KR101962461B1 - 편광막, 원편광판 및 이들을 이용한 유기 ｅｌ 화상 표시 장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 표시 장치용 부재에 유용한, 박막이면서 편광 성능이 높은 편광막 등을 제공하는 것.
[해결 수단] 극대 흡수 파장에서 상이한 2종 이상의 2색성 색소를 함유하는 조성물로부터 형성되는 편광막으로서,
일방향의 배향 방향을 가지며,
하기의 식 (I)∼(V)
0.3≤A450/A550<0.8 (I)
0.3≤A450/A650<1.0 (II)
0.5≤A450≤2 (III)
1≤A550≤3 (IV)
1≤A650≤3 (V)
(식중,
A450은 파장 450 ㎚에서의 상기 배향 방향과 평행한 편광의 흡광도,
A550은 파장 550 ㎚에서의 상기 배향 방향과 평행한 편광의 흡광도,
A650은 파장 650 ㎚에서의 상기 배향 방향과 평행한 편광의 흡광도를 각각 나타낸다.)
로 나타내어지는 관계를 모두 만족시키는 흡수 스펙트럼을 갖는 편광막.

Description

편광막, 원편광판 및 이들을 이용한 유기 ＥＬ 화상 표시 장치{POLARIZING FILM, CIRCULAR POLARIZING PLATE AND ORGANIC EL IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 편광막, 원편광판 및 이들을 이용한 유기 EL 화상 표시 장치에 관한 것이다.

유기 EL 화상 표시 장치에서는, 밝은 곳에서의 외광 반사 방지를 위해 원편광판이 이용되고 있다. 이러한 원편광판으로서, 예컨대 PVA(폴리비닐알코올)을 요오드로 염색한 편광막(요오드-PVA 편광막)을 포함하는 것이 알려져 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평7-142170호 공보

그러나, 종래의 편광막을 포함하는 원편광판을 구비한 유기 EL 화상 표시 장치에서는, 편광막이 유기 EL 발광 소자로부터의 광을, 그 광량의 절반 정도를 흡수해 버린다고 하는 문제가 있었다. 이 때문에 유기 EL 발광 소자의 발광 강도를 올려야 하여, 유기 EL 화상 표시 장치의 단수명화를 야기한다. 특히 수명이 짧은 청색광(파장 450 ㎚ 부근의 발광 소자)은, 그 시간 경과에 따른 열화가 현저했다. 그러나, 상기 문제를 해소할 수 있는 원편광판 및 편광막은, 지금까지 전혀 실현되어 있지 않았다.

본 발명은 이하의 발명을 포함한다.

〔1〕 극대 흡수 파장에서 상이한 2종 이상의 2색성 색소를 함유하는 조성물(이하, 경우에 따라 「편광막 형성용 조성물」이라고 함.)로 형성되고,

일방향의 배향 방향을 가지며,

하기의 식 (I)∼(V)

0.3≤A450/A550<0.8 (I)

0.3≤A450/A650<1.0 (II)

0.5≤A450≤2 (III)

1≤A550≤3 (IV)

1≤A650≤3 (V)

(식 중,

A450은 파장 450 ㎚에서의 상기 배향 방향과 평행한 편광의 흡광도,

A550은 파장 550 ㎚에서의 상기 배향 방향과 평행한 편광의 흡광도,

A650은 파장 650 ㎚에서의 상기 배향 방향과 평행한 편광의 흡광도를 각각 나타냄.)

로 나타내어지는 관계를 모두 만족시키는 흡수 스펙트럼을 갖는 편광막(이하, 경우에 따라 「본 편광막」이라고 함).

〔2〕 상기 조성물이 중합성 스멕틱 액정 화합물을 더 함유하는 조성물인 상기 〔1〕 기재의 편광막.

〔3〕 상기 2종 이상의 2색성 색소가 모두 하기 식 (1)로 나타내어지는 폴리아조계 색소인 상기 〔1〕 또는 〔2〕 기재의 편광막.

[식 (1) 중,

n은 1 또는 2이다.

Ar₁ 및 Ar₃은, 각각 독립적으로 하기의 어느 하나의 기를 나타낸다.

Ar₂는 하기의 어느 하나의 기를 나타낸다.

A₁ 및 A₂는, 각각 독립적으로 하기의 어느 하나의 기를 나타낸다.

m은 0∼10의 정수이며, 동일한 기중에 m이 2개 있는 경우, 이 2개의 m은 서로 동일 또는 상이하다.]

〔4〕 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 43% 이상이며, 시감도 보정 단체 편광도(Py)가 90% 이상인 상기 〔1〕∼〔3〕중 어느 하나 기재의 편광막.

〔5〕 상기 〔1〕∼〔4〕중 어느 하나 기재의 편광막과 λ/4층을 가지며,

이하의 (A1) 및 (A2)의 요건을 만족시키는 원편광판(이하, 경우에 따라 「본 원편광판」이라고 함).

(A1) 상기 편광막의 흡수축과 상기 λ/4층의 지상축(遲相軸)이 이루는 각도가 대략 45˚인 것;

(A2) 파장 550 ㎚의 광으로 측정한, 상기 λ/4층의 정면 리타데이션의 값이 100 ㎚∼150 ㎚의 범위인 것

〔6〕 상기 λ/4층의 가시광에 대한 정면 리타데이션의 값이, 파장이 짧아짐에 따라 작아지는 특성을 갖는 상기 〔5〕기재의 원편광판.

〔7〕 상기 〔1〕∼〔4〕 중 어느 하나 기재의 편광막과 λ/2층과 λ/4층을 이 순서로 가지며,

이하의 (B1)∼(B4)의 요건을 만족시키는 원편광판.

(B1) 상기 편광막의 흡수축과 상기 λ/2층의 지상축이 이루는 각도가 대략 15˚인 것;

(B2) 상기 λ/2층의 지상축과 상기 λ/4층의 지상축이 이루는 각도가 대략 60˚인 것;

(B3) 상기 λ/2층이, 파장 550 ㎚의 광으로 측정한, 상기 λ/4층의 정면 리타데이션의 값이 200 ㎚∼300 ㎚의 범위인 것;

(B4) 상기 λ/4층이, 파장 550 ㎚의 광으로 측정한, 상기 λ/4층의 정면 리타데이션의 값이 100 ㎚∼150 ㎚의 범위인 것

〔8〕 상기 〔5〕∼〔7〕 중 어느 하나 기재의 원편광판과 유기 EL 소자를 구비한 유기 EL 표시 장치(이하, 경우에 따라 「본 유기 EL 표시 장치」라고 함).

〔9〕 발광층으로부터 발광되는 광 중, 파장 450 ㎚의 광의 강도를 I450, 파장 550 ㎚의 광의 강도를 I550, 파장 650 ㎚의 광의 강도를 I650으로 했을 때,

1≤I450/I550<2 (X)

1≤I450/I650<2 (XI)

로 나타내어지는 관계를 모두 만족시키는 발광 스펙트럼을 갖는 상기 〔8〕기재의 유기 EL 표시 장치.

본 편광막에 의하면, 유기 EL 화상 표시 장치에 이용했을 때, 유기 EL 발광 소자로부터의 광의 흡수, 특히 파장 450 ㎚ 부근의 광의 흡수를 저감한 원편광판(본 원편광판)을 제공할 수 있다.

도 1은 본 편광막의 연속적 제조 방법의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 2는 본 원편광판의 일 실시형태에서, 본 편광막의 흡수축과 λ/4층의 지상축이 이루는 각도를 모식적으로 나타내는 투영도.
도 3은 본 편광막의 연속적 제조 방법의 일 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 4는 본 유기 EL 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 5는 본 유기 EL 표시 장치(30)의 C부의 층 순서를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 6은 본 유기 EL 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도.

본 편광막은, 후술하는 본 편광막을 포함하는 본 원편광판으로 하는 것에 의해, 고수명의 본 유기 EL 표시 장치를 실현할 수 있다.

식 (I)에서의 A450/A550은 0.5≤A450/A550<0.8의 관계를 만족시키면 더 바람직하다.

식 (II)에서의 A450/A650은 0.5≤A450/A650<0.8의 관계를 만족시키면 더 바람직하다.

식 (III)에서의 A450은 0.5≤A450≤1.6의 관계를 만족시키면 더 바람직하고, 식 (IV)에서의 A550은 1.0≤A550≤2.0의 관계를 만족시키면 더 바람직하며, 식 (V)에서의 A650은 1.0≤A650≤2.0의 관계를 만족시키면 더 바람직하다.

본 명세서에 첨부된 도면은, 보기 쉽게 하기 위해 치수는 임의로 되어 있다.

<2색성 색소>

편광막 형성용 조성물은, 극대 흡수 파장에서 상이한 2종 이상의 2색성 색소를 함유한다. 2색성 색소란, 분자의 장축 방향에서의 흡광도와, 단축 방향에서의 흡광도가 상이한 성질을 갖는 색소를 말한다. 2색성 색소는, 염료여도 안료여도 좋다. 이 염료는 복수종 이용하여도 좋고, 안료도 복수종 이용하여도 좋으며, 염료와 안료를 조합하여 이용하여도 좋다.

2색성 색소는, 300 ㎚∼700 ㎚의 범위에 극대 흡수 파장(λMAX)을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 2색성 색소로서는, 예컨대 아크리딘 색소, 옥사진 색소, 시아닌 색소, 나프탈렌 색소, 아조 색소 및 안트라퀴논 색소 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 2색성 색소는, 아조 색소가 바람직하다. 아조 색소로서는, 모노아조 색소, 비스아조 색소, 트리스아조 색소, 테트라키스아조 색소 및 스틸벤아조 색소 등을 들 수 있고, 바람직하게는 비스아조 색소 및 트리스아조 색소이다.

2색성 색소는 식 (1)로 나타내어지는 것(이하, 경우에 따라 「아조 색소(1)」라고 함.)이 특히 바람직하다. 아조 색소(1)는 파장 300 ㎚∼700 ㎚의 범위에 극대 흡수 파장(λ MAX)을 나타내는 것이 더 바람직하다.

아조 색소(1)의 아조벤젠 부위의 위치 이성은, 트랜스인 것이 바람직하다.

아조 색소(1)로서는 예컨대 식 (1-1)∼식 (1-28)로 각각 나타내어지는 화합물 등을 들 수 있다.

아조 색소(1)의 구체예 중에서도, 식 (1-2), 식 (1-5), 식 (1-6), 식 (1-8), 식 (1-10), 식 (1-12), 식 (1-13), 식 (1-15), 식 (1-16), 식 (1-19), 식 (1-20), 식 (1-21), 식 (1-22), 식 (1-23), 식 (1-24) 및 식 (1-26)으로 각각 나타내어지는 것이 보다 바람직하고, 식 (1-2), 식 (1-5), 식 (1-8), 식 (1-10), 식 (1-15), 식 (1-21), 식 (1-22) 및 식 (1-26)으로 각각 나타내어지는 것이 특히 바람직하다.

안트라퀴논 색소로서는, 식 (1-28)로 나타내어지는 화합물이 바람직하다.

[식 (1-28) 중,

R¹∼R⁸은, 서로 독립적으로, 수소 원자, -R^x, -NH₂, -NHR^x, -NR^x ₂, -SR^x 또는 할로겐 원자를 나타낸다.

R^x는, 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]

아크리딘 색소로서는, 식 (1-29)로 나타내어지는 화합물이 바람직하다.

[식 (1-29) 중,

R⁹∼R¹⁵는, 서로 독립적으로, 수소 원자, -R^x, -NH₂, -NHR^x, -NR^x ₂, -SR^x 또는 할로겐 원자를 나타낸다.

R^x는, 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]

옥사존 색소로서는, 식 (1-30)으로 나타내어지는 화합물이 바람직하다.

[식 (1-30) 중,

R¹⁶∼R²³은, 서로 독립적으로, 수소 원자, -R^x, -NH₂, -NHR^x, -NR^x ₂,-SR^x 또는 할로겐 원자를 나타낸다.

R^x는, 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]

이상의 식 (1-28), 식 (1-29) 및 식 (1-30)에서, R^x의 탄소수 1∼6의 알킬기란, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기 및 헥실기 등이며, 탄소수 6∼12의 아릴기로서는, 페닐기, 톨루일기, 크실릴기 및 나프틸기 등이다.

