KR102580093B1

KR102580093B1 - 패턴 편광 필름 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR102580093B1
Application number: KR1020220050894A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 하타나카
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-09-18
Also published as: US20150301251A1; US9599759B2; KR20220057503A; KR20150120864A; TW201546503A; TWI670529B; CN105022111B; CN105022111A; KR102426386B1

Abstract

본 발명은 얇고, 반사 방지 특성이 우수한 패턴 원편광판을 얻기 위한 패턴 편광 필름을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 기재와, 중합성 액정 화합물의 중합물 및 이색성 색소를 포함하는 패턴화된 액정 경화막이 적층된 패턴 편광 필름으로서, 편광도가 10% 이하이며, 단체 투과율이 80% 이상인 영역(A)와, 편광도가 90% 이상이며, 단체 투과율이 40% 이상인 영역(B)를 갖는 패턴 편광 필름을 제공한다.

Description

패턴 편광 필름 및 그의 제조 방법{PATTERNED POLARIZING FILM AND ITS PRODUCTION PROCESS}

본 발명은 패턴 편광 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

인용문헌 1에는, 폴리비닐알콜 편광막을 이용한 패턴 편광 필름 및 이러한 편광 필름을 포함하는 원편광판이 기재되어 있다. 그러나, 상기 편광 필름은, 제조 방법이 번잡하고, 또한 막두께가 두껍다고 하는 문제가 있었다. 특허문헌 2에는, 도포막으로 이루어진 편광자를 포함하는 편광 필름 및 이러한 편광 필름을 포함하는 원편광판이 기재되어 있다. 그러나, 도포막으로 이루어진 패턴화된 편광자를 포함하는 패턴 편광 필름은 알려져 있지 않았다.

특허문헌 1 : 미국 특허 제5327285호 명세서 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2006-337892호 공보

얇고, 반사 방지 특성이 우수한 패턴 원편광판을 얻기 위한 패턴 편광 필름이 요구되고 있다. 또한, 편광도가 높은 영역과, 단체 투과율이 높은 영역을 갖는 패턴 편광 필름의 제조 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 이하의 발명을 포함한다.

[1] 기재와, 중합성 액정 화합물의 중합물 및 이색성 색소를 포함하는 패턴화된 액정 경화막이 적층된 패턴 편광 필름으로서,

상기 패턴 편광 필름은,

편광도가 10% 이하이며, 단체 투과율이 80% 이상인 영역(A)를 1 이상과,

편광도가 90% 이상이며, 단체 투과율이 40% 이상인 영역(B)를 1 이상 갖는 패턴 편광 필름.

[2] 영역(B)가 상기 액정 경화막을 갖는 [1]에 기재된 패턴 편광 필름.

*[3] 영역(A) 및 영역(B)는, 각각 독립적으로, 선형, 띠형, 원형, 문자형 및 도형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 형상인 [1] 또는 [2]에 기재된 패턴 편광 필름.

[4] 영역(A)가 선형이고, 폭이 1 ㎛ ~ 10 mm인 [3]에 기재된 패턴 편광 필름.

[5] 영역(B)가 선형이고, 폭이 1 ㎛ ~ 10 mm인 [3]에 기재된 패턴 편광 필름.

[6] 각각의 영역(A)가 띠형, 원형, 문자형 또는 도형의 형상을 가지며, 연속한 영역(A)의 면적이 500 ㎟ 이하인 [3]에 기재된 패턴 편광 필름.

[7] 각각의 영역(B)가 띠형, 원형, 문자형 또는 도형의 형상을 가지며, 연속한 영역(B)의 면적이 500 ㎟ 이하인 [3]에 기재된 패턴 편광 필름.

[8] 영역(A)와 영역(B)를 줄무늬형으로 갖는 [1] 또는 [2]에 기재된 패턴 편광 필름.

[9] 영역(B)의 폭이 1 ㎛∼10 ㎜인 [8]에 기재된 패턴 편광 필름.

[10] 영역(B)의 폭이 1 ㎛∼1 ㎜인 [8]에 기재된 패턴 편광 필름.

[11] 기재가 1/4 파장판 기능을 갖는 위상차 필름인 [1]에 기재된 패턴 편광 필름.

[12] 1/4 파장판 기능을 갖는 위상차 필름을 더 갖는 [1]에 기재된 패턴 편광 필름.

[13] 1/4 파장판 기능을 갖는 위상차 필름이 역파장 분산 특성을 갖는 [11] 또는 [12]에 기재된 패턴 편광 필름.

[14] 기재가 1/2 파장판 기능을 갖는 위상차 필름이며, 상기 기재에 1/4 파장판 기능을 갖는 위상차 필름을 더 적층한 [1]에 기재된 패턴 편광 필름.

[15] 포지티브 C 필름을 더 갖는 [11], [12] 및 [14] 중 어느 한 항에 기재된 패턴 편광 필름.

[16] 하기 (1)∼(4)의 공정을 포함하는 [1]에 기재된 패턴 편광 필름의 제조 방법:

(1) 기재 또는 배향막이 형성된 기재의 표면에, 중합성 액정 화합물 및 이색성 색소를 포함하는 조성물을 도포하는 공정,

(2) 도포된 중합성 액정 화합물 및 이색성 색소를 배향시키는 공정,

(3) 배향된 중합성 액정 화합물에, 포토마스크를 통해 활성 에너지선을 조사함으로써, 중합성 액정 화합물의 중합물과, 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 경화막을 얻는 공정,

(4) 상기 액정 경화막을, 23℃에서의 상기 이색성 색소의 포화 용해도가 1 질량% 이하인 용제로 세정하여, 상기 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 제거함으로써 패턴화된 액정 경화막을 얻는 공정.

[17] 기재가 수지 기재인 [16]에 기재된 패턴 편광 필름의 제조 방법.

[18] 용제가 알콜 용제를 포함하는 용제인 [16] 또는 [17]에 기재된 패턴 편광 필름의 제조 방법.

[19] 포토마스크를, 배향된 중합성 액정 화합물에 압착한 상태로, 활성 에너지선을 조사하는 [16]에 기재된 패턴 편광 필름의 제조 방법.

[20] 활성 에너지선이, 기재면의 법선 방향에 대하여 평행한 자외선인 [16]에 기재된 패턴 편광 필름의 제조 방법.

본 발명의 패턴 편광 필름에 의하면, 얇고, 반사 방지 특성이 우수한 패턴 원편광판을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 패턴 편광 필름의 제조 방법에 의하면, 편광도가 높은 영역과, 단체 투과율이 높은 영역을 갖는 패턴 편광 필름을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 패턴 편광 필름의 단면의 모식도이다.
도 2는 줄무늬형의 패턴 영역을 갖는 패턴 원편광판의 모식도이다.
도 3은 원형의 패턴 영역을 갖는 패턴 원편광판의 모식도이다.
도 4는 패턴 원편광판의 모식도이다.
도 5는 패턴 편광 필름의 연속적 제조 방법(롤투롤(roll to roll) 형식)의 주요부를 나타내는 모식도이다.
도 6은 패턴 원편광판의 연속적 제조 방법의 주요부를 나타내는 모식도이다.

