KR101076253B1

KR101076253B1 - 염료계 편광 필름 및 염료계 편광자

Info

Publication number: KR101076253B1
Application number: KR1020040010113A
Authority: KR
Inventors: 하야시나루또시
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2011-10-26
Also published as: US20040218118A1; CN100562766C; TW200420920A; TWI298103B; CN1523375A; KR20040074939A

Abstract

그의 내부/상부에 이색성 염료가 흡착배향된 폴리비닐 알콜의 편광 필름으로서, 평행 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내면 색조 각도 H 이 105°내지 150°의 범위이며, 크로마 C* 가 7 이하인 필름이 제공된다. 또한, 그의 내부/상부에 이색성 염료가 흡착배향된 폴리비닐 알콜 필름 및 광학 보상 기능을 가진 필름을 포함하는 편광자로서, 그의 평행 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내면 색조 각도 H 가 105°내지 150°의 범위이고, 크로마 C* 가 9 이하인 편광자가 제공된다.

편광 필름, 편광자

Description

염료계 편광 필름 및 염료계 편광자{DYE TYPE POLARIZING FILM AND DYE TYPE POLARIZER}

기술 분야

본 발명은 폴리비닐 알콜 필름의 염료계 편광 필름에 관한 것이다. 본 발명은 또한 염료계 편광자에 관한 것이다.

배경 기술

편광 필름의 한 표면 또는 양쪽 표면 상에 보호용 필름을 적층시켜 수득하는 편광자는 액정 디스플레이 (LCD) 에 널리 이용된다. 최근, 액정 디스플레이는 다수의 설비, 예컨대 자동차 네비게이션 시스템 및 자동차의 운전석에서 관찰되는 장치들, 이동 전화기, 이동 정보 터미널, 노트형 개인 컴퓨터에 부가된 오락기 및 고정장치, 액정 모니터 및 액정 텔레비젼에서 이용되고 있다. 편광자를 이용하기 위한 각종 목적에 따라, 그의 광학적 특성에 대한 많은 필요조건이 있다.

편광 필름에는, 요오드가 흡착배향된 폴리비닐 알콜 필름의 요오드형 편광 필름 및 이색성 염료가 흡착배향된 폴리비닐 알콜 필름의 염료계 편광 필름이 포함된다. 편광층으로서의 폴리비닐 알콜 필름의 염료계 편광 필름으로 이루어진 염 료계 편광자는 높은 내구성을 갖는 반면에, 편광층으로서의 폴리비닐 알콜 필름의 요오드형 편광 필름으로 이루어진 요오드형 편광자는 편광에 대한 고성능을 갖지만 더 낮은 내구성을 갖는다. 따라서, 염료계 편광자가, 특히 사용시 강한 빛에 노출되어 그의 온도가 상승되는 액정 프로젝터, 높은 내구성을 요구하는 자동차 마운팅 설비, 예를 들어 자동차의 자동차 네비게이션 시스템 및 장치들에 일반적으로 이용된다.

상기 염료계 편광자 또는 염료계 편광 필름에 대해서, 다수의 제안이 이전에 있었다. 예를 들어, JP 제 6-337312A 에는 적어도 한 종의 특정한 금속 함유 디아조 색소 및 또다른 금속 함유 디아조 색소, 특정 트리스아조 색소 및 색상표 (Color Index) 에 기재된 특정 직접 색소에서 선택되는 적어도 2 종 이상의 색소를 배합하여, 배합물을 편광 필름 기판, 예컨대 폴리비닐 알콜 필름에 적용하는 것이 기재되어 있으며, JP 제 7-159615A 에는 특정 트리스아조 또는 디스아조모노아족시 색소, 또는 특정한 금속 함유 트리스아조 또는 디스아조모노아족시 색소를 편광 필름 기판에 적용하고, 추가로 상기 색소들을 다른 색소들 중 2 종 이상의 것과 배합하여 사용하는 것이 기재되어 있다.

JP 제 8-240715A 에는, 높은 중합도를 가진 폴리비닐 알콜 필름을 건조 방식으로 1 축 연신한 후, 색소를 그곳에 흡착배향시켜, 이후 이를 70 내지 85℃ 의 고온에서 붕산 수용액으로 처리함으로써, 높은 투과율 및 높은 편광도를 가진 편광 필름을 수득할 수 있는 효과가 기재되어 있다. 상기 참고문헌에, 사용될 색소로서 다수의 색소들이 기재되어 있다.

또한, JP 제 2000-329936A 및 JP 제 2000-329941A 에는, 편광 필름의 흡수축 방향에 대해 평행인 진동 평면을 가진 선편광으로 조사할 경우 400 내지 500 nm 의 파장 범위에서 0.3% 이하의 투과율을 가지며, 흡수축 방향에 대해 수직인 진동 평면을 가진 선편광으로 조사할 경우, 430 내지 500 nm 의 파장 범위에서 77% 이상의 투과율을 갖는 편광 필름이, 액정 프로젝터 천연색 디스플레이에 의한 천연색 디스플레이에 효과적임이 기재되어 있으며, 상기 참고 문헌에서는 또한 이용가능한 색소로서 각종 색소를 예시한다. 또한, 상기 참고문헌에서는 바람직한 색소의 예로서 C.I. Direct Orange 39 및 C.I. Direct Red 81 의 배합물을 기재한다.

