KR101841772B1 - 편광 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

(1) 스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물, 이색성 색소, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 중합성 액정 조성물을 기판상에 도포하고, 용매를 제거함으로써 건조 도막을 형성하는 제1 공정,
(2) 제1 공정에서 얻어진 건조 도막에 포함되는 액정성 성분이 액정 상태가 되는 온도로 건조 도막을 유지함으로써, 해당 액정성 성분을 배향시키는 제2 공정, 및
(3) 제2 공정에서 배향시킨 도막에, 액정성 성분의 배향 방향과 편광의 진동 방향이 이루는 각도가 45도 이상 90도 이하의 범위인 편광을 조사함으로써, 기판상에 형성된 편광 필름을 얻는 제3 공정
을 포함하는 편광 필름의 제조 방법.

Description

편광 필름의 제조 방법{A METHOD FOR PRODUCING POLARIZER FILM}

본 발명은 편광 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치에는 편광 필름이 이용되고 있고, 이러한 편광 필름의 제조 방법으로서, 일본공개특허공보 제2010-210886호에는, 중합성 액정 조성물을 스핀 코팅법에 의해 도포하여 배향시킨 후, 무편광의 UV를 조사하는 방법이 개시되어 있다.

본 발명은

[1] (1) 스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물, 이색성 색소, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 중합성 액정 조성물을 기판상에 도포하고, 용매를 제거함으로써 건조 도막을 형성하는 제1 공정,

(2) 제1 공정에서 얻어진 건조 도막에 포함되는 액정성 성분이 액정 상태가 되는 온도로 건조 도막을 유지함으로써, 해당 액정성 성분을 배향시키는 제2 공정, 및

(3) 제2 공정에서 배향시킨 도막에, 액정성 성분의 배향 방향과 편광의 진동 방향이 이루는 각도가 45도 이상 90도 이하의 범위인 편광을 조사함으로써, 기판상에 형성된 편광 필름을 얻는 제3 공정

을 포함하는 편광 필름의 제조 방법;

[2] 제1 공정에서의 기판이, 배향막이 형성된 기판인 [1]에 기재된 제조 방법;

[3] 편광의 최대 출력 파장이 300 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하의 범위 내에 존재하는 [1] 또는 [2]에 기재된 제조 방법;

[4] 이색성 색소가 아조 색소인 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 제조 방법;

[5] 제2 공정에 있어서, 액정성 성분이 액정 상태가 되는 온도가, 액정성 성분이 스메틱상을 나타내는 액정 상태가 되는 온도인 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 제조 방법;

[6] 스메틱상이 고차의 스메틱상인 [5]에 기재된 제조 방법;

[7] [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 편광 필름을 포함하는 표시 장치

등을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 표시 장치의 하나인 액정 표시 장치(10)를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 표시 장치의 하나인 액정 표시 장치(24)를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 표시 장치의 하나인 EL 표시 장치(30)를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 표시 장치의 하나인 EL 표시 장치(44)를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 표시 장치의 하나인 투사형 액정 표시 장치를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 편광 필름의 제조 방법은, 중합성 액정 조성물을 기판상에 도포하여 건조 도막을 형성하는 제1 공정과, 제1 공정에서 얻어진 건조 도막에 포함되는 액정성 성분(중합성 액정 화합물)이 액정 상태가 되는 온도로 건조 도막을 유지함으로써 해당 액정성 성분을 배향시키는 제2 공정과, (3) 제2 공정에서 배향시킨 도막에, 액정성 성분의 배향 방향과 편광의 진동 방향이 이루는 각도가 45도 이상 90도 이하의 범위인 편광을 조사함으로써 기판상에 형성된 편광 필름을 얻는 제3 공정을 포함하는 제조 방법으로서, 이러한 제조 방법에 의해서, 이색비가 높은 편광 필름이 얻어진다.

상기 편광 필름은 자연광으로부터 일방향의 편광을 선택적으로 투과하는 기능을 갖는 필름이다, 또한, 편광 필름에 있어서, 투과하는 편광 성분과 평행한 축방향을 투과축, 흡수하는 편광 성분과 평행한 축방향을 흡수축이라고 한다.

우선, 중합성 액정 조성물에 대해서 설명한다. 중합성 액정 조성물은 스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물, 이색성 색소, 광중합 개시제 및 용제를 포함한다.

(중합성 액정 화합물)

본 발명에서 사용하는 중합성 액정 화합물은, 중합성 기를 갖고 그리고 액정성을 나타낸다. 중합성 기는 중합성 액정 화합물의 중합 반응에 관여하는 기를 의미한다. 본 발명의 중합성 액정 화합물은 스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물로서, 스메틱상을 나타내는 온도와 등방상을 나타내는 온도 사이에 네마틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물인 것이 바람직하다. 중합성 액정 화합물이 이러한 화합물이면, 수평 배향의 스메틱상을 용이하게 얻을 수 있는 경향이 있다.

상기 스메틱상으로서는, 스메틱 A상, 스메틱 B상, 스메틱 D상, 스메틱 E상, 스메틱 F상, 스메틱 G상, 스메틱 H상, 스메틱 I상, 스메틱 J상 및 스메틱 K상을 들 수 있 다. 그 중에서도, 고차의 스메틱상인 스메틱 B상, 스메틱 F상 및 스메틱 I상이 바람직하고, 스메틱 B상이 보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물이 나타내는 액정상이 이들의 액정상이면, 배향 질서도가 높은 편광 필름이 얻어진다.

중합성 액정 화합물로서는, 예를 들면, 식 (1)로 표시되는 화합물(이하「화합물 (1)」이라고 하는 경우가 있음)을 들 수 있다.

U¹-V¹-W¹-X¹-Y¹-X²-Y²-X³-W²-V²-U² (1)

[식 (1) 중, X¹, X² 및 X³은 p-페닐렌기 또는 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 다만 X¹, X² 및 X³ 중 적어도 하나는 p-페닐렌기를 나타낸다.

Y¹ 및 Y²는 서로 독립적으로, -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCOO-, 단결합, -N=N-, -CR^a=CR^b-, -C≡C- 또는 -CR^a=N-을 나타낸다.

R^a 및 R^b는 서로 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다.

U¹은 수소 원자 또는 중합성 기를 나타낸다.

U²는 중합성 기를 나타낸다.

W¹ 및 W²는 서로 독립적으로, 단결합, -O-, -S-, -COO- 또는 -OCOO-을 나타낸다.

V¹ 및 V²는 서로 독립적으로, 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 해당 알칸디일기에 포함되는 -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 교체되어 있어도 좋다.]

X¹, X² 및 X³은 서로 독립적으로, p-페닐렌기 또는 시클로헥산-1,4-디일기이다. 다만, X¹, X² 및 X³ 중 적어도 하나는 p-페닐렌기이다. X¹, X² 및 X³ 중 적어도 2개는 p-페닐렌기인 것이 바람직하다.

X¹, X² 및 X³으로 표시되는 p-페닐렌기 및 시클로헥산-1,4-디일기는 치환기를 갖고 있어도 좋다. 이들의 치환기로서는 메틸기, 에틸기, 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 시아노기; 플루오르기(불소 원자), 클로로기(염소 원자), 브로모기(브롬 원자) 등의 할로게노기(할로겐 원자) 등을 들 수 있다. 또한, 시클로헥산-1,4-디일기의 -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NR-로 교체되어 있어도 좋다. R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기이다.

상기 p-페닐렌기 및 시클로헥산-1,4-디일기는 무치환인 것이 바람직하다. 또한, 상기 시클로헥산-1,4-디일기는 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기인 것이 바람직하다.

Y¹ 및 Y²는 서로 독립적으로, -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCOO-, 단결합, -N=N-, -CR^a=CR^b-, -C≡C- 또는 -CR^a=N-이다.

이들 기의 결합 위치는 어느 방향이어도 좋다. R^a 및 R^b는 서로 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기이다. 탄소수 1∼4의 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, 부틸기 등을 들 수 있다.

Y¹은 -CH₂CH₂-, -COO- 또는 단결합인 것이 바람직하다.

Y²는 -CH₂CH₂-, -COO- 또는 -CH₂O-인 것이 바람직하다.

U¹은 수소 원자 또는 중합성 기이며, 바람직하게는 중합성 기이다. U²는 중합성 기이다. U¹ 및 U²는 모두 광중합성 기인 것이 바람직하다. 여기서, 광중합성 기란, 광중합 개시제로부터 발생한 활성 라디칼, 산 등에 의해서 중합에 관여할 수 있는 기를 말한다. 또한, U¹ 및 U²는 동일한 종류의 기인 것이 바람직하다.

중합성 기로서는 비닐기, 비닐옥시기, 1-클로로비닐기, 이소프로페닐기, 4-비닐페닐기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 옥시라닐기, 옥세타닐기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐옥시기, 옥시라닐기 및 옥세타닐기가 바람직하고, 아크릴로일옥시기가 보다 바람직하다.

V¹ 및 V²는 서로 독립적으로, 탄소수 1∼20의 알칸디일기이며, 해당 알칸디일기에 포함되는 -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 교체되어 있어도 좋다.