시아닌 색소로서는, 식 (1-31)로 나타내어지는 화합물 및 식 (1-32)로 나타내어지는 화합물이 바람직하다.

[식 (1-31) 중,

D¹ 및 D²는, 서로 독립적으로, 식 (1-31a)∼식 (1-31d) 중 어느 하나로 나타내어지는 기를 나타낸다.

n5는 1∼3의 정수를 나타낸다.]

[식 (1-32) 중,

D³ 및 D⁴은, 서로 독립적으로, 식 (1-32a)∼식 (1-32h) 중 어느 하나로 나타내어지는 기를 나타낸다.

n6은 1∼3의 정수를 나타냄.]

편광막 형성용 조성물에 함유되는 2색성 색소는 2종 이상이지만, 2종 내지 3종의 2색성 색소를 함유하면 더 바람직하고, 2종 내지 3종의 아조 색소(1)를 함유하면 한층 더 바람직하다. 이 2종 내지 3종의 아조 색소(1)의 조합 [「제1 색소」, 「제2 색소」 및 「제3 색소」라는 명칭으로 나타낸다.] 중, 적합한 조합을 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

상기 표에 나타낸 아조 색소(1)의 조합을 함유하는 편광막 형성용 조성물에 의하면, 후술하는 본 편광막의 제조 방법에 의해, 식 (I)∼식 (V)로 나타내어지는 관계를 모두 만족시키는 흡수 스펙트럼을 갖는 본 편광막이 얻어지기 쉬워진다.

또한, 표에서의 표기는, 아조 색소(1)의 구체예의 부호에 대응하고 있고, 예컨대 「1-5」란, 「식 (1-5)로 나타내어지는 아조 색소(1)」를 의미한다.

편광막 형성용 조성물에서의 2색성 색소의 함유량은, 예컨대 편광막 형성용 조성물의 합계 100 질량부에 대하여, 1 질량부 이상 90 질량부 이하가 바람직하고, 1 질량부 이상 50 질량부 이하가 보다 바람직하며, 3 질량부 이상 10 질량부 이하가 더 바람직하다.

편광막 형성용 조성물에서의 2색성 색소의 함유량은, 예컨대 후술하는 중합성 액정 화합물의 합계 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부 이상 50 질량부 이하가 바람직하고, 0.1 질량부 이상 20 질량부 이하가 보다 바람직하며, 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하가 더 바람직하다. 2색성 색소의 함유량이, 이 범위 내이면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고, 중합성 액정 화합물을 중합시킬 수 있다.

<중합성 액정 화합물>

편광막 형성용 조성물은, 실용적인 강도의 편광막이 얻어지는 점에서, 중합성 액정 화합물을 함유하면 바람직하다. 중합성 액정 화합물이란, 중합성기를 가지며, 액정 상태를 나타내는 화합물이다. 중합성기란, 중합성 액정 화합물의 중합 반응에 관여하는 기를 의미한다.

중합성 액정 화합물로서는, 중합성 네마틱 액정 화합물 및 중합성 스멕틱 액정 화합물을 들 수 있고, 편광 성능의 관점에서, 중합성 스멕틱 액정 화합물이 바람직하다.

중합성 스멕틱 액정 화합물이 나타내는 액정 상태는, 고차의 스멕틱상인 것이 보다 바람직하다. 여기서 말하는 고차의 스멕틱상이란, 스멕틱 B상, 스멕틱 D상, 스멕틱 E상, 스멕틱 F상, 스멕틱 G상, 스멕틱 H상, 스멕틱 I상, 스멕틱 J상, 스멕틱 K상 및 스멕틱 L상이며, 그 중에서도, 스멕틱 B상, 스멕틱 F상 및 스멕틱 I상이 보다 바람직하다.

중합성 스멕틱 액정 화합물이 나타내는 액정 상태에 의해, 배향 질서도가 높은 본 편광막을 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이 배향 질서도가 높은 본 편광막은 X선 반사 측정에서 블랙 피크가 얻어지는 것이다.

블랙 피크란, 분자 배향의 면주기 구조에 유래하는 피크이며, 편광막 형성용 조성물에 의하면, 주기 간격이 3.0 Å∼5.0 Å인 본 편광막을 얻을 수 있다.

바람직한 중합성 스멕틱 액정 화합물로서는, 예컨대 식 (2)로 나타내어지는 화합물(이하, 경우에 따라 「화합물 (2)」라고 함.)을 들 수 있다.

U¹-V¹-W¹-X¹-Y¹-X²-Y²-X³-W²-V²-U² (2)

[식 (2) 중,

X¹, X² 및 X³은, 서로 독립적으로, 치환기를 갖고 있어도 좋은 p-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 단, X¹, X² 및 X³ 중 하나 이상은 치환기를 갖고 있어도 좋은 p-페닐렌기이다.

Y¹ 및 Y²은, 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 중합성기를 나타낸다.

U²은, 중합성기를 나타낸다.

W¹ 및 W²은, 서로 독립적으로, 단결합, -O-, -S-, -COO- 또는 -OCOO-를 나타낸다.

V¹ 및 V²은, 서로 독립적으로, 치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 알칸디일기를 구성하는 -CH₂-는, -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어 있어도 좋다.]

X¹, X² 및 X³ 중 하나 이상은 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기이지만, 이들 중, 2개 이상이 치환기를 갖고 있어도 좋은 p-페닐렌기인 것이 바람직하다.

p-페닐렌기는, 무치환인 것이 바람직하다. 시클로헥산-1,4-디일기는, 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기인 것이 바람직하고, 이 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기도 무치환인 것이 보다 바람직하다.

p-페닐렌기 또는 시클로헥산-1,4-디일기가 임의로 갖는 치환기로서는, 메틸기, 에틸기 및 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 시아노기; 할로겐 원자 등을 들 수 있다. 또한, 시클로헥산-1,4-디일기를 구성하는 -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NR-로 치환되어 있어도 좋다. R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기이다.

Y¹은 -CH₂CH₂-, -COO- 또는 단결합이면 바람직하고, Y²는 -CH₂CH₂- 또는 -CH₂O-이면 바람직하다.

U²는, 중합성기이다. U¹은, 수소 원자 또는 중합성기이며, 바람직하게는 중합성기이다. 즉, U¹ 및 U²는, 모두 중합성기이면 바람직하고, 모두 광중합성기인 것이 바람직하다. 광중합성기란, 후술하는 광중합 개시제로부터 발생한 활성 라디칼이나 산 등에 의해 중합 반응에 관여할 수 있는 기를 말한다. 광중합성기를 갖는 중합성 스멕틱 액정 화합물을 이용하면, 보다 저온 조건하에서 중합성 스멕틱 액정 화합물을 중합시킬 수 있는 점에서도 유리하다.

U¹ 및 U²의 중합성기는 서로 상이하여도 좋지만, 동일한 종류의 기인 것이 바람직하다. 중합성기로서는, 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. U¹ 및 U²가 동일 종류의 중합성기라는 것은 예컨대, U¹ 및 U²가 모두 아크릴로일옥시기인 경우 등을 말한다.

V¹ 및 V²의 알칸디일기로서는, 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 있다. V¹ 및 V²는, 바람직하게는 탄소수 2∼12의 알칸디일기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼12의 알칸디일기이다.

알칸디일기가 임의로 갖는 치환기로서는, 시아노기 및 할로겐 원자 등을 들 수 있지만, 알칸디일기는, 무치환인 것이 바람직하고, 무치환이며 직쇄상의 알칸디일기인 것이 보다 바람직하다.

W¹ 및 W²는, 서로 독립적으로, 바람직하게는 단결합 또는 -O-이다.

화합물 (2)로서는, 식 (2-1)∼식 (2-24)로 각각 나타내어지는 화합물 등을 들 수 있다. 화합물 (2)의 구체예가, 시클로헥산-1,4-디일기를 갖는 경우, 그 시클로헥산-1,4-디일기는 트랜스체인 것이 바람직하다.

중합성 스멕틱 액정 화합물은, 단독 또는 2종 이상을 혼합하여, 편광막 형성용 조성물에 이용할 수 있다. 또한, 2종 이상의 중합성 스멕틱 액정 화합물을 이용하여, 이 2종 이상의 중합성 스멕틱 액정 화합물 중, 1종 이상이 화합물 (2)여도 좋다.

중합성 스멕틱 액정 화합물을 편광막 형성용 조성물에 이용하는 경우, 미리 중합성 스멕틱 액정 화합물의 상전이 온도를 구하고, 그 상전이 온도를 하회하는 온도 조건하에서, 중합성 스멕틱 액정 화합물이 중합하도록, 편광막 형성용 조성물의 중합성 스멕틱 액정 화합물 이외의 성분을 조정한다. 이러한 중합 온도를 컨트롤할 수 있는 성분으로서는, 후술하는 광중합 개시제, 광증감제 및 중합 금지제 등을 들 수 있다. 이들 종류 및 양을 적절하게 조절함으로써 중합성 스멕틱 액정 화합물의 중합 온도를 컨트롤할 수 있다. 또한, 편광막 형성용 조성물에, 2종 이상의 중합성 스멕틱 액정 화합물의 혼합물을 이용하는 경우에도, 2종 이상의 중합성 스멕틱 액정 화합물의 혼합물의 상전이 온도를 구한 후, 상기와 같이 하여, 중합 온도를 컨트롤한다.

화합물 (2) 중에서도, 식 (2-2), 식 (2-3), 식 (2-4), 식 (2-6), 식 (2-7), 식 (2-8), 식 (2-13), 식 (2-14), 식 (2-15) 및 식 (2-24)로 각각 나타내어지는 것으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하다.

중합성 스멕틱 액정 화합물은, 2종 이상을 혼합함으로써, 또는 함께 이용되는 중합 개시제와의 상호 작용에 의해, 용이하게 상전이 온도를 하회하는 온도 조건하에서, 즉 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 충분히 유지한 채, 중합시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 중합성 스멕틱 액정 화합물은, 중합 개시제와의 상호 작용에 의해 70℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이하의 온도 조건하에서, 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 충분히 유지한 채 중합할 수 있는 화합물인 것이 바람직하다.

편광막 형성용 조성물 중에 함유되는 중합성 스멕틱 액정 화합물은, 단독종이어도, 복수종(2종 이상)이어도 좋지만, 복수종인 것이 바람직하다.

중합성 스멕틱 액정 화합물을 함유하는 편광막 형성용 조성물을 이용하는 경우, 중합성 스멕틱 액정 화합물의 함유 비율은, 편광막 형성용 조성물의 고형분에 대하여, 70 질량%∼99.9 질량%가 바람직하고, 90 질량%∼99.9 질량%가 보다 바람직하다. 중합성 스멕틱 액정 화합물의 함유 비율이 상기 범위 내이면, 중합성 스멕틱 액정 화합물의 배향성이 높아지는 경향이 있다. 여기서, 고형분이란, 편광막 형성용 조성물로부터 용제 등의 휘발성 성분을 제외한 성분의 합계량을 말한다. 또한, 복수종의 중합성 스멕틱 액정 화합물이 편광막 형성용 조성물에 함유되는 경우, 그 합계 함유 비율이 상기한 범위이면 좋다.

<용제>

편광막 형성용 조성물은, 용제를 포함하고 있어도 좋다. 일반적으로 중합성 스멕틱 액정 화합물의 점도가 높기 때문에, 용제를 포함함으로써 도포가 용이해지고, 결과로서 편광막의 형성이 쉬워지는 경우가 많다. 용제로서는, 중합성 스멕틱 액정 화합물 및 2색성 색소를 용해할 수 있는 용제가 바람직하다. 또한, 편광막 형성용 조성물의 중합 반응에 불활성인 용제인 것이 바람직하다.

용제로서는, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 또는 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 및 젖산에틸 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 2-헵타논 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산 및 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔 및 크실렌(크실렌은, o-체, m-체 및 p-체 중 어느 것이어도 좋고, 이들로부터 선택되는 2종 이상의 혼합물이어도 좋다.) 등의 방향족 탄화수소 용제, 아세토니트릴 등의 니트릴 용제; 테트라히드로푸란 및 디메톡시에탄 등의 에테르 용제; 클로로포름 및 클로로벤젠 등의 염소 함유 용제 등을 들 수 있다. 이들 용제는, 단독종으로 이용하여도 좋고, 복수종을 조합시켜 이용하여도 좋다.