또한, JP 제 2002-82222A 에는, 특히 액정 프로젝터에서와 같이 강한 빛이 광원으로부터 조사되는 경우, 이색성 염료의, 흡수 두께 4 ㎛ 이상인 염료계 편광 필름을 사용함으로써, 내구성의 악화가 억제될 수 있음이 기재되어 있으며, JP 제 2002-90528A 에는, 동일한 염료계 편광 필름에 대해서, 440 nm 의 파장에서 3.0 이상의 흡수를 하는 편광 필름을 이용함으로써, 광원으로부터 강한 빛이 조사되는 경우라 하더라도 내구성의 악화가 또한 억제될 수 있음이 기재되어 있다. 상기 참고문헌들에는 또한 이용가능한 색소로서 다수의 색소가 예시되어 있다.

더욱이, 편광자의 평행 색조 및/또는 직교 색조를 특정화함으로써 뉴트럴 그레이 (neutral gray) 를 디스플레이하려는 시도가 있었다. 예를 들어, JP 제 11-281817A 에는 색조에서의 이탈이 평행 색조 a 및 b, 또는 a* 및 b* 사이의 관계를 특정화함으로써 억제된다는 것이 제안되어 있다. 또한, JP 제 2001-311827A 에는 편광자를 포함하는 임의의 층에 착색제를 포함시켜 직교 색조 a* 및 b*, 및 평행 색조 a* 및 b* 가 특별한 관계식을 만족시키도록 함으로써, 뉴트럴 그레이가 디스플레이될 수 있다는 것이 제안되어 있다.

한편, 편광 필름의 적어도 한 측면 상에 적용되는 투명 보호층을 광학 보상 기능을 가진 필름으로 구축하려는 시도가 있었다. 예를 들어, JP 제 8-94838A 에는 편광 필름을 위한 보호용 필름으로서 한 종 이상의 광학 비등방성 원의 이용이 기재되어 있다. 또한, 광학 보상 기능을 가진 필름으로서, 액정 화합물이 투명 기판 상에 배향된 필름이 공지되어 있다. 예를 들어, JP 제 8-50206A 에는 디스코틱 액정 화합물이 배향된 광학 보상 시트가 기재되어 있다.

한편, 통상적인 염료계 편광자가 최근 자동차 마운팅 설비에 이용되는 투과형 필름 트랜지스터 (TFT) 유형의 액정 디스플레이 패널, 특히 자동차 네비게이션 시스템 상에 배열되는 경우, 액정 셀과의 매칭이 악화되며, 일부의 경우 색 재생능이 결핍된다. 본원에 사용된 바와 같이, 색 재생능은 원 이미지의 색상에 대한 디스플레이의 충실도를 의미한다. 선행 기술의 염료계 편광자의 경우, 디스플레이는 일부의 경우 황색화되었다. 특히, 광학 보상 기능이 있는 필름이 편광 필름의 적어도 한 측면 상에 배열되는 투명 보호층으로서 이용되는 경우, 그런 경향이 뚜렷하다.

염료계 편광자가 배열된 액정 디스플레이의 색상 재생능을 개선하기 위해, 본 발명가들은 염료계 편광자를 연구했다. 그 결과, 폴리비닐 알콜 필름 내부 및 상부에 이색성 염료로 염료계 편광 필름의 적어도 한 측면에 투명 보호층이 적층된 편광자가 흡착배향된 경우, 평행 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타냈을 때 색 조 각도 H 를 특정 범위로 셋팅하고, 상기의 경우에서 크로마 C* 를 특정 범위로 셋팅함으로써 투과형 TFT 액정 디스플레이의 색상 재생능이 개선됨을 발견함으로써 본 발명을 완성했다.

발명의 개요

따라서, 본 발명의 목적은 염료계 편광자를 이용하여 액정 디스플레이의 색상 재생능을 개선하는 것이다.

본 발명에 따르면, 광학 보상 기능이 있는 필름이 그의 내부 및 상부에 이색성 염료가 흡착배향된 폴리비닐 알콜 필름의 적어도 한 측면 상에 적층된 편광자가 공급되며, 여기서 그의 평행 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타낼 때, 색조 각도 H 는 105°내지 150°의 범위이며, 크로마 C* 는 9 이하이다.

바람직하게는, 직교 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내는 경우, 편광자의 크로마 C* 가 3 이하이다. 광학 보상 기능이 있는 필름은, 예를 들어 액정 화합물이 투명 기판 상에 코팅된 필름일 수 있으며, 상기의 경우 액정 화합물은 예를 들어 디스코틱 액정일 수 있다.

추가적으로, 본 발명에 따르면, 이색성 염료가 그의 내부 및 상부에 흡착배향된 폴리비닐 알콜 필름인 편광 필름을 이용함으로써, 편광 필름의 색조 각도 H 이 105°내지 150°의 범위이며, 크로마 C* 는 7 이하인 상기 편광자가 제공된다.

바람직하게는, 직교 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 로 나타내는 경우, 편광 필 름의 크로마 C* 는 3 이하이다.

본 발명의 바람직한 구현예

본 발명의 편광 필름은 그의 내부 및 상부에 이색성 염료가 흡착배향된 폴리비닐 알콜 필름으로서, 그의 평행 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내는 경우, 색조 각도 H 이 105°내지 150°의 범위이며, 크로마 C* 는 7 이하이다. 색조의 색도 좌표 (a*, b*) 는 JIS Z 8729 를 근거로 측정 및 계산되는 a* 및 b* 로 이루어진 직교 좌표 시스템이다. 평행 색조는, 2 개의 편광자 또는 편광 필름이 겹쳐져 각각의 흡수축이 평행이 되었을 때의 색도를 의미하며, 직교 색조는 2 개의 편광자 또는 편광 필름이 겹쳐져 각각의 흡수축이 직교가 되었을 때의 색도를 의미한다.