탄소수 1∼20의 알칸디일기로서는, 직쇄형, 분기형, 환형의 어느 것이어도 좋고, 구체예로서는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로판-1,3-디일기, 부탄-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기, 헵탄-1,7-디일기, 옥탄-1,8-디일기, 데칸-1,10-디일기, 테트라데칸-1,14-디일기 및 이코산-1,20-디일기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 탄소수 2∼12의 알칸디일기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼12의 알칸디일기이다. 알칸디일기는 직쇄형의 것이 바람직하다.

해당 알칸디일기가 갖고 있어도 좋은 치환기로서는, 시아노기; 플루오로기(불소 원자), 클로로기(염소 원자), 브로모기(브롬 원자) 등의 할로게노기(할로겐 원자) 등을 들 수 있다.

알칸디일기로서는 무치환의 알칸디일기가 바람직하고, 무치환의 직쇄형 알칸디일기가 보다 바람직하다.

W¹ 및 W²는 서로 독립적으로, 단결합, -0-, -S-, -CO0- 또는 -OCO0-이며, 바람직하게는 단결합 또는 -O-이다.

화합물 (1)로서는, 식 (1-1)∼식 (1-23)으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다. 식 중, 시클로헥산-1,4-디일기는 트랜스체인 것이 바람직하다.

화합물 (1)의 함유량은 중합성 액정 조성물 중의 고형분에 대하여, 70 질량%∼99.9 질량%가 바람직하고, 90 질량%∼99.9 질량%가 보다 바람직하다. 상기 범위 내라면, 화합물의 배향성이 높아지는 경향이 있다. 여기서, 고형분이란, 중합성 액정 조성물로부터 용제를 제외한 성분의 합계량을 말한다. 화합물 (1)은 단독으로 이용해도, 복수종을 병용해도 좋다.

(이색성 색소)

본 발명의 편광 필름은 이색성 색소를 포함한다. 이색성 색소는 분자의 장축 방향에서의 흡광도와 단축 방향에서의 흡광도가 상이한 성질을 갖고, 이색성 색소를 배향시킴으로써 편광 작용이 얻어진다.

이색성 색소로서는 300 ㎚∼700 ㎚에서 극대 흡수 파장을 갖는 것이 바람직하다. 이색성 색소로서는, 예를 들면, 아조 색소, 안트라퀴논 색소, 아크리딘 색소, 옥사진 색소, 시아닌 색소 또는 나프탈렌 색소 등을 들 수 있다. 이색성 색소는 단독으로 사용해도 복수의 이색성 색소를 조합하여 사용해도 좋다. 이들 중에서도, 이색성 색소로서는 아조 색소가 바람직하다. 아조 색소로서는, 모노아조 색소, 비스아조 색소, 트리스아조 색소, 테트라키스아조 색소, 스틸벤아조 색소 등을 들 수 있고, 바람직하게는 비스아조 색소, 트리스아조 색소이다.

아조 색소로서는, 예를 들면, 식 (2)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.

A¹(-N=N-A²)_p-N=N-A³ (2)

[식 (2) 중, A¹ 및 A³은 각각 독립적으로, 페닐기, 나프틸기 또는 1가의 복소환기를 나타낸다. A²는 p-페닐렌기, 나프탈렌-1,4-디일기 또는 2가의 복소환기를 나타낸다. p는 1∼4의 정수를 나타낸다. p가 2이상의 정수인 경우, 복수의 A²는 서로 동일해도 상이해도 좋다]

A¹ 및 A³으로 표시되는 1가의 복소환기로서는 퀴놀린환, 이미다졸환, 벤조이미다졸환 등의 질소 원자를 포함하는 복소환; 티아졸환, 벤조티아졸환, 티에노티아졸환 등의 질소 원자와 유황 원자를 포함하는 복소환; 옥사졸환, 벤조옥사졸환 등의 질소 원자와 산소 원자를 포함하는 복소환 등의 복소환으로부터 1개의 수소 원자를 제외한 기를 들 수 있다. 또한, 2가의 복소환기로서는, 상기한 복소환으로부터 2개의 수소 원자를 제외한 기를 들 수 있다.

A¹ 및 A³에서의 페닐기, 나프틸기 및 1가의 복소환기, 및 A²에서의 p-페닐렌기, 나프탈렌-1,4-디일기 및 2가의 복소환기는 치환기를 갖고 있어도 좋다. 이들이 갖고 있어도 좋은 치환기로서는 메틸기, 에틸기, 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 등의 탄소수 1∼4의 알콕시기; 트리플루오로메틸기 등의 탄소수 1∼4의 불화알킬기; 시아노기; 니트로기; 플루오로기(불소 원자), 클로로기(염소 원자), 브로모기(브롬 원자) 등의 할로게노기(할로겐 원자); 아미노기; 디에틸아미노기, 피롤리디노기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기로 치환된 아미노기(아미노기로 치환된 2개의 알킬기가 서로 결합하여 탄소수 2∼8의 알칸디일기를 형성하고 있어도 좋음)를 들 수 있다.

아조 색소로서는 하기 식 (2-1)∼(2-6)으로 표시되는 화합물이 바람직하다. 식 (2-1)∼(2-6) 중, B¹∼B²⁰은 수소 원자, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 탄소수 1∼4의 알킬기로 치환된 아미노기(해당 2개의 알킬기가 서로 결합하여 탄소수 2∼8의 알칸디일기를 형성하고 있어도 좋음), 클로로기(염소 원자) 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다. n1∼n4는 0∼3의 정수를 나타낸다. n1이 2 이상의 정수인 경우, 복수의 B²는, 서로 동일해도 상이해도 좋고, 마찬가지로 n2∼n4가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 B⁶, B⁹ 및 B¹⁴는 서로 동일해도 상이해도 좋다.

상기 안트라퀴논 색소로서는, 식 (2-7)로 표시되는 화합물이 바람직하다.

[식 (2-7) 중, R¹∼R⁸은 각각 독립적으로, 수소 원자, -R^x, 아미노기, -NHR^{x ,} -NR^x ₂, -SR^x 또는 할로겐 원자를 나타낸다. R^x는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]

상기 아크리딘 색소로서는 식 (2-8)로 표시되는 화합물이 바람직하다.

[식 (2-7) 중, R⁹∼R¹⁵는 각각 독립적으로, 수소 원자, -R^x, 아미노기, -NHR^x, -NR^x ₂, -SR^x 또는 할로겐 원자를 나타낸다. R^x는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]

상기 옥사존 색소로서는 식 (2-9)로 표시되는 화합물이 바람직하다.

[식 (2-9) 중, R¹⁶∼R²³은 각각 독립적으로, 수소 원자, -R^x, 아미노기, -NHR^x, -NR^x ₂, -SR^x 또는 할로겐 원자를 나타낸다. R^x는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]

R^x로 표시되는 탄소수 1∼4의 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등을 들 수 있다. 또한, R^x로 표시되는 탄소수 6∼12의 아릴기로서는 페닐기, 톨루일기, 크실릴기, 나프틸기 등을 들 수 있다.

상기 시아닌 색소로서는 식 (2-10)으로 표시되는 화합물 및 식 (2-11)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.

[식 (2-10) 중, D¹ 및 D²는 각각 독립적으로, 식 (2-10a)∼식 (2-10d)로 표시되는 기를 나타낸다. n5는 1∼3의 정수를 나타낸다.]

[식 중, *은 결합손을 나타낸다.]

[식 (2-11) 중, D³ 및 D⁴는 각각 독립적으로, 식 (2-11a)∼식 (2-11h)로 표시되는 기를 나타낸다. n6은 1∼3의 정수를 나타낸다.]

[식 중, *은 결합손을 나타낸다.]

이색성 색소의 함유량은 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여 50 질량부 이하가 바람직하고, 0.1 질량부∼20 질량부가 보다 바람직하며, 0.1 질량부∼10 질량부가 보다 바람직하다. 상기 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히는 일없이 중합시킬 수 있다. 이색성 색소의 함유량이 50 질량부를 넘으면 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽힐 우려가 있다.

(중합 개시제)

본 발명의 중합성 액정 조성물은 광중합 개시제를 포함한다. 광중합 개시제는 중합성 액정 화합물의 중합을 개시하는 화합물이며, 광의 작용에 의해 활성 라디칼이나 산을 발생한다. 그 중에서도, 광조사에 의해 활성 라디칼을 발생하는 광중합 개시제가 바람직하다.

광중합 개시제로서는, 예를 들면 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 알킬페논 화합물, 아실포스핀옥사이드 화합물, 트리아진 화합물, 요오도늄염, 술포늄염 등을 들 수 있다.

벤조인 화합물로서는 예를 들면, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.

벤조페논 화합물로서는 예를 들면, 벤조페논, o-벤조일안식향산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.

알킬페논 화합물로서는 예를 들면, 디에톡시아세토페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1,2-디페닐-2,2-디메톡시에탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-〔4-(2-히드록시에톡시)페닐〕프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-〔4-(1-메틸비닐)페닐〕프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.

아실포스핀옥사이드 화합물로서는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다.

트리아진 화합물로서는 예를 들면 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(5-메틸푸란-2-일)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(푸란-2-일)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐〕-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.