용제의 함유량은, 편광막 형성용 조성물의 총량에 대하여 50 질량%∼98 질량%가 바람직하다. 환언하면, 편광막 형성용 조성물에서의 고형분은, 2 질량%∼50 질량%가 바람직하다. 고형분이 2 질량% 이상이면, 박형의 본 편광막이 얻어지기 쉬운 경향이 있다. 한편, 고형분이 50 질량% 이하이면, 편광막 형성용 조성물의 점도가 낮아지기 때문에, 편광막의 두께가 대략 균일하게 됨으로써, 이 편광막에 불균일이 생기기 어려워지는 경향이 있다. 또한, 이러한 고형분은, 후술하는 편광막의 원하는 두께를 형성할 수 있도록 하여 정할 수 있다.

<중합 반응 조제>

편광막 형성용 조성물은, 중합 개시제를 함유하면 바람직하다. 중합 개시제는, 중합성 스멕틱 액정 화합물의 중합 반응을 개시할 수 있는 화합물이며, 보다 저온 조건하에서, 중합 반응을 개시할 수 있는 점에서, 광중합 개시제가 바람직하다. 구체적으로는, 광의 작용에 의해 활성 라디칼 또는 산을 발생시킬 수 있는 화합물이 광중합 개시제로서 이용된다. 광중합 개시제 중에서도, 광의 작용에 의해 라디칼을 발생시키는 것이 보다 바람직하다.

중합 개시제로서는, 예컨대, 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 알킬페논 화합물, 아실포스핀옥사이드 화합물, 트리아진 화합물, 요오드늄염 및 술포늄염 등을 들 수 있다.

벤조인 화합물로서는, 예컨대, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.

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

알킬페논 화합물로서는, 예컨대, 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 및 2-히드록시-2-메틸-1-〔4-(1-메틸비닐)페닐〕프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.

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

트리아진 화합물로서는, 예컨대, 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 및 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐〕-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.

중합 개시제는, 시장에서 용이하게 입수할 수 있는 것을 이용할 수 있다. 시판되는 광중합 개시제로서는, "이르가큐어(Irgacure)907", "이르가큐어184", "이르가큐어651", "이르가큐어819", "이르가큐어250", "이르가큐어369"(치바 재팬(주)); "세이쿠올BZ", "세이쿠올Z", "세이쿠올BEE"(세이코화학(주)); "카야큐어(kayacure) BP100"(니혼카야쿠(주)); "카야큐어-UVI-6992"(다우사 제조); "아데카옵토마 SP-152", "아데카옵토마 SP-170"((주)ADEKA); "TAZ-A", "TAZ-PP"(니혼 시이벨헤그너사); 및 "TAZ-104"(산와케미컬사) 등을 들 수 있다.

편광막 형성용 조성물이 중합 개시제를 함유하는 경우, 그 함유량은, 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물(중합성 스멕틱 액정 화합물)의 종류 및 그 양에 따라 적절하게 조절할 수 있지만, 예컨대 중합성 액정 화합물(중합성 스멕틱 액정 화합물)의 합계 100 질량부에 대한 중합 개시제의 함유량은, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼20 질량부가 보다 바람직하며, 0.5∼10 질량부가 더 바람직하다. 중합성 개시제의 함유량이, 이 범위 내이면, 중합성 스멕틱 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고 중합시킬 수 있기 때문에, 중합성 스멕틱 액정 화합물이 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채로 중합할 수 있다.

편광막 형성용 조성물이 중합 개시제를 함유하는 경우, 편광막 형성용 조성물에는 증감제를 함유하고 있어도 좋다. 증감제로서는, 광증감제가 바람직하다. 증감제로서는, 예컨대 크산톤 및 티옥산톤 등의 크산톤 화합물(예컨대 2,4-디에틸티옥산톤, 2-이소프로필티옥산톤 등); 안트라센 및 알콕시기 함유 안트라센(예컨대 디부톡시안트라센 등) 등의 안트라센 화합물; 페노티아진 및 루브렌 등을 들 수 있다.

편광막 형성용 조성물이 중합 개시제 및 증감제를 함유하는 것인 경우, 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물(중합성 스멕틱 액정 화합물)의 중합 반응을 보다 촉진할 수 있다. 증감제의 사용량은, 병용하는 중합 개시제 및 중합성 스멕틱 액정 화합물의 종류 및 그 양에 따라 적절하게 조절할 수 있지만, 예컨대 중합성 스멕틱 액정 화합물의 합계 100 질량부에 대하여, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5∼8 질량부가 더 바람직하다.

편광막 형성용 조성물에 증감제를 함유시키는 것에 의해, 중합성 액정 화합물(중합성 스멕틱 액정 화합물)의 중합 반응을 촉진할 수 있는 것을 설명했지만, 중합 반응을 안정적으로 진행시키기 위해, 편광막 형성용 조성물에는 중합 금지제를 적절히 함유시킬 수도 있다. 중합 금지제를 함유하는 것에 의해, 중합성 액정 화합물(중합성 스멕틱 액정 화합물)의 중합 반응의 진행 정도를 컨트롤할 수 있다.

중합 금지제로서는, 예컨대 히드로퀴논, 알콕시기 함유 히드로퀴논, 알콕시기 함유 카테콜(예컨대 부틸카테콜 등), 피로갈롤, 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시라디칼 등의 라디칼 보충제; 티오페놀류; β-나프틸아민류 및 β-나프톨류 등을 들 수 있다.

편광막 형성용 조성물에 중합 금지제를 함유시키는 경우, 그 함유량은, 이용하는 중합성 스멕틱 액정 화합물의 종류 및 그 양, 및 증감제의 사용량 등에 따라 적절하게 조절할 수 있지만, 예컨대 중합성 액정 화합물(중합성 스멕틱 액정 화합물) 100 질량부에 대한 중합 금지제의 함유량이, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5∼8 질량부가 더 바람직하다. 중합 금지제의 함유량이, 이 범위 내이면, 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물(중합성 스멕틱 액정 화합물)의 배향을 어지럽히지 않고 중합시킬 수 있기 때문에, 중합성 액정 화합물(중합성 스멕틱 액정 화합물)이 한층 더, 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 양호하게 유지한 채 중합할 수 있다.

<레벨링제>

편광막 형성용 조성물은, 레벨링제를 함유하면 바람직하다. 레벨링제란, 편광막 형성용 조성물의 유동성을 조정하고, 편광막 형성용 조성물을 도포하여 얻어지는 도포막을 보다 평탄하게 하는 기능을 갖는 것이며, 계면활성제 등을 들 수 있다. 레벨링제는, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이 더 바람직하다.

폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는, "BYK-350", "BYK-352", "BYK-353", "BYK-354", "BYK-355", "BYK-358N", "BYK-361N", "BYK-380", "BYK-381" 및 "BYK-392" [BYK Chemie사] 등을 들 수 있다.

불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는, "메가팩 R-08", 동 "R-30", 동 "R-90", 동 "F-410", 동 "F-411", 동 "F-443", 동 "F-445", 동 "F-470", 동 "F-471", 동 "F-477", 동 "F-479", 동 "F-482" 및 동 "F-483" [DIC(주)]; "서프론 S-381", 동 "S-382", 동 "S-383", 동 "S-393", 동 "SC-101", 동 "SC-105", "KH-40" 및 "SA-100"[AGC 세이미케미컬(주)]; "E1830", "E5844"[(주)다이킨화인케미컬 연구소]; "에프톱 EF301", 동 "EF303", 동 "EF351" 및 동 "EF352" [미쓰비시 메트리얼 덴시카세이(주)] 등을 들 수 있다.

편광막 형성용 조성물에 레벨링제를 함유시키는 경우, 그 함유량은, 중합성 액정 화합물(중합성 스멕틱 액정 화합물) 100 질량부에 대하여, 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하가 바람직하고, 0.5 질량부 이상 3 질량부 이하가 더 바람직하다. 레벨링제의 함유량이 상기한 범위 내이면, 중합성 액정 화합물(중합성 스멕틱 액정 화합물)을 수평 배향시키는 것이 용이하고, 또한 얻어지는 편광막이 보다 평활해지는 경향이 있다. 중합성 스멕틱 액정 화합물에 대한 레벨링제의 함유량이 상기한 범위를 초과하면, 얻어지는 본 편광막에 불균일이 생기기 쉬운 경향이 있다. 또한, 편광막 형성용 조성물은, 레벨링제를 2종류 이상 함유하고 있어도 좋다.

<본 편광막의 형성 방법>

다음에, 편광막 형성용 조성물로부터 본 편광막을 형성시키는 방법에 대해서 설명한다. 이러한 방법에서는, 편광막 형성용 조성물을 기재상에, 바람직하게는 투명 기재상에 도포하는 것에 의해 본 편광막을 형성하는 것이 바람직하다.

<투명 기재>

투명 기재란 광, 특히 가시광을 투과할 수 있는 정도의 투명성을 갖는 기재이다. 투명성이란, 파장 380 ㎚∼780 ㎚에 걸친 광선에 대한 투과율이 80% 이상이 되는 특성을 말한다. 구체적으로, 투명 기재를 예시하면, 유리 기재나, 플라스틱제의 투광성 시트 및 투광성 필름을 들 수 있다. 또한, 이 투광성 시트나 투광성 필름을 구성하는 플라스틱으로서는, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보넨계 폴리머 등의 폴리올레핀; 환상 올레핀계 수지; 폴리비닐 알코올; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 폴리메타크릴산에스테르; 폴리아크릴산에스테르; 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스 및 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 등의 셀룰로오스에스테르; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리카보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴리에테르케톤; 폴리페닐렌술피드 및 폴리페닐렌옥사이드 등의 플라스틱을 들 수 있다. 투명 기재의 구체예 중에서, 바람직한 플라스틱제의 투광성 시트 및 투광성 필름에 대해서 보면, 플라스틱제의 투광성 필름, 즉 고분자 필름이 바람직한 것이다. 고분자 필름 중에서는, 시장에서 용이하게 입수할 수 있거나, 투명성이 우수한 점에서, 특히 바람직하게는, 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리메타크릴산에스테르로 이루어지는 고분자 필름이 바람직하다. 투명 기재를 이용하여, 본 편광막을 제조함에 있어서, 투명 기재를 운반하거나, 보관하거나 할 때에 찢어짐 등의 파손을 일으키지 않고 용이하게 취급할 수 있는 점에서, 투명 기재에 지지 기재 등을 접착해 두어도 좋다. 또한, 후술하지만, 본 편광막으로부터 원편광판을 제조할 때에, 투명 기재에 위상차성을 부여하는 경우가 있다. 이 경우에는, 투명 기재로서 고분자 필름을 준비하고, 고분자 필름을 연신 처리 등에 의해, 고분자 필름에 위상차성을 부여하여, 위상차성 필름으로 한 후, 이 위상차성 필름을 투명 기재로서 이용하면 된다. 또한, 투명 기재(고분자 필름)에 위상차성을 부여하는 방법은 나중에 설명한다.

고분자 필름 중에서는, 위상차성을 부여하는 경우에, 그 위상차값을 컨트롤하기 쉬운 점에서, 셀룰로오스에스테르, 폴리카보네이트 또는 환상 올레핀계 수지로 이루어지는 필름(셀룰로오스에스테르 필름, 폴리카보네이트 필름, 환상 올레핀계 수지 필름)이 바람직하다. 이하, 이 3종의 고분자 필름에 대해서 상술한다.

셀룰로오스에스테르 필름을 구성하는 셀룰로오스에스테르는, 셀룰로오스에 포함되는 수산기의 적어도 일부가, 아세트산에스테르화된 것이다. 이러한 셀룰로오스에스테르로 이루어지는 셀룰로오스에스테르 필름은 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되는 트리아세틸셀룰로오스 필름으로서는, 예컨대 "후지태크 필름"(후지샤신필름(주)); "KC8UX2M", "KC8UY" 및 "KC4UY"(코니카미놀타옵트(주)) 등이 있다. 이러한 시판되는 트리아세틸셀룰로오스 필름은, 그대로 또는 필요에 따라 위상차성을 부여하고 나서 투명 기재로서 이용할 수 있다. 또한, 준비한 투명 기재의 표면에, 방현 처리, 하드코트 처리, 대전 방지 처리 또는 반사 방지 처리 등의 표면 처리를 실시하고 나서, 투명 기재로서 사용할 수 있다.

