KR102179863B1

KR102179863B1 - 위상차 필름의 제조 방법

Info

Publication number: KR102179863B1
Application number: KR1020197021108A
Authority: KR
Inventors: 사토시 나가노; 유키 오이; 마사타카 하세가와
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2020-11-17
Also published as: JP6789164B2; JP2018169480A; KR20190094241A; WO2018180492A1

Abstract

액정 화합물의 축 어긋남 분포가 억제되는 위상차 필름의 제조 방법을 제공한다. 위상차 필름의 제조 방법은, 반송되는 연속 필름 지지체 상에 배향층 형성용 재료를 도포 및 건조하여 제1 도막을 형성하는 공정과, 제1 도막에 편광 자외광을 조사하여 배향층을 형성하는 공정과, 배향층 상에 액정층 형성용 재료를 도포 및 건조하여 제2 도막을 형성하는 공정과, 제2 도막 중의 액정 화합물을 배향 및 고정하여 액정층을 형성하는 공정을 포함하고, 배향층을 형성하는 공정이, 제1 도막이 형성된 연속 필름 지지체를 온도 조절 가능한 백업 롤에 감아 편광 자외광을 조사하는 공정이며, 편광 자외광이 봉상 광원으로부터 발해진 광을 와이어 그리드 편광자로 편광한 광이고, 와이어 그리드 편광자의 와이어 그리드를 백업 롤의 길이 방향과 수직 혹은 평행이 아닌 각도(θ)로 배열하여, 봉상 광원과 와이어 그리드 편광자의 사이에 루버를 설치한다.

Description

위상차 필름의 제조 방법

본 발명은, 위상차 필름의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 디스플레이 등에 이용되는 위상차 필름이나 시야각 보상 필름으로서, 지지체 상에 배향층 및 액정층이 마련된 것이 알려져 있다. 배향층은, 액정층의 액정 화합물을 일정 방향으로 나열하기 위한 막이며, 배향 인자를 포함하는 도막에 배향 처리를 행하여 배향 규제력이 부여된다. 그리고, 배향층 상에 형성된 액정층 중의 액정 화합물은, 배향층의 배향에 따라 규칙적으로 배열된 상태가 된다.

배향 처리로서는, 지금까지, 나일론 등의 천을 감은 롤러를 일정 압력으로 기판에 압입하면서 회전시키는 러빙 방식이 널리 이용되고 있었다. 그러나, 기판의 마찰에 의하여 미세한 분진이나 정전기가 발생한다는 문제가 있어, 최근, 편광을 조사하여 배향 규제력을 부여하는 광배향 방식이 이용되게 되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 봉상 램프와 기판의 사이에, 봉상 램프의 길이 방향으로 일정 간격으로 마련되며, 표면에 무반사막을 갖는 대략 직사각형의 판으로 이루어지는 도광부를 구비하는 광배향 장치가 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, 봉상 램프와 와이어 그리드 편광자를 구비한 광배향용 편광 조사 장치가 개시되어 있다. 또, 특허문헌 3에는, 선상 광원과 와이어 그리드 편광자로 이루어지는 광조사부를 구비하며, 광조사부가 배향막에 직교하는 축의 둘레로 회전시키는 기구가 마련된 광배향용 편광 조사 장치가 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2014-026133호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2004-144884호 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2006-133498호

상기 특허문헌에 기재된 조사 방법은, 배향층용의 도막이 형성된 지지체를 평판 상에 반송하여 편광을 조사하는 것, 혹은 평판이 없이 송출 롤과 권취 롤의 사이에 지지체가 걸쳐진 상태로 조사하는 것이다. 어느 경우도 반송 장력이 가해지고 있으며, 평판 상에서는 지지체에 주름 등이 발생하는 경우가 있어, 롤 사이에서 지지체가 걸쳐진 상태에서는 지지체가 상하로 흔들리는 경우(이른바, 흔들림)가 있다. 이와 같은 경우, 편광의 조사가 균일하게 행해지지 않아, 광배향이 균일하게 행해지지 않는다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명자들은, 백업 롤 상에 지지체를 감아, 백업 롤 상에서 조사하는 방법이면, 주름이나 흔들림이 없는 상태로 편광을 조사할 수 있어, 액정 화합물의 축 편차를 개선할 수 있다고 생각했다. 와이어 그리드 편광자의 투과축 방향이 백업 롤의 길이 방향에 대하여 수직 또는 평행일 때는, 사선으로부터의 광 또는 정면으로부터의 광을 조사하여 백업 롤에 투영해도 편광의 입사각의 변화는 없다. 그러나, 액정 화합물의 프리틸트각(액정 화합물의 기립 각도)을 부여할 목적으로 배향층에 대하여 입사 각도를 부여하여 사선으로부터 편광을 조사하는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 투과축이 백업 롤의 길이 방향에 대하여, 각도를 갖고 있으면 바로 정면의 광의 투영되는 각도는 투과축 각도와 동등하지만, 사선으로부터의 광은 투과축 각도와는 다른 각도로 투영된다. 그렇다면, 액정 화합물의 배향 각도가 변화하여 액정 화합물의 축 어긋남 분포가 발생한다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 지지체 상에 배향층과 액정층이 마련된 위상차 필름에 있어서, 액정 화합물의 축 어긋남 분포가 발생하는 것을 억제하는 위상차 필름의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 위상차 필름의 제조 방법은,

반송되는 연속 필름 지지체 상에, 액정 화합물에 대한 배향 규제력을 구비하는 배향층을 형성하기 위한 배향층 형성용 재료를 도포 및 건조하여 제1 도막을 형성하는 공정과,

제1 도막에 편광 자외광을 조사함으로써 배향 규제력을 부여하여 배향층을 형성하는 공정과,

배향층 상에 액정 화합물을 포함하는 액정층 형성용 재료를 도포 및 건조하여 제2 도막을 형성하는 공정과,

제2 도막 중의 액정 화합물을 배향시키고, 배향을 고정하여 액정층을 형성하는 공정을 포함하는 위상차 필름의 제조 방법으로서,

배향층을 형성하는 공정이, 제1 도막이 형성된 연속 필름 지지체를 온도 조절 가능한 백업 롤에 감아 편광 자외광을 조사하는 공정이며,

편광 자외광이, 봉상 광원으로부터 발해진 광을 와이어 그리드 편광자로 편광한 광이고,

와이어 그리드 편광자의 와이어 그리드를, 백업 롤의 길이 방향과 수직 혹은 평행이 아닌 각도(θ)로 배열하여, 봉상 광원과 와이어 그리드 편광자의 사이에, 봉상 광원으로부터 발해진 광을 와이어 그리드 편광자로 도광하는 백업 롤의 길이 방향으로 배열된 복수의 평행판으로 이루어지는 루버를 설치하는 것이다.