<패턴 편광 필름>

본 발명의 패턴 편광 필름은, 기재와, 패턴화된 액정 경화막의 적층체이다. 여기서, 패턴화된 액정 경화막이란, 액정 경화막이 원하는 모양을 형성하고 있는 것을 의미한다. 상기 적층체는, 기재 상에서 액정 경화막이 원하는 모양을 형성하고 있는 것이다.

기재와 상기 액정 경화막의 사이에는, 배향막이 더 적층되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 패턴 편광 필름은, 바람직하게는, 기재와 배향막과 상기 액정 경화막의 적층체이다.

본 명세서에서의 편광도란, 자연광을 직선 편광으로 변환하는 정도이며, 하기 식 (11)로 정의되고, 0∼100%의 값을 취할 수 있다. 이 값이 100%이면 편광 필름으로부터 출사하는 광이 완전 직선 편광이며, 100%에 가까울수록 편광 필름으로부터 출사하는 광이 선택성이 높은 편광이 되기 때문에 우수한 편광 필름이라고 할 수 있다.

편광도(%)={(T¹-T²)/(T¹+T²)}×100 (11)

(여기서, T¹ 및 T²는 각각 편광 필름에 직선 편광을 입사했을 때의 투과율이며, T¹은 투과축 방향으로 평행한 직선 편광을 출사하여 측정했을 때의 투과율, T²는 흡수축 방향으로 평행한 직선 편광을 출사하여 측정했을 때의 투과율이다.)

본 명세서에서의 단체 투과율이란, 편광 필름이 입사한 광을 어느 정도 투과했는지를 나타내는 값이며, 하기 식 (10)으로 정의되고, 0∼100%의 값을 취할 수 있다. 이 값이 100%이면, 편광 필름이 입사광의 모든 광을 투과한 것이 되고, 0%이면 편광 필름이 입사광의 모든 광을 흡수 또는 반사했다는 것이 된다.

단체 투과율(%)=(T¹+T²)/2 (10)

(식 중, T¹ 및 T²는 상기와 동일한 의미를 나타낸다.)

본 명세서에서는, 어떤 특정 파장의 광만을 컨트롤하도록 색소를 배합한, 소위 컬러 편광 필름인 패턴 편광 필름에 관해서는, 광흡수를 나타내는 극대 파장에서의 측정치를, 패턴 편광 필름의 편광도 및 단체 투과율로서 정의한다. 또한, 복수의 색소를 혼합함으로써 얻어지는, 소위 뉴트럴 그레이의 편광 필름인 패턴 편광 필름에 관해서는, 가시광 전역에서의 편광 성능을 표현하기 위해, 시감도 보정 편광도 및 시감도 보정 단체 투과율을, 패턴 편광 필름의 편광도 및 단체 투과율로서 정의한다.

포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역(이하, 영역(A)라고 하는 경우가 있음)의 편광도는 통상 10% 이하이고, 바람직하게는 5% 이하이고, 보다 바람직하게는 1% 이하이다. 이러한 편광도는, 그 영역에 존재하는 상기 액정 경화막의 양이 적을수록 저하되는 경향이 있다. 즉, 영역(A)는, 바람직하게는 상기 액정 경화막을 갖지 않는다.

영역(A)의 단체 투과율은, 100%에 가까울수록 투명성이 높고 디스플레이 등에 적용함에 있어서 실용적이라고 할 수 있다. 한편, 이 단체 투과율은, 공기 계면과 편광 필름의 굴절률차에 따르는 계면 반사 손실을 포함하는 값이므로, 기재 등의 재료에 따라서도 달라지지만, 대략 88∼94%가 이론상의 최대치가 된다. 영역(A)의 단체 투과율은 통상 80% 이상이고, 바람직하게는 85% 이상이고, 보다 바람직하게는 88% 이상이다. 본 발명의 패턴 편광 필름에서의 단체 투과율은, 그 영역에 존재하는 상기 액정 경화막의 양이 적을수록 향상되는 경향이 있다.

액정 경화막이 형성된 영역(이하, 영역(B)라고 하는 경우가 있음)의 편광도는 통상 65% 이상이고, 바람직하게는 85% 이상이고, 보다 바람직하게는 90% 이상이고, 더욱 바람직하게는 92% 이상이고, 특히 바람직하게는 95% 이상이다. 영역(B)는, 통상 상기 액정 경화막을 갖는다. 액정 경화막에 포함되는 중합성 액정 화합물의 중합물의 배향 질서도가 높을수록, 영역(B)의 편광도가 높아지는 경향이 있다.

영역(B)의 단체 투과율은, 투과축 방향에 직교하는 방향의 편광의 대부분은 흡수에 의해 손실되기 때문에, 대략 44∼47%가 이론상의 최대치가 된다. 영역(B)의 단체 투과율은, 통상 40% 이상이고, 바람직하게는 42% 이상이고, 보다 바람직하게는 44% 이상이다.

영역(A)의 형상으로는, 선형, 띠형, 원형, 문자형 및 도형 등을 들 수 있고, 임의의 형상으로 할 수 있지만, 바람직한 형상은 선형이다. 또한, 영역(B)의 형상으로는, 선형, 띠형, 원형, 문자형 및 도형 등을 들 수 있고, 임의의 형상으로 할 수 있지만, 바람직한 형상은 선형이다. 또한, 패턴 편광 필름은, 영역(A)와 영역(B)를 줄무늬형으로 갖는 것이 바람직하다. 패턴 편광 필름에서의 패턴이란, 모양을 의미하며, 하나의 영역에만 존재해도 좋고, 복수 영역에 존재해도 좋다. 패턴은, 바람직하게는 규칙적인 모양이다.

영역(A)의 형상이 선형인 경우, 그 영역의 폭은, 바람직하게는 1 ㎛∼10 ㎜이고, 보다 바람직하게는 1 ㎛∼1 ㎜이고, 더욱 바람직하게는 1 ㎛∼100 ㎛이다.

영역(B)의 형상이 선형인 경우, 그 영역의 폭은 바람직하게는 1 ㎛∼10 ㎜이고, 보다 바람직하게는 1 ㎛∼1 ㎜이고, 더욱 바람직하게는 1 ㎛∼100 ㎛이다.

패턴 편광 필름이 영역(A)와 영역(B)를 줄무늬형으로 갖는 경우, 영역(B)의 폭은, 바람직하게는 1 ㎛∼10 ㎜이고, 보다 바람직하게는 1 ㎛∼1 ㎜이고, 더욱 바람직하게는 1 ㎛∼100 ㎛이다.

연속한 영역(A)의 면적은, 바람직하게는 100 ㎟ 이하이다. 연속한 영역(A)의 면적이란, 패턴 편광 필름 전체에서의 영역(A)의 면적의 합계가 아니라, 연속하여 형성되어 있는 영역(A) 하나당의 면적을 의미한다.

연속한 영역(B)의 면적은, 바람직하게는 100 ㎟ 이하이다. 연속한 영역(B)의 면적이란, 패턴 편광 필름 전체에서의 영역(B)의 면적의 합계가 아니라, 연속하여 형성되어 있는 영역(B) 하나당의 면적을 의미한다.