고분자 필름에 위상차성을 부여하기 위해서는, 전술한 바와 같이, 이 고분자 필름을 연신하는 등의 방법에 의한다. 플라스틱, 즉 열가소성 수지로 이루어지는 고분자 필름은, 모두 연신 처리가 가능하지만, 위상차성을 제어하기 쉽다고 하는 점에서, 환상 올레핀계 수지 필름은 바람직한 것이다. 환상 올레핀계 수지 필름을 구성하는 환상 올레핀계 수지란 예컨대 노르보넨이나 다환 노르보넨계 모노머 등의 환상 올레핀의 중합체 또는 공중합체(환상 올레핀계 수지)로부터 구성되는 것이며, 이 환상 올레핀계 수지는 부분적으로, 개환부를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 개환부를 포함하는 환상 올레핀계 수지를 수소 첨가한 것이어도 좋다. 또한, 이 환상 올레핀계 수지는, 투명성을 현저히 손상하지 않는 점이나, 현저히 흡습성을 증대시키지 않는 점에서 예컨대, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀이나 비닐화 방향족 화합물(스티렌 등)과의 공중합체여도 좋다. 또한, 환상 올레핀계 수지는, 그 분자내에 극성기가 도입되어 있어도 좋다.

환상 올레핀계 수지가, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀이나 비닐기를 갖는 방향족 화합물과의 공중합체인 경우, 이 쇄상 올레핀으로서는, 에틸렌이나 프로필렌 등이며, 또한 비닐화 방향족 화합물로서는, 스티렌, α-메틸스티렌 및 알킬 치환 스티렌 등이다. 이러한 공중합체에서, 환상 올레핀에 유래하는 구조 단위의 함유 비율은, 환상 올레핀계 수지의 전체 구조 단위에 대하여, 50 몰% 이하, 예컨대 15 몰%∼50 몰% 정도의 범위이다. 환상 올레핀계 수지가, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀과, 비닐화 방향족 화합물로부터 얻어지는 3원 공중합체인 경우, 예컨대 쇄상 올레핀 유래의 구조 단위의 함유 비율은, 환상 올레핀계 수지의 전체 구조 단위에 대하여 5 몰%∼80 몰% 정도이며, 비닐화 방향족 화합물 유래의 구조 단위의 함유 비율은 5 몰%∼80 몰% 정도이다. 이러한 3원 공중합체의 환상 올레핀계 수지는, 환상 올레핀계 수지를 제조할 때에, 고가의 환상 올레핀의 사용량을 비교적 적게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.

환상 올레핀계 수지 필름을 제조할 수 있는 환상 올레핀계 수지는, 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되는 환상 올레핀계 수지로서는, "Topas"[Ticona사(독일)]; "아톤"[JSR(주)]; "제오노아(ZEONOR)" 및 "제오넥스(ZEONEX)" [니혼제온(주)]; "아펠"[미쓰이카가쿠(주) 제조] 등을 들 수 있다. 이러한 환상 올레핀계 수지를 예컨대 용제 캐스트법이나 용융 압출법 등의 공지의 제막 수단에 의해 제막하여, 필름(환상 올레핀계 수지 필름)으로 할 수 있다. 또한, 이미 필름의 형태로 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지 필름도 이용할 수 있다. 이러한 시판되는 환상 올레핀계 수지 필름으로서는 예컨대 "에스시나" 및 "SCA40"[세키스이카가쿠고교(주)]; "제오노아 필름" [옵테스(주)]; "아톤 필름"[JSR(주)] 등을 들 수 있다.

또한, 폴리카보네이트 필름에서도, 위상차성이 부여되어 있는 필름을 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 이러한 폴리카보네이트 필름으로서는, 일축 연신 필름 WRF-S[(변성 폴리카보네이트계 수지)데이진카세이(주) 제조] 등이 있다.

계속해서, 고분자 필름에 위상차성을 부여하는 방법에 대해서 간단히 설명한다. 고분자 필름은, 공지의 연신 방법에 의해 위상차성을 부여할 수 있다. 예컨대 고분자 필름이 롤에 권취되어 있는 롤(권취체)을 준비하고, 이러한 권취체로부터, 필름을 연속적으로 풀어내고, 풀어낸 필름을 가열로에 반송한다. 가열로의 설정 온도는, 고분자 필름의 유리 전이 온도 근방(℃)∼[유리 전이 온도+100](℃)의 범위, 바람직하게는, 유리 전이 온도 근방(℃)∼[유리 전이 온도+50](℃)의 범위로 한다. 가열로에서는, 필름의 진행 방향으로, 또는 진행 방향과 직교하는 방향으로 연신할 때에, 반송 방향이나 장력을 조정하여 임의의 각도에 경사를 주어 일축 또는 이축의 열 연신 처리를 행한다. 연신의 배율은, 통상 1.1∼6배 정도의 범위이며, 바람직하게는 1.1∼3.5배 정도의 범위이다. 또한, 경사 방향으로 연신하는 방법으로서는, 연속적으로 배향축을 원하는 각도로 경사지게 할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 공지의 연신 방법을 채용할 수 있다. 이러한 연신 방법은 예컨대, 일본 특허 공개 소50-83482호 공보나 일본 특허 공개 평2-113920호 공보에 기재된 방법을 들 수 있다.

투명 기재로서 이용하는 데에 있어서, 고분자 필름의 두께는, 실용적인 취급이 가능한 정도의 중량인 점, 및 충분한 투명성을 확보할 수 있는 점에서는, 얇은 쪽이 바람직하지만, 너무 얇으면 강도가 저하되어, 가공성이 뒤떨어지는 경향이 있다. 그래서, 이들 필름의 적당한 두께는, 예컨대 5 ㎛∼300 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 20 ㎛∼200 ㎛이다. 본 편광막을, 후술하는 원편광판으로서 사용하는 경우는, 이 원편광판을 이용하는 표시 장치가 모바일 용도인 것이 상정되기 때문에, 필름의 두께는 20 ㎛∼100 ㎛ 정도가 특히 바람직하다. 또한, 연신함으로써 필름에 위상차성을 부여하는 경우, 연신 후의 두께는, 연신 전의 필름의 두께나 연신 배율에 의해 결정된다.

<배향막>

본 편광막의 제조에 이용하는 기재에는, 배향막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 경우, 편광막 형성용 조성물은 배향막상에 도포하게 된다. 이 때문에 배향막은, 편광막 형성용 조성물의 도포 등에 의해 용해되지 않는 정도의 내용제성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 용제의 제거나 액정의 배향을 위한 가열 처리에서의 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 배향막으로서는, 배향성 폴리머를 이용할 수 있다.

배향성 폴리머로서는, 예컨대 분자내에 아미드 결합을 갖는 폴리아미드나 젤라틴류, 분자내에 이미드 결합을 갖는 폴리이미드 및 그 가수 분해물인 폴리아믹산, 폴리비닐알코올, 알킬 변성 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 폴리옥사졸, 폴리에틸렌이민, 폴리스티렌, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산에스테르류 등의 폴리머를 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리비닐알코올이 바람직하다. 배향막을 형성하는 이들 배향성 폴리머는, 단독으로 이용하여도 좋고, 2종류 이상을 혼합하여 이용하여도 좋다.

배향성 폴리머는, 용제에 용해한 배향성 폴리머 조성물(배향성 폴리머를 포함하는 용액)로서, 기재상에 도포하는 것에 의해, 기재상에 배향막을 형성할 수 있다. 배향성 폴리머 조성물에 이용하는 용제는, 특별히 제한은 없지만, 구체적으로는 물; 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 및 젖산에틸 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸아밀케톤 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산 및 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔 및 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제, 아세토니트릴 등의 니트릴 용매; 테트라히드로푸란 및 디메톡시에탄 등의 에테르 용매; 클로로포름 및 클로로벤젠 등의 염소 치환 탄화수소 용매 등을 들 수 있다. 이들 유기 용제는, 단독으로 이용하여도 좋고, 복수종을 조합시켜 이용하여도 좋다.

또한 배향막을 형성하기 위한 배향성 폴리머 조성물로서, 시판되는 배향막 재료를 그대로 사용하여도 좋다. 시판되는 배향막 재료로서는, 산에바(등록상표, 닛산카가쿠고교(주) 제조) 또는 옵토머(등록상표, JSR(주) 제조) 등을 들 수 있다.

기재상에 배향막을 형성하는 방법으로서는, 예컨대 기재상에, 배향성 폴리머 조성물이나 시판되는 배향막 재료를 도포하고, 그 후, 어닐링하는 것에 의해, 기재상에 배향막을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 배향막의 두께는, 예컨대 10 ㎚∼10000 ㎚의 범위이며, 바람직하게는 10 ㎚∼1000 ㎚의 범위이다.

배향막에 대하여 배향 규제력을 부여하기 위해, 필요에 따라 러빙을 행하는 것(러빙법)이 바람직하다. 배향 규제력을 부여함으로써 중합성 스멕틱 액정 화합물을 원하는 일방향(배향 방향)으로 배향시킬 수 있다.

러빙법에 의해 배향 규제력을 부여하는 방법으로서는, 예컨대 러빙천이 감겨져, 회전하고 있는 러빙롤을 준비하고, 기재상에 배향막 형성용 도포막이 형성된 적층체를 스테이지에 얹어, 회전하고 있는 러빙롤을 향해 반송함으로써, 배향막 형성용 도포막과, 회전하고 있는 러빙롤을 접촉시키는 방법을 들 수 있다.

또한, 소위 광배향막도 이용할 수 있다. 광배향막은 광배향 유기(誘起)층을 형성하고, 편광(바람직하게는, 편광 UV)을 조사하는 것에 의해 배향 규제력을 부여하는 경우도 있다. 광배향 유기층 형성에 있어서는, 우선, 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머와, 용제를 포함하는 조성물(이하, 경우에 따라 「광배향막 형성용 조성물」이라고 함)을 준비한다. 광반응성기란, 광을 조사하는 것(광조사)에 의해 액정 배향능을 발생시키는 기를 말한다. 구체적으로는, 광을 조사함으로써 생기는 분자의 배향 유기 또는 이성화 반응, 이량화 반응, 광가교 반응, 또는 광분해 반응과 같은, 액정 배향능의 기원이 되는 광반응을 발생시키는 것이다. 광반응성기 중에서도, 이량화 반응 또는 광가교 반응을 이용한 것이, 배향성이 우수하고, 편광막 형성시의 스멕틱 액정 상태를 유지하는 점에서 바람직하다. 이상과 같은 반응을 발생시킬 수 있는 광반응성기로서는, 불포화 결합, 특히 이중 결합을 갖는 것이 바람직하고, 탄소-탄소 이중 결합(C=C 결합), 탄소-질소 이중 결합(C=N 결합), 질소-질소 이중 결합(N=N 결합), 및 탄소-산소 이중 결합(C=O 결합)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 갖는 기가 특히 바람직하다.

C=C 결합을 갖는 광반응성기로서는, 예컨대, 비닐기, 폴리엔기, 스틸벤기, 스틸바졸기, 스틸바졸륨기, 칼콘기 및 신나모일기 등을 들 수 있다. C=N 결합을 갖는 광반응성기로서는, 방향족 시프 염기 및 방향족 히드라존 등의 구조를 갖는 기를 들 수 있다. N=N 결합을 갖는 광반응성기로서는, 아조벤젠기, 아조나프탈렌기, 방향족 복소환 아조기, 비스아조기 및 포르마잔기 등이나, 아족시벤젠을 기본 구조로 하는 것을 들 수 있다. C=O 결합을 갖는 광반응성기로서는, 벤조페논기, 쿠마린기, 안트라퀴논기 및 말레이미드기 등을 들 수 있다. 이들 기는, 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 알릴옥시기, 시아노기, 알콕시카르보닐기, 히드록실기, 설폰산기 및 할로겐화알킬기 등의 치환기를 갖고 있어도 좋다.

그 중에서도, 광이량화 반응을 발생시킬 수 있는 광반응성기가 바람직하고, 신나모일기 및 칼콘기가, 광배향에 필요한 편광 조사량이 비교적 적고, 열안정성이나 시간 경과에 따른 안정성이 우수한 광배향막이 얻어지기 쉽기 때문에 바람직하다. 더 말하면, 광반응성기를 갖는 폴리머로서는, 이 폴리머 측쇄의 말단부가 계피산 구조가 되는 신나모일기를 갖는 것이 특히 바람직하다.