본 발명에서, 편광 필름의 평행 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내는 경우, 색조 각도 H 은 105°내지 150°의 범위이며, 크로마 C* 는 7 이하이다. 색조 각도 H 는 바람직하게는 110°이상이며, 바람직하게는 140°이하이다. 한편, 크로마 C* 는 바람직하게는 6 이하이다. 색조 각도 H 가 105°미만이거나 또는 150°초과인 경우, 액정 셀과의 매칭이 악화되며, 색상 재생능이 감소한다. 또한, 크로마 C* 가 7 을 초과하는 경우, 또한 액정 셀과의 매칭이 악화되며, 색상 재생능이 감소한다. 색조 각도 H 및 크로마 C* 는 각각 하기 등식 (1) 및 (2) 에 의해 정의되는 값이다:

색조 각도 H = tan^-1/(b*/a*) (1)

크로마 C* = [(a*)²+(b*)²]^1/2 (2)

상기 색조 각도 H 는 JIS Z 8729 에서의 표현 "ab 색조 각도 h_ab" 와 동일하며, 크로마 C* 는 JIS Z 8729 에서의 표현 "ab 크로마 C*_ab" 과 동일하다.

바람직하게는 편광자의 단일 투과율 및 편광도는 각각 더 높다. 또한, 바람직하게는 단일 투과율은 35% 이상, 더욱이 37% 이상이며, 바람직하게는 편광도는 99.3% 이상, 더욱이 99.8% 이상이다.

폴리비닐 알콜 필름은 주로 비닐 알콜 유닛 또는 그의 변형된 유닛이 있는 중합체의 필름이며, 구체적으로는, 그의 예에는 비닐 아세테이트의 중합체인 폴리비닐 아세테이트를 비누화하여 수득되는 중합체의 필름, 비닐 아세테이트 및 비닐 아세테이트와 공중합가능한 다른 단량체, 예를 들어, 불포화 카르복실산, 올레핀, 비닐 에테르, 불포화 술폰산, 불포화 아민, 아크릴아미드 및 아크릴산 유도체의 공중합체를 비누화하여 수득되는 중합체의 필름, 또한, 상기 공중합체의 중합체의 변형인, 폴리비닐 포르말 및 폴리비닐 아세탈의 필름 등이 포함된다. 이들 중에서도, 폴리비닐 아세테이트를 비누화하여 수득되는 필름이 바람직하다. 폴리비닐 알콜 필름의 비누화도는 일반적으로 80 내지 100 몰%, 바람직하게는 98 몰% 이상이다. 폴리비닐 알콜 필름의 중합도는, 예를 들어 일반적으로 1,000 이상 정도, 바람직하게는 1,500 이상이며, 더욱 바람직하게는 2,000 이상이다. 또한, 상기 중합도는 일반적으로 10,000 이하, 바람직하게는 5,000 이하이다. 폴리비닐 알콜 필름의 두께는, 예를 들어, 약 10 내지 150 ㎛ 정도이다.

폴리비닐 알콜 필름의 내부 및 상부에 흡착배향된 이색성 염료의 예에는, 하기 A 내지 E 로 분류되는 각각의 화합물들이 포함된다.

A. 유리된 산의 형태로 표현하는 경우, 하기 화학식 I 로 나타내는 금속 함유 디아조 화합물:

[화학식 I]

(식 중, M 은 구리, 니켈, 아연 및 철로부터 선택되는 전이 금속이며;

A¹ 은 임의치환된 페닐 또는 임의치환된 나프틸기를 나타내며;

B¹ 은 임의치환된 1- 또는 2-나프톨 잔기를 나타내며, 나프톨의 히드록시기는 아조기 부근의 위치에 있으며, M 으로 나타낸 전이 금속과 착물-결합을 형성하며;

R¹ 및 R² 는 독립적으로 수소, 저급 알킬, 저급 알콕시, 카르복실, 술포, 술파모일, N-알킬술파모일, 아미노, 아실아미노, 니트로 또는 할로겐 기를 나타낸다).

B. 유리된 산의 형태로 표현하는 경우 하기 화학식 II 로 나타내는 트리스아조 화합물:

[화학식 II]

(식 중, A² 및 B² 는 독립적으로 임의치환된 페닐 또는 임의치환된 나프틸기를 나타내며;

R² 및 R⁴ 는 독립적으로 수소, 저급 알킬, 저급 알콕시, 카르복실, 술포, 술파모일, N-알킬술파모일, 아미노, 아실아미노, 니트로 또는 할로겐 기를 나타내며;

m 은 0 또는 1 을 나타낸다).

또는 그의 전이 금속 착물.

C. 유리된 산의 형태로 표현하는 경우, 하기 화학식 III 으로 나타내는 비페닐디아조, 트리스아조 또는 디스아조모노아족시 화합물:

[화학식 III]

A³-N=N-Q¹-X-Q²-N=N-B³

(식 중, A³ 및 B³ 은 독립적으로 임의치환된 페닐 또는 임의치환된 나프틸기를 나타내며;

Q¹ 및 Q² 는 독립적으로 임의치환된 페닐렌기를 나타내며;

X 는 직접 결합, 아조 또는 아족시기를 나타낸다).

D. 유리된 산의 형태로 표현하는 경우, 하기 화학식 IV 로 나타내는 금속 함유 비페닐디스아조, 트리스아조 또는 디스아조모노아족시 화합물:

[화학식 IV]

(식 중, M 은 구리, 니켈, 아연 및 철로부터 선택되는 전이 금속을 나타내며;

A⁴ 및 B⁴ 는 독립적으로 임의치환된 1- 또는 2-나프톨 잔기를 나타내며, 나프톨의 히드록시기는 아조기 부근의 위치에 있으며, M 으로 나타내는 전이 금속과 착물 결합을 형성하며;

Y 는 직접 결합, 아조 또는 아족시기를 나타내며;

R⁵ 및 R⁶ 는 독립적으로 수소, 저급 알킬, 저급 알콕시 또는 술포기를 나타낸다).