광중합 개시제로서는 이르가큐어(Irgacure)(등록상표) 907, 이르가큐어 184, 이르가큐어 651, 이르가큐어 819, 이르가큐어 250, 이르가큐어 369(이상, 모두 BASF 재팬(주) 제조), 세이크올(등록상표) BZ, 세이크올 Z, 세이크올 BEE(이상, 모두 세이코가가꾸(주) 제조), 카야큐어(등록상표)(kayacure) BP100(니혼카야쿠(주) 제조), UVI-6992(다우·케미컬사 제조), 아데카옵토머 SP-152, 아데카옵토머 SP-170(이상, 모두(주) ADEKA 제조), TAZ-A, TAZ-PP(이상, 니폰시이벨헤그너사 제조), TAZ-104(산와케미컬사 제조) 등의 시판의 광중합 개시제도 이용할 수 있다.

광중합 개시제의 함유량은 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부∼30 질량부가 바람직하고, 0.5 질량부∼10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5 질량부∼8 질량부가 더욱 바람직하다. 상기 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히는 일없이 중합시킬 수 있다.

(광증감제)

광중합 개시제와 함께, 광증감제를 이용해도 좋다. 광증감제를 이용함으로써, 중합성 액정 화합물의 중합을 고감도화할 수 있다. 광증감제로서는 예를 들면, 크산톤, 티옥산톤 등의 크산톤 화합물(예를 들면, 2,4-디에틸티옥산톤, 2-이소프로필티옥산톤 등); 안트라센, 알콕시기 함유 안트라센(예를 들면, 디부톡시안트라센 등) 등의 안트라센 화합물; 페노티아진; 루브렌 등을 들 수 있다.

광증감제의 사용량은 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부∼30 질량부가 바람직하고, 0.5 질량부∼10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5 질량부∼8 질량부가 보다 바람직하다.

(중합 금지제)

본 발명의 중합성 액정 조성물은 중합 금지제를 포함하고 있어도 좋다. 본 발명의 중합성 액정 조성물이 중합 금지제를 포함함으로써, 중합성 액정 화합물의 중합을 제어할 수 있고, 본 발명의 중합성 액정 조성물의 안정성을 향상시킬 수 있다.

중합 금지제로서는 예를 들면 히드로퀴논, 알콕시기 함유 히드로퀴논, 알콕시기 함유 카테콜(예를 들면 부틸카테콜 등), 피로갈롤, 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시 라디칼 등의 라디칼 포착제, 티오페놀류, β-나프틸아민류 및 β-나프톨류 등을 들 수 있다.

중합 금지제의 함유량은 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부∼30 질량부가 바람직하고, 0.5 질량부∼10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5 질량부∼8 질량부가 더욱 바람직하다. 상기 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히는 일없이 중합시킬 수 있다.

(레벨링제)

본 발명의 중합성 액정 조성물은 레벨링제를 포함하는 것이 바람직하다. 레벨링제란, 중합성 액정 조성물의 유동성을 조정하여 도포한 막을 평탄하게 하는 기능을 갖는 것으로, 계면활성제 등을 들 수 있다. 레벨링제로서는, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 적합하다.

폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는, BYK(등록상표)-350, BYK-352, BYK-353, BYK-354, BYK-355, BYK-358N, BYK-361N, BYK-380, BYK-381, BYK-392(이상, 모두 BYK Chemie사 제조) 등을 들 수 있다.

불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는, 메가팍(등록상표) R-08, 메가팍 R-30, 메가팍 R-90, 메가팍 F-410, 메가팍 F-411, 메가팍 F-443, 메가팍 F-445, 메가팍 F-470, 메가팍 F-471, 메가팍 F-477, 메가팍 F-479, 메가팍 F-482, 메가팍 F-483(이상, 모두 DIC(주) 제조), 서프론(등록상표) S-381, 서프론 S-382, 서프론 S-383, 서프론 S-393, 서프론 SC-101, 서프론 SC-105, KH-40, SA-100(이상, 모두 AGC 세이미케미칼(주) 제조), 상품명 E1830, 동 E5844(이상, 모두 (주)다이킨파인 케미컬 겡큐죠 제조), 에프톱(상품명) EF301, 에프톱 EF303, 에프톱 EF351, 에프톱 EF352(이상, 모두 미쯔비시 머트리얼 덴시 가세이(주) 제조) 등을 들 수 있다.

레벨링제의 함유량은 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.3 질량부∼5 질량부이고, 바람직하게는 0.5 질량부∼3 질량부이다. 레벨링제의 함유량이 상기한 범위 내이면, 중합성 액정 조성물에 포함되는 성분을 수평 배향시키는 것이 용이하고, 그리고 얻어지는 편광 필름이 평활해지는 경향이 있다. 레벨링제의 함유량이 5질량부를 넘으면, 얻어지는 편광 필름에 불균일이 생기기 쉽다. 이들 레벨링제는 2종류 이상을 병용하여 사용해도 좋다.

(용제)

본 발명의 중합성 액정 조성물은 용제를 포함한다. 용제로서는 중합성 액정 조성물에 포함되는 용제 이외의 성분을 용해할 수 있는 용제가 바람직하다. 또한, 편광 필름의 중합 반응에 불활성인 용제인 것이 바람직하다.

용제로서는 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 젖산에틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부틸로락톤 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 2-헵타논, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제; 아세토니트릴 등의 니트릴용제; 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 용제; 클로로포름, 클로로벤젠 등의 염소 함유 용제 등을 들 수 있다. 이들 용제는 단독으로 이용해도 좋고, 복수를 조합시켜 이용해도 좋다. 이들 중에서도 케톤 용제(바람직하게는 시클로펜타논)가 적합하다.

용제의 함유량은 중합성 액정 조성물의 전량에 대하여 50 질량%∼98 질량%가 바람직하다. 다시 말해서, 본 발명의 중합성 액정 조성물에서의 고형분은 2 질량%∼50 질량%가 바람직하다. 고형분이 2 질량% 이상이면, 막두께가 너무 얇아지지 않고, 편광 필름에 필요한 이색성이 얻어진다. 또한 50 질량% 이하이면, 조성물의 점도가 낮기 때문에, 도막의 막두께에 불균일이 생기기 어려워지는 경향이 있다.

중합성 조성물은 전술한 스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물, 광중합 개시제, 이색성 색소 및 용제 및 필요에 따라서 첨가되는 레벨링제 등을 60℃∼90℃에서 0.5시간∼2시간 정도 교반함으로써 조제할 수 있다.

1. 제1 공정

제1 공정에서는 중합성 액정 조성물로부터 건조 도막을 형성한다.

상기 중합성 액정 조성물로부터 건조 도막을 형성하는 방법은, 구체적으로는, 상기 중합성 액정 조성물을 기판상에 도포하고 용매를 제거함으로써 건조 도막을 형성한다.

상기 기판으로서는, 예를 들면, 유리, 플라스틱 필름을 들 수 있다. 상기 플라스틱 필름으로서는 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보넨계폴리머 등의 폴리올레핀 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름 등의 폴리에스테르 필름, 폴리비닐알코올 필름, 폴리메타크릴산에스테르 필름, 폴리아크릴산에스테르 필름, 셀룰로오스에스테르 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리술폰 필름, 폴리에테르술폰 필름, 폴리에테르케톤 필름, 폴리페닐렌술피드 필름, 폴리페닐렌옥사이드 필름 등을 들 수 있다. 기판을 이용함으로써, 편광 필름을 제조하거나, 운반하거나, 보관하거나 할 때에 찢어짐 등이 없이 용이하게 취급할 수 있다.

후술하는 제2 공정에 있어서 중합성 액정 화합물을 수평 배향시키기 위해, 기판의 표면에 배향 처리를 시행하거나, 표면에 배향막을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기판에 배향막이 형성되어 있는 경우, 중합성 액정 조성물은 배향막 상에 도포한다. 상기 배향 처리로서는, 예를 들면, 기판 표면에 미세한 홈 구조를 형성하는 처리(유리 기판 표면을 이온 에칭하는 방법 등)을 들 수 있다.

상기 배향막은 본 발명의 중합성 액정 조성물의 도포 등에 의해 용해하지 않는 용제 내성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 용제의 제거나 액정의 배향을 위한 가열 처리에서의 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 러빙에 의한 마찰 등에 의한 박리 등이 생기지 않는 배향막인 것이 바람직하다. 이러한 배향막으로서는, 배향성 폴리머 또는 배향성 폴리머를 함유하는 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 배향성 폴리머로서는, 예를 들면 분자 내에 아미드결합을 갖는 폴리아미드나 젤라틴류; 분자 내에 이미드 결합을 갖는 폴리이미드 및 그 가수분해물인 폴리아믹산; 폴리비닐알코올, 알킬변성폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 폴리옥사졸, 폴리에틸렌이민, 폴리스티렌, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산에스테르류 등의 폴리머를 예로 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리비닐알코올이 바람직하다. 이들의 폴리머는 단독으로 이용해도 좋고, 2종류 이상 섞거나, 공중합체화하거나 해도 좋다. 이들 폴리머는 탈수나 탈아민 등에 의한 중축합이나, 라디칼 중합, 음이온 중합, 양이온 중합 등의 연쇄 중합, 배위 중합이나 개환 중합 등으로 용이하게 얻을 수 있다.