여기에서, "백업 롤의 길이 방향과 수직 혹은 평행이 아닌 각도(θ)"란, 도 4에 기재한 백업 롤의 길이 방향(X)과 수직도 아니고, 또한 평행도 아닌 각도를 의미한다. 또, 여기에서 말하는 "수직", "평행"이란 기계 장치의 설계 정밀도나 설치 정밀도를 고려하여 정의한다.

백업 롤의 직경은 2000mm 이하인 것이 바람직하다.

와이어 그리드의 각도(θ)와 루버의 피치(L)(mm)는, 하기 식의 관계를 충족시키는 것이 바람직하다.

L×(sinθ+1)<40, 단, 0<θ<90°

본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에서는,

백업 롤의 축 중심에 수직인 면내에 있어서,

백업 롤의 축 중심을 통과하여 와이어 그리드 편광자의 기판면에 수직인 선을 기준선으로 하고,

기준선과, 백업 롤의 축 중심과 연속 필름 지지체 상에 있어서의 편광 자외광의 조사 영역의 반송 방향 상류단을 연결하는 선이 이루는 각도를 θ1로 하며,

기준선과, 백업 롤의 축 중심과 연속 필름 지지체 상에 있어서의 편광 자외광의 조사 영역의 반송 방향 하류단을 연결하는 선이 이루는 각도를 θ2로 했을 때에, 하기 식의 관계를 충족시키는 것이 바람직하다.

｜θ1-θ2｜<5°

본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 의하면, 액정 화합물의 축 어긋남 분포의 발생을 억제할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법의 처리 플로이다.
도 2는, 배향층을 형성하는 공정을 나타내는 개략 구성도이다.
도 3은, 루버를 나타내는 상면도이다.
도 4는, 와이어 그리드 편광자의 와이어 그리드의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 5는, 와이어 그리드 편광자의 각도 조정 기구를 나타내는 개략도이다.
도 6은, 와이어 그리드 편광자에 있어서의 편광 소자의 배치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 7은, 와이어 그리드 편광자에 있어서의 편광 소자의 배치의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 8은, 조사 각도를 설명하는 도이다.
도 9는, 와이어 그리드 편광자의 투과축이 백업 롤의 길이 방향(X)과 평행한 경우를 나타내는 개략도이다.
도 10은, 와이어 그리드 편광자의 투과축이 백업 롤의 길이 방향(X)과 수직인 경우를 나타내는 개략도이다.

이하, 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법의 일 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에, 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법의 처리 플로를 나타낸다. 도 2에 본 발명의 위상차 필름에 있어서의 배향층의 형성 공정을 나타내는 개략 구성도를 나타낸다.

[위상차 필름의 제조 방법]

본 발명의 위상차 필름의 제조 방법은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 반송되는 연속 필름 지지체 상에, 액정 화합물에 대한 배향 규제력을 구비하는 배향층을 형성하기 위한 배향층 형성용 재료를 도포 및 건조하여 제1 도막을 형성하는 공정과,

제2 도막 중의 액정 화합물을 배향시키고, 배향을 고정하여 액정층을 형성하는 공정을 포함하는 위상차 필름의 제조 방법이다.

그리고, 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법은, 배향층을 형성하는 공정에 있어서, 이하의 특징을 갖는 것이다. 도 2를 참조하면서 설명한다.

즉, 배향층을 형성하는 공정은, 제1 도막이 형성된 연속 필름 지지체(50)를 온도 조절 가능한 백업 롤(40)에 감아, 편광 자외광을 조사하는 공정이다.

그리고, 편광 자외광은, 봉상 광원(10)으로부터 발해진 자외광을 와이어 그리드 편광자(30)로 편광한 광이다. 또, 와이어 그리드 편광자(30)의 와이어 그리드(34)가, 백업 롤(40)의 길이 방향(X)과 수직 혹은 평행이 아닌 각도(θ)로 배열되어, 봉상 광원(10)과 와이어 그리드 편광자(30)의 사이에 백업 롤(40)의 길이 방향(X)으로 배열된 복수의 평행판(21)으로 이루어지는 루버(20)가 설치된다. 이때, 제1 도막은 봉상 광원(10) 측에 배치되어 있다.

백업 롤과 같은 곡면 상이고, 또한 와이어 그리드 편광자(30)의 투과축이 경사져 있는 경우는, 백업 롤의 바로 정면으로부터 어긋난 영역에서는, 사선으로부터의 광이 들어온다. 그러면 사선으로부터의 광은 투과축과 어긋난 각도로 투영되게 된다. 본 발명에 의하면, 봉상 광원(10)과 와이어 그리드 편광자(30)의 사이에 루버(20)를 설치함으로써, 와이어 그리드 편광자(30)의 와이어 그리드(34)가, 백업 롤(40)의 길이 방향(X)과 수직 혹은 평행이 아닌 각도(θ)로 배열되어도, 지지체로의 사선으로부터 입사하는 광을 억제할 수 있다. 즉, 백업 롤 상에 바로 정면으로부터 광을 조사할 수 있다.