본 발명의 패턴 편광 필름의 표면적에 대한 영역(A)와 영역(B)의 표면적의 합계는, 바람직하게는 90% 이상이고, 보다 바람직하게는 95% 이상이고, 더욱 바람직하게는 99% 이상이다.

도 1에 본 발명의 패턴 편광 필름(400)의 단면 모식도를 나타낸다. 패턴 편광 필름(400)은, 기재(420)와 액정 경화막(410)이 적층되어 있고, 액정 경화막(410)은 패턴화된 액정 경화막이다. 도면 중, H는 액정 경화막(410)이 적층된 영역의 두께를 나타내고, h는 액정 경화막의 두께를 나타낸다.

패턴 편광 필름의, 액정 경화막이 적층된 영역의 두께는 통상 6∼310 ㎛이고, 바람직하게는 20∼200 ㎛이다.

액정 경화막의 두께는 통상 0.5∼10 ㎛이고, 바람직하게는 1∼5 ㎛이다. 액정 경화막의 두께는, 간섭 막두께계, 레이저 현미경 또는 촉침식 막두께계로 측정할 수 있다.

또한, 액정 경화막은, 바람직하게는 X선 회절 측정에 있어서 블랙 피크를 얻을 수 있는 것이다. 이러한 블랙 피크를 얻을 수 있는 액정 경화막은, 예컨대 헥사틱상(hexatic phase) 또는 크리스탈상(crystal phase)에 유래하는 회절 피크를 나타내고, 또한 높은 편광도를 나타내는 경향이 있다.

액정 경화막은, 통상 중합성 액정 화합물 및 이색성 색소를 포함하는 조성물로 형성한다. 본 명세서에서는, 이 조성물을 액정 경화막 형성용 조성물이라고 하는 경우가 있다.

<패턴 원편광판>

상기 패턴 편광 필름의 기재로서 1/4 파장판 기능을 갖는 위상차 필름을 채용하고, 또한 상기 패턴 편광 필름과 상기 위상차 필름을 적층함으로써, 원편광 특성을 나타내는 패턴 원편광판을 얻을 수 있다. 이 적층은, 예를 들면 1/4 파장 판 기능을 갖는 위상차 필름의 지상축(遲相軸)(광축) 및 영역(B)의 투과축이 실질적으로 45°로 되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 패턴 편광 필름과, 1/4 파장판 기능을 갖는 위상차 필름(이하, 1/4 파장판이라고 하는 경우가 있음)을 적층함으로써 패턴 원편광판을 얻을 수 있다. 이 때, 패턴 편광 필름에서의 영역(B)의 투과축과, 1/4 파장판의 지상축(광축)이 실질적으로 45°가 되도록 하여 적층하는 것이 바람직하다. 실질적으로 45°란 통상 45±5°의 범위이다. 또한, 영역(B)의 투과축과 위상차 필름의 광축을 일치 또는 직교시킴으로써, 광학 보상 필름으로서 기능하는 패턴 편광 필름을 얻을 수 있다.

1/4 파장판은, 통상 식 (40)으로 표시되는 광학 특성을 가지며, 바람직하게는 식 (40-1)로 표시되는 광학 특성을 갖는다.

100 nm<Re(550)<160 nm (40)

130 nm<Re(550)<150 nm (40-1)

Re(550)는 파장 550 nm의 광에 대한 면내 위상차 값을 나타낸다.

또한, 1/4 파장판은, 바람직하게는 역파장 분산 특성을 갖는다. 역파장 분산 특성이란, 단파장에서의 면내 위상차 값이 장파장에서의 면내 위상차 값보다 커지는 광학 특성이며, 바람직하게는 식 (50) 및 식 (51)을 만족한다. Re(λ)는 파장 λ nm의 광에 대한 면내 위상차 값을 나타낸다. 식 (50) 및 식 (51)을 만족하는 광학 특성을 갖는 1/4 파장판을 구비한 패턴 원편광판은, 가시광역에서의 각 파장의 광에 대하여 일정한 편광 변환의 특성을 얻을 수 있기 때문에, 반사 방지 특성이 우수한 경향이 있다.

Re(450)/Re(550)≤1.00 (50)

1.00≤Re(630)/Re(550) (51)

1/4 파장판은, 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 형성되는 도포막이어도 좋고, 연신 필름이어도 좋다. 식 (50) 및 식 (51)을 만족하는 광학 특성을 갖는 1/4 파장판은, 특정한 중합성 액정 화합물을 중합시키거나, 또는, 특정한 구조를 갖는 고분자로 이루어진 필름을 연신함으로써 얻어진다. 중합성 액정 화합물로는, 액정 경화막 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물과 동일한 것이어도 좋고, 상이한 것이어도 좋다. 시판하고 있는 중합성 액정 화합물을 사용해도 좋으며, 시판품의 예로는, BASF사 제조의 제품명 "LC242"를 들 수 있다. 또한, 식 (50) 및 (51)을 만족하는 특정한 중합성 액정 화합물로는, 일본 특허 제5463666호에 기재된 화합물을 들 수 있다.

1/4 파장판의 지상축의 방향은, 1/4 파장판의 길이 방향에 대하여 0°±10° 또는 90°±10°이면 바람직하다. 이러한 1/4 파장판을 이용하면, 패턴 원편광판을 용이하게 얻을 수 있다.

1/4 파장판이 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 형성된 도포막의 경우, 그 지상축 방향은, 중합성 액정 화합물의 배향 방향에 따라서 결정된다.

1/4 파장판이 연신 필름인 경우, 그 지상축 방향은 연신 방법에 따라 상이하며, 일축, 이축 또는 경사 연신 등, 그 연신 방법에 따라서 지상축 및 광축이 결정된다. 길이 방향으로 일축 연신된 연신 필름은 생산성이 높고 범용성이 풍부하기 때문에 바람직하다.

패턴 편광 필름과 1/4 파장판의 적층은, 바람직하게는 접착제에 의해 접합됨으로써 행해진다.

패턴 편광 필름으로부터, 기재 또는, 기재 및 배향막을 제거하여 이용할 수도 있다. 예컨대, 패턴 편광 필름의 패턴화된 액정 경화막이 형성된 면과, 1/4 파장판 등의 그 밖의 부재를 접착제를 이용하여 접합한 후, 그 패턴 편광 필름의 기재 또는, 기재 및 배향막을 제거해도 좋다. 이 때, 접착제는, 패턴 편광 필름에 도포되어도 좋고, 그 밖의 부재에 도포되어도 좋다. 바람직하게는, 패턴 편광 필름이 갖는 패턴화된 액정 경화막 또는, 그 밖의 부재에 도포된다.

상기 패턴 원편광판은, 1/2 파장판 기능을 갖는 위상차 필름(이하, 1/2 파장판이라고 하는 경우가 있음) 및 포지티브 C 필름을 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상을 더 가져도 좋고, 반사 방지층, 휘도 향상 필름 및 보호층을 더 갖고 있어도 좋다.

보호층은 액정 경화막을 외부의 자극으로부터 보호하는 역할을 한다. 보호층을 형성하는 성분으로는, 형성시에 액정 경화막을 침해하지 않는 것이면 되지만, 바람직하게는 (메트)아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 우레아 수지, 실리콘 수지, 폴리비닐알콜 등의 수용성 고분자를 들 수 있다. 각각을 폴리머의 형태로 용매에 용해하여, 액정 경화막 상에 도포 형성해도 좋고, 모노머의 형태로 용매에 용해, 또는, 모노머 자체를 직접 도포 형성한 후에 중합해도 좋다.