E. 색도표 (C.I.) 에 기재된 하기의 이색성 염료:

C.I. Direct Yellow 12,

C.I. Direct Yellow 28,

C.I. Direct Yellow 44,

C.I. Direct Yellow 142,

C.I. Direct Blue 1,

C.I. Direct Blue 71,

C.I. Direct Blue 78,

C.I. Direct Blue 168,

C.I. Direct Blue 202,

C.I. Direct Red 2,

C.I. Direct Red 31,

C.I. Direct Red 79,

C.I. Direct Red 81,

C.I. Direct Red 117,

C.I. Direct Red 247,

C.I. Direct Violet 9,

C.I. Direct Violet 51,

C.I. Direct Orange 26,

C.I. Direct Orange 39,

C.I. Direct Orange 107,

C.I. Direct Brown 106,

C.I. Direct Brown 223 등.

화학식 I 및 화학식 IV 에서, M 으로 나타내는 전이 금속은 바람직하게는 구리이다. 또한, 상기 언급된 화학식에서 바람직하게는 저급 알킬, 저급 알콕시기, 및 N-알킬술파모일에서의 알킬기는 탄소수가 1 내지 4 이며, 이후 저급 알킬 및 저급 알콕시기도 동일한 탄소수를 갖는다. 또한, 전체 탄소수가 2 내지 4 인, 아실아미노에서의 아실기, 예컨대 아세틸 및 프로피오닐이 바람직하며, 할로겐의 예에는 불소, 염소, 브롬 등이 포함된다.

화학식 I 에서의 A¹, 화학식 II 에서의 A² 및 B² 및 화학식 III 에서의 A³ 및 B³ 은, 페닐 또는 나프틸기이며, 상기 페닐 또는 나프틸기는 비치환이거나 또는 치환될 수 있다. 상기 페닐의 치환기가 될 수 있는 기의 예에는 술포, 술파모일, 저급 알킬, 저급 알콕시, 니트로, 히드록시, 카르복실, 비치환 또는 1- 또는 2- 치환 아미노, 할로겐 기 등이 포함된다. 상기 아미노의 치환기가 될 수 있는 기의 예에는 저급 알킬, 히드록시 또는 시아노기로 치환된 저급 알킬, 전체 탄소수가 2 내지 4 인 아실기가 포함된다. 나프틸의 치환기가 될 수 있는 기의 예에는 술포, 히드록시, 아미노기 등이 포함된다.

화학식 I 에서의 B¹ 및 화학식 IV 에서의 A⁴ 및 B⁴ 는, 아조기 부근에 위치하는 히드록시기를 갖고 M 으로 나타내는 전이 금속과 착물 결합을 형성하는 1- 또는 2-나프톨기이며, 상기 나프톨 잔기는 비치환이거나 또는 치환될 수 있다. 상기 나프톨 잔기의 치환기가 될 수 있는 기의 예에는 술포, 히드록시, 카르복실, 비치환 또는 1- 또는 2-치환 아미노기 등이 포함된다. 상기 아미노의 치환기가 될 수 있는 기의 예에는, 저급 알킬, 히드록시기, 시아노기 등으로 치환된 저급 알킬, 전체 탄소수 2 내지 4 의 아실기, 카르바모일, 술파모일, 비치환 또는 치환된 페닐, 비치환 또는 치환된 벤조일기 등이 포함된다. 페닐 및 벤조일의 치환기가 될 수 있는 기의 예에는 술포, 저급 알킬, 저급 알콕시기 등이 포함된다.

화학식 III 에서의 Q¹ 및 Q² 는 각각 페닐렌이며, 비치환이거나 또는 치환될 수 있으며, Q¹ 및 Q² 는 상동이거나 또는 상이할 수 있다. 페닐렌의 치환기가 될 수 있는 기의 예에는 히드록시, 저급 알킬, 저급 알콕시, 술포기 등이 포함된다. 바람직하게는 Q¹ 및 Q² 는 비치환 또는 1- 또는 2-치환 페닐렌이며, 더욱 바람직하게는 p-페닐렌이다. 또한 화학식 III 에서의 X 및 화학식 IV 에서의 Y 는 직접 결합, 아조 (-N=N-) 또는 아족시 (-N(→O) = N-) 기이다.

화학식 I 에서의 R¹ 및 R² 및 화학식 II 에서의 R² 및 R⁴ 는 수소, 저급 알킬, 저급 알콕시, 카르복시, 술포, 술파모일, N-알킬술파모일, 아미노, 아실아미노, 니트로 또는 할로겐 기이다. 또한 화학식 IV 에서의 R⁵ 및 R⁶ 는 수소, 저급 알킬, 저급 알콕시 또는 술포기이다.

화학식 I, 화학식 III 및 화학식 IV 로 나타내는 화합물은 일반적으로 하나 이상의 술포 또는 카르복실기를 분자내 수용성 기로서 갖는다. 수용성 기로서는, 술포기가 특히 바람직하며, 더욱 바람직하게는 화합물은 분자 내에 2 개 이상의 술포기를 갖는다. 또한, 유사하게, 바람직하게는 화학식 II 로 나타내는 화합물은 분자 내에 2 개 이상의 술포기를 갖는다.

화학식 II 로 나타내는 트리스아조 화합물의 전이 금속 착물은, 화학식 II 에서의 나프탈렌 고리에 결합된 히드록시기 (OH) 가 R⁴ 와 -M-O- 결합 (식 중, M 은 구리, 니켈, 아연 및 철로부터 선택되는 전이 금속을 나타낸다) 을 형성하는 화합물을 의미한다. 또한, 상기의 경우, M 이 구리인 것이 바람직하다.