봉상 광원(10)의 상부에는, 봉상 광원(10)의 일부를 덮는 오목면 반사경(11)이 마련되어 있다. 이로써, 봉상 광원(10)으로부터 발해진 광을 수직 방향으로 효율적으로 와이어 그리드 편광자(30) 측으로 반사시킬 수 있다.

봉상 광원(10)은, 고압 수은 램프, 메탈할라이드 램프 등을 들 수 있다. 또, 복수의 램프 또는 발광 다이오드를 직선상으로 나열하여 배치하여 봉상으로 한 것이어도 된다.

백업 롤의 직경은, 2000mm 이하인 것이 바람직하다. 2000mm 이하이면, 백업 롤 상에서 지지체가 부상하는 것을 억제하여 지지체의 변형을 억제할 수 있기 때문에, 배향축의 편차를 억제할 수 있다. 한편, 백업 롤의 직경의 하한은 필름을 반송하는 데 충분한 굵기이면 되고, 특별히 제한되지 않는다.

(루버)

루버(20)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 평행판(21)은 백업 롤(40)의 길이 방향(X)으로, 피치(L)(mm)로 배열되어 있고, 봉상 광원(10)과 와이어 그리드 편광자(30)의 사이에 배치된다. 루버(20)를 설치함으로써, 봉상 광원(10)으로부터의 광을 평행광화하고, 와이어 그리드 편광자(30)에 입사하는 광의 확산을 억제하여, 백업 롤에 대하여 바로 정면으로부터의 광으로 할 수 있다. 또, 평행판(21)은, 도 3에서는, 백업 롤의 길이 방향(X)에 직교하는 각도로 배치되어 있지만, 직교에 한정하지 않고 경사 방향으로 평행하여 배치되어 있어도 된다. 평행판(21)은, 도시하지 않는 연동 기구에 의하여, 피치와 각도를 조정할 수 있다.

또한, 도 3에서는, 루버(20)가, 백업 롤(40)의 길이 방향으로 배열된 평행판으로 이루어지는 경우를 나타냈지만, 루버(20)의 구성은 이에 한정되지 않는다. 단면이 다각형 또는 원형인 복수의 통부로 구성되며, 통의 중심축이 백업 롤의 중심축에 수직인 방향으로 배치한 것이어도 되고, 통을 구성하는 면에 무반사막을 갖고 있어도 된다.

또, 루버는 램프와 가능한 한 근접시켜, 루버로부터의 광누출이 없도록 설치하는 것이 바람직하다. 광누출을 억제하기 위해서는, 루버와 램프를 접촉시켜도 되고, 간극을 다른 부재로 차폐해도 된다. 또, 루버와 와이어 그리드 편광자와의 간극에 대해서도 동일하다.

루버의 재질은 스테인리스나 알루미늄과 같은 내열성이 있는 재료를 이용할 수 있다. 루버의 표면은, 조사광의 효율을 양호하게 하기 위하여 표면을 평활화하여 반사율을 향상시킬 수 있다. 또, 조사광의 직진성을 양호하게 하기 위하여 표면 요철을 부여하거나, 혹은 무반사막으로 덮어 반사율을 저감시킬 수도 있다. 반사율을 저감시키는 경우는, 루버(20)의 평행판(21)의 표면에는, 광흡수 부재가 마련되어 있는 것이 바람직하다.

(와이어 그리드 편광자)

도 4에 나타내는 바와 같이, 와이어 그리드 편광자(30)는, 복수의 와이어 그리드 편광 소자(32)가 프레임(31)에 지지되어 이루어진다. 그리고, 각 와이어 그리드 편광 소자(32)는, 기판(33) 상에 복수의 직선상의 전기 도체로 이루어지는 와이어 그리드(34)가 백업 롤(40)의 길이 방향(X)과 수직 혹은 평행이 아닌 각도(θ)로 배열되어 이루어지는 것이다. 와이어 그리드 편광 소자(32)는, 와이어 그리드(34)의 길이 방향과 평행한 편파(편광) 성분은 반사하고, 직교하는 편파(편광) 성분은 통과한다. 직교하는 편파 성분을 통과하는 방향을 투과축이라고 한다.

전기 도체로서는, 크로뮴, 알루미늄 등의 금속선을 들 수 있다.

본 발명에 있어서의 와이어 그리드 편광 소자(32)에 있어서, 와이어 그리드(34)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 백업 롤의 길이 방향과 수직 혹은 평행이 아닌 각도(θ)로 배열되어 있다.

(와이어 그리드의 각도(θ)와 루버의 피치(L)의 관계)

본 발명에 있어서는, 와이어 그리드(34)의 각도(θ)와 루버의 피치(L)(mm)는, 하기 식의 관계를 충족시키는 것이 바람직하다.

L×(sinθ+1)<40, 단, 0<θ<90°이다.

L×(sinθ+1)<40으로 함으로써, 배향층의 배향을 균일한 것으로 할 수 있고, 그 후에 형성되는 액정 화합물의 축 어긋남을 저감시킬 수 있다.

L×(sinθ+1)은, 20 이하가 보다 바람직하다.

또, 루버의 피치가 균등하지 않은 경우는, 최대 피치가 상기 식의 관계를 충족시키는 것이 바람직하다.

도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 와이어 그리드 편광자(30)의 투과축(T)이 백업 롤의 길이 방향에 대하여 평행한 경우는, 사선으로부터의 광이나 바로 정면으로부터의 광을 조사하여 백업 롤에 투영해도 각도의 변화는 없지만, 와이어 그리드가 백업 롤의 길이 방향에 대하여 각도(θ)를 갖고 있으면, 사선으로부터의 광은 각도(θ)와는 다른 각도로 투영된다. 즉, 액정 배광 각도가 변화하여 축 분포가 발생한다. 그러나, 상기 식을 만족하는 관계로 함으로써, 사선으로부터의 광을 억제할 수 있다.