배향성 폴리머는 용제에 용해하여 도포할 수 있다. 용제는 특별히 제한은 없지만, 구체적으로는, 물;메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부틸로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 젖산에틸 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제; 아세토니트릴 등의 니트릴 용매; 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 용매; 클로로포름, 클로로벤젠 등의 염소 치환 탄화수소 용매 등을 들 수 있다. 이들 용제는 단독으로 이용해도 좋고, 복수를 조합하여 이용해도 좋다.

또한 배향막을 형성하기 위해서, 시판의 배향막 재료를 그대로 사용해도 좋다. 시판의 배향막 재료로서는, 산에바(등록상표)(닛산가가꾸고교(주) 제조) 또는 옵토머(등록상표)(JSR(주) 제조) 등을 들 수 있다. 이러한 배향막을 이용하면, 불균일이 저감되기 때문에, 환경 내성이나 기계 내성이 보다 향상된 편광 필름을 제공할 수 있다.

상기 기판 상에 배향막을 형성하는 방법으로서는, 예를 들면, 상기 기판상에, 상기 배향성 폴리머의 용액이나 시판의 배향막 재료를 도포하고, 그 후, 어닐링함으로써 기판상에 배향막을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 배향막의 두께는, 예를 들면 10 ㎚∼10000 ㎚이고, 바람직하게는 10 ㎚∼1000 ㎚ 이다.

상기 배향막에 대하여 배향 규제력을 부여하기 위해서, 필요에 따라서 러빙 처리 또는 편광 UV 조사를 행하는 것이 바람직하다. 배향 규제력을 부여함으로써 중합성 액정 화합물을 원하는 방향으로 배향시키기 쉬워진다. 배향막을 러빙 처리하는 방법으로서는, 예를 들면 러빙천이 감겨져 회전하고 있는 러빙롤을, 스테이지에 실려 반송되고 있는 배향막에 접촉시키는 방법을 들 수 있다. 러빙 처리 또는 편광 UV 조사를 행할 때에 마스킹을 행하면, 얻어지는 편광 필름에 지상축의 방향이 상이한 복수의 영역(패턴)을 형성할 수도 있다.

상기 중합성 액정 조성물을 기판상에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 압출 코팅법, 다이렉트 그라비아 코팅법, 리버스 그라비아 코팅법, CAP 코팅법, 다이 코팅법, 딥 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법 등을 들 수 있다.

기판상에 도포하여 얻어진 도포막에 대해서, 도포막 중에 포함되는 용제 등의 휘발성 성분을 건조함으로써 건조 도막을 형성한다. 건조 방법으로서는, 예를 들면 자연 건조법, 통풍 건조법, 감압 건조법 등을 들 수 있다. 건조 온도로서는, 0℃∼250℃가 바람직하고, 50℃∼220℃가 보다 바람직하다. 또한 건조 시간으로서는, 10초간∼60분간이 바람직하고, 30초간∼30분간이 보다 바람직하다.

2. 제2 공정

제2 공정에서는, 건조 도막 중의 액정성 성분(중합성 액정 화합물)이 액정 상태가 되는 온도로 유지하고, 액정성 성분을 일정 방향으로 수평 배향시킨다. 상기 건조 도막에 포함되는 중합성 액정 조성물의 성분에 의해 액정상을 형성시키기위해서는, 건조 도막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 액정상을 나타내는 온도로 가열하면 좋다. 또한, 상기 제1 공정에 있어서, 용매를 제거할 때의 건조(가열)가 제2 공정을 겸하고 있어도 좋다. 액정성 성분이 액정 상태가 되는 온도가, 액정성 성분이 스메틱상을 나타내는 액정 상태가 되는 온도인 것이 바람직하다. 또한, 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱상으로 전이하는 온도 이상으로 가열하고, 계속해서 해당 중합성 액정 화합물이 스메틱상을 나타내는 온도까지 냉각함으로써, 스메틱상을 형성시킨 막을 얻는 것이 보다 바람직하다. 네마틱상을 경유함으로써, 중합성 액정 조성물에 포함되는 레벨링제가 유동하기 쉬워지고, 수평 배향한 막을 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 액정성 성분이 액정 상태가 되는 온도가, 액정성 성분이 고차의 스메틱상을 나타내는 액정 상태가 되는 온도인 것이 보다 바람직하다.

가열하는 온도로서는, 네마틱상 전이점 이상이 바람직하고, 네마틱상 전이점보다 2℃ 높은 온도 이상이 보다 바람직하며, 네마틱상 전이점보다 4℃ 높은 온도 이상이 더욱 바람직하고, 네마틱상 전이점보다 100℃ 높은 온도 이하가 바람직하며, 네마틱상 전이점 이상 네마틱상 전이점보다 50℃ 높은 온도 이하가 보다 바람직하고, 네마틱상 전이점보다 20℃ 높은 온도 이하가 더욱 바람직하다. 통상, 배향 공정에서의 유지 온도는 60℃(바람직하게는 90℃, 보다 바람직하게는 110℃) 이상, 200℃(바람직하게는 160℃, 보다 바람직하게는 140℃) 이하이다.

중합성 액정 조성물이 2 이상의 중합성 액정 화합물을 포함하는 경우는, 해당 중합성 액정 화합물을 중합성 액정 조성물에 포함되는 함유량비로 조정한 혼합물에 대해서, 액정상을 나타내는 온도를 측정함으로써, 중합성 액정 조성물의 성분에 의해 액정상을 형성시키는 온도를 결정할 수 있다.

3. 제3 공정

제3 공정에서는, 배향 도막에 광을 조사하여 중합성 액정 화합물을 중합함으로써 편광 필름을 얻는다. 중합시킴으로써 내구성을 갖는 편광 필름이 된다. 제2 공정에 있어서, 액정성 성분이 스메틱 액정 상태가 되는 온도로 유지한 경우에는, 액정성 성분, 즉, 중합성 액정 화합물이 스메틱 액정의 상태로 중합이 행해진다. 광조사는 건조 도막에 액정상을 형성한 상태로 행한다. 상기한 바와 같이 액정상을 나타내는 온도에서 광조사해도 좋다. 이 때, 마스킹이나 현상을 행하는 것 등에 의해서 편광 필름을 패터닝할 수도 있다.

여기서, 본 발명의 편광 필름의 제조 방법에서는, 건조 도막에 조사하는 광으로서 편광을 사용하고, 그리고, 중합성 액정 화합물의 배향 방향(기판을 정면에서 보았을 때의 배향 방향)과 편광의 진동 방향이 이루는 각도를 45도 이상 90도 이하로 한다. 이러한 조건에서 중합을 행함으로써, 이색비가 높은 편광 필름이 얻어진다. 중합성 액정 화합물의 배향 방향과 편광의 진동 방향이 이루는 각도는 70도 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80도 이상, 더욱 바람직하게는 85도 이상이다.

편광의 진동 방향이란 광파의 진동 방향을 말한다. 또, "중합성 액정 화합물의 배향 방향과 편광의 진동 방향이 이루는 각도"는 중합성 액정 화합물의 배향 방향과 편광의 진동 방향이 이루는 각도 중 작은 각도를 말한다.

또한, 기판에 배향 처리를 시행하거나, 배향막을 형성하거나 하는 경우에는, 그 배향 방향을 중합성 액정 화합물의 배향 방향으로 하면 좋다. 배향 처리를 시행하고 있지 않은 경우나 배향막이 없는 경우, 중합성 액정 화합물의 편광 방향은, 고감도 포토미터를 부착한 편광 현미경에서의 관찰에 의해 결정할 수 있다. 구체적으로는, 크로스니콜법에 있어서, 가장 광이 투과하는 배치가 중합성 액정 화합물의 배향 방향을 45도로 하는 경우이며, 소광(消光)하는 배치가 0도 및 90도이다.

조사에 이용하는 광원은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 크세논 램프, 저압 수은 램프, 중압 수은 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, KrF 엑시머 레이저, ArF 엑시머 레이저 등을 들 수 있다. 편광은, 이색비(소광비라 불리는 경우도 있음)의 점에서, 직선 편광이 바람직하다. 편광은, 상기 광원으로부터의 광을 편광 소자, 예컨대 편광 필터나 글란 톰슨, 글란 테일러 등의 편광 프리즘(프리즘형 편광자), 와이어 그리드형 편광자, 요오드 PVA형 편광자 등을 통과시킴으로써 얻을 수 있다. 편광 필터 등의 투과축이 편광의 진동 방향에 상당한다. 또한, 조사하는 광은 거의 평행광인 것이 바람직하다.

조사하는 편광의 최대 출력 파장은 300 ㎚∼500 ㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 출사되는 광량 중, 파장 300 ㎚∼500 ㎚의 광에서 유래하는 광량이 50% 이상인 것이 바람직하다. 이 범위의 파장의 편광을 이용함으로써 중합성 액정 조성물에 포함되는 광중합 개시제가 활성 라디칼이나 산을 효율적으로 발생한다. 편광 조사는 기판의 법선에 대하여 O도∼80도로부터의 조사가 바람직하고, 기판면에 대하여 대략 수직 방향으로부터의 조사가 보다 바람직하다. 여기서, 기판면에 대하여 수직 방향이란 기판의 법선에 대하여 O도와 동의이다.