상기 언급된 이색성 염료들 중에서는, 유리된 산의 형태로 표현하는 경우 술포 또는 카르복실기를 갖는 화합물이 일반적으로 알칼리 금속염, 예컨대 나트륨염 형태로서 이용된다. 상기 화합물들은 또다른 알칼리 금속염, 예컨대 리튬염 및 칼륨염의 형태로서, 또는 유리된 산의 형태로서 이용될 수 있다. 더욱이, 상기 화합물들은 암모늄염, 또는 아민염, 예컨대 에탄올아민염 및 알킬아민염의 형태로 이용될 수 있다.

상기 이색성 염료는 모두 공지된 방법에 따라 제조될 수 있다. 즉, 화학식 I 로 나타내는 금속 함유 디스아조 화합물은, 예를 들어 서독 특허 공보 제 32 36 238A, JP 제 64-5623B 등에 기재된 공지된 방법으로 제조될 수 있으며, 화학식 II 로 나타내는 트리스아조 화합물은, 예를 들어 JP 제 2-75672A 에 기재된 공지된 방법에 따라 제조될 수 있으며, 화학식 III 으로 나타낸 화합물들 중 트리스아조 또는 디스아조모노아족시 화합물 및 화학식 IV 로 나타낸 화합물들 중 금속 함유 트리스아조 또는 디스아조모노아족시 화합물은 예를 들어, 문헌 [Ind. Eng. Chem., 27, 1045(1935), J. Am. Chem. Soc., 73, 1323(1951)] 등에 기재된 글루코오스 환원을 이용하여 제조될 수 있다.

상기 언급된 A 군을 구성하는 화학식 I 의 색소, B 군을 구성하는 화학식 II 의 색소 및 그의 구리 착물 색소, 및 C 군을 구성하는 화학식 III 의 색소의 예는, 유리된 산의 형태로 표현하는 경우, 하기 화학식 (I-1) 내지 (I-24), (II-1) 내지 (II-11), 및 (III-1) 내지 (III-22) 로 각각 나타내는 색소를 포함한다. 하기 화학식 (III-1) 내지 (III-22) 에서, 하기 화학식:

로 나타내는 기는 아조 (-N=N-), 아족시 (-N(→O)=N) 기 또는 이들의 혼합물 일 수 있음을 의미한다.

본 발명에서, 상기 언급된 이색성 염료는 폴리비닐 알콜 필름의 내부 및 상부에 흡착배향되며, 수득되는 편광 필름은, 평행 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내는 경우, 색조 각도 H 이 105°내지 150°의 범위이며, 크로마 C* 는 7 이하이다. 폴리비닐 알콜 필름의 염색시 이들의 배합으로 2 종 이상의 이색성 염료를 사용함으로써, 상기의 필요조건이 만족된다.

본 발명의 발명자들은 일부 현재 시판되는 편광자들을 조사했으나, 상기 언급된 105°내지 150°범위의 색조 각도 H, 7 이하의 크로마 C* 을 만족시키는 편광자를 발견하지 못했다. 또한, 상기 언급된 일부 참고 문헌에서는 이들을 배합함으로써 일부 이색성 염료를 이용하는 예를 예시한다. 그러나, 배경기술에서 언급된 참고 문헌들에 기재된 이색성 염료의 배합물을 이용한 경우, 수득한 편광 필름은 105°내지 150°범위의 색조 각도 H, 7 이하의 크로마 C* 를 나타내지 않았다.

평행 색조를 색도 좌표 (a*,b*) 상에 나타내는 경우, 본 발명에서 정의된 바와 같이 색조 각도 H 가 105°내지 150°이며, 크로마 C* 가 7 이하인 편광 필름을 수득하기 위해서는, 최대 흡수 파장이 600 nm 이상인 이색성 염료 한 종 이상을 사용하고, 최대 흡수 파장이 500 내지 600 nm 의 범위에 있는 한 종 이상의 이색성 염료를 함께 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 최대 흡수 파장이 600 nm 이상인 이색성 염료를 상기 언급한 A 군을 구성하는 화학식 I 의 이색성 염료로부터 선택하고, 이는 상기 언급된 B 내지 E 군에 속하는 이색성 염료들 중에서 최대 흡수 파장인 500 내지 600 nm 의 범위인 1 가지 또는 여러가지의 색소(들)과 배합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 대안적으로는, 색조 조절 (toning) 을 위해 일부의 경우에서는 최대 흡수 파장이 500 nm 이하인 색소를 추가로 배합하여 사용하는 것이 효과적이다.

화학식 I 로 나타내는 이색성 염료들 중, 하기 화학식 Ia 로 나타내는 화합물:

[화학식 Ia]

(식 중, A¹ 및 B¹ 은 화학식 I 에서와 동일하며; R⁷ 은 수소, 저급 알킬 또는 아실아미노기를 나타낸다).

이 특히 바람직하다. 상기 화학식 Ia 은 화합물은 상기 화학식 I 에서 R² 가 수소이며, R¹ 가 상기 화학식 I 에서 -O-M- 기에 대해 p-위치에 있으며, 수소, 저급 알킬 또는 아실아미노기인 화합물에 상응한다. 이들의 예에는 상기 언급된 화학식 (I-16) 내지 (I-24) 에 나타낸 것이 포함된다. R⁷ 이 메틸인 화합물도 유효하다.