-와이어 그리드의 각도 조정 방법-

여기에서, 본 발명에 있어서의 와이어 그리드 편광 소자의 와이어 그리드(34)의 각도를 조정하는 방법에 대하여 도 5를 참조하면서 설명한다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 각도 조정 기구(60)는, 광원(61)과, 기준 와이어 그리드 편광 소자(63)와, 편광 수광부(65)로 구성된다. 편광 수광부(65)에는, 편광(67)을 검지하는 수광 소자(66)를 구비한다. 기준 와이어 그리드 편광 소자(63)와 편광 수광부(65)의 사이에, 와이어 그리드의 각도를 조정하고자 하는 편광자 유닛(64)을 설치하여, 와이어 그리드의 각도의 조정을 행한다.

광원(61)으로부터의 광(62)은, 기준 와이어 그리드 편광 소자(63)를 통과하여 편광되며, 편광자 유닛(64)에 입사된다. 이때, 편광 수광부(65)는, 기준 와이어 그리드 편광 소자(63)를 통과한 광을 검출광으로 하여 수광 소자(66)가 수광한다. 또한, 기준 와이어 그리드 편광 소자(63)와 편광자 유닛(64)의 위치는 반대여도 된다.

광원(61)으로서, UV(ultraviolet) 램프, 레이저, 발광 다이오드, 및 HID(high-Intensity discharge) 램프 등을 이용할 수 있다.

또, 수광 소자(66)로서, 조도계, 포토 다이오드, 광전자 배증관, 및 광전관 등을 이용할 수 있다.

또한, 기준 와이어 그리드 편광 소자(63)는, 직선 편광자이면 임의의 편광자를 이용할 수 있다. 기준 와이어 그리드 편광 소자(63)의 형상은, 직육면체, 평행 사변형, 원형 어떠한 형상이어도 상관없다.

또, 편광자 유닛(64)은, 그 법선 방향(S)을 회전축으로 하여, 180° 이상의 검출 측정 범위 내에 걸쳐 회전 가능하게 구성되어 있다. 편광자 유닛(64)의 회전은, 미리 설정한 검출용 위치(P0)로부터의 회전 각도(θs)에 의하여 결정된다.

편광자 유닛(64)의 회전 각도(θs)가, 기준 와이어 그리드 편광 소자(63)의 투과축(T1)의 방향과 편광자 유닛(64)의 투과축(T2)의 방향이 일치하는 각도일 때, 수광 소자(66)에서 수광하는 광의 조도는 최대가 된다. 또, 편광자 유닛(64)의 회전 각도(θs)가, 투과축(T2)이 투과축(T1)에 직교하는 각도일 때, 수광 소자(66)에서 수광하는 광의 조도는 최소가 된다.

즉, 수광 소자(66)가 수광하는 광의 조도는, 편광자 유닛(64)의 회전 각도에 따라 주기적으로 변동한다. 따라서, 편광자 유닛(64)을 회전시키면서 수광 소자(66)가 수광하는 광의 조도를 감시함으로써, 편광(67)의 편광축 각도를 측정할 수 있다. 이로써, 목적으로 하는 와이어 그리드의 각도(θ)(도 4 참조)의 90° 방향으로 기준 와이어 그리드 편광 소자(63)의 와이어 그리드를 설치함으로써, 편광자 유닛(64)을 회전시켰을 때의 수광부의 검출광을 최소로 하면, 원하는 각도에 와이어 그리드(34)를 설치할 수 있다.

-와이어 그리드 편광 소자의 설치 방법-

다음으로, 와이어 그리드 편광자(30)의 와이어 그리드 편광 소자(32)의 배치에 대하여 설명한다.

와이어 그리드 편광 소자는, 동일 평면 상에 직렬로 배치하여 프레임 내에 설치된 것이 널리 이용되고 있다. 그러나, 이 설치 방법에서는, 와이어 그리드 편광 소자 간에 약간의 간극이 발생하여, 무편향광이 출사되어, 배향이 균일하게 행해지지 않는 경우가 있다.

따라서, 본 발명에 있어서, 무편향광이 발생하지 않는 보다 바람직한 형태의 설치 방법을 이용한다. 와이어 그리드 편광 소자의 설치 방법의 일례를, 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6에는, 와이어 그리드 편광 소자의 배치 상황을 알기 쉽게 하기 위하여, 상부에 와이어 그리드 편광 소자의 상면도를 나타내고, 하부에, 그 A-A' 단면도를 나타낸다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 일례의 와이어 그리드 편광자(30)는, 직사각형상의 프레임(31)과 프레임(31)에 지지된 와이어 그리드 편광 소자(32)로 구성된다. 와이어 그리드 편광 소자(32)는, 직사각형상의 기판(33) 상에, 와이어 그리드(34)가 상기 X방향과 수직 혹은 평행이 아닌 각도(θ)로 형성되어 있다. 복수의 와이어 그리드 편광 소자(32)는, 그 기판(33)의 이면(35)을 맞춘 상태로, 와이어 그리드 편광 소자(32)의 단부(36)를 중합하여, X방향(봉상 광원의 길이 방향)으로 나열되어 있다.

일례의 설치 방법에서는, 무편향광이 출사하지 않도록 와이어 그리드 편광 소자(32)를 일부 중합하여 설치한다. 그 경우, 와이어 그리드(34)가 가공된 면을 접촉시키면 와이어 그리드 편광자(30)의 편향 성능이 열화되기 때문에, 기판(33)의 이면(35)을 맞추고 있다.

또, 와이어 그리드 편광 소자의 설치 방법의 다른 예에 대하여, 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7도, 와이어 그리드 편광 소자의 배치 상황을 알기 쉽게 하기 위하여, 상부에 와이어 그리드 편광 소자의 상면도를 나타내고, 하부에, 그 A-A' 단면도를 나타낸다.