광원의 조도는 중합성 액정 조성물 중에 포함되는 광중합 개시제의 최대 흡수 파장에 있어서, 10 mW/㎠∼10,000 mW/㎠인 것이 바람직하다. 중합성 액정 조성물이 복수의 광중합 개시제를 포함하는 경우 또는 광증감제를 포함하는 경우, 이들의 혼합물의 최대 흡수 파장을 기준으로 한다. 광조사 강도가 10 mW/㎠ 미만이면, 조사 시간이 길어지기 때문에 생산성이 저하될 우려가 있다. 또한, 10,000 mW/㎠를 넘으면, 광원으로부터의 복사열에 의해 편광 필름이 열화될 가능성이 있다. 조사 강도와 조사 시간과의 곱으로 나타내어지는 적산 광량은 10 mJ/㎠∼10,000 mJ/㎠가 바람직하다. 적산 광량이 10 mJ/㎠ 미만이면, 막의 경화가 충분히 진행되지 않을 가능성이 있고, 한쪽에서 적산 광량이 10,000 mJ/㎠를 넘으면, 편광 필름의 열화를 일으킬 가능성이 있다.

기판상에 형성된 편광 필름은 기판으로부터 박리해도 좋다. 또한, 기판을 박리하는 공정에 더하여, 배향막을 박리하는 공정을 더 포함하고 있어도 좋다. 이에 따라, 단층의 본 발명의 편광 필름을 얻을 수 있다. 본 발명의 편광 필름의 막두께는 0.3 ㎛ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상이며, 20 ㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 3 ㎛ 이하이다. 막두께가 상기의 범위 내이면, 스메틱상으로 수평 배향한 편광 필름을 용이하게 얻을 수 있다.

(표시 장치)

상기와 같이 얻어진 본 발명의 편광 필름은, 여러 가지의 표시 장치에 이용할 수 있다. 표시 장치란, 표시 소자를 갖는 장치이고, 발광원으로서 발광 소자 또는 발광 장치를 포함한다. 표시 장치로서는, 예를 들면, 액정 표시 장치, 유기 전계 발광(EL) 표시 장치, 무기 전계 발광(EL) 표시 장치, 전자 방출 표시 장치(예를 들면 전장 방출 표시 장치(FED), 표면 전계 방출 표시 장치(SED)), 전자 페이퍼(전자 잉크나 전기 영동 소자를 이용한 표시 장치), 플라즈마 표시 장치, 투사형 표시 장치(예를 들면 회절 광 밸브(GLV) 표시 장치, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)를 갖는 표시 장치), 압전 세라믹 디스플레이 등을 들 수 있다. 액정 표시 장치로서는 투과형 액정 표시 장치, 반투과형 액정 표시 장치, 반사형 액정 표시 장치, 직시형 액정 표시 장치, 투사형 액정 표시 장치 등을 들 수 있다. 상기한 표시 장치는 2차원 화상을 표시하는 표시 장치라도 좋고, 3차원 화상을 표시하는 입체 표시 장치라도 좋다.

상기 액정 표시 장치에 대해서 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 액정 표시 장치(10)를 나타내는 개략도이다.

액정층(17)은 2장의 기판(14a) 및 기판(14b)으로 끼워져 있다. 기판(14a)의 액정층(17)측에는 컬러 필터(15)가 배치되어 있다. 컬러 필터(15)가 액정층(17)을 사이에 두고 화소 전극(22)에 대향하는 위치에 배치되고, 블랙 매트릭스(20)가 화소 전극간 경계에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 투명 전극(16)이 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20)를 덮도록 액정층(17)측에 배치되어 있다. 컬러 필터(15)와 투명 전극(16)의 사이에 오버코트층을 갖고 있어도 좋다.

기판(14b)의 액정층(17)측에는 박막 트랜지스터(21)와 화소 전극(22)이 규칙적으로 배치되어 있다. 화소 전극(22)은 액정층(17)을 사이에 두고 컬러 필터(15)에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 박막 트랜지스터(21)와 화소 전극(22)의 사이에는 접속 구멍(도시하지 않음)을 갖는 층간 절연막(18)이 배치되어 있다.

기판(14a) 및 기판(14b)으로서는 유리 기판 및 플라스틱 기판을 들 수 있다. 이들 기판상에 형성되는 컬러 필터(15)나 박막 트랜지스터(21)를 제조할 때, 고온으로 가열하는 공정이 필요한 경우에는 유리 기판이 바람직하다.

박막 트랜지스터(21)로서는, 석영 기판상에 형성하는 고온 폴리실리콘 트랜지스터, 유리 기판상에 형성하는 저온 폴리실리콘 트랜지스터, 유리 기판 또는 플라스틱 기판상에 형성하는 비정질 실리콘 트랜지스터를 들 수 있다. 액정 표시 장치의 소형화를 위해 드라이버 IC가 기판(14b) 상에 형성되어 있어도 좋다.

투명 전극(16)과 화소 전극(22)의 사이에는 액정층(17)이 배치되어 있다. 액정층(17)에는 기판(14a) 및 기판(14b) 사이의 거리를 일정하게 유지하기 위해서, 스페이서(23)가 배치되어 있다.

기판(14a) 및 기판(14b)에 형성된 층 중 액정층(17)과 접촉하는 면에는 액정을 원하는 방향으로 배향시키기 위한 배향막이 각각 배치되어 있어도 좋다.

각 부재는 기판(14a), 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20), 투명 전극(16), 액정층(17), 화소 전극(22), 층간 절연막(18) 및 박막 트랜지스터(21) 및 기판(14b)의 순서로 적층되어 있다.

이러한 액정층(17)을 사이에 둔 기판(14a) 및 기판(14b)의 외측에는, 광학 필름으로서, 편광 필름(예를 들면 직선 편광 필름)(12a 및 12b), 위상차 필름(예를 들면 1/4 파장판이나 광학 보상 필름)(13a 및 13b)이 이 순서로 적층되어 있다. 해당 편광 필름(12a 및 12b)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 본 발명의 편광 필름이다. 본 발명의 편광 필름을 배치함으로써, 입사광을 직선 편광으로 변환하는 기능을 액정 표시 장치(10)에 부여할 수 있다. 또한, 위상차 필름(13a 및13b)은 액정 표시 장치의 구조나 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 종류에 따라서는 배치되어 있지 않아도 좋다. 편광 필름(12a)의 외측에, 외광의 반사를 막기 위한 반사 방지막(11)이 배치되어 있어도 좋다. 본 발명의 편광 필름에 따르면, 표시 장치의 박형화를 달성할 수 있다.

편광 필름(12a 및 12b)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로서, 본 발명의 편광 필름을 제조할 때에 이용한 기판, 배향막이 적층된 적층체를 이용해도 좋다.

편광 필름(12b)의 외측에는, 발광원인 백라이트 유닛(19)이 배치되어 있다. 백라이트 유닛(19)은 광원, 도광체, 반사판, 확산 시트 및 시야각 조정 시트를 포함한다. 광원으로서는 전계 발광, 냉음극관, 열음극관, 발광 다이오드(LED), 레이저 광원, 수은 램프 등을 들 수 있다. 광원의 특성에 맞춰 본 발명의 편광 필름을 선택하면 좋다.

액정 표시 장치(10)가 투과형 액정 표시 장치인 경우, 백라이트 유닛(19) 중의 광원으로부터 발생된 백색광은 도광체에 입사하고, 반사판에 의해서 진로를 바꾸어 확산 시트에서 확산되어 있다. 확산광은 시야각 조정 시트에 의해서 원하는 지향성을 갖도록 조정된 후에 백라이트 유닛(19)으로부터 편광 필름(12b)에 입사한다.

무편광인 입사광 중, 어느 한쪽의 직선 편광만이 액정 패널의 편광 필름(12b)을 투과한다. 이 직선 편광은 위상차 필름(l3b)에 의해서 원편광으로 변환되고, 기판(14b), 화소 전극(22) 등을 순차 투과하여 액정층(17)에 이른다.

여기서 화소 전극(22)과 대향하는 투명 전극(16)과의 사이의 전위차의 유무에 의해, 액정층(17)에 포함되는 액정 분자의 배향 상태가 변화되고, 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 광의 휘도가 제어된다. 액정층(17)이 위상차 필름(13b)에 의해서 변환된 원편광을 그대로 투과시키는 배향 상태인 경우, 그 원편광은 액정층(17), 투명 전극(16)을 투과하고, 어떤 특정한 파장 범위의 광이 컬러 필터(15)를 투과하여 위상차 필름(13a)에 달하고, 또한 편광 필름(12a) 및 반사 방지막(11)을 통과하면, 액정 표시 장치는 컬러 필터에서 결정되는 색을 가장 밝게 표시한다.

반대로, 액정층(17)이 위상차 필름(13b)에 의해서 변환된 원편광을 변환하여 투과시키는 배향 상태인 경우, 액정층(17), 투명 전극(16) 및 컬러 필터(15)를 투과한 광은 위상차 필름(13a)과 편광 필름(12a)에 흡수된다. 이것에 의해, 이 화소는 흑을 표시한다. 이들 2개의 상태의 중간의 배향 상태에서는, 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 광의 휘도도 상기 양자의 중간이 되기 때문에, 이 화소는 중간색을 표시한다.