1/2 파장판은, 통상 식 (60)을 만족하는 광학 특성을 갖는다.

200<Re(550)<320 (60)

Re(550)는 파장 550 nm의 광에 대한 면내 위상차 값을 나타낸다.

포지티브 C 필름은, 통상 식 (70)을 만족하는 광학 특성을 갖는다. 식 중, nx는, 포지티브 C 필름이 형성하는 굴절률 타원체에 있어서, 필름 평면에 대하여 평행한 방향의 주굴절률을 나타낸다. ny는, 포지티브 C 필름이 형성하는 굴절률 타원체에 있어서, 필름 평면에 대하여 평행하고, 또한, 그 nx의 방향에 대하여 직교하는 방향의 굴절률을 나타낸다. nz는, 포지티브 C 필름이 형성하는 굴절률 타원체에 있어서, 필름 평면에 대하여 수직인 방향의 굴절률을 나타낸다.

1/2 파장판 및 포지티브 C 필름은, 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 형성되는 도포막이어도 좋고, 연신 필름이어도 좋다.

nx≒ny<nz (70)

중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 형성된 도포막인 1/4 파장판, 1/2 파장판 및 포지티브 C 필름으로는, 일본 특허 공개 제2010-31223호 공보, 일본 특허 공개 제2010-270108호 공보, 일본 특허 공개 제2011-6360호 공보 및 일본 특허 공개 제2011-207765호 공보에 기재된 위상차 필름 등을 들 수 있다.

연신 필름인 1/4 파장판으로는, 「퓨어에이스(등록상표) WR」(데이진 주식회사 제조) 등을 들 수 있다.

연신 필름인 포지티브 C 필름으로는, 일본 특허 공개 제2008-129465호 공보에 기재된 연신 필름 및, 공지의 다층 압출 필름 등을 들 수 있다.

상기한 패턴 원편광판은, 반사 방지 특성이 우수하다. 본 발명에 있어서, 패턴 원편광판의 반사 방지 특성이 우수하다는 것은, 원하는 영역에 반사 방지 특성을 부여할 수 있다는 것이다. 본 발명의 패턴 원편광판은, 패턴 원편광판을 통해 반사판에 가시영역의 광을 입사하여 반사율을 측정했을 때에, 반사율이 높은 영역과 반사율이 낮은 영역을 갖는다. 상기 영역(A)를 갖는 영역은 반사율이 높은 영역에 해당하고, 상기 영역(B)가 적층된 영역은 반사율이 낮은 영역에 해당한다.

이러한 특성을 갖는 패턴 원편광판을 이용함으로써, 표시 장치의 필요한 영역에만 반사 방지 특성을 부여할 수 있다.

반사 방지 특성은, 상기 반사율을 측정함으로써 평가할 수 있을 뿐만 아니라, 각 파장에서의 타원율을 측정하는 것에 의해서도 평가할 수 있다. 타원율은, 원편광의 편광 단면에서의 장축에 대한 단축의 비로부터 구해지며, 구체적으로는, 완전 원편광일 때의 타원율은 100%이고, 직선 편광일 때의 타원율은 0%이다. 각 파장에서의 타원율이 100%에 가까울수록 우수한 원편광판이 되어, 반사 방지 특성이 우수하다. 즉, 영역(A)를 갖는 영역의 타원율이 0%에 가깝고, 영역(B)는 적층된 영역의 타원율이 100%에 가까울수록 패턴 원편광판으로서 우수하다.

패턴 원편광판에서의 영역(A)를 갖는 영역의 반사율은, 패턴 원편광판을 통하지 않고 반사판에 광을 입사하여 측정한 반사율을 100%로 하여, 바람직하게는 75% 이상이고, 보다 바람직하게는 80% 이상이고, 더욱 바람직하게는 85% 이상이다. 마찬가지로, 영역(B)가 적층된 영역의 반사율은, 바람직하게는 15% 이하이고, 보다 바람직하게는 10% 이하이고, 더욱 바람직하게는 5% 이하이다.

패턴 원편광판에서의 영역(A)를 갖는 영역의 파장 450 nm의 광에 대한 타원율은, 바람직하게는 20% 이하이고, 보다 바람직하게는 5% 이하이다. 마찬가지로 파장 550 nm의 광에 대한 타원율은, 바람직하게는 20% 이하이고, 보다 바람직하게는 5% 이하이다. 마찬가지로 파장 590 nm의 광에 대한 타원율은, 바람직하게는 20% 이하이고, 보다 바람직하게는 5% 이하이다. 마찬가지로 파장 630 nm의 광에 대한 타원율은, 바람직하게는 20% 이하이고, 보다 바람직하게는 5% 이하이다.

패턴 원편광판에서의 영역(B)가 적층된 영역의 타원율은, 바람직하게는 80% 이상이고, 보다 바람직하게는 90% 이상이다. 특히, 뉴트럴 그레이의 패턴 편광 필름에 있어서는, 파장 450 nm의 광에 대한 타원율은, 바람직하게는 60% 이상이고, 보다 바람직하게는 70% 이상이다. 마찬가지로 파장 550 nm의 광에 대한 타원율은, 바람직하게는 80% 이상이고, 보다 바람직하게는 90% 이상이다. 마찬가지로 파장 590 nm의 광에 대한 타원율은, 바람직하게는 80% 이상이고, 보다 바람직하게는 90% 이상이다. 마찬가지로 파장 630 nm의 광에 대한 타원율은, 바람직하게는 60% 이상이고, 보다 바람직하게는 70% 이상이다.

도 4에 패턴 원편광판(10)의 구성예를 단면 모식도로 나타낸다.

도 4의 (a) 및 (b)은, 패턴화된 액정 경화막(1), 기재(2) 및 1/4 파장판(6)을 갖는 패턴 원편광판(10)이다.

도 4의 (c) 및 (d)은, 패턴화된 액정 경화막(1), 기재(2), 1/4 파장판(6) 및 1/2 파장판(3)을 갖는 패턴 원편광판(10)이다.

도 4의 (e)는, 패턴화된 액정 경화막(1), 1/4 파장판(6) 및 1/2 파장판(3)을 갖는 패턴 원편광판(10)이다. 이러한 패턴 원편광판은, 1/2 파장판(3)을 기재로서 이용하고, 그 표면에 패턴화된 액정 경화막을 형성함으로써 얻을 수 있다. 또한, 패턴 편광 필름이 갖는 패턴화된 액정 경화막을 1/2 파장판(3)에 접합한 후, 패턴 편광 필름이 갖는 기재를 제거하고, 1/4 파장판(6)을 더 적층하는 것에 의해서도 얻을 수 있다.

도 4의 (f)∼(h)는, 패턴화된 액정 경화막(1), 1/4 파장판(6), 1/2 파장판(3) 및 포지티브 C 필름(4)을 갖는 패턴 원편광판(10)이다. 이들 패턴 원편광판은, 도 4의 (e)에 나타낸 패턴 원편광판과 동일한 방법으로 제조할 수 있다.