와이어 그리드 편광 소자(32) 자체는, 도 6과 동일하기 때문에, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 다른 예에 있어서의 와이어 그리드 편광자(30)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 프레임(31) 내에, 복수의 와이어 그리드 편광 소자(32)를 모두 지면 상부를 향하게 하여 배치되어 있다. 그리고, 하나의 와이어 그리드 편광 소자(32)의 와이어 그리드(34)가, 인접한 와이어 그리드 편광 소자(32)의 기판(33)의 이면(35)과 접촉하지 않도록 이간하고, 또한 단부(36)를 겹쳐, X방향(봉상 광원의 길이 방향)으로 나열되어 있다.

와이어 그리드 편광 소자(32)를, 도 6 및 도 7에 기재된 배치로 함으로써, 와이어 그리드 편광 소자(32)와 와이어 그리드 편광 소자(32)의 사이(37)에 간극이 발생하지 않기 때문에, 무편향광이 와이어 그리드 편광자(30)로부터 발해지는 경우가 없다.

따라서, 배향 불량이 발생하지 않고, 액정층에 있어서의 액정 화합물의 축 어긋남 분포의 발생을 억제할 수 있다.

(조사 각도)

다음으로, 백업 롤 상에서의 조사하는 각도에 대하여 도 8을 이용하여 설명한다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 백업 롤(40)의 축 중심(O)에 수직인 면내에 있어서,

백업 롤(40)의 축 중심(O)을 통과하여 와이어 그리드 편광자(30)의 기판면(38)에 수직인 선을 기준선(L1)으로 하고,

기준선(L1)과, 백업 롤(40)의 축 중심(O)과 연속 필름 지지체(50) 상에 있어서의 편광 자외광의 조사 영역(A)의 반송 방향 상류단(M)을 연결하는 선(L2)이 이루는 각도를 θ1로 하며,

기준선(L1)과, 백업 롤(40)의 축 중심(O)과 연속 필름 지지체(50) 상에 있어서의 편광 자외광의 조사 영역(A)의 반송 방향 하류단(N)을 연결하는 선(L3)이 이루는 각도를 θ2로 했을 때에, 하기 식의 관계를 충족시키는 것이 바람직하다.

｜θ1-θ2｜<10°

보다 바람직하게는, ｜θ1-θ2｜<7°이고, 더 바람직하게는, ｜θ1-θ2｜<5°이며, 가장 바람직하게는, ｜θ1-θ2｜=0°이다.

상기와 같은 θ1 및 θ2의 관계로 함으로써, 백업 롤(40)의 조사 국면에 대하여, 바로 정면으로부터 편광 자외광을 조사할 수 있고, 액정 화합물의 축 어긋남 분포의 발생을 억제할 수 있다.

백업 롤은 온도 조절 기능을 갖고 있다. 백업 롤 전체의 온도를 상승시킴으로써, 배향 소자가 배향하기 쉬워져, 액정 화합물에 축 분포가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법의 상기 이외의 구성에 대하여, 공정순으로 설명한다.

(제1 도막을 형성하는 공정)

반송되는 연속 필름 지지체 상에, 액정 화합물에 대한 배향 규제력을 구비하는 배향층을 형성하기 위한 배향층 형성용 재료를 도포 및 건조한다.

(지지체)

지지체로서는, 백업 롤에 감는 것이 가능한 폴리머 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 지지체로서 이용되는 폴리머 필름의 재료의 예에는, 셀룰로스아실레이트 필름(예를 들면, 셀룰로스트라이아세테이트 필름(굴절률 1.48), 셀룰로스다이아세테이트 필름, 셀룰로스아세테이트뷰티레이트 필름, 셀룰로스아세테이트프로피오네이트 필름), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스터계 수지 필름, 폴리에터설폰 필름, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 폴리아크릴계 수지 필름, 폴리유레테인계 수지 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리설폰 필름, 폴리에터 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리에터케톤 필름, (메트)아크릴로나이트릴 필름, 폴리올레핀, 지환식 구조를 갖는 폴리머(노보넨계 수지(상품명 "아톤(등록 상표)", JSR사제), 비정질 폴리올레핀(상품명 "제오넥스(등록 상표)", 닛폰 제온사제)) 등을 들 수 있다. 이 중 셀룰로스트라이아세테이트 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 지환식 구조를 갖는 폴리머가 바람직하고, 특히 셀룰로스트라이아세테이트 필름이 바람직하다.

지지체의 막두께로서는, 5μm~1000μm 정도이면 되고, 바람직하게는 10μm~250μm이며, 보다 바람직하게는 15μm~90μm이다.

-배향층 형성용 재료-

배향막에 이용되는 광배향 재료로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2006-285197호, 일본 공개특허공보 2007-076839호, 일본 공개특허공보 2007-138138호, 일본 공개특허공보 2007-094071호, 일본 공개특허공보 2007-121721호, 일본 공개특허공보 2007-140465호, 일본 공개특허공보 2007-156439호, 일본 공개특허공보 2007-133184호, 일본 공개특허공보 2009-109831호, 일본 특허공보 제3883848호, 일본 특허공보 제4151746호에 기재된 아조 화합물, 일본 공개특허공보 2002-229039호에 기재된 방향족 에스터 화합물, 일본 공개특허공보 2002-265541호, 일본 공개특허공보 2002-317013호에 기재된 광배향성 단위를 갖는 말레이미드 및/또는 알켄일 치환 나디이미드 화합물, 일본 특허공보 제4205195호, 일본 특허공보 제4205198호에 기재된 광가교성 실레인 유도체, 일본 공표특허공보 2003-520878호, 일본 공표특허공보 2004-529220호, 일본 특허공보 제4162850호에 기재된 광가교성 폴리이미드, 폴리아마이드, 또는 에스터, 일본 공개특허공보 평9-118717호, 일본 공표특허공보 평10-506420호, 일본 공표특허공보 2003-505561호, WO2010/150748호, 일본 공개특허공보 2013-177561호, 일본 공개특허공보 2014-012823호에 기재된 광이량화 가능한 화합물, 특히 신나메이트 화합물, 칼콘 화합물, 쿠마린 화합물을 들 수 있다. 특히 바람직한 예로서는, 아조 화합물, 광가교성 폴리이미드, 폴리아마이드, 에스터, 신나메이트 화합물, 칼콘 화합물을 들 수 있다.