광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머는 용제에 용해된 광배향막 형성용 조성물로서, 투명 기재상에 도포하는 것에 의해, 투명 기재상에 광배향 유기층을 형성할 수 있다. 조성물에 이용하는 용제에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 용해성에 따라, 전술한 배향성 폴리머 조성물에 이용한 바와 같은 용제를 적용할 수 있다.

광배향막 형성용 조성물에 대한, 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 농도는, 이 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 종류나 제조하고자 하는 광배향막의 두께에 의해 적절하게 조절할 수 있지만, 고형분 농도로 나타내어, 적어도 0.2 질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.3 질량%∼10 질량%의 범위가 특히 바람직하다. 또한, 광배향막의 특성이 현저히 손상되지 않는 범위에서, 배향막 형성용 조성물은, 폴리비닐 알코올이나 폴리이미드 등의 고분자 재료나 광증감제가 포함되어 있어도 좋다.

배향성 폴리머 또는 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머를 투명 기재상에 도포하는 방법으로서는, 스핀코팅법, 압출법, 그라비아코팅법, 다이코팅법, 바코팅법 및 애플리케이터법 등의 도포법이나, 플렉소법 등의 인쇄법 등의 공지의 방법이 채용된다. 또한, 본 편광막 제조를, 후술하는 롤투롤(Roll to Roll) 형식의 연속적 제조 방법에 의해 실시하는 경우, 도포 방법은 통상, 그라비아코팅법, 다이코팅법 또는 플렉소법 등의 인쇄법이 채용된다.

<본 편광막의 제조 방법>

기재상에 형성된 배향막상에, 편광막 형성용 조성물을 도포하여 도포막을 얻는다. 배향막상에 편광막 형성용 조성물을 도포하는 방법(도포 방법)으로서는 예컨대, 배향성 폴리머 또는 광반응성기를 갖는 폴리머(모노머)를 투명 기재상에 도포하는 방법으로서 예시한 것과 동일한 방법을 들 수 있다.

다음에, 도포막중에 포함되는 중합성 스멕틱 액정 화합물이 중합하지 않는 조건에서 용제를 건조 제거하는 것에 의해, 건조 피막이 형성된다. 건조 방법으로서는, 예컨대 자연 건조법, 통풍 건조법, 가열 건조 및 감압 건조법 등을 들 수 있다. 이 때, 일단, 건조 피막에 포함되는 중합성 스멕틱 액정 화합물의 액정 상태를 네마틱상(네마틱 액정 상태)으로 한 후, 네마틱상을 스멕틱상으로 전이시키면 바람직하다. 이와 같이 네마틱상을 경유하여 스멕틱상을 형성하기 위해서는, 예컨대 건조 피막에 포함되는 중합성 스멕틱 액정 화합물이 네마틱상의 액정 상태로 상전이하는 온도 이상으로 가열하고, 이어서 중합성 스멕틱 액정 화합물이 스멕틱상의 액정 상태를 나타내는 온도까지 냉각한다고 하는 방법이 채용된다.

건조 피막 중의 중합성 스멕틱 액정 화합물을 스멕틱 액정 상태로 하거나, 중합성 스멕틱 액정 화합물을, 네마틱 액정 상태를 경유하여 스멕틱 액정 상태로 하는 경우, 이용하는 중합성 스멕틱 액정 화합물의 상전이 온도를 측정함으로써, 액정 상태를 제어하는 조건(가열 조건)을 용이하게 구할 수 있다. 이 상전이 온도 측정의 측정 조건은 본원의 실시예에서 설명한다.

중합성 스멕틱 액정 화합물을 중합시킬 때, 스멕틱상의 액정 상태를 양호하게 유지하기 위해서는, 중합성 스멕틱 액정 화합물로서, 2종 이상의 중합성 스멕틱 액정 화합물을 포함하는 편광막 형성용 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 2종 이상의 중합성 스멕틱 액정 화합물의 함유량비를 조정한 편광막 형성용 조성물을 이용하면, 네마틱상을 경유하여 스멕틱상의 액정 상태를 형성한 후에, 일시적으로 과냉각 상태를 형성하는 것이 가능하고, 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 용이하게 유지하기 쉽다고 하는 이점이 있다.

다음에, 중합성 스멕틱 액정 화합물의 중합 공정에 대해서 설명한다. 여기서는, 편광막 형성용 조성물에 광중합 개시제를 함유시켜, 건조 피막 중의 중합성 스멕틱 액정 화합물의 액정 상태를 스멕틱상으로 한 후, 이 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채, 중합성 스멕틱 액정 화합물을 광중합시키는 방법에 대해서 상술한다. 광중합에서, 건조 피막에 조사하는 광으로서는, 이 건조 피막에 포함되는 광중합 개시제의 종류, 또는 중합성 스멕틱 액정 화합물의 종류(특히, 중합성 스멕틱 액정 화합물이 갖는 광중합기의 종류) 및 그 양에 따라 적절하게, 가시광, 자외광 및 레이저광으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 광이나 활성 전자선에 의해 행할 수 있다. 이들 중, 중합 반응의 진행을 컨트롤하기 쉬운 점이나, 광중합에 따른 장치로서 당분야에서 광범위하게 이용되고 있는 것을 사용할 수 있다고 하는 점에서, 자외광이 바람직하다. 따라서, 자외광에 의해, 광중합할 수 있도록, 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 스멕틱 액정 화합물이나 광중합 개시제의 종류를 선택해 두면 바람직하다. 또한, 중합시킬 때는, 자외광 조사와 함께 적당한 냉각 수단에 의해, 건조 피막을 냉각함으로써 중합 온도를 컨트롤할 수도 있다. 이러한 냉각 수단의 채용에 의해, 보다 저온에서 중합성 스멕틱 액정 화합물의 중합을 실시할 수 있으면, 전술한 투명 기재가 비교적 내열성이 낮은 것을 이용했다고 해도, 적절히 본 편광막을 형성할 수 있다고 하는 이점도 있다.

이상과 같은 광중합을 행하는 것에 의해, 중합성 스멕틱 액정 화합물은, 스멕틱상, 바람직하게는, 이미 예시한 바와 같은 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채 중합하여, 본 편광막이 형성된다. 중합성 스멕틱 액정 화합물이 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채 중합하여 얻어지는 본 편광막은, 아조계 색소(1)의 작용에도 따르고, 종래의 호스트 게스트형 편광막, 즉, 네마틱상의 액정 상태를 유지한 채 중합성 액정 화합물 등을 중합시켜 얻어지는 편광막과 비교하여 훨씬 편광 성능이 높다고 하는 이점이 있다.

본 편광막의 두께는, 0.5 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 범위가 바람직하고, 1 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하가 더 바람직하다. 따라서, 본 편광막 형성용의 도포막의 두께는, 얻어지는 본 편광막의 두께를 고려하여 정해진다. 또한, 본 편광막의 두께는, 간섭막 두께계나 레이저 현미경 또는 촉침식 막 두께계의 측정으로 구해지는 것이다.

이렇게 하여 형성된 본 편광막은, 서로 상이한 극대 흡수 파장을 갖는 2색성 색소를 2종 이상, 바람직하게는, 아조 색소(1)를 2종 이상, 특히 바람직하게는 표 1에 나타내는 아조 색소(1)의 조합을 함유하는 편광막 형성용 조성물을 이용한 것에 의해, 식 (I)∼식 (V)의 관계를 만족시키는 흡수 스펙트럼을 갖는 것이 된다. 특히, 편광막 형성용 조성물로서, 표 1에 나타내는 아조 색소(1)의 조합을 함유하는 것을 이용하면, 한층 더 용이하게 식 (I)∼식 (V)의 관계를 만족시키는 흡수 스펙트럼을 갖는 본 편광막을 얻을 수 있다.

또한, 이렇게 하여 형성된 본 편광막은, X선 반사 측정에서 블랙 피크가 얻어지는 것이면 특히 바람직하다. 이러한 블랙 피크가 얻어지는 본 편광막으로서는, 예컨대 헥사틱상 또는 크리스탈상에 유래하는 회절 피크를 나타내는 본 편광막을 들 수 있다.

또한 본 편광막은, 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 43% 이상이며, 시감도 보정 단체 편광도(Py)가 90% 이상이면 바람직하다. 여기서 말하는 시감도 보정 단체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 단체 편광도(Py)란, 파장 300 ㎚∼800 ㎚의 범위에서, 본 편광막의 투과축 방향의 투과율(T¹) 및 흡수축 방향의 투과율(T²)을 측정하고, 하기 식 (VI) 및 식 (VII)을 이용하여 단체 투과율 및 편광도를 산출하여, JIS Z8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 시감도 보정을 행한 값이다.

Ty(%)=(T¹+T²)/2 식 (VI)

Py(%)={(T¹-T²)/(T¹+T²)}×100 식 (VII)

<본 편광막(본 원편광판)의 연속적 제조 방법>

이상, 본 편광막의 제조 방법의 개요를 설명했지만, 상업적으로 본 편광막을 제조할 때에는, 연속적으로 본 편광막을 제조할 수 있는 방법이 요구된다. 이러한 연속적 제조 방법은 롤투롤 형식에 의한 것이며, 경우에 따라, 「본 제조 방법」이라고 한다. 또한, 본 제조 방법에서는 기재로서, 위상차성이 부여된 투명 기재를 이용하는 경우를 중심으로 설명한다.

본 제조 방법은 예컨대,

투명 기재가 제1 권취 코어에 권취되어 있는 제1 롤을 준비하는 공정과,

제1 롤로부터, 투명 기재를 연속적으로 보내는 공정과,

광반응성기를 갖는 폴리머와 용제를 함유하는 조성물을 도포하여, 투명 기재상에 제1 도포막을 연속적으로 형성하는 공정과,

제1 도포막으로부터 용제를 건조 제거하여, 투명 기재상에 제1 건조 피막을 형성하여, 제1 적층체를 연속적으로 얻는 공정과,

제1 건조 피막에 편광 UV를 조사하는 것에 의해, 광배향막을 형성하여, 제2 적층체를 연속적으로 얻는 공정과,

광배향막상에, 중합성 스멕틱 액정 화합물, 2색성 색소 및 용제를 함유하는 조성물을 도포하고, 광배향막상에 제2 도포막을 연속적으로 형성하는 공정과,

제2 도포막을, 제2 도포막 중에 포함되는 중합성 스멕틱 액정 화합물이 중합되지 않는 조건으로 건조하는 것에 의해, 광배향막상에 제2 건조 피막을 형성하여 제3 적층체를 연속적으로 얻는 공정과,

제2 건조 피막 중에 포함되는 중합성 스멕틱 액정 화합물을 스멕틱 액정 상태로 한 후, 스멕틱 액정 상태를 유지한 채, 중합성 스멕틱 액정 화합물을 중합시키는 것에 의해, 편광막을 연속적으로 얻는 공정과,

연속적으로 얻어진 편광막을 제2 권취 코어에 권취하여, 제2 롤을 얻는 공정을 갖는다. 여기서 도 1을 참조하여, 본 제조 방법의 주요부를 설명한다.

투명 기재가 제1 권취 코어(210A)에 권취되어 있는 제1 롤(210)은 예컨대 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 이러한 롤의 형태로 시장에서 입수할 수 있는 투명 기재로서는, 이미 예시한 투명 기재 중에서도, 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 또는 폴리메타크릴산에스테르로 이루어지는 필름 등을 들 수 있다. 또한, 본 편광막을 원편광판의 형태로 얻는 경우에 이용할 수 있다, 위상차성이 부여된 투명 기재도, 시장에서 용이하게 입수할 수 있고, 예컨대 셀룰로오스에스테르, 폴리카보네이트 또는 환상 올레핀계 수지로 이루어지는 위상차 필름 등을 들 수 있다.