1/4 파장판과 1/2 파장판을 적층하여 패턴 원편광판으로 하는 경우, 패턴 편광 필름이 갖는 패턴화 액정 경화막의 흡수축에 대하여, 우선 1/2 파장판을 그 지상축이 75°가 되도록 적층하고, 다음으로 1/4 파장판을 그 지상축이 15°가 되도록 적층하는 것이 바람직하다.

포지티브 C 필름의 적층순에 제한은 없지만, 패턴 편광 필름이 갖는 패턴화된 액정 경화막, 1/2 파장판 및 1/4 파장판이 이 순서로 적층될 필요가 있다. 이와 같이 적층함으로써 얻어지는 패턴 원편광판은, 가시광역에서의 각 파장의 광에 대하여 일정한 편광 변환의 특성을 얻을 수 있기 때문에, 반사 방지 특성이 우수한 경향이 있다.

본 발명의 패턴 편광 필름 및 상기 패턴 원편광판은, 필요에 따라서 재단하여 여러가지 표시 장치에 이용할 수 있다. 패턴 편광 필름 및 패턴 원편광판은, 통상 접착제 또는 감압식 접착제를 통해 표시 장치에 접합된다.

표시 장치란 표시 소자를 갖는 장치이며, 발광원으로서 발광 소자 또는 발광 장치를 포함하는 것이다. 그 패턴 편광 필름 또는 그 패턴 원편광판을 구비하는 표시 장치로는, 예컨대 액정 표시 장치, 유기 일렉트로루미너센스(EL) 표시 장치, 무기 일렉트로루미너센스(EL) 표시 장치, 전자 방출 표시 장치(예컨대 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(예컨대 그레이팅라이트 벌브(GLV) 표시 장치, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)를 갖는 표시 장치) 및 압전 세라믹 디스플레이 등을 들 수 있다. 액정 표시 장치는, 투과형 액정 표시 장치, 반투과형 액정 표시 장치, 반사형 액정 표시 장치, 직시형 액정 표시 장치 및 투사형 액정 표시 장치 등을 모두 포함한다. 이들 표시 장치는, 2차원 화상을 표시하는 표시 장치이어도 좋고, 3차원 화상을 표시하는 입체 표시 장치이어도 좋다. 그 패턴 편광 필름 및 그 패턴 원편광판은, 특히 유기 일렉트로루미너센스(EL) 표시 장치 및 무기 일렉트로루미너센스(EL) 표시 장치 등의 표시 장치, 및, 터치패널을 포함하는 표시 장치에 유효하게 이용된다.

<기재>

기재는, 유리 기재이어도 좋고 수지 기재이어도 좋지만, 바람직하게는 수지 기재이다. 수지로 이루어진 필름 기재를 이용함으로써 얇은 패턴 편광 필름을 얻을 수 있다.

수지 기재는, 바람직하게는 투명 수지 기재이다. 투명 수지 기재란, 광, 특히 가시광을 투과할 수 있는 투광성을 갖는 기재를 의미하며, 투광성이란, 파장 380 nm∼780 nm에 걸친 광선에 대한 시감도 보정 투과율이 80% 이상이 되는 특성을 말한다.

기재는, 바람직하게는 1/4 파장판이다. 기재에 1/4 파장판을 이용함으로써, 패턴 편광 필름과 1/4 파장판을 적층하지 않고, 패턴 원편광판을 얻을 수 있다.

기재로서 이용되는 바람직한 1/4 파장판으로는, 상기 1/4 파장판과 동일한 것을 들 수 있다.

또한, 기재는 1/2 파장판이어도 좋다.

기재를 구성하는 수지로는, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보넨계 폴리머 등의 폴리올레핀; 고리형 올레핀계 수지; 폴리비닐알콜; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 폴리메타크릴산에스테르; 폴리아크릴산에스테르; 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스 및 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 등의 셀룰로오스에스테르; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리카보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴리에테르케톤; 폴리페닐렌술피드; 및 폴리페닐렌옥사이드 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 셀룰로오스에스테르, 고리형 올레핀계 수지, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리메타크릴산에스테르이다.

셀룰로오스에스테르는, 셀룰로오스에 포함되는 수산기의 적어도 일부가 에스테르화된 것이며, 시장에서 입수할 수 있다. 또한, 셀룰로오스에스테르를 포함하는 기재도 시장에서 입수할 수 있다. 시판하는 셀룰로오스에스테르를 포함하는 기재로는, 후지태크(등록상표) 필름(후지사진필름(주)), KC8UX2M(코니카미놀타옵트(주)), KC8UY(코니카미놀타옵트(주)) 및 KC4UY(코니카미놀타옵트(주)) 등을 들 수 있다.

고리형 올레핀계 수지란, 노르보넨 또는 다환 노르보넨계 모노머 등의 고리형 올레핀의 중합체, 또는 이들의 공중합체를 포함하는 것이다. 그 고리형 올레핀계 수지는, 개환 구조를 포함해도 좋고, 또한 개환 구조를 포함하는 고리형 올레핀계 수지를 수소 첨가한 것이어도 좋다. 또한, 그 고리형 올레핀계 수지는, 투명성을 현저하게 손상하지 않고, 현저하게 흡습성을 증대시키지 않는 범위에서, 쇄형 올레핀 및 비닐화 방향족 화합물에 유래하는 구조 단위를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 그 고리형 올레핀계 수지는, 그 분자 내에 극성기가 도입되어 있어도 좋다.

쇄형 올레핀으로는, 에틸렌 및 프로필렌 등을 들 수 있고, 비닐화 방향족 화합물로서는, 스티렌, α-메틸스티렌 및 알킬 치환 스티렌 등을 들 수 있다.

고리형 올레핀계 수지가, 고리형 올레핀과, 쇄형 올레핀 또는 비닐화 방향족 화합물의 공중합체인 경우, 고리형 올레핀에 유래하는 구조 단위의 함유량은, 공중합체의 전체 구조 단위에 대하여 통상 50 몰% 이하이고, 바람직하게는 15∼50 몰%이다.

고리형 올레핀계 수지가, 고리형 올레핀과, 쇄형 올레핀과, 비닐화 방향족 화합물의 삼원 공중합체인 경우, 쇄형 올레핀에 유래하는 구조 단위의 함유량은, 공중합체의 전체 구조 단위에 대하여 통상 5∼80 몰%이며, 비닐화 방향족 화합물에 유래하는 구조 단위의 함유 비율은, 공중합체의 전체 구조 단위에 대하여 통상 5∼80 몰%이다. 이러한 삼원 공중합체는, 고가의 고리형 올레핀의 사용량을 비교적 적게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.

고리형 올레핀계 수지는 시장에서 입수할 수 있다. 시판하는 고리형 올레핀계 수지로는, Topas(등록상표)(Ticona사(독)), 아톤(등록상표)(JSR(주)), 제오노아(ZEONOR)(등록상표)(니폰제온(주)), 제오넥스(ZEONEX)(등록상표)(니폰제온(주)) 및 아펠(등록상표)(미쓰이화학(주)) 등을 들 수 있다. 이러한 고리형 올레핀계 수지를, 예컨대 용제 캐스트법, 용융 압출법 등의 공지의 수단에 의해 제막하여 기재로 할 수 있다. 시판하는 고리형 올레핀계 수지를 포함하는 기재로는, 에스시나(등록상표)(세키스이화학공업(주)), SCA40(등록상표)(세키스이화학공업(주)), 제오노아 필름(등록상표)(옵테스(주)) 및 아톤필름(등록상표)(JSR(주)) 등을 들 수 있다.