-도포 방법-

배향막 표면에 액정층 형성용 재료를 도포할 때의 방법으로서는 커튼 코팅법, 딥 코팅법, 스핀 코팅법, 인쇄 코팅법, 스프레이 코팅법, 슬롯 코팅법, 롤 코팅법, 슬라이드 코팅법, 블레이드 코팅법, 그라비어 코팅법, 와이어 바법 등의 공지의 방법을 들 수 있다.

-건조 공정-

건조는, 오븐, 온풍, IR(infrared, 적외선) 히터 등에 의하여, 50℃~130℃에서, 10초~10분간 정도 행하는 것이 바람직하다.

(배향층을 형성하는 공정)

제1 도막에 편광 자외광을 조사함으로써 배향 규제력을 부여하여 배향층을 형성하는 공정이다. 배향 규제력을 부여하는 공정이란, 배향층 형성용 재료에 광반응을 발생시키기 위한 조작이다. 편광 자외광의 피크 파장은, 200nm~400nm가 바람직하다.

광조사에 이용하는 광원은, 통상 사용되는 광원, 예를 들면 텅스텐 램프, 할로젠 램프, 제논 램프, 제논 플래시 램프, 수은 램프, 수은 제논 램프, 카본 아크 램프 등의 램프, 각종 레이저(예, 반도체 레이저, 헬륨 네온 레이저, 아르곤 이온 레이저, 헬륨 카드뮴 레이저, YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저), 발광 다이오드, 음극선관 등을 들 수 있다.

광배향에서는, 상기와 같은 비접촉의 광조사에 의하여 광배향 재료를 배향시키기 때문에, 러빙과 같은 불균일한 물리적 요철 형상이 발생하기 어렵다. 이로 인하여, 광배향에 의하여 배향 규제력이 부여된 배향층을 이용하여 제작한 광학 필름을 이용한 액정 표시 장치에서는 광누출이 저감되어, 고콘트라스트를 실현할 수 있다.

(제2 도막을 형성하는 공정)

배향층 상에 액정 화합물을 포함하는 액정층 형성용 재료를 도포 및 건조하여 제2 도막을 형성한다. 액정층 형성용 재료의 도포 및 건조는, 상기 배향층 형성용 재료의 도포 및 건조와 동일한 방법을 이용할 수 있고, 그 상세한 설명은 생략한다.

-액정층 형성용 재료-

액정층 형성용 재료는, 봉상 액정 화합물 혹은 원반상 액정 화합물 및 적어도 카이랄제를 함유하고, 배향 제어제, 중합 개시제 및 배향 조제 등의 그 외의 성분을 더 함유하고 있어도 된다.

--봉상 액정 화합물--

봉상 액정 화합물로서는, 아조메타인류, 아족시류, 사이아노바이페닐류, 사이아노페닐에스터류, 벤조산 에스터류, 사이클로헥세인카복실산 페닐에스터류, 사이아노페닐사이클로헥세인류, 사이아노 치환 페닐피리미딘류, 알콕시 치환 페닐피리미딘류, 페닐다이옥세인류, 톨란류 및 알켄일사이클로헥실벤조나이트릴류가 바람직하게 이용된다. 이상과 같은 저분자 액정성 분자뿐만 아니라, 고분자 액정성 분자도 이용할 수 있다.

봉상 액정 화합물을 중합에 의하여 배향을 고정하는 것이 보다 바람직하고, 중합성 봉상 액정 화합물로서는, Makromol. Chem., 190권, 2255페이지(1989년), Advanced Materials 5권, 107페이지(1993년), 미국 특허공보 제4683327호, 동 5622648호, 동 5770107호, WO95/22586호, 동 95/24455호, 동 97/00600호, 동 98/23580호, 동 98/52905호, 일본 공개특허공보 평1-272551호, 동 6-016616호, 동 7-110469호, 동 11-080081호, 및 일본 특허출원 2001-064627호 등에 기재된 화합물을 이용할 수 있다. 또한 봉상 액정 화합물로서는, 예를 들면 일본 공표특허공보 평11-513019호나 일본 공개특허공보 2007-279688호에 기재된 것도 바람직하게 이용할 수 있다.

--원반상 액정 화합물--

원반상 액정 화합물로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2007-108732호나 일본 공개특허공보 2010-244038호에 기재된 것을 바람직하게 이용할 수 있다.

(액정층을 형성하는 공정)

제2 도막 중의 액정 화합물을 배향시키고, 배향을 고정하여 액정층을 형성한다.

-액정 화합물의 배향-

액정층 형성용 재료의 경화 전에는, 제2 도막의 액정 화합물의 배향 처리를 행한다. 배향 처리는, 실온 등에 의하여 건조시키거나, 또는 가열함으로써 행할 수 있다. 배향 처리로 형성되는 액정층은, 서모트로픽성 액정 화합물의 경우, 일반적으로 온도 또는 압력의 변화에 의하여 전이시킬 수 있다. 리오트로픽성을 갖는 액정 화합물의 경우에는, 용매량 등의 조성비에 의해서도 전이시킬 수 있다.

봉상 액정 화합물이 스멕틱상(相)을 발현하는 경우, 네마틱상을 발현하는 온도 영역이, 봉상 액정 화합물이 스멕틱상을 발현하는 온도 영역보다 높은 것이 보통이다. 따라서, 봉상 액정 화합물이 네마틱상을 발현하는 온도 영역까지 봉상 액정 화합물을 가열하고, 다음으로, 가열 온도를 봉상 액정 화합물이 스멕틱상을 발현하는 온도 영역까지 저하시킴으로써, 봉상 액정 화합물을 네마틱상으로부터 스멕틱상에 전이시킬 수 있다. 이와 같은 방법에 의하여 스멕틱상으로 함으로써, 액정 화합물이 고질서도로 배향한 액정층을 제공할 수 있다.