액정 표시 장치(10)가 반투과형 액정 표시 장치인 경우, 화소 전극(22)은 투명한 재료로 형성된 투과부와, 광을 반사하는 재료로 형성된 반사부를 갖고, 투과부에서는 전술의 투과형 액정 표시 장치와 동일하게 하여 화상이 표시된다. 한편 반사부에서는, 외광이 반사 방지막(11)의 방향으로부터 액정 표시 장치에 입사하고, 편광 필름(12a)과 위상차 필름(13a)을 투과한 원편광이 액정층(17)을 통과하며, 화소 전극(22)에 의해서 반사되어 표시에 이용된다.

액정 표시 장치의 다른 양태에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 액정 표시 장치(24)를 나타내는 개략도이다. 또한, 전술한 도 1과 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

액정 표시 장치(24)에서는 광학 필름(편광 필름(12) 및 위상차 필름(13))이 기판(14)의 내부(액정층(17)측)에 배치되어 있다. 액정 표시 장치(24)에서는, 각 부재는 반사 방지막(11), 기판(14a), 편광 필름(12a), 위상차 필름(13a), 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20), 투명 전극(16), 액정층(17), 화소 전극(22), 층간 절연막(18) 및 박막 트랜지스터(21), 위상차 필름(13b), 편광 필름(12b), 기판(14b), 백라이트 유닛(19)의 순서로 적층되어 있다. 해당 편광 필름(12a 및 12b)으로부터 선택되는 적어도 1종이 본 발명의 편광 필름이며, 상기 적층체를 이용해도 좋다. 본 발명의 편광 필름을 배치함으로써, 입사광을 직선 편광으로 하는 기능을 액정 표시 장치(24)에 부여할 수 있다. 또한, 위상차 필름(13a 및 13b)은, 액정 표시 장치의 구조나, 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 종류에 따라서는 배치되어 있지 않아도 좋다.

상기 EL 표시 장치에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 표시 장치의 일례로서, EL 표시 장치를 나타내는 개략도이다. EL 표시 장치(30)는 화소 전극(35)이 형성된 기판(33) 상에 발광원인 유기 기능층(발광층)(36) 및 캐소드 전극(37)이 적층된 것이다. 기판(33)을 사이에 두고 유기 기능층(36)과 반대측에, 위상차 필름(32) 및 편광 필름(31)이 배치되어 있다. 편광 필름(31)이 본 발명의 편광 필름이다. 화소 전극(35)에 플러스의 전압, 캐소드 전극(37)에 마이너스의 전압을 가하여, 화소 전극(35) 및 캐소드 전극(37) 사이에 직류 전류를 인가함으로써 유기 기능층(36)이 발광한다. 발광원인 유기 기능층(36)은 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층 등으로 이루어진다. 유기 기능층(36)으로부터 출사한 광은, 화소 전극(35), 층간 절연막(34), 기판(33), 위상차 필름(32) 및 편광 필름(31)을 통과한다. 유기 기능층(36)을 갖는 유기 EL 표시 장치에 대해서 설명하지만, 무기 기능층을 갖는 무기 EL 표시 장치에도 적용해도 좋다.

EL 표시 장치(30)를 제조하기 위해서는, 우선, 기판(33) 상에 박막 트랜지스터(40)를 원하는 형상으로 형성한다. 그리고 층간 절연막(34)을 성막하고, 계속해서 화소 전극(35)을 스퍼터법으로 성막하고 패터닝한다. 그 후, 유기 기능층(36)을 적층한다.

기판(33)으로서는 사파이어 유리 기판, 석영 유리 기판, 소다 유리 기판, 알루미나 등의 세라믹 기판; 구리 등의 금속 기판; 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 기판상에 열전도성 막을 형성해도 좋다. 열전도성 막으로서는 다이아몬드 박막(DLC 등)을 들 수 있다. 화소 전극(35)을 반사형으로 하는 경우는 기판(33)과는 반대 방향으로 광이 출사한다. 따라서, 투명 재료뿐만 아니라, 스테인리스강 등의 비투과 재료를 이용할 수 있다. 기판은 단일로 형성되어 있어도 좋고, 복수의 기판을 접착제로 접합시켜 적층 기판으로서 형성되어 있어도 좋다. 이들 기판은 판에 한정하는 것이 아니고, 필름이어도 좋다.

박막 트랜지스터(40)로서는 통상의 다결정 실리콘 트랜지스터를 이용하면 좋다. 박막 트랜지스터(40)는 화소 전극(35)의 단부에 설치되고, 그 크기는 10 ㎛∼30 ㎛ 정도이다. 또한, 화소 전극(35)의 크기는 20 ㎛×20 ㎛∼300 ㎛×300 ㎛ 정도이다.

기판(33)상에는 박막 트랜지스터(40)의 배선 전극이 설치되어 있다. 배선 전극은 저항이 낮고, 화소 전극(35)과 전기적으로 접속하여 저항치를 낮게 억제하는 기능이 있으며, 일반적으로는 그 배선 전극은, Al, Al 및 전이 금속(다만 Ti를 제외함), Ti 또는 질화티탄(TiN) 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 사용된다.

박막 트랜지스터(40)와 화소 전극(35)과의 사이에는 층간 절연막(34)이 설치된다. 층간 절연막(34)은 SiO₂ 등의 산화규소, 질화규소 등의 무기계 재료를 스퍼터나 진공 증착으로 성막한 것, SOG(스핀·온·글라스)로 형성한 산화규소층, 포토레지스트, 폴리이미드, 아크릴 수지 등의 수지계 재료의 도막 등, 절연성을 갖는 것이면 어느 것이어도 좋다.

층간 절연막(34) 상에 리브(41)를 형성한다. 리브(41)는 화소 전극(35)의 주변부(인접 화소 사이)에 배치되어 있다. 리브(41)의 재료로서는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 리브(41)의 두께는 바람직하게는 1.0 ㎛∼3.5 ㎛이며, 보다 바람직하게는 1.5 ㎛∼2.5 ㎛이다.

다음에, 투명 전극인 화소 전극(35)과, 발광원인 유기 기능층(36)과, 캐소드 전극(37)으로 이루어지는 EL 소자에 대해서 설명한다. 유기 기능층(36)은 각각 적어도 1층의 홀 수송층 및 발광층을 갖고, 예를 들면, 전자 주입 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층을 순차적으로 갖는다.

화소 전극(35)으로서는, 예를 들면, ITO(주석 도핑 산화인듐), IZO(아연 도핑 산화인듐), IGZO, ZnO, SnO₂, In₂O₃ 등을 들 수 있지만, 특히 ITO, IZO가 바람직하다. 화소 전극(35)의 두께는 홀 주입을 충분히 행할 수 있는 일정 이상의 두께를 가지면 좋고, 10∼500 ㎚ 정도로 하는 것이 바람직하다.

화소 전극(35)은 증착법(바람직하게는 스퍼터법)에 의해 형성할 수 있다. 스퍼터 가스로서는 특별히 제한하는 것은 아니고, Ar, He, Ne, Kr, Xe 등의 불활성 가스, 혹은 이들의 혼합 가스를 이용하면 좋다.

캐소드 전극(37)의 구성 재료로서는 예를 들면, K, Li, Na, Mg, La, Ce, Ca, Sr, Ba, A1, Ag, In, Sn, Zn, Zr 등의 금속 원소 단체, 또는 안정성을 향상시키기 위해서 이들을 포함하는 2성분, 3성분의 합금계를 이용하는 것이 바람직하다. 합금계로서는, 예를 들면 Ag·Mg(Ag:1 at%∼20 at%), Al·Li(LL 0.3 at%∼14 at%), In·Mg(Mg: 50 at%∼80 at%), Al·Ca(Ca: 5 at%∼20 at%) 등이 바람직하다.

캐소드 전극(37)은 증착법, 스퍼터법 등에 의해 형성된다. 캐소드 전극(37)의 두께는 0.1 ㎚ 이상이 바람직하고, 1 ㎚∼500 ㎚ 이상이 보다 바람직하다.

정공 주입층은 화소 전극(35)으로부터의 정공의 주입을 용이하게 하는 기능을 갖고, 정공 수송층은 정공을 수송하는 기능 및 전자를 방해하는 기능을 가지며, 전하 주입층, 전하 수송층이라고도 불린다.

발광층의 두께, 정공 주입층과 정공 수송층을 합한 두께 및 전자 주입 수송층의 두께는 특별히 한정되지 않고, 형성 방법에 따라서도 상이하지만, 5∼100 ㎚ 정도로 하는 것이 바람직하다. 정공 주입층·정공 수송층에는 각종 유기 화합물을 이용할 수 있다. 정공 주입 수송층, 발광층 및 전자 주입 수송층의 형성에는, 균질한 박막을 형성할 수 있기 때문에 진공 증착법을 이용하는 것이 바람직하다.

발광원인 유기 기능층(36)으로서는, 1중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것; 3중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것; 1중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것과 3중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것을 포함하는 것; 유기물에 의해서 형성된 것; 무기물에 의해서 형성된 것; 유기물에 의해서 형성된 것과 무기물에 의해서 형성된 것을 포함하는 것; 고분자의 재료, 저분자의 재료, 고분자의 재료와 저분자의 재료를 포함하는 것 등을 이용할 수 있다. 다만, 이것에 한정되지 않고, EL 소자로서 여러 가지 것을 이용한 EL 표시 장치를 이용할 수 있다.