기재에는 표면 처리를 해도 좋다. 표면 처리의 방법으로는, 예컨대 진공으로부터 대기압의 분위기하에, 코로나 또는 플라즈마로 기재의 표면을 처리하는 방법, 기재 표면을 레이저 처리하는 방법, 기재 표면을 오존 처리하는 방법, 기재 표면을 비누화 처리하는 방법, 기재 표면을 화염 처리하는 방법, 기재 표면에 커플링제를 도포하는 방법, 기재 표면을 프라이머 처리하는 방법, 및, 반응성 모노머나 반응성을 갖는 폴리머를 기재 표면에 부착시킨 후에 방사선, 플라즈마 또는 자외선을 조사하여 반응시키는 그라프트 중합법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 진공으로부터 대기압의 분위기하에, 기재 표면을 코로나 또는 플라즈마 처리하는 방법이 바람직하다.

코로나 또는 플라즈마로 기재의 표면 처리를 행하는 방법으로는, 대기압 근방의 압력하에 대향한 전극 사이에 기재를 설치하고, 코로나 또는 플라즈마를 발생시켜 기재의 표면 처리를 행하는 방법, 대향한 전극 사이에 가스를 흘려 전극 사이에서 가스를 플라즈마화하고, 플라즈마화한 가스를 기재에 분사하는 방법, 및, 저압 조건하에서 글로우 방전 플라즈마를 발생시켜 기재의 표면 처리를 행하는 방법을 들 수 있다.

그 중에서도, 대기압 근방의 압력하에 대향한 전극 사이에 기재를 설치하고, 코로나 또는 플라즈마를 발생시켜 기재의 표면 처리를 행하는 방법, 또는, 대향한 전극 사이에 가스를 흘려 전극 사이에서 가스를 플라즈마화하고, 플라즈마화한 가스를 기재에 분사하는 방법이 바람직하다. 이러한 코로나 또는 플라즈마에 의한 표면 처리는, 통상 시판하는 표면 처리 장치에 의해 행해진다.

기재는, 액정 경화막 형성용 조성물을 도포하는 면과는 반대의 면에 보호 필름을 갖고 있어도 좋다. 보호 필름으로는, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 및 폴리올레핀 등의 필름, 및, 그 필름에 점착층을 더 갖는 필름 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 건조시의 열변형이 작기 때문에, 폴리에틸렌테레프탈레이트가 바람직하다. 보호 필름을, 액정 경화막 형성용 조성물을 도포하는 면과는 반대의 면에 가짐으로써, 기재 반송시의 필름의 요동이나 도포면의 미세한 진동을 억제할 수 있고, 도포막의 균일성을 향상시킬 수 있다.

기재의 두께는, 실용적인 취급이 가능한 정도의 중량인 점에서는 얇은 편이 바람직하지만, 지나치게 얇으면 강도가 저하되고, 가공성이 떨어지는 경향이 있다. 기재의 두께는, 통상 5∼300 ㎛이고, 바람직하게는 20∼200 ㎛이다.

기재의 긴 방향의 길이는 통상 10∼3000 m이고, 바람직하게는 100∼2000 m이다. 기재의 짧은 방향의 길이는 통상 0.1∼5 m이고, 바람직하게는 0.2∼2 m이다.

<배향막>

*본 발명에서의 배향막이란, 중합성 액정 화합물을 원하는 방향으로 액정 배향시키는 배향 규제력을 갖는 것이다.

배향막으로는, 액정 경화막 형성용 조성물의 도포 등에 의해 용해되지 않는 용제 내성을 가지며, 또한, 용제의 제거나 중합성 액정 화합물의 배향을 위한 가열 처리에서의 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 배향막으로는, 배향성 폴리머를 포함하는 배향막, 광배향막 및 표면에 요철 패턴이나 복수의 홈을 형성하여 배향시키는 그루브(groove) 배향막 등을 들 수 있다.

배향성 폴리머로는, 분자 내에 아미드 결합을 갖는 폴리아미드나 젤라틴류, 분자 내에 이미드 결합을 갖는 폴리이미드 및 그 가수분해물인 폴리아믹산, 폴리비닐알콜, 알킬 변성 폴리비닐알콜, 폴리아크릴아미드, 폴리옥사졸, 폴리에틸렌이민, 폴리스티렌, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산 및 폴리아크릴산에스테르류를 들 수 있다. 그 중에서도 폴리비닐알콜이 바람직하다. 2종 이상의 배향성 폴리머를 조합하여 이용해도 좋다.

배향성 폴리머를 포함하는 배향막은, 통상 배향성 폴리머가 용제에 용해한 조성물(이하, 배향성 폴리머 조성물이라고 하는 경우가 있음)을 기재에 도포하여 용제를 제거하거나, 또는 배향성 폴리머 조성물을 기재에 도포하여 용제를 제거하고 러빙(러빙법)함으로써 기재의 표면에 형성된다.

상기 용제로는, 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알콜, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알콜 용제, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 락트산에틸 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 용제, 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 용제 및 클로로포름, 클로로벤젠 등의 염소화탄화수소 용제를 들 수 있다. 이들 용제는, 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 좋다.

배향성 폴리머 조성물 중의 배향성 폴리머의 농도는, 배향성 폴리머가 용제에 완전히 용해될 수 있는 범위이면 되지만, 용액에 대하여 고형분 환산으로 0.1∼20 질량%가 바람직하고, 0.1~10 질량% 정도가 더욱 바람직하다.

배향성 폴리머 조성물로서, 시판하는 배향막 재료를 그대로 사용해도 좋다. 시판하는 배향막 재료로는, 선에버(등록상표, 닛산화학공업(주) 제조), 옵토머(등록상표, JSR(주) 제조) 등을 들 수 있다.

배향성 폴리머 조성물을 기재에 도포하는 방법으로는, 스핀 코팅법, 익스트루젼법, 그라비아 코팅법, 다이 코팅법, 슬릿 코팅법, 바 코팅법, 어플리케이터법 등의 도포법, 플렉소법 등의 인쇄법 등의 공지의 방법을 들 수 있다. 패턴 편광 필름을, 후술하는 롤투롤 형식의 연속적 제조 방법에 의해 제조하는 경우, 그 도포 방법에는, 통상 그라비아 코팅법, 다이 코팅법 또는 플렉소법 등의 인쇄법이 채택된다.

배향성 폴리머 조성물에 포함되는 용제를 제거하는 방법으로는, 자연 건조법, 통풍 건조법, 가열 건조 및 감압 건조법 등을 들 수 있다.

배향막에 배향 규제력을 부여하기 위해, 필요에 따라서 러빙을 행한다(러빙법). 러빙하는 방향을 선택함으로써, 배향 규제력의 방향을 임의로 제어할 수 있다.

