에서 투과축에 대해 실질적으로 45°각도로 배향시키고 제 2 광학 이방성 층의 평면에서 최대 굴절율을 제공하는 방향을 편광막의 평면에서 투과축에 대해 실질적으로 평행 또는 수직으로 향하게 하고, 제 2 광학 이방성 층의 셀룰로오스 아세테이트 필름은 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하고,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 이축으로 연신되고,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 1 내지 20 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션값(Rth550)이 150 내지 300 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위인 액정 표시 장치.
  21. 한 쌍의 편광판, 및 판들 사이에 제공된 벤드 정렬 모드의 액정 셀을 포함하는 액정 표시 장치에 있어서,
    하나 이상의 편광판은 혼성 배열로 배향된 원반형 분자를 포함하는 제 1 광학 이방성 층, 하나 이상의 셀룰로오스 아세테이트 필름을 포함하는 제 2 광학 이방성 층, 및 편광막을 포함하는 타원형 편광판이고, 상기 편광막을 최외각층으로서 배열시키고, 상기 제 1 및 제 2 광학 이방성 층 및 상기 편광막을 배열시켜 제 1 광학 이방성 층의 평면에서 최대 굴절율을 제공하는 방향을 편광막의 평면에서 투과축에 대해 실질적으로 45°각도로 배향시키고 제 2 광학 이방성 층의 평면에서 최대 굴절율을 제공하는 방향을 편광막의 평면에서 투과축에 대해 실질적으로 평행으로 향하게 하고, 제 2 광학 이방성 층의 셀룰로오스 아세테이트 필름은 아세트산 함량이 59.0 내지 61.5 % 인 셀룰로오스 아세테이트 100 중량부 및 2 개 이상의 방향족 고리를 갖는 방향족 화합물 0.01 내지 20 중량부를 함유하고,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 이축으로 연신되고,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 필름은 550 nm에서 측정된 Re 리타데이션값(Re550)이 20 내지 70 nm 범위이고, 550 nm에서 측정된 Rth 리타데이션값(Rth550)이 150 내지 300 nm 범위이며, 두께가 10 내지 70 ㎛ 범위인 액정 표시 장치.
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