캐소드 전극(37)과 밀봉 뚜껑(39)과의 공간에는 건조제(38)를 배치한다. 이것은, 유기 기능층(36)은 습도에 약하기 때문이다. 건조제(38)에 의해 수분을 흡수하여 유기 기능층(36)의 열화를 방지한다.

EL 표시 장치(30)의 광입사면 혹은 광출사면에 형성하는 편광 필름(31)은 직선 편광으로 변환하는 편광 필름에 한정되는 것이 아니라, 타원 편광으로 변환하는 편광 필름이라도 좋다. 편광 필름(31)이 본 발명의 편광 필름이다.

EL 표시 장치의 다른 양태에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 EL 표시 장치(44)를 나타내는 개략도이다. 또한, 전술한 도 3과 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명은 생략한다.

EL 표시 장치(44)는 박막 밀봉막(42)을 이용한 밀봉 구조를 갖고, 어레이 기판의 반대면으로부터도 출사광을 얻을 수 있다. 박막 밀봉막(42)으로서는 전해 콘덴서의 필름에 DLC(다이아몬드형 카본)를 증착한 DLC막을 이용하는 것이 바람직하다. DLC막은 수분 침투성이 매우 작고 방습 성능이 높다. 또한, DLC막 등을 캐소드 전극(37)의 표면에 직접 증착하여 형성해도 좋다. 또한, 수지 박막과 금속 박막을 다층으로 적층하여 박막 밀봉막(42)을 형성해도 좋다.

투영형 액정 표시 장치에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 투사형액정 표시 장치를 나타내는 개략도이다.

본 발명의 편광 필름(142) 및 편광 필름(143)은 예를 들면, 투사형 액정 표시 장치(프로젝터)에 이용된다.

발광원인 광원(예를 들면, 고압 수은 램프)(111)으로부터 출사된 광선다발은, 우선은 제1 렌즈 어레이(112), 제2 렌즈 어레이(113), 편광 변환 소자(114), 중첩 렌즈(115)를 통과함으로써 반광선다발 단면에서의 휘도의 균일화와 편광화가 행해진다.

구체적으로는 광원(111)으로부터 출사된 광선다발은 미소한 렌즈(112a)가 매트릭스 형상으로 형성된 제1 렌즈 어레이(112)에 의해서 다수의 미소한 광선다발로 분할된다. 제2 렌즈 어레이(113) 및 중첩 렌즈(115)는 분할된 광선다발의 각각이, 조명 대상인 3개의 액정 패널(140R, 140G, 140B)의 전체를 조사하도록 구비되어 있고, 이 때문에, 각 액정 패널 입사측 표면은 전체가 거의 균일한 조도로 된다.

편광 변환 소자(114)는 편광 빔 스플리터 어레이에 의해 구성되고, 제2 렌즈 어레이(113)와 중첩 렌즈(115)의 사이에 배치된다. 이에 따라 광원으로부터의 랜덤 편광을 미리 특정한 편광 방향을 갖는 편광으로 변환하고, 후술하는 입사측 편광 필름에서의 광량 손실을 저감하여 화면의 휘도를 향상시키는 역할을 다하고 있다.

상기한 바와 같이 휘도 균일화 및 편광화된 광은 반사 미러(122)를 경유하여 RGB의 3원색으로 분리하기 위한 다이크로익 미러(121, 123, 132)에 의해 순차적으로 레드 채널, 그린 채널, 블루 채널로 분리되고, 각각 액정 패널(140R, 140G, 140B)에 입사한다.

액정 패널(140R, 140G, 140B)에는 그 입사측에는 본 발명의 편광 필름(142)이 배치되고, 출사측에는 본 발명의 편광 필름(143)이 각각 배치되어 있다.

RGB 각 광로에 배치되는 편광 필름(142) 및 편광 필름(143)은 각각의 흡수축이 직교하도록 배치되어 있다. 각 광로에 배치되는 각 액정 패널(140R, 140G, 140B)은 화상 신호에 의해 각 화소에 제어된 편광 상태를 광량으로 변환하는 기능을 갖는다.

본 발명의 편광 필름은, 대응하는 채널에 적합한 이색성 색소의 종류를 선택 함으로써, 블루 채널, 그린 채널, 레드 채널의 어떤 광로에 있어서도 내구성이 우수한 편광막으로서 유용하다.

액정 패널(140R, 140G, 140B)의 화상 데이터에 따라서, 화소마다 상이한 투과율로 입사광을 투과시킴으로써 작성된 광학상은, 크로스 다이크로익 프리즘(150)에 의해 합성되고, 투사 렌즈(170)에 의해서 스크린(180)에 확대 투사된다.

상기 전자 페이퍼로서는, 광학 이방성과 염료 분자 배향과 같은 분자에 의해 표시되는 것; 전기 영동, 입자 이동, 입자 회전, 상변화와 같은 입자에 의해 표시되는 것; 필름의 일단이 이동함으로써 표시되는 것; 분자의 발색/상변화에 의해 표시되는 것; 분자의 광흡수에 의해 표시되는 것; 전자와 홀이 결합하여 자발광에 의해 표시되는 것 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 마이크로 캡슐형 전기 영동, 수평 이동형 전기 영동, 수직 이동형 전기 영동, 구형 트위스트볼, 자기 트위스트볼, 원주 트위스트볼 방식, 대전 토너, 전자 분류체, 자기 영동형, 자기 감열식, 전기습윤, 광산란(투명/백탁 변화), 콜레스테릭 액정/광도전층, 콜레스테릭 액정, 쌍안정성 네마틱 액정, 강유전성 액정, 이색성 색소·액정 분산형, 가동필름, 류코 염료에 의한 발소색, 광변색, 전기변색, 전착, 플렉시블 유기 EL 등을 들 수 있다. 전자 페이퍼는 텍스트나 화상을 개인적으로 이용하는 것뿐만 아니라, 광고 표시(사이네지) 등에 이용되는 것이어도 좋다. 본 발명의 편광 필름에 따르면, 전자 페이퍼의 두께를 얇게 할 수 있다.

상기 입체 표시 장치로서는, 예를 들면 마이크로폴 방식과 같이 교대로 상이한 위상차 필름을 배열시키는 방법이 제안(일본공개특허공보 제2002-185983호)되어 있지만, 본 발명의 편광 필름을 이용하면, 인쇄, 잉크젯, 포토리소그라피 등에 의해 패터닝이 용이하기 때문에, 표시 장치의 제조 공정을 짧게 할 수 있고, 또한 위상차 필름이 불필요해진다.

실시예

이하에 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니라, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적절하게 변경하여 실시하는 것도 가능하고, 이들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 예 중의 「%」및「부」는, 특별히 기재하지 않는 한, 질량% 및 질량부이다.

실시예에 있어서, 하기의 중합성 액정 화합물을 이용했다.

<화합물(1-6)(식 (1-6)로 표시되는 화합물)>

화합물(1-6)은 Lub et al. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996) 기재의 방법으로 합성했다.

〔상전이 온도의 측정〕

배향막을 형성한 유리 기판상에서 화합물을 가열하면서 편광 현미경(BX-51,올림푸스사 제조)에 의한 텍스쳐 관찰에 의해서 상전이 온도를 확인했다. 화합물(1-6)은 승온시에 있어서, 95℃에서 결정상으로부터 스메틱 A상을 나타내고, 111℃에서 네마틱상으로 상전이하며, 113℃에서 등방성 액체상으로 상전이했다. 강온시에 있어서, 112℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 110℃에서 스메틱 A상으로 상전이하며, 94℃에서 스메틱 B상으로 상전이한 것을 확인했다.

<화합물(1-7)(식 (1-7)으로 표시되는 화합물)>

화합물(1-7)은, Lub et al. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996) 기재의 방법으로 합성했다.

〔상전이 온도의 측정〕

편광 현미경에 의한 텍스쳐 관찰에 의해서 상전이 온도를 확인했다. 화합물(1-7)은 승온시에 있어서, 81℃에서 결정상으로부터 스메틱 A상을 나타내고, 121에서 네마틱상으로 전이하며, 137℃에서 등방성 액정상으로 전이하였다. 강온시에 있어서 133℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 118℃에서 스메틱 A상으로 상전이하며, 78℃에서 스메틱 B상으로 상전이한 것을 확인했다.

<화합물(1-8)(식 (1-8)으로 표시되는 화합물)>

화합물(1-8)은, 화합물(1-7)과 동일한 방법으로 합성했다.

〔상전이 온도의 측정〕

편광 현미경에 의한 텍스쳐 관찰에 의해서 상전이 온도를 확인했다. 화합물(1-8)은, 승온시에 있어서, 76℃에서 결정상으로부터 스메틱 A상을 나타내고, 94℃에서 네마틱상으로 전이하며, 107℃에서 등방성 액체상으로 상전이했다. 강온시에 있어서, 107℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 94℃에서 스메틱 A상으로 상전이하며, 74℃에서 스메틱 B상으로 상전이한 것을 확인했다.

<화합물(1-13)(식 (1-13)으로 표시되는 화합물)>

화합물(1-13)은 화합물(1-7)과 동일한 방법으로 합성했다.