본 발명에서 정의된 바와 같이 평행 색조의 색조 각도 H 및 크로마 C* 를 만족시키는 편광 필름을 수득하기에 적합한 색소의 배합물의 예에는, 상기 언급된 화학식 (I-16) 에 상응하는 염료, 상기 언급한 화학식 (II-5) 에 상응하는 염료 및 C.I. Direct Orange 39 의 배합물이 포함된다.

상기 언급된 이색성 염료를 폴리비닐 알콜 필름 내부 및 상부에 흡착배향시키기 위해서는, 예를 들어, 폴리비닐 알콜을 연신하고, 연신된 폴리비닐 알콜을 폴리비닐 알콜 필름 상에 이색성 염료 수용액을 침적시킴으로써 염색하는 방법이 채택될 수 있다. 폴리비닐 알콜 필름을 염색 전에 온수로 침적시켜 처리하는 것이 바람직하다. 염색에 사용되는 수용액에서는 일반적으로 이색성 염료의 약 0.001 내지 1 중량부가 물 100 중량부에 용해되도록 한다. 여러 색소의 배합물이 사용되는 경우, 사용되는 여러 색소의 전체 농도는 일반적으로 상기 범위 내에 있다. 염색 보조제가 수용액에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 망초가 염색 보조제로 사용되는 경우, 사용되는 그의 양은 물 100 중량부에 대해 약 0.1 내지 10 중량부이다. 더 높은 온도의 수용액이 바람직하다. 예를 들어, 약 68 내지 80℃ 가 바람직하 며, 약 70 내지 80℃ 가 더욱 바람직하다. 너무 높은 온도의 수용액에서는 필름이 용해되므로, 연속적인 처리가 가능한 온도의 상한이 있다.

폴리비닐 알콜 필름의 연신은 이색성 염료를 수용액으로 침적시켜 처리하기 전에 수행되거나, 또는 침적 처리하면서, 또는 침적 처리 후 수행될 수 있다. 연신은 일반적으로 1 축 연신에 의해 수행된다. 1 축 연신 방법은 특별히 한정되지 않으나, 임의의 습식 연신 및 건식 연신이 이용될 수 있다. 연신 비율은 일반적으로 4 배 이상, 바람직하게는 8 배 이하이다. 폴리비닐 알콜 필름을 건식 방법으로 1 축 연신하기 위해서는, 일반적으로, 예를 들어, 후방 장력을 적용하여 구동하는 가열 롤과 필름을 접촉시키고, 필름을 세로방향으로 1 축 연신하는 방법, 한 쌍의 가열 롤 사이에 필름을 통과시켜 필름을 연신하는 방법 등이 이용된다. 가열 롤의 온도는 폴리비닐 알콜의 유리 전이 온도보다 더 낮지 않으며, 일반적으로는 160℃ 이하, 바람직하게는 약 80 내지 130℃ 이다.

이색성 염료가 그의 내부 및 상부에 흡착배향된 폴리비닐 알콜 필름은 일반적으로 이후에 붕산 처리에 적용된다. 붕산 처리는 필름을 붕산 함유 수용액에 침적시켜 수행된다. 상기 수용액 중 붕산 농도는 특별히 한정되지 않으나, 물 100 중량부 당 붕산이 일반적으로 약 2 내지 15 중량부, 바람직하게는 5 내지 12 중량부 용해된 수용액이 사용된다. 붕산 함유 수용액의 온도는 일반적으로 약 60 내지 85℃, 바람직하게는 약 65 내지 75℃ 이다. 처리 시간은 특별히 한정되지 않으나, 일반적으로 100 내지 1,200 초, 바람직하게는 약 150 내지 600 초이다. 붕산 처리 후, 일반적인 물 세척 및 건조는 편광 필름에 그 내부 및 상부에 이색성 염료가 흡착배향되도록 한다.

본 발명의 편광자는 이색성 염료가 그 내부 및 상부에 흡착배향된 폴리비닐 알콜 필름의 적어도 한 측면 상에 광학 보상 기능이 있는 필름을 적층하여 수득되며, 여기서 그의 평행 색조는 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내는 경우, 색조 각도 H 이 105°내지 150°의 범위이며, 크로마 C* 는 9 이하이다.

색조 각도 H 는 바람직하게는 110°이상이며, 바람직하게는 140°이하이다. 크로마 C* 는 바람직하게는 8 이하이다. 색조 각도 H 가 105°미만 또는 150°초과인 경우, 액정 셀과의 매칭이 악화되며, 색상 재생능이 감소된다.

본 발명의 편광자는 직교 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내는 경우, 크로마 C* 가 3 이하인 것이 바람직하다. 상기 직교 색조 크로마 C* 는 더욱 바람직하게는 2 이하, 더욱더 바람직하게는 1 이하이다.

편광자의 단일 투과율 및 편광도가 각각 높을수록 바람직하다. 이어서, 단일 투과율은 35% 이상, 더욱이 37% 이상인 것이 바람직하며, 편광도는 99.3% 이상, 더욱이 99.8% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 편광자용으로 사용되는 바람직한 폴리비닐 알콜 필름은 상기 언급한 바와 같이 색조 각도 H 이 105°내지 150°의 범위이며, 크로마 C* 가 9 이하인 폴리비닐 알콜 필름의 편광 필름이다. 폴리비닐 알콜의 크로마 C* 는 더욱 바람직하게는 3 이하이며, 더욱더 바람직하게는 2 이하, 가장 바람직하게는 1 이하이다.