러빙법에 의해 배향 규제력을 부여하는 방법으로는, 러빙 천을 감아 회전하고 있는 러빙 롤에, 배향성 폴리머 조성물을 기재에 도포하여 어닐링함으로써 기재 표면에 형성된 배향성 폴리머의 막을 접촉시키는 방법을 들 수 있다.

광배향막은, 통상 광반응성 기를 갖는 폴리머 또는 모노머와 용제를 포함하는 조성물(이하, 「광배향막 형성용 조성물」이라고 하는 경우가 있음)을 기재에 도포하고, 광(바람직하게는 편광 UV)을 조사함으로써 기재의 표면에 형성된다. 광배향막은, 조사하는 광의 편광 방향을 선택함으로써, 배향 규제력의 방향을 임의로 제어할 수 있는 점에서 보다 바람직하다.

광반응성 기란, 광조사함으로써 액정 배향능이 생기는 기를 말한다. 구체적으로는, 광조사에 의해 생기는 분자의 배향 유기 또는 이성화 반응, 이량화 반응, 광가교 반응 또는 광분해 반응 등의 액정 배향능의 기원이 되는 광반응에 관여하는 기를 들 수 있다. 그 중에서도, 이량화 반응 또는 광가교 반응에 관여하는 기가, 배향성이 우수하다는 점에서 바람직하다. 광반응성 기로서, 불포화 결합, 특히 이중 결합을 갖는 기가 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)을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나를 갖는 기가 특히 바람직하다.

C=C 결합을 갖는 광반응성 기로는, 비닐기, 폴리엔기, 스틸벤기, 스틸바졸기, 스틸바졸륨기, 칼콘기 및 신나모일기를 들 수 있다. C=N 결합을 갖는 광반응성 기로는, 방향족 시프 염기, 방향족 히드라존 등의 구조를 갖는 기를 들 수 있다. N=N 결합을 갖는 광반응성 기로는, 아조벤젠기, 아조나프탈렌기, 방향족 복소환아조기, 비스아조기, 포르마잔기 및 아족시벤젠 구조를 갖는 기를 들 수 있다. C=O 결합을 갖는 광반응성 기로는, 벤조페논기, 쿠마린기, 안트라퀴논기 및 말레이미드기를 들 수 있다. 이들 기는, 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 알릴옥시기, 시아노기, 알콕시카르보닐기, 히드록실기, 술폰산기, 할로겐화알킬기 등의 치환기를 갖고 있어도 좋다.

그 중에서도, 광이량화 반응에 관여하는 광반응성 기가 바람직하고, 광배향에 필요한 편광 조사량이 비교적 적고, 또한, 열안정성이나 경시 안정성이 우수한 광배향막을 얻기 쉽다고 하는 점에서, 신나모일기 및 칼콘기가 바람직하다. 광반응성 기를 갖는 폴리머로는, 그 폴리머 측쇄의 말단부가 계피산 구조가 되는 신나모일기를 갖는 것이 특히 바람직하다.

광배향막 형성용 조성물에 포함되는 용제로는, 전술한 배향성 폴리머 조성물에 포함되는 용제와 동일한 것을 들 수 있고, 광반응성 기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 용해성에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.

광배향막 형성용 조성물 중의 광반응성 기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 함유량은, 폴리머 또는 모노머의 종류나 목적으로 하는 광배향막의 두께에 따라서 적절하게 조절할 수 있지만, 적어도 0.2 질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.3∼10 질량%의 범위가 보다 바람직하다. 광배향막의 특성이 현저하게 손상되지 않는 범위에서, 광배향막 형성용 조성물은, 폴리비닐알콜이나 폴리이미드 등의 고분자 재료나 광증감제를 포함하고 있어도 좋다.

광배향막 형성용 조성물을 기재에 도포하는 방법으로는, 배향성 폴리머 조성물을 기재에 도포하는 방법과 동일한 방법을 들 수 있다. 도포된 광배향막 형성용 조성물로부터 용제를 제거하는 방법으로는, 예컨대 배향성 폴리머 조성물로부터 용제를 제거하는 방법과 동일한 방법을 들 수 있다.

편광을 조사하기 위해서는, 기재 상에 도포된 광배향막 형성용 조성물로부터 용제를 제거한 것에 직접 편광 UV를 조사하는 형식이어도 좋고, 기재측으로부터 편광을 조사하고 편광을 투과시켜 조사하는 형식이어도 좋다. 또한, 그 편광은, 실질적으로 평행광이면 특히 바람직하다. 조사하는 편광의 파장은, 광반응성 기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 광반응성 기가 광에너지를 흡수할 수 있는 파장 영역인 것이 좋다. 구체적으로는, 파장 250∼400 nm의 범위의 UV(자외선)이 특히 바람직하다. 그 편광 조사에 이용하는 광원으로는, 크세논 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 메탈할라이드 램프, KrF, ArF 등의 자외광 레이저 등을 들 수 있고, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프 및 메탈할라이드 램프가 보다 바람직하다. 이들 램프는, 파장 313 nm의 자외선의 발광 강도가 크기 때문에 바람직하다. 상기 광원으로부터의 광을 적당한 편광자를 통과하여 조사함으로써, 편광 UV를 조사할 수 있다. 이러한 편광자로는, 편광 필터나 글랜 톰슨(Glan-Thomson), 글랜 테일러(Glan-Talyor) 등의 편광 프리즘이나 와이어 그리드 타입의 편광자를 이용할 수 있다.

또, 러빙 또는 편광 조사를 행할 때에 마스킹을 행하면, 액정 배향의 방향이 상이한 복수의 영역(패턴)을 형성할 수도 있다.

그루브 배향막은, 막표면의 요철 패턴 또는 복수의 홈에 의해 액정 배향능을 얻을 수 있는 막이다. H.V.케넬 등에 의해, 복수의 등간격으로 나열된 직선형의 그루브(홈)를 갖는 기재에 액정 분자를 놓는 경우, 그 홈을 따르는 방향으로 액정 분자가 배향된다고 하는 사실이 보고되어 있다(Physical Review A24(5), 2713페이지, 1981년).

그루브 배향막을 기재의 표면에 형성하는 구체적인 방법으로는, 감광성 폴리이미드 표면에 주기적인 패턴 형상의 슬릿을 갖는 노광용 마스크를 통해 노광후, 현상 및 린스 처리를 행하여 불필요한 폴리이미드막을 제거하고 요철 패턴을 형성하는 방법, 표면에 홈을 갖는 판형의 원반에 UV 경화 수지층을 형성하고, 수지층을 기재 필름으로 옮기고 나서 경화하는 방법, UV 경화 수지층을 형성한 기재 필름을 반송하고, 복수의 홈을 갖는 롤형의 원반을 UV 경화 수지층 표면에 압박하여 요철을 형성후 경화하는 방법 등을 들 수 있고, 일본 특허 공개 평6-34976호 공보, 일본 특허 공개 제2011-242743호 공보에 기재된 방법 등을 이용할 수 있다.

상기 방법 중에서도, 복수의 홈을 갖는 롤형의 원반을 UV 경화 수지층 표면에 압박하여 요철을 형성한 후 경화하는 방법이 바람직하다. 롤형 원반으로는, 내구성의 관점에서 스테인레스(SUS)강을 이용할 수 있다.