계속해서, 제1 롤(210)로부터 투명 기재를 풀어낸다. 투명 기재를 풀어내는 방법은 제1 롤(210)의 권취 코어(210A)에 적당한 회전 수단을 설치하고, 이 회전 수단에 의해 제1 롤(210)을 회전시키는 것에 의해 행해진다. 또한, 제1 롤(210)로부터 투명 기재를 반송하는 방향으로, 적당한 보조롤(300)을 설치하고, 이 보조롤(300)의 회전 수단으로 투명 기재를 풀어내는 형식이어도 좋다. 또한, 제1 권취 코어(210A) 및 보조롤(300) 모두 회전 수단을 설치함으로써, 투명 기재에 적절한 장력을 부여하면서, 투명 기재를 풀어내는 형식이어도 좋다.

제1 롤(210)로부터 풀어낸 투명 기재는, 도포 장치(211A)를 통과할 때에, 그 표면상에 이 도포 장치(211A)에 의해 배향막 형성용 조성물이 도포된다. 이와 같이 연속적으로 배향막 형성용 조성물을 도포하기 위해 전술한 바와 같이, 이 도포 장치(211A)는, 그라비아코팅법, 다이코팅법, 플렉소법 등의 인쇄법이다.

도포 장치(211A)를 경유한 필름은, 투명 기재상과 제1 도포막과의 적층체에 해당하는 것이다. 이렇게 하여 제1 도포막이 형성(적층)된 투명 기재는, 건조로(212A)에 반송되고, 이 건조로(212A)에 의해 가열되어, 투명 기재와 제1 건조 피막으로 이루어지는 제1 적층체로 전화(轉化)한다. 건조로(212A)로서는 예컨대 열풍식 건조로 등이 이용된다. 건조로(212A)의 설정 온도는, 도포 장치(211A)에 의해 도포된 배향막 형성용 조성물에 포함되는 용제의 종류 등에 따라 정해진다. 또한 건조로(212A)는, 적당한 존으로 구분하고, 구분된 복수의 존마다 설정 온도가 상이한 형식이어도 좋고, 복수개의 건조로를 직렬로 배치하고, 서로 상이한 설정 온도로 각 건조로를 운전하면서, 이 복수개의 건조로를 필름이 순차 반송한다고 하는 형식이어도 좋다.

가열로(212A)를 통과하는 것에 의해 연속적으로 형성된 제1 적층체는, 계속해서, 편광 UV 조사 장치(213A)에 의해, 적층체의 제1 건조 피막측의 표면 또는 투명 기재측의 표면에 편광 UV가 조사되어, 제1 건조 피막은 광편광막으로 전화한다. 그 때, 필름의 반송 방향(D1)과, 형성되는 광배향막의 배향 방향(D2)이 이루는 각도가 대략 45˚가 되도록 한다. 도 2는, 편광 UV 조사 후에 형성된 광배향막의 배향 방향(D2)과, 필름의 반송 방향(D1)과의 관계를 모식적으로 나타내는 도면이다. 즉, 도 1은 편광 UV 조사 장치(213A) 통과 후의 제1 적층체의 표면을, 필름의 반송 방향(D1)과, 광배향막의 배향 방향(D2)을 봤을 때, 이들이 이루는 각도가 대략 45˚를 나타내는 것을 나타내고 있다.

이렇게 하여 연속적으로 형성된 제1 적층체는, 계속해서 도포 장치(211B)를 통과하는 것에 의해, 제1 적층체의 광배향막상에 편광막 형성용 조성물이 도포된 후, 건조로(212B)를 통과하는 것에 의해, 제2 적층체 또는 제2 적층체의 제2 건조 피막 중에 포함되는 중합성 스멕틱 액정 화합물이, 스멕틱의 액정 상태를 형성한 적층체가 된다. 건조로(212B)는, 광배향막상에 도포된 편광막 형성용 조성물로부터 용제를 건조 제거하는 역할과 함께, 제2 건조 피막 중에 포함되는 중합성 스멕틱 액정 화합물이 스멕틱상의 액정 상태가 되도록 열에너지를 제2 건조 피막에 부여하는 역할을 담당한다. 또한, 이미 설명한 바와 같이, 중합성 스멕틱 액정 화합물을 스멕틱상의 액정 상태로 하기 위해, 일단 중합성 스멕틱 액정 화합물을 네마틱상의 액정 상태로 하기 위해서는, 제1 적층체에는 상이한 가열 조건에 의해, 다단계의 가열 처리를 제1 적층체에 대하여 행해야 한다. 이 때문에, 건조로(212B)는, 건조로(212A)에서 설명한 바와 같이, 서로 상이한 설정 온도의 복수의 존으로 이루어지는 것이나, 서로 상이한 설정 온도의 건조로를 복수개 준비하고, 복수개의 건조로를 직렬로 설치한다고 하는 형식이면 바람직하다.

건조로(212B)를 경유한 필름은, 편광막 형성용 조성물에 포함되어 있던 용제가 충분히 제거되어, 제2 건조 피막 중의 중합성 스멕틱 액정 화합물이 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채, 광조사 장치(213B)에 반송된다. 광조사 장치(213B)에 의한 광조사에 의해, 중합성 스멕틱 액정 화합물은 액정 상태를 유지한 채, 광중합하여, 본 편광막이 배향막상에 연속적으로 형성된다.

이렇게 하여 연속적으로 형성된 본 편광막은, 투명 기재 및 배향막을 포함한 적층체의 형태로 제2 권취 코어(220A)에 권취되어, 제2 롤(220)의 형태가 얻어진다. 형성된 본 편광막을 권취하여 제2 롤을 얻을 때, 적당한 스페이서를 이용하여 함께 권취하여도 좋다.

이와 같이, 투명 기재가, 제1 롤/도포 장치(211A)/건조로(212A)/편광 UV 조사 장치(213A)/도포 장치(211B)/건조로(212A)/광조사 장치(213A)의 순으로 통과함으로써, 투명 기재상의 광배향막상에 본 편광막이 연속적으로 제조된다.

또한, 도 1에 도시하는 본 제조 방법에서는, 투명 기재로부터 본 편광막까지를 연속적으로 제조하는 방법을 나타냈지만, 예컨대 투명 기재가, 제1 롤/도포 장치(211A)/건조로(212A)/편광 UV 조사 장치(213A)의 순으로 통과시킴으로써, 연속적으로 형성된 제1 적층체를 권취 코어에 권취하여, 제1 적층체를 롤의 형태로 제조하고, 롤로부터 제1 적층체를 풀어내고, 풀어낸 제1 적층체를, 도포 장치(211B)/건조로(212A)/광조사 장치(213A)의 순으로 통과시켜, 본 편광막을 제조하여도 좋다.

이상, 투명 기재/광배향막/본 편광막의 적층체의 형태인 경우를 중심으로, 본 편광막의 구성 및 제조 방법을 설명해 왔지만, 전술한 바와 같이, 본 편광막은, 이러한 적층체로부터 광배향막이나 투명 기재를 박리하여도 좋고, 적층체에, 투명 기재/광배향막/본 편광막 이외의 층 또는 막을 적층한 형태로 하여도 좋다. 이들 층 및 막으로서는, 이미 진술한 바와 같이, 본 편광막은 위상차 필름을 더 구비하고 있어도 좋고, 반사 방지층 또는 휘도 향상 필름을 더 구비하고 있어도 좋다.

또한, 투명 기재 자체를 위상차 필름으로 함으로써, 위상차 필름/광배향막/본 편광막의 형태의 원편광판 또는 타원 편광판으로 할 수도 있다. 예컨대, 위상차 필름으로서 1축 연신한 1/4 파장판을 이용한 경우, 편광 UV의 조사 방향을 투명 기재의 반송 방향에 대하여 대략 45˚가 되도록 설정함으로써, 롤-투-롤로 원편광판을 제작하는 것이 가능하다. 이와 같이 원편광판을 제조할 때에 이용되는 1/4 파장판은, 가시광에 대한 면내 위상차값이, 파장이 짧아짐에 따라 작아지는 특성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 위상차 필름으로서 1/2 파장판을 이용하여, 그 지상축과 편광막의 흡수축의 각도를 어긋나게 하여 설정한 직선 편광판 롤을 제작하고, 편광막을 형성한 면과 반대측에 1/4 파장판을 더 형성함으로써 광대역의 원편광판으로 하는 것도 가능하다.

이상, 설명한 본 제조 방법에서, 투명 기재를, 위상차성을 갖지 않는 기재로 대체하여도 좋다. 이 경우, 본 원편광판을 제조하기 위해서는, 우선 본 제조 방법의 실시 후에 얻어진, 기재(위상차성을 갖지 않음)/광배향막/본 편광막의 적층체로부터, 본 편광막을 박리하여 권취체(225)로 한다. 한편, 위상차 필름이 권취되어 있는 권취체(230)를 준비한다. 그리고, 권취체(225)로부터 본 편광막을, 권취체(230)로부터 위상차 필름을 연속적으로 풀어내고, 이들을 적당한 방법으로 접합하면, 본 원편광판을 제조할 수 있다. 이 방법의 주요부를 도 3에 도시한다. 이 경우도, 위상차 필름과 본 편광막의 배향 방향에 대하여, 대략 45˚가 되도록 접합하면 좋다. 또한, 본 편광막과 위상차 필름을 접합할 때는, 적당한 점착제를 이용하여, 점착제로부터 형성되는 점착층을 통해, 본 편광막과 위상차 필름을 접합하여도 좋다.

또한, 본 제조 방법에 의해 제조한 본 편광막이 식 (I)∼식 (V)의 관계를 만족하는 흡수 스펙트럼을 갖는 것을 구하는 경우, 투명 기재 등을 박리하는 것에 의해 본 편광막을 단막의 상태로 얻고, 이 단막의 본 편광막을 정법에 의해 흡수 스펙트럼을 측정하면 되지만, 예컨대 미리, 투명 기재 등의 흡수 스펙트럼을 측정해 두고, 이 투명 기재 등의 흡수 스펙트럼을 베이스 라인으로 하여, 투명 기재 등의 위에 형성된 채의 본 편광막의 흡수 스펙트럼을 측정해 두는 방법이나, 미리, 투명 기재 등의 흡수 스펙트럼을 측정해 두고, 계속해서, 투명 기재 등의 위에 형성된 채의 본 편광막의 흡수 스펙트럼을 측정하여, 투명 기재 등 위에 형성된 채의 본 편광막의 흡수 스펙트럼과, 투명 기재 등의 흡수 스펙트럼과의 차분을 구한다고 하는 방법이어도 좋다. 이들 미리 투명 기재 등의 흡수 스펙트럼을 측정하는 수단을 이용하는 것에 의해, 투명 기재 등을 박리하지 않고 간편히 본 편광막의 흡수 스펙트럼을 구할 수 있다.

<본 편광막의 용도>

본 편광막은, 유기 EL(일렉트로 루미네선스) 표시 장치에 매우 유용한 본 원편광판의 제조를 가능하게 한다. 또한, 이 표시 장치는 무기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치여도 좋다.

도 4 및 도 6은, 본 편광막을 이용한 EL 표시 장치(이하, 경우에 따라 「본 유기 EL 표시 장치」라고 함.)의 단면 구성을 모식적으로 나타내는 개략도이다.

본 편광막을 이용한, 본 유기 EL 표시 장치(30)에 대해서, 도 4를 참조하여 설명한다. 본 유기 EL 표시 장치에, 본 편광막을 이용하는 경우, 본 편광막을 원 편광판(이하, 경우에 따라 「본 원편광판」이라고 함.)으로 한 후 이용하는 것이 바람직하다. 본 원편광판에는 2개의 실시형태가 있다. 그래서, 본 유기 EL 표시 장치(30)의 구성 등을 설명하기 전에, 본 원편광판의 2개의 실시형태에 대해서, 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5의 (C1)는 본 원편광판(110)의 제1 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이 제1 실시형태는, 본 편광막(3)상에 추가로 위상차층(위상차 필름)(4)을 설치한 본 원편광판(110)이다. 도 5의 (C2)는 본 원편광판(110)의 제2 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이 제2 실시형태는, 편광자를 제조할 때에 이용한 투명 기재(1)로서, 미리 위상차성이 부여되어 있는 투명 기재(위상차 필름)를 이용함으로써, 투명 기재(1) 자체가 위상차층(4)으로서의 기능을 겸비한 것으로 한 본 원편광판(110)이다.