본 발명에서의 광학 보상 기능은 액정 셀의 복굴절 특성을 보상한다. 예를 들어, 투명 필름을 1 축 또는 2 축 연신하여 수득한 필름, 투명 기판 상에 액정 화합물을 코팅하여 수득한 필름 등이 이용된다. 액정 화합물의 예에는, 디스코틱 액정, 네마틱 액정 등, 또는 고분자 화합물의 주쇄 또는 측쇄에 디스코틱 액정 또는 네마틱 액정이 결합된 액정 화합물이 이용될 수 있다. 상기 액정 화합물들은 기판 상에 코팅한 후, 건조 및 경화시켜 화합물을 기판 필름 상에 고정한다. 디스코틱 액정 화합물이 코팅 및 배열된 광학 보상 필름은 바람직한 필름들 중 하나이다. 액정 화합물이 코팅 및 배열된 상기 광학 보상 필름은 시판되어 입수가능하며, 예컨대 Fuji Photo Film Co. Ltd. 로부터의 "Wide View Film WVAO3B" 및 "Wide View Film WVA12B", 및 Nippon Oil Corp. 로부터의 "Nisseki LC Film", "Nisseki NH Film" 및 "Nisseki NR Film" 를 입수할 수 있다.

보호용 필름이 편광 필름의 양쪽 측면에 적용되는 경우, 이들 중 하나는 상기 언급된 광학 보상 기능이 있는 필름이며, 나머지 보호용 필름으로서는, 광학 보상 기능이 있는 필름이 이용될 수 있거나, 또는 일반적인 편광자에 이용되는 것과 동일한 필름, 예컨대 셀룰로오스 아세테이트 필름, 아크릴 필름, 폴리에스테르 필름, 노르보르넨 구조를 가진 시클릭 폴리올레핀 필름, 폴리카르보네이트 필름, 폴리아크릴레이트 필름, 및 폴리에테르술폰 필름이 이용될 수 있다. 셀룰로오스 아세테이트 필름의 예에는 트리아세틸 셀룰로오스 필름, 디아세틸 셀룰로오스 필름 등이 포함된다.

보호용 필름의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 약 40 내지 200 ㎛ 이다. 보호용 필름은 자외선 흡수제 등을 함유할 수 있으며, 상기 보호용 필름으로서는 시판되어 입수가능한 필름이 이용될 수 있다. 시판되어 입수가능한 보호용 필름의 예에는, 트리아세틸 필름인 Konica KC80 UVSF”및 "Konica KC8O UVN"[모두 Konica Corp. 에서 제조] 등이 포함된다.

편광자의 표면은 각종 기능성 표면 처리로 처리될 수 있다. 예를 들어, 눈부심 방지 처리 (anti-glare treatment), 하드 코팅 처리, 반사 방지 처리, 대전방지 처리 등이 수행될 수 있다. 눈부심 방지 처리는, 예를 들어 수지 결합제와 혼합된 상태의 유기 비드 또는 무기 충전제를 코팅한 후, 자외선 경화 또는 열경화하는 방법으로 수행될 수 있다. 하드 코팅 처리는, 예를 들어 아크릴 계열 수지를 코팅한 후, 자외선 경화 또는 열경화하는 방법으로 수행된다. 반사방지 처리는, 예를 들어 금속 및 금속 옥시드와 같은 무기 재료, 및 유기 재료로부터 선택되는 재료로 이루어진 2 개 이상의 층을 표면 상에 적층하여 반사방지층을 형성하는 방법으로 수행된다. 사용되는 재료의 예에는, 은 등이 포함되며, 금속 옥시드의 예에는, 티탄 옥시드, 규소 옥시드, 인듐 옥시드, 알루미늄 옥시드, 세슘 옥시드, 주석 옥시드, 지르코늄 옥시드, 이트륨 옥시드, 탄탈 옥시드 등이 포함된다. 상기 금속 및 금속 옥시드 외의 무기 재료의 예에는 마그네슘 플루오라이드 등이 포함된다. 유기 재료의 예에는 불소 수지 등이 포함된다. 상기 재료의 적층 방법의 예에는 물리적 방법, 예컨대 침적, 스퍼터링 및 이온 플레이팅법, 및 코팅법, 예컨대 롤 코팅법, 그라비어 (gravure) 코팅법, 스프레이 코팅법 등이 포함된다. 반사방지층과 보호용 필름 사이의 접착능을 개선하기 위해, 보호용 필름의 표면을 하드 코팅 처리, 코로나 처리, 화학 세정 등에 적용하는 것이 바람직하다. 상기 표면 처리는 편광자의 한 측면 또는 양쪽 측면 상에서 수행될 수 있다. 상기 표면 처리는 여러 번 수행될 수 있다.

실시예

본 발명은 하기 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명될 것이나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 임의의 파장 λ 에서의 투과율 T (λ) 는 분광기 ["UV-2200", Shimadzu Corporation 제조] 를 이용하여 측정했다. 다른 표시가 없으면, 실시예에서의 용어 "부" 는 "중량부" 를 의미한다.

실시예 1

0.020 부의 C.I. Direct Orange 39, 0.O28 부의 상기 언급된 화학식 I-16 상응하는 색소의 나트륨염, 0.013 부의 상기 언급된 화학식 II-5 에 상응하는 색소의 나트륨염 및 2.0 부의 망초를 물 100 부 중에서 용해시켜 염색조를 제작했다. 사용된 색소의 최대 흡수 파장 (λ_max: 수중) 은 하기와 같다:

C.I. Direct Orange 39: 약 440 nm,

화학식 I-16 의 색소: 약 610 nm,

화학식 II-5 의 색소: 약 550 nm.