봉상 액정 화합물이 네마틱상을 발현하는 온도 영역에서는, 봉상 액정 화합물이 모노 도메인을 형성할 때까지 일정 시간 가열할 필요가 있다. 가열 시간은, 10초간~5분간이 바람직하고, 10초간~3분간이 더 바람직하며, 10초간~2분간이 가장 바람직하다.

봉상 액정 화합물이 스멕틱상을 발현하는 온도 영역에서는, 봉상 액정 화합물이 스멕틱상을 발현할 때까지 일정 시간 가열할 필요가 있다. 가열 시간은, 10초간~5분간이 바람직하고, 10초간~3분간이 더 바람직하며, 10초간~2분간이 가장 바람직하다.

-배향의 고정-

배향의 고정은, 열중합이나 활성 에너지선에 의한 중합으로 행할 수 있고, 그 중합에 적합한 중합성기나 중합 개시제를 적절히 선택함으로써 행할 수 있다. 제조 적성 등을 고려하면 자외선 조사에 의한 중합 반응을 바람직하게 이용할 수 있다. 자외선의 조사량이 적으면, 미중합의 중합성 봉상 액정 화합물이 잔존하여, 광학 특성의 온도 변화나, 경시 열화가 일어나는 원인이 된다.

이로 인하여, 잔존하는 중합성 봉상 액정 화합물의 비율이 5% 이하가 되도록 조사 조건을 결정하는 것이 바람직하고, 그 조사 조건은 중합성 조성물의 처방이나 제2 도막의 두께에 따라서도 다르지만, 기준으로서 자외선 조사량은, 50~1000mJ/cm²가 바람직하고, 100~500mJ/cm²가 보다 바람직하다.

그 외에, 액정층의 제조 방법의 상세는, 일본 공개특허공보 2008-225281호나 일본 공개특허공보 2008-026730호의 기재를 참조할 수 있다.

실시예

이하에 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 절차 등은, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한, 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 한정되지 않는다.

[실시예 1]

이하에, 실시예 1의 위상차 필름을 구성하는 각층에 대하여 설명한다. 배향 처리는, 도 2에 나타내는 방법에 의하여 행했다.

(제1 도막의 형성, 배향층의 형성)

셀룰로스트라이아세테이트 필름 TD80UL(후지필름제)의 지지체 표면을 알칼리 비누화 처리했다. 구체적으로는, 55℃의 1.5규정의 수산화 나트륨 수용액에 지지체를 2분간 침지한 후, 실온의 수세 욕조 중에서 세정하고, 30℃의 0.1규정의 황산을 이용하여 중화했다. 중화한 후, 실온의 수세 욕조 중에서 세정하고, 추가로 100℃의 온풍으로 건조했다.

지지체 상에, 하기의 조성의 배향층 형성용 재료를 와이어 바로 도포했다. 60℃의 온풍으로 60초, 추가로 100℃의 온풍으로 120초 건조하여, 광배향층을 형성했다.

-배향층 형성용 재료의 조제-

광배향용 소재 P-1: 1.0질량부

뷰톡시에탄올: 33질량부

프로필렌글라이콜모노메틸에터: 33질량부

물: 33질량부

[화학식 1]

제작한 배향층이 형성된 지지체를 백업 롤(직경 1000mm, 재질 스테인리스제)에 감고(도 2 참조), 대기하에서 공랭 메탈할라이드 램프(아이 그래픽스(주)제)를 이용하여 자외선을 조사했다. 이때, 와이어 그리드 편광자(Moxtek사제, ProFlux PPL02)의 투과축과 배향층의 흡수축이 60도가 되도록 세팅하고 노광하여, 광배향 처리를 행했다. 이때, 이용하는 자외선의 조도는 UV(ultra-violet)-A 영역(파장 380nm~320nm의 적산)에 있어서 100mW/cm², 조사량은 UV-A 영역에 있어서 1000mJ/cm²로 했다.

(제2 도막의 형성, 액정의 형성)

계속해서, 하기의 액정층 형성용 재료를 조제했다.

-액정층 형성용 도포액의 조제-

역파장 분산 액정성 화합물 R-3: 100질량부

광중합 개시제(이르가큐어 819, BASF(주)제): 3.0질량부

함불소 화합물 A: 0.8질량부

가교성 폴리머 O-2: 0.3질량부

클로로폼: 588질량부

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

배향층 상에 액정층 형성용 재료를, 바 코터를 이용하여 도포했다. 막면 온도 100℃에서 60초간 가열 숙성하여, 70℃까지 냉각한 후에, 공기하에서 공랭 메탈할라이드 램프(아이 그래픽스(주)제)를 이용하여 1000mJ/cm²의 자외선을 조사하고, 그 배향 상태를 고정화함으로써 포지티브 A 플레이트 A-0을 형성했다. 형성된 액정층은, 편광 조사 방향에 대하여 지상축 방향이 직교(즉, 편광판의 흡수축과도 직교)였다(역파장 분산 액정성 화합물이 편광 조사 방향에 대하여 직교로 배향하고 있었다). 자동 복굴절률계(KOBRA-21ADH, 오지 게이소쿠 기키(주)제)를 이용하여, 리타데이션 Re의 광입사 각도 의존성 및 광축의 틸트각을 측정한바, 파장 550nm에 있어서 Re가 130nm, 리타데이션 Rth가 65nm, Re(450)/Re(550)가 0.83, Re(650)/Re(550)가 1.05, 광축의 틸트각은 0°이고, 역파장 분산 액정성 화합물은 호모지니어스 배향이었다.

(루버 및 조사 각도)

루버의 피치(L)는 10mm이며, 와이어 그리드의 각도와 L과의 관계 L×(sinθ+1)은 15였다.

또, 편광 조사에 대해서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, θ1과 θ2가, θ1/θ2=10°/10°인 위치로부터 조사했다. 즉, 백업 롤에 대하여 바로 정면으로부터 조사했다.