본 유기 EL 표시 장치(30)는, 화소 전극(35)이 형성된 기판(33)상에, 발광원인 유기 기능층(36), 및 캐소드 전극(37)이 적층된 것이다. 기판(33)을 사이에 두고 유기 기능층(36)과 반대측에, 원편광판(31)이 배치되고, 이러한 원편광판(31)으로서 본 원편광판(110)이 이용된다. 화소 전극(35)에 플러스의 전압, 캐소드 전극(37)에 마이너스의 전압을 가하고, 화소 전극(35) 및 캐소드 전극(37) 사이에 직류 전류를 인가함으로써, 유기 기능층(36)이 발광한다. 발광원인 유기 기능층(36)은, 전자 수송층, 발광층 및 정공 수송층 등을 포함한다. 유기 기능층(36)으로부터 출사한 광은, 화소 전극(35), 층간 절연막(34), 기판(33), 원편광판(31)(본 원편광판(110))을 통과한다. 유기 기능층(36)을 갖는 유기 EL 표시 장치에 대해서 설명하지만, 무기 기능층을 갖는 무기 EL 표시 장치에도 적용하여도 좋다.

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

이어서, 기판(33)의 박막 트랜지스터(40)가 설치되어 있는 면의 반대의 면에, 원편광판(31)(본 원편광판(110))을 설치한다.

본 원편광판(110)을 원편광판(31)으로서 이용하는 경우, 그 적층 순서를 도 4의 점선으로 둘러싸인 C부분의 확대도를 참조하여 설명한다. 본 원편광판(110)을 원편광판(31)으로서 이용하는 경우, 본 원편광판(110)에 있는 위상차층(4)이, 기판(33)측에 배치된다. 도 5의 (C1)은, 본 원편광판(110)의 제1 실시형태를 원편광판(31)으로서 이용한 확대도이며, 도 5의 (C2)는, 본 원편광판(110)의 제2 실시형태를 원편광판(31)으로서 이용한 확대도이다.

다음에, 본 유기 EL 표시 장치(30)의 본 편광막(31)[원편광판(110)] 이외의 부재에 대해서 간단히 설명한다.

기판(33)으로서는, 사파이어 유리 기판, 석영 유리 기판, 소다 유리 기판 및 알루미나 등의 세라믹 기판; 구리 등의 금속 기판; 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 도시하지 않지만, 기판(33)상에 열전도성막을 형성하여도 좋다. 열전도성막으로서는, 다이아몬드 박막(DLC 등) 등을 들 수 있다. 화소 전극(35)을 반사형으로 하는 경우는, 기판(33)과는 반대 방향으로 광이 출사한다. 따라서, 투명 재료뿐만 아니라, 스테인리스 등의 비투과 재료를 이용할 수 있다. 기판은 단일로 형성되어 있어도 좋고, 복수의 기판을 접착제로 접합시켜 적층 기판으로서 형성되어 있어도 좋다. 또한, 이들 기판은, 판형의 것에 한정하는 것이 아니라, 필름이어도 좋다.

박막 트랜지스터(40)로서는 예컨대, 다결정 실리콘 트랜지스터 등을 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 저항값을 낮게 억제하는 기능이 있으며, 일반적으로는 그 배선 전극은, Al, Al 및 천이 금속(단 Ti을 제외), Ti 또는 질화티탄(TiN) 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 사용된다.

박막 트랜지스터(40)와 화소 전극(35) 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 및 아크릴 수지 등의 수지계 재료의 도포막 등, 절연성을 갖는 것이면 어느 것이어도 좋다.

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

다음에, 투명 전극인 화소 전극(35)과, 발광원인 유기 기능층(36)과, 캐소드 전극(37)을 포함하는 EL 소자에 대해서 설명한다. 유기 기능층(36)은, 각각 적어도 1층의 홀 수송층 및 발광층을 가지며, 예컨대 전자 주입 수송층, 발광층, 정공 수송층 및 정공 주입층을 순차 갖는다.

화소 전극(35)으로서는, 예컨대 ITO(주석 도핑 산화인듐), IZO(아연 도핑 산화인듐), IGZO, ZnO, SnO₂ 및 In₂O₃ 등을 들 수 있지만, 특히 ITO나 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 제한되지 않으며 Ar, He, Ne, Kr 및 Xe 등의 불활성 가스, 또는 이들 혼합 가스를 이용하면 좋다.

캐소드 전극(37)의 구성 재료로서는 예컨대 K, Li, Na, Mg, La, Ce, Ca, Sr, Ba, Al, Ag, In, Sn, Zn 및 Zr 등의 금속 원소가 이용되면 좋지만, 전극의 작동 안정성을 향상시키기 위해서는, 예시한 금속 원소로부터 선택되는 2성분 또는 3성분의 합금계를 이용하는 것이 바람직하다. 합금계로서는, 예컨대 Ag·Mg(Ag: 1 at%∼20 at%), Al·Li(Li: 0.3 at%∼14 at%), In·Mg(Mg: 50 at%∼80 at%) 및 Al·Ca(Ca: 5 at%∼20 at%) 등이 바람직하다.

캐소드 전극(37)은, 증착법 및 스퍼터법 등에 의해 형성된다. 캐소드 전극(37)의 두께는, 0.1 ㎚ 이상, 바람직하게는 1 ㎚∼500 ㎚ 이상인 것이 바람직하다.

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

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

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 의해 형성된 것, 유기물에 의해 형성된 것과 무기물에 의해 형성된 것을 포함하는 것, 고분자 재료, 저분자 재료, 고분자 재료와 저분자 재료를 포함하는 것 등을 이용할 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, EL 소자용으로서 공지의 여러 가지의 것을 이용한 유기 기능층(36)을, 본 유기 EL 표시 장치(30)에 이용할 수 있다.

캐소드 전극(37)과 밀봉 덮개(39)의 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.

도 6은, 본 유기 EL 표시 장치(30)의 다른 양태의 단면 구성을 나타내는 개략도이다. 이 본 유기 EL 표시 장치(30)는, 박막 밀봉막(41)을 이용한 밀봉 구조를 가지며, 어레이 기판의 반대면으로부터도 출사광을 얻을 수 있다.

박막 밀봉막(41)으로서는 전해 콘덴서의 필름에 DLC(다이아몬드형 카본)를 증착한 DLC막을 이용하는 것이 바람직하다. DLC막은 수분 침투성이 매우 나쁘다고 하는 특성이 있고, 방습 성능이 높다. 또한 DLC막 등을 캐소드 전극(37)의 표면에 직접 증착하여 형성하여도 좋다. 또한 수지 박막과 금속 박막을 다층으로 적층하여, 박막 밀봉막(41)을 형성하여도 좋다.

이상과 같이 하여, 본 발명에 따른 신규한 편광막(본 편광막), 및 본 편광막을 포함하는 본 원편광판을 구비한 신규한 본 유기 EL 표시 장치가 제공된다.

본 유기 EL 표시 장치는, 본 편광막을 포함하는 본 원편광판을 구비하는 것에 의해, 파장 450 ㎚의 광의 강도를 I450, 파장 550 ㎚의 광의 강도를 I550, 파장 650 ㎚의 광의 강도를 I650으로 했을 때,

1≤I450/I550<2 (X)

1≤I450/I650<2 (XI)

로 나타내어지는 관계를 모두 만족시키는 발광 스펙트럼을 갖는 것이 된다. 본 유기 EL 표시 장치는, 본 편광막이 유기 EL 발광 소자로부터의 광, 특히 수명이 짧은 청색광(파장 450 ㎚ 부근의 발광 소자)을 거의 흡수하는 경우가 없기 때문에, 유기 EL 발광 소자의 발광 강도를 올릴 필요가 없어, 유기 EL 화상 표시 장치의 고수명화를 달성할 수 있다. 이 때문에 본 편광막 및 본 원편광판은 산업상의 가치가 매우 높은 것이다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 상세히 설명한다. 예 중 「%」 및 「부」는, 특별히 기재가 없는 한, 질량% 및 질량부이다.

본 실시예에서는, 하기의 중합성 스멕틱 액정 화합물을 이용하였다.

화합물 (2-6)(하기 식 (2-6)으로 나타내어지는 화합물)

화합물 (2-6)은, Lub et al. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996) 기재의 방법으로 합성하였다.

〔상전이 온도의 측정〕

화합물 (2-6)의 상전이 온도는, 화합물 (2-6)으로 이루어지는 막의 상전이 온도를 구함으로써 확인하였다. 그 조작은 이하와 같다.

배향막을 형성한 유리 기판상에, 화합물 (2-6)으로 이루어지는 막을 형성하고, 가열하면서, 편광 현미경(BX-51, 올림푸스사제)에 의한 텍스쳐 관찰에 의해 상전이 온도를 확인하였다. 화합물 (2-6)으로 이루어지는 막은, 120℃까지 승온 후, 온도를 내릴 때에, 112℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 110℃에서 스멕틱 A상으로 상전이하며, 94℃에서 스멕틱 B상으로 상전이한 것을 확인하였다.

화합물 (2-8) (하기 식 (2-8)로 나타내어지는 화합물)

화합물 (2-8)은, 전술한 화합물 (2-6)의 합성을 참고로서 합성하였다.

〔상전이 온도의 측정〕

화합물 (2-6)의 상전이 온도 측정과 마찬가지로 하여, 화합물 (2-8)의 상전이 온도를 확인하였다. 화합물 (2-8)은, 140℃까지 승온 후, 온도를 내릴 때에, 131℃에서 네마틱상으로 상전이하고 80℃에서 스멕틱 A상으로 상전이하며, 68℃에서 스멕틱 B상으로 상전이한 것을 확인하였다.

실시예 1

〔편광막 형성용 조성물의 조제〕

표 3에 나타내는 성분을 혼합하여, 80℃에서 1시간 교반함으로써, 편광막 형성용 조성물을 얻었다. 또한, 각 성분의 구조 및 배합 조성(2색성 색소의 조성은, 표 3 참조)은 이하와 같다.

중합성 스멕틱 액정 화합물; 화합물 (2-6) 90부

화합물 (2-8) 10부

2색성 색소;

화합물 (1-5) 2.5부

화합물 (1-8) 2.5부

화합물 (1-21) 2.5부

중합 개시제;

2-디메틸아미노-2-벤질-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(이르가큐어369; 치바 스페셜티 케미컬즈사 제조) 6부

레벨링제;

폴리아크릴레이트 화합물(BYK-361N; BYK-Chemie사 제조) 1.2부

용제; 크실렌 250부

〔상전이 온도의 측정〕

화합물 (2-6) 및 화합물 (2-8)의 경우와 마찬가지로, 상기한 바와 같이 하여 조제한 편광막 형성용 조성물에 포함되는 화합물 (2-6) 및 화합물 (2-8)의 혼합물(화합물 (2-6) 및 화합물 (2-8)의 혼합비는 90부: 10부)의 상전이 온도를 구했다. 이 중합성 액정 화합물은, 140℃까지 승온 후, 온도를 내릴 때에, 116℃에서 네마틱상으로 상전이하고 107℃에서 스멕틱 A상으로 상전이하며, 76℃에서 스멕틱 B상으로 상전이한 것을 확인하였다.

〔본 편광막의 제조 및 평가〕

1. 배향막의 형성

투명 기재로서 유리 기판을 이용하였다.

유리 기판상에, 폴리비닐 알코올(폴리비닐 알코올 1000 완전 비누화형, 와코쥰야쿠고교주식회사 제조)의 2질량% 수용액(배향성 폴리머 조성물)을 스핀코트법에 의해 도포하고, 건조 후, 두께 100 ㎚의 막을 형성하였다. 계속해서, 얻어진 막의 표면에 러빙 처리를 실시하는 것에 의해 배향막을 형성하였다. 러빙 처리는, 반자동 러빙 장치(상품명: LQ-008형, 죠요코가쿠 주식회사 제조)를 이용하여, 천(상품명: YA-20-RW, 요시카와카코 주식회사 제조)에 의해, 압입량 0.15 ㎜, 회전수 500 rpm, 16.7 ㎜/s의 조건으로 행하였다. 이러한 러빙 처리에 의해, 유리 기판상에 배향막이 형성된 적층체(1)를 얻었다.