중합도가 2,400 인 폴리비닐 알콜로 이루어진, 두께가 75 ㎛ 인 필름을, 약 120℃에서 필름에 후방 장력을 적용하면서 구동하는 가열 롤과 필름을 접촉시키는 방법으로 약 5 배로 1 축 연신하고, 세로 방향으로 1 축 연신한 필름을 수득했다. 연신 후 필름을 60℃ 에서 온수에 침적시킨 후, 72℃ 에서 상기 제조된 염색조에 105 초 동안 침적시켜 필름을 염색했다. 이어서, 염색 후 필름을 100 부의 물 및 7.5 부의 붕산을 함유하는 수용액으로 72℃에서 5 분 동안 침적시켰다. 추가로 물세척 및 건조로 편광 필름을 수득했다.

수득한 편광 필름에서, 단일 투과율은 38.9% 였으며, 편광도는 99.9% 였고, 평행 색조의 색조 각도 H 는 132°였고, 평행 색조의 크로마 C* 는 4.8 였고, 직교 색조의 크로마 C* 는 0.4 였다. 상기 편광 필름의 양쪽 표면 상에 트리아세틸 셀룰로오스 필름을 적층시켜 편광자를 수득했다. 수득한 편광자를 투과형 TFT 액정 디스플레이의 상부 및 하부 측면 상에 셋팅하고, 스크린 상에서의 색상 재생능이 우수했다.

실시예 2

0.O17 부의 C.I. Direct Orange 39, 0.O22 부의 상기 화학식 I-16 에 상응하는 색소의 나트륨염, 0.012 부의 상기 화학식 II-5 에 상응하는 색소의 나트륨염 및 0.5 부의 망초를 100 부의 물에 용해시켜 염색조를 제작했다.

중합도가 2,400 인 폴리비닐 알콜로 이루어진, 두께가 75 ㎛ 인 필름을, 약 120℃에서 필름에 후방 장력을 적용하면서 구동하는 가열 롤과 필름을 접촉시키는 방법으로 약 5 배로 1 축 연신하고, 세로 방향으로 1 축 연신된 필름을 수득했다. 연신 후 필름을 63℃ 에서 온수에 침적시킨 후, 73℃ 에서 상기 제조된 염색조에서 침적시켜 필름을 염색했다. 이어서, 염색 후 필름을 100 부의 물 및 7.8 부의 붕산을 함유하는 수용액에서 72℃에서 5 분 동안 침적시켰다. 추가로 물세척 및 건조로 편광 필름을 수득했다. 상기 편광 필름의 한 측면 상에 트리아세틸 셀룰로 오스 필름 [Fuji Photo Film Co., Ltd. 제조] 을 적용하고, 다른 측면에는 Fuji Photo Film Co., Ltd. 에서 제조하는 광학 보상 필름 "Wide View Film WVA03B" 를 적용하고, 액정 화합물을 기판 필름 상에 코팅 및 배향한 후, 편광자를 수득했다.

수득한 편광자에서, 단일 투과율은 38.1% 였으며, 편광도는 99.9% 였고, 평행 색조의 색조 각도 H 는 120.8°였고, 평행 색조의 크로마 C* 는 7.2 였고, 직교 색조의 크로마 C* 는 0.6 였다. 상기 편광자를 투과형 TFT 액정 디스플레이의 상부 및 하부 측면 상에 셋팅하여, 스크린 상에서의 색상 재생능이 우수했다.

비교예 1

Sumitomo Chemical Co., Ltd. 로부터 시판되어 입수가능한 염료계 편광자 "Sumikalan ST1822A" 는 평행 색조의 색조 각도 H 가 98°이며, 크로마 C* 가 9.7 이다. 상기 편광자를 투과형 TFT 액정 디스플레이의 상부 및 하부 측면에 셋팅했을 때, 스크린을 황색이었고 색상 재생능이 충분하지 않았다.

평행 색조의 색조 각도 및 크로마가 본 발명의 특정 범위 내에 있는 편광 필름 및 편광자는, 디스플레이가 특히 투과형 TFT 액정 디스플레이에 이용되는 경우 색상 재생능에서 탁월하도록 한다. 상기 편광 필름은 특히 자동차 마운팅 설비, 예컨대 자동차 네비게이션 시스템에 적합하게 이용될 수 있다.

Claims

그의 내부 및 상부에 이색성 염료가 흡착배향된 폴리비닐 알콜 필름의 편광필름으로서, 평행 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내면 색조 각도 H 이 105° 내지 150°의 범위이며, 크로마 C* 가 7 이하인 편광 필름.
제 1 항에 있어서, 직교 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내면 크로마 C* 가 3 이하인 편광 필름.
그의 내부 및 상부에 이색성 염료가 흡착배향된 폴리비닐 알콜 필름 및 광학 보상 기능이 있는 필름을 포함하는 편광자로서, 그의 평행 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내면 색조 각도 H 이 105°내지 150°의 범위이며, 크로마 C* 가 9 이하인 편광자.
제 3 항에 있어서, 광학 보상 기능을 가진 필름이 폴리비닐 알콜 필름의 적어도 한 표면 상에 적층된 편광자.
제 3 항에 있어서, 평행 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내면 폴리비닐 알콜 필름의 색조 각도 H 가 105°내지 150°의 범위이며, 폴리비닐 알콜 필름의 크로마 C* 가 7 이하인 편광자.
제 3 항에 있어서, 직교 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내면 크로마 C* 가 3 이하인 편광자.
제 3 항 또는 제 5 항에 있어서, 직교 색조를 색도 좌표 (a*, b*) 상에 나타내면 폴리비닐 알콜 필름의 크로마 C* 가 3 이하인 편광자.
제 3 항에 있어서, 광학 보상 기능을 가진 필름이 액정 화합물 및 기판을 포함하는 편광자.
제 8 항에 있어서, 액정 화합물이 디스코틱 액정인 편광자.
제 8 항에 있어서, 광학 보상 기능을 가진 필름이 액정 화합물이 기판 상에 코팅된 필름인 편광자.
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