〔상전이 온도의 측정〕

편광 현미경에 의한 텍스쳐 관찰에 의해서 상전이 온도를 확인했다. 화합물(1-8)은, 승온시에 있어서, 78℃에서 결정상으로부터 스메틱 A상을 나타내고, 102℃에서 네마틱상으로 전이하며, 120℃에서 등방성 액체상으로 상전이했다. 강온시에 있어서, 120℃에서 네마틱상으로 상전이하고 101℃에서 스메틱 A상으로 상전이하며, 76℃에서 스메틱 B상으로 상전이한 것을 확인했다.

실시예 1

〔중합성 액정 조성물의 조정〕

하기의 성분을 혼합하여 80℃에서 1시간 교반함으로써 중합성 액정 조성물을 얻었다.

중합성 액정 화합물; 화합물(1-6) 및 (1-7) 50:50 혼합물 100부

이색성 색소; 아조 색소(NKX2029; 하야시바라 세이부츠 가가꾸 겡큐죠 제조) 2부

중합 개시제;2-디메틸아미노-2-벤질-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(이르가큐어 369; BASF 재팬사 제조) 6부

레벨링제; 폴리아크릴레이트 화합물(BYK-361N; BYK-Chemie사 제조) 1.5부

용제; 시클로펜타논 250부

[건조 도막의 제작]

유리기판상에 폴리비닐알코올(폴리비닐알코올 1000 완전 비누화형, 와코쥰야쿠고교가부시키가이샤 제조)의 2 질량% 수용액을 스핀 코팅법에 의해 도포하고, 건조 후, 두께 89 ㎚의 배향막을 형성했다. 계속해서, 얻어진 배향막의 표면에 러빙 처리를 시행했다. 러빙 처리는 반자동 러빙 장치(상품명: LQ-008형, 조요고가꾸가부시키가이샤 제조)를 이용하여, 천(상품명: YA-20-RW, 요시카와 가코 가부시키가이샤 제조)에 의해서, 압입량 0.15 ㎜, 회전수 500 rpm, 스테이지 속도 16.7 ㎜/s의 조건으로 행했다.

러빙 처리 후의 배향막 상에 중합성 액정 조성물을 스핀 코팅법에 의해 도포하고, 120℃의 핫 플레이트 상에서 3분간 가열 건조한 후, 조속히 상온의 핫 플레이트 상에 이동하여 25℃까지 냉각하여 건조 도막을 얻었다.

〔편광 필름의 제작〕

건조 도막에 편광 자외선을 조사함으로써 중합하여, 유리기판에 형성된 배향막상에 제작된 편광 필름을 얻었다. 구체적으로는 편광 조사 지그 부착 UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7:우시오 덴키 가부시키가이샤 제조; 조도 20 mW/㎠)를 이용하여, 배향막에 실시한 러빙 처리의 방향에 대하여 수직인 방향(배향 방향과 편광의 진동 방향이 이루는 각도가 90°)으로 진동하는 자외선(직선 편광)을, 노광량 2400 mJ/㎠(365 ㎚ 기준)으로 건조 도막에 조사했다.

참고예 1

실시예 1과 동일하게 하여 건조 도막을 제작 후에, 이하와 같이 중합 조건만을 바꿔 편광 필름을 제작했다.

[편광 필름의 제작〕

구체적으로는, 편광 조사 지그 부착 UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오 덴키 가부시키가이샤 제조)를 이용하여, 배향막에 대하여 평행한 방향(배향 방향과 편광의 진동 방향이 이루는 각도가 O°)으로 진동하는 자외선(직선 편광)을, 노광량 2400 mJ/㎠(365 ㎚ 기준)으로 건조 도막에 조사함으로써 편광 필름을 얻었다.

실시예 2

이색성 색소로서 아조 색소(NKX2029; 하야시바라 세이부츠 가가꾸 겡큐죠 제조) 대신에 아조 색소(G205; 하야시바라 세이부츠 가가꾸 겡큐죠 제조(일본공개특허공보 평9-73015(표 1의 식 (9) 참조))를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 건조 도막 및 편광 필름을 제작했다.

실시예 3

화합물(1-7) 대신에 화합물(1-8)을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 건조 도막 및 편광 필름을 제작했다.

실시예 4

화합물(1-7)의 대신에 화합물(1-13)을 이용한 것 이외에는 실시예 1와 동일하게 하여, 건조 도막 및 편광 필름을 제작했다.

실시예 5∼7

실시예 1과 동일한 중합성 액정 조성물을 사용하고, 실시예 1과 동일하게 하여 건조 도막을 제작했다. 계속해서, 배향 방향과 편광의 진동 방향이 이루는 각도를 표 1에 나타내는 값으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 편광 필름을 제작했다.

비교예 1

[중합성 액정 조성물의 조제〕

하기의 성분을 혼합하여, 중합성 액정 조성물을 얻었다.

중합성 액정 화합물; 화합물(1-5) 97부

이색성 색소; 아조 색소(NKX2029; 하야시바라 세이부츠 가가꾸 겡큐죠 제조) 2부

중합 개시제; 이르가큐어 184(BASF 재팬사 제조) 0.9부

저해제; p-메톡시페놀 0.1부

용제; 클로로포름 400부

〔광학 필름의 제작〕

편광 조사 지그를 부착하지 않은 UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오 덴키 가부시키가이샤 제조)를 이용하여, 무편광의 자외선을 노광량 2400 mJ/㎠(365 ㎚ 기준)으로 건조 도막에 조사함으로써 편광 필름을 얻었다.

상기에서 얻어진 건조 도막 및 편광 필름에 대해서, 이색비 및 막두께를 측정하여, 결과를 표 1에 나타냈다.

〔이색비의 측정〕

상기에서 얻어진 건조 도막 및 편광 필름에 대해서, 극대 흡수 파장에서의 투과축 방향의 흡광도(A¹) 및 흡수축 방향의 흡광도(A²)를, 자외 가시 분광 광도계(UV-3150, 시마즈 세이사꾸쇼 제조)에 편광 필름 부착 홀더를 셋트한 장치를 이용하여 더블빔법으로 측정했다. 해당 홀더는 기준측은 광량을 50% 컷트하는 메쉬를 설치했다. 측정된 투과축 방향의 흡광도(A¹) 및 흡수축 방향의 흡광도(A²)의 값으로부터 비(A²/A¹)를 산출하여 이색비로 하였다. 이색비가 높을수록 편광 필름으로서 유용하다고 할 수 있다.

〔막두께 측정〕

얻어진 편광 필름에 대해서, 레이저 현미경(LEXT3000, 올림푸스사 제조)을 이용하여 막두께를 측정했다.

산업상의 이용 가능성

본 발명의 제조 방법에 따르면, 이색비가 높은 편광 필름을 얻을 수 있다.

10, 24 : 액정 표시 장치, 11 : 반사 방지막
12a, 12b, 31, 142, 143 : 편광 필름, 13a, 13b, 32 : 위상차 필름
14a, 14b, 33 : 기판, 15 : 컬러 필터
16 : 투명 전극, 17 : 액정층
18, 34 : 층간 절연막, 19 : 백라이트 유닛
20 : 블랙 매트릭스, 21 : 박막 트랜지스터
22, 35 : 화소 전극, 23 : 스페이서
30, 44 : EL 표시 장치, 36 : 유기 기능층
37 : 캐소드 전극, 38: 건조제,
39 : 밀봉 뚜껑, 40 : 박막 트랜지스터
41 : 리브, 42 : 박막 밀봉막
111 : 광원, 112 : 제1 렌즈 어레이
112a : 렌즈, 113 : 제2 렌즈 어레이
114 : 편광 변환 소자, 115 : 중첩 렌즈
121, 123, 132 : 다이크로익 미러, 122 : 반사 미러
140R, 140G, 140B : 액정 패널, 150 : 크로스 다이크로익 프리즘
170 : 투사 렌즈, 180 : 스크린

Claims (7)

1. (1) 스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물, 이색성 색소, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 중합성 액정 조성물을 기판상에 도포하고, 용매를 제거함으로써 건조 도막을 형성하는 제1 공정,
   (2) 제1 공정에서 얻어진 건조 도막에 포함되는 액정성 성분이 액정 상태가 되는 온도로 건조 도막을 유지함으로써, 해당 액정성 성분을 배향시키는 제2 공정, 및
   (3) 제2 공정에서 배향시킨 도막에, 액정성 성분의 배향 방향과 편광의 진동 방향이 이루는 각도가 45도 이상 90도 이하의 범위인 편광을 조사하여 상기 중합성 액정 화합물을 중합함으로써 기판상에 형성된 편광 필름을 얻는 제3 공정
   을 포함하는 편광 필름의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 제1 공정에서의 기판이, 배향막이 형성된 기판인 편광 필름의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 편광의 최대 출력 파장이 300 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하의 범위 내에 존재하는 편광 필름의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 이색성 색소가 아조 색소인 편광 필름의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 제2 공정에 있어서, 액정성 성분이 액정 상태가 되는 온도가, 액정성 성분이 스메틱상을 나타내는 액정 상태가 되는 온도인 편광 필름의 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 스메틱상이 고차의 스메틱상인 편광 필름의 제조 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 편광 필름을 포함하는 표시 장치.
   

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