2. 편광막의 형성

적층체(1)의 배향막상에, 편광막 형성용 조성물을 스핀코트법에 의해 도포하고, 120℃의 핫플레이트상에서 1분간 가열 건조한 후, 조속하게 실온까지 냉각하여, 배향막상에 건조 피막을 형성하였다. 이러한 건조 피막에서, 포함되는 중합성 스멕틱 액정 화합물의 액정 상태는, 스멕틱 B상이었다. 이어서, 질소 분위기하에서 UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키주식회사 제조)를 이용하여, 자외선을, 노광량 2000 mJ/㎠(365 ㎚ 기준)으로 건조 피막에 조사하는 것에 의해, 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물을, 중합성 액정 화합물의 액정 상태를 유지한 채 중합시켜, 건조 피막으로부터 편광막을 형성하였다. 이 때의 편광막의 두께를 레이저 현미경(올림푸스 주식회사 제조 OLS 3000)에 의해 측정한 바, 1.8 ㎛였다.

4. 흡광도 및 투과율 측정

본 편광자의 유용성을 확인하기 위해, 이하와 같이 하여 흡광도를 측정하였다. 투과축 방향의 흡광도(A¹) 및 흡수축 방향의 흡광도(A²)를, 분광 광도계(시마즈 제작소 주식회사 제조 UV-3150)에 편광자 달린 폴더를 세팅한 장치를 이용하여 더블빔법으로 파장 300 ㎚ 내지 800 ㎚의 범위에서 스펙트럼 측정하였다. 폴더는, 레퍼런스측은 광량을 50% 커트하는 메시를 설치하였다. 파장 450 ㎚, 550 ㎚, 650 ㎚에서의 흡수축 방향의 흡광도 A450, A550, A650, 흡광도비 A450/A550 및 A450/A650의 값을 구했다. 또한, 이 스펙트럼 측정에서는, 본 편광막을 형성하기 위한 적층체(1)의 흡수 스펙트럼을 미리 측정해 두고, 흡수 스펙트럼을 베이스 라인으로 함으로써 보정하여 구하였다.

또한, 동 스펙트럼 결과로부터 계산한 시감도 보정 편광도(Py), 시감도 보정 투과율(Ty)을 구했다. 이들 측정 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 시감도 보정 편광도(Py), 시감도 보정 투과율(Ty)은, 파장 300 ㎚∼800 ㎚의 범위에서 투과축 방향의 투과율(T¹) 및 흡수축 방향의 투과율(T²)을 측정하고, 하기 식 (VI) 및 식 (VII)을 이용하여 단체 투과율 및 편광도를 산출하여, JIS Z8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 시감도 보정을 행한 값이다.

Ty(%)=(T¹+T²)/2 식 (VI)

Py(%)={(T¹-T²)/(T¹+T²)}×100 식 (VII)

실시예 2∼8도, 2색성 색소의 종류를 바꾼 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광막을 제작하였다. 2색성 색소의 첨가량과 제작한 편광막의 막 두께의 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 마찬가지로 흡광 스펙트럼을 측정하였다. 파장 450 ㎚, 550 ㎚, 650 ㎚에서의 흡수축 방향의 흡광도 A450, A550, A650, 흡광도비 A450/A550, A450/A650의 값을 측정하였다. 또한, 마찬가지로 시감도 보정 편광도(Py), 시감도 보정 투과율(Ty)의 측정 결과를 표 4에 나타낸다.

참고예 1

〔요오드 PVA 편광판의 제작〕

평균 중합도 약 2400, 비누화도 99.9 몰% 이상에서 두께 75 ㎛의 폴리비닐알코올 필름을, 건식으로 약 5.5배로 일축 연신하고, 또한 긴장 상태를 유지한 채, 60℃의 순수에 60초간 침지한 후, 요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.05/5/100의 수용액에 28℃에서 20초간 침지하였다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물의 중량비가 8.5/8.5/100의 수용액에 72℃에서 300초간 침지하였다. 계속해서 26℃의 순수로 20초간 세정한 후, 65℃에서 건조하여, 폴리비닐알코올 수지에 요오드가 흡착 배향된 편광막을 얻었다.

이와 같이 하여 얻어진 편광자의 양면에, 카르복실기 변성 폴리비닐 알코올〔쿠라레 주식회사 제조 쿠라레포발 KL318〕 3부와, 수용성 폴리아미드에폭시 수지〔스미카 켐텍스 주식회사 제조 스미레즈 레진 650(고형분 농도 30%의 수용액)〕 1.5부로부터 제작한 폴리비닐알코올계 접착제를 통해, 비누화 처리를 실시한 트리아세틸셀룰로오스 필름〔코니카미놀타옵트 주식회사 제조 KC8UX2MW〕로 양면을 보호하여 편광 필름을 제작했다.

참고예 2

요오드/요오드화칼륨/물의 중량비가 0.05/5/100의 수용액에 28℃에서 35초간 침지한 것 이외는 비교예 1과 마찬가지로 하여, 편광 필름을 제작하였다.

이와 같이 제작한 편광 필름에 대하여, 실시예 1과 같이 스펙트럼 측정을 실시하였다. 파장 450 ㎚, 550 ㎚, 650 ㎚에서의 흡수축 방향의 흡광도 A450, A550, A650, 흡광도비 A450/A550, A450/A650의 값 및 시감도 보정 편광도(Py), 시감도 보정 투과율(Ty)의 측정 결과를 표 4에 나타낸다.

[표 3]

[표 4]

실시예 9

〔위상차 필름상에의 광배향막의 제작〕

투명 기재로서 위상차 필름(일축 연신 필름 WRF-S(변성 폴리카보네이트계 수지), 위상차값 137.5 ㎚, 두께 50 ㎛, 데이진카세이(주) 제조)을 이용하여, 하기 식 (3)의 광배향 폴리머를 크실렌에 5% 용해시킨 액을 바코트법에 의해 도포하고, 120℃에서 건조하여 건조 피막을 얻었다. 이 건조 피막상에 위상차 필름의 지상축에 대하여 45˚의 방향으로 편광 UV를 조사하여 광배향막을 얻었다. 편광 UV 처리는, UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키주식회사 제조)를 이용하여, 파장 365 ㎚에서 측정한 강도가 100 mJ의 조건으로 행하였다.

〔원편광판의 제작〕

광배향막상에, 실시예 1에서 조제한 편광막 형성용 조성물을, 바코트법에 의해 도포하고, 120℃의 건조 오븐으로 1분간 가열 건조한 후, 실온까지 냉각했다. 이러한 건조 피막에서, 포함되는 중합성 액정 화합물의 액정 상태는, 스멕틱 B상이었다. 계속해서, UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키주식회사 제조)를 이용하여, 노광량 2000 mJ/㎠(365 ㎚ 기준)의 자외선을, 편광막 형성용 조성물로부터 형성된 층에 조사하는 것에 의해, 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물을, 중합성 액정 화합물의 액정 상태를 유지한 채로 중합시켜, 건조 피막으로부터 편광막을 형성했다.

이 때의 편광막의 막 두께를 레이저 현미경(올림푸스 주식회사 제조 OLS 3000)에 의해 측정한 바, 1.8 ㎛였다.

실시예 10

실시예 1에서 조제한 편광막 형성용 조성물 대신에, 실시예 2에서 조액(調液)한 편광막 형성용 조성물을 이용한 것 이외는 실시예 9와 동일한 실험을 행하여, 원편광판을 제작했다.

실시예 11

실시예 1에서 조제한 편광막 형성용 조성물 대신에, 실시예 8에서 조액한 편광막 형성용 조성물을 이용한 것 이외는 실시예 9와 동일한 실험을 행하여, 원편광판을 제작하였다.

참고예 3

참고예 1에서 작성한 편광 필름의 흡수축과, 위상차 필름(일축 연신 필름 WRF-S(변성 폴리카보네이트계 수지), 위상차값 137.5 ㎚, 두께 50 ㎛, 데이진카세이(주) 제조)의 지상축이 이루는 각도가 45˚가 되도록 점착제를 통해 접합하여, 원편광판을 제작하였다.

참고예 4

참고예 1에서 작성한 편광 필름 대신에, 참고예 2에서 작성한 편광 필름을 이용한 것 이외는 참고예 3과 동일한 실험을 행하여 원편광판을 제작하였다.

<광학 특성의 측정>

실시예 9∼10 및 참고예 3∼4에서 각각 얻어진 원편광판의 위상차 필름과, 알루미늄 금속판을 점착제를 통해 접합하여, 앞의 투과율 측정과 같은 방법으로 파장 450 ㎚, 550 ㎚, 650 ㎚에서의 반사율을 측정하였다. 또한 JIS Z8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 시감도 보정을 행하여 시감도 보정 반사율을 산출하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.

본 편광막으로부터 제작한 원편광판은, 인간의 시감도에 대하여 양호한 반사 방지 특성을 갖는 것을 알 수 있다.

[표 5]

본 편광막은, 액정 표시 장치, (유기) EL 표시 장치 및 투사형 액정 표시 장치를 제조하는 데에 있어서 매우 유용하다.

1: 투명 기재, 2: 광배향막. 3: 본 편광막, 100: 편광자, 101: 제1 적층체, 102: 제2 적층체, 103: 제3 적층체, 210: 제1 롤, 210A: 권취 코어, 220: 제2 롤, 220A: 권취 코어, 211A, 211B: 도포 장치, 212A, 212B: 건조로, 213A: 편광 UV 조사 장치, 213B: 광조사 장치, 300: 보조롤, 30: EL 표시 장치, 31: 편광 필름, 32: 위상차 필름, 33: 기판, 34: 층간 절연막, 35: 화소 전극, 36: 발광층, 37: 캐소드 전극, 38: 건조제, 39: 밀봉 덮개, 40: 박막 트랜지스터, 41: 리브, 42: 박막 밀봉막, 44: EL 표시 장치

Claims (9)

1. 극대 흡수 파장에서 상이한 2종 이상의 2색성 색소와 중합성 액정 화합물을 함유하는 조성물로부터 형성되는 편광막으로서,
   상기 조성물에 있어서 상기 중합성 액정 화합물의 함유 비율은, 상기 조성물의 고형분에 대하여 70 질량%∼99.9 질량%이고,
   상기 편광막은 일방향의 배향 방향을 가지며, 하기의 식 (I)∼(V)로 나타내어지는 관계를 모두 만족시키는 흡수 스펙트럼을 갖는 편광막:
   0.3≤A450/A550<0.8 (I)
   0.3≤A450/A650<1.0 (II)
   0.5≤A450≤2 (III)
   1≤A550≤3 (IV)
   1≤A650≤3 (V)
   (식 중,
   A450은 파장 450 ㎚에서의 상기 배향 방향과 평행한 편광의 흡광도,
   A550은 파장 550 ㎚에서의 상기 배향 방향과 평행한 편광의 흡광도,
   A650은 파장 650 ㎚에서의 상기 배향 방향과 평행한 편광의 흡광도를 각각 나타낸다.)
2. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 중합성 스멕틱 액정 화합물을 더 함유하는 조성물인 편광막.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2종 이상의 2색성 색소가 모두 하기 식 (1)로 표시되는 폴리아조계 색소인 편광막.
   

   

   
   [식 (1) 중,
   n은 1 또는 2이다.
   Ar₁ 및 Ar₃은, 각각 독립적으로 하기의 어느 하나의 기를 나타낸다.
   

   

   
   Ar₂는 하기의 어느 하나의 기를 나타낸다.
   

   

   
   A₁ 및 A₂는, 각각 독립적으로 하기의 어느 하나의 기를 나타낸다.
   

   

   
   m은 0∼10의 정수이며, 동일한 기 중에 m이 2개 있는 경우, 이 2개의 m은 서로 동일 또는 상이하다.]
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 시감도 보정 단체 투과율(Ty)이 43% 이상이며, 시감도 보정 단체 편광도(Py)가 90% 이상인 편광막.
5. 제1항 또는 제2항에 기재된 편광막과 λ/4층을 가지며, 이하의 (A1) 및 (A2)의 요건을 만족시키는 원편광판:
   (A1) 상기 편광막의 흡수축과 상기 λ/4층의 지상축이 이루는 각도가 45˚인 것;
   (A2) 파장 550 ㎚의 광으로 측정한 상기 λ/4층의 정면 리타데이션의 값이 100 ㎚∼150 ㎚의 범위인 것.
6. 제5항에 있어서, 상기 λ/4층의 가시광에 대한 정면 리타데이션의 값이, 파장이 짧아짐에 따라 작아지는 특성을 갖는 원편광판.
7. 제5항에 기재된 원편광판과 유기 EL 소자를 구비한 유기 EL 표시 장치.
   
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