[실시예 2]

루버의 피치(L)를 27mm로 하고, L×(sinθ+1)을 41로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제작했다.

[실시예 3]

θ1/θ2=5°/11°로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제작했다.

[비교예 1]

루버를 마련하지 않았던 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 위상차 필름을 제작했다.

[폭방향의 축 어긋남 분포의 평가]

상기 실시예 및 비교예에서 제작한 위상차 필름에 대하여, 폭방향(도 2의 X방향)의 축 어긋남 분포를, 하기 방법 및 평가 기준에 근거하여 평가했다.

얻어진 위상차 필름(500mm)을 1m 잘라내고, 폭방향으로 균등 간격으로, 10점의 소편 샘플을 잘라냈다. Axoscan(Axometrics사제)을 이용하여, 잘라낸 소편 샘플 전부에 대하여 각 10점 계측하여, 각 소편 샘플의 축 각도를 얻었다. 이어서 하기 식 1을 이용하여, 얻어진 위상차 필름의 축 어긋남 분포를 산출했다.

축 어긋남 분포=축 각도의 최대-축 각도의 최소…(식 1)

상기에서 구한 축 어긋남 분포를 이하의 평가 기준에 근거하여 판단했다.

(평가 기준)

A: 축 어긋남 분포<0.5°

B: 0.5°≤축 어긋남 분포<1.0°

C: 1.0°≤축 어긋남 분포

실시예 및 비교예의 제작 조건 및 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 위상차 필름의 제조 방법에 의하여 제작된 위상차 필름은, 폭방향의 축 어긋남 분포가 0.7 이하이며, 루버를 마련하지 않았던 비교예에 비하여 축 어긋남 분포를 억제할 수 있었다.

특히, L×(sinθ+1)이 40 미만인 실시예 1은, 40 이상인 실시예 2에 비하여 축 어긋남 분포를 더 억제할 수 있었다.

또, 백업 롤에 대하여 바로 정면으로부터 조사한 실시예 1 및 2(θ1/θ2=10°/10°)는, 바로 정면으로부터 어긋난 실시예 3(θ1/θ2=5°/11°)과 비교하여, 축 어긋남 분포를 보다 억제할 수 있었다.

10 봉상 광원
11 반사경
20 루버
21 평행판
30 와이어 그리드 편광자
31 프레임
32 와이어 그리드 편광 소자
33 기판
34 와이어 그리드
35 이면
36 단부
37 와이어 그리드 편광 소자와 와이어 그리드 편광 소자의 사이
38 기판면
40 백업 롤
50 제1 도막이 형성된 지지체
60 광배향 기구
61 광원
62 광
63 기준 와이어 그리드 편광 소자
64 편광자 유닛
65 편광 수광부
66 수광 소자
67 편광
X 백업 롤의 길이 방향
Y 반송 방향
T1, T2 투과축
S 법선 방향
P0 검출용 위치
θs 회전 각도
L1 기준선
A 조사 영역
M 조사 영역의 상류단
N 조사 영역의 하류단
O 백업 롤의 축 중심
L2 축 중심과 조사 영역의 상류단을 연결한 선
L3 축 중심과 조사 영역의 하류단을 연결한 선
θ1, θ2 각도

Claims

반송되는 연속 필름 지지체 상에, 액정 화합물에 대한 배향 규제력을 구비하는 배향층을 형성하기 위한 배향층 형성용 재료를 도포 및 건조하여 제1 도막을 형성하는 공정과,
상기 제1 도막에 편광 자외광을 조사함으로써 상기 배향 규제력을 부여하여 상기 배향층을 형성하는 공정과,
상기 배향층 상에 상기 액정 화합물을 포함하는 액정층 형성용 재료를 도포 및 건조하여 제2 도막을 형성하는 공정과,
상기 제2 도막 중의 상기 액정 화합물을 배향시키고, 상기 배향을 고정하여 액정층을 형성하는 공정을 포함하는 위상차 필름의 제조 방법으로서,
상기 배향층을 형성하는 공정이, 상기 제1 도막이 형성된 상기 연속 필름 지지체를 온도 조절 가능한 백업 롤에 감아 상기 편광 자외광을 조사하는 공정이며,
상기 편광 자외광이, 봉상 광원으로부터 발해진 광을 와이어 그리드 편광자로 편광한 광이고,
상기 와이어 그리드 편광자의 와이어 그리드를, 상기 백업 롤의 길이 방향과 수직 혹은 평행이 아닌 각도(θ)로 배열하여, 상기 봉상 광원과 상기 와이어 그리드 편광자의 사이에, 상기 봉상 광원으로부터 발해진 광을 상기 와이어 그리드 편광자로 도광하는 루버를 설치하고,
상기 와이어 그리드의 상기 각도(θ)와 상기 루버의 피치(L)가 하기 식의 관계를 충족시키는 위상차 필름의 제조 방법.
L×(sinθ+1)<40, 단, 0<θ<90°이며, L의 단위는 mm이다.
청구항 1에 있어서,
상기 백업 롤의 직경이 2000mm 이하인 위상차 필름의 제조 방법.
삭제
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 백업 롤의 축 중심에 수직인 면내에 있어서,
상기 백업 롤의 축 중심을 통과하여 상기 와이어 그리드 편광자의 기판면에 수직인 선을 기준선으로 하고,
상기 기준선과, 상기 백업 롤의 축 중심과 상기 연속 필름 지지체 상에 있어서의 상기 편광 자외광의 조사 영역의 상기 반송 방향 상류단을 연결하는 선이 이루는 각도를 θ1로 하며,
상기 기준선과, 상기 백업 롤의 축 중심과 상기 연속 필름 지지체 상에 있어서의 상기 편광 자외광의 조사 영역의 상기 반송 방향 하류단을 연결하는 선이 이루는 각도를 θ2로 했을 때에, 하기 식의 관계를 충족시키는 위상차 필름의 제조 방법.
｜θ1-θ2｜<5°