UV 경화 수지로는, 일작용성 아크릴레이트의 중합체, 다작용성 아크릴레이트의 중합체 또는 이들의 혼합물의 중합체를 이용할 수 있다.

일작용성 아크릴레이트란, 아크릴로일옥시기(CH₂=CH-COO-) 및 메타크릴로일옥시기(CH₂=C(CH₃)-COO-)로 이루어진 군에서 선택되는 기(이하, (메트)아크릴로일옥시기라고 기재하는 경우도 있음)를 분자 내에 1개 갖는 화합물이다.

(메트)아크릴로일옥시기를 1개 갖는 일작용성 아크릴레이트로는, 탄소수 4~16의 알킬(메트)아크릴레이트, 탄소수 2~14의 β 카르복시알킬(메트)아크릴레이트, 탄소수 2~14의 알킬화페닐(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트 및 이소보닐(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

다작용성 아크릴레이트란, 통상 (메트)아크릴로일옥시기를 분자 내에 2개 내지 6개 갖는 화합물이다.

(메트)아크릴로일옥시기를 2개 갖는 이작용성 아크릴레이트로는, 1,3-부탄디올디(메트)아크릴레이트; 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트; 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트; 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 테트라에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트; 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르; 에톡시화비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트; 프로폭시화네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트; 에톡시화네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트 및 3-메틸펜탄디올디(메트)아크릴레이트 등이 예시된다.

(메트)아크릴로일옥시기를 3개 내지 6개 갖는 다작용성 아크릴레이트로는,

트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트; 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메트)아크릴레이트; 에톡시화트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 프로폭시화트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨옥타(메트)아크릴레이트;

펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트와 산무수물의 반응물; 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트와 산무수물의 반응물;

트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트와 산무수물의 반응물;

카프로락톤 변성 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨옥타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트와 산무수물의 반응물; 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트와 산무수물의 반응물, 및 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트와 산무수물의 반응물 등을 들 수 있다. 또, 여기에 나타낸 다작용성 아크릴레이트의 구체예에 있어서, (메트)아크릴레이트란, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다. 또한, 카프로락톤 변성이란, (메트)아크릴레이트 화합물의 알콜 유래 부위와 (메트)아크릴로일옥시기 사이에, 카프로락톤의 개환체 또는 개환 중합체가 도입되어 있는 것을 의미한다.

이러한 다작용성 아크릴레이트에는 시판품을 이용할 수도 있다. 이러한 시판품으로는, A-DOD-N, A-HD-N, A-NOD-N, APG-100, APG-200, APG-400, A-GLY-9E, A-GLY-20E, A-TMM-3, A-TMPT, AD-TMP, ATM-35E, A-TMMT, A-9550, A-DPH, HD-N, NOD-N, NPG, TMPT(신나카무라화학 주식회사 제조), "ARONIX M-220", 동"M-325", 동"M-240", 동"M-270" 동"M-309" 동"M-310", 동"M-321", 동"M-350", 동"M-360", 동"M-305", 동"M-306", 동"M-450", 동"M-451", 동"M-408", 동"M-400", 동"M-402", 동"M-403", 동"M-404", 동"M-405", 동"M-406"(도아합성 주식회사 제조), "EBECRYL11", 동"145", 동"150", 동"40", 동"140", 동"180", DPGDA, HDDA, TPGDA, HPNDA, PETIA, PETRA, TMPTA, TMPEOTA, DPHA, EBECRYL 시리즈(다이셀ㆍ사이테크 주식회사 제조) 등을 들 수 있다.

그루브 배향막의 요철로는, 볼록부의 폭은 0.05∼5 ㎛인 것이 바람직하고, 오목부의 폭은 0.1∼5 ㎛인 것이 바람직하고, 요철의 단차의 깊이는 2 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.01∼1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이 범위이면, 배향 혼란이 작은 액정 배향을 얻을 수 있다.

배향막의 두께는, 통상 10 nm∼10000 nm이고, 바람직하게는 10 nm∼1000 nm이고, 보다 바람직하게는 10 nm∼500 nm이다.

<중합성 액정 화합물>

중합성 액정 화합물이란, 중합성 기를 가지며, 또한 액정성을 갖는 화합물이다.

중합성 기란, 중합 반응에 관여하는 기를 의미하고, 광중합성 기인 것이 바람직하다. 여기서, 광중합성 기란, 후술하는 광중합 개시제로부터 발생한 활성 라디칼이나 산 등에 의해 중합 반응에 관여할 수 있는 기를 말한다. 중합성 기로는, 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. 액정성은 서모트로픽성(thermotropic) 액정이어도 좋고 리오트로픽(lyotropic) 액정이어도 좋으며, 또한 서모트로픽 액정에서의 상 질서 구조로는 네마틱(nematic) 액정이어도 좋고 스멕틱(smetic) 액정이어도 좋다.

중합성 액정 화합물로는, 보다 높은 편광 특성을 얻을 수 있다는 점에서 스멕틱 액정 화합물이 바람직하고, 고차 스멕틱 액정 화합물이 보다 바람직하다. 그 중에서도, 스멕틱 B상, 스멕틱 D상, 스멕틱 E상, 스멕틱 F상, 스멕틱 G상, 스멕틱 H상, 스멕틱 I상, 스멕틱 J상, 스멕틱 K상 또는 스멕틱 L상을 형성하는 고차 스멕틱 액정 화합물이 보다 바람직하고, 스멕틱 B상, 스멕틱 F상 또는 스멕틱 I상을 형성하는 고차 스멕틱 액정 화합물이 보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물이 형성하는 액정상이 이들 고차 스멕틱상이면, 배향 질서도가 보다 높은 액정 경화막을 제조할 수 있고, 높은 편광도를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이 배향 질서도가 높은 액정 경화막은 X선 회절 측정에 있어서 헥사틱상이나 크리스탈상과 같은 고차 구조에 유래하는 블랙 피크를 얻을 수 있는 것이다. 그 블랙 피크는 분자 배향의 주기 구조에 유래하는 피크이며, 그 주기 간격이 3.0∼6.0Å인 막을 얻을 수 있다. 이러한 화합물로는, 구체적으로는 하기 식 (1)로 표시되는 화합물(이하, 화합물(1)이라고 하는 경우가 있음) 등을 들 수 있다. 그 중합성 액정 화합물은, 단독으로 이용해도 좋고, 조합해도 좋다.

U¹-V¹-W¹-X¹-Y¹-X²-Y²-X³-W²-V²-U² (1)

[식 (1) 중,

X¹, X² 및 X³은, 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 단, X¹, X² 및 X³ 중 적어도 하나는, 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기이다. 시클로헥산-1,4-디일기를 구성하는 -CH₂-는, -O-, -S- 또는 -NR-으로 치환되어 있어도 좋다. R은, 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기를 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.

U¹ 및 U²는, 수소 원자 또는 중합성 기를 나타내고, 적어도 한쪽이 중합성 기이다.

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

V¹ 및 V²는, 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 그 알칸디일기를 구성하는 -CH₂-는, -O-, -S- 또는 -NH-으로 치환되어 있어도 좋다.]

화합물(1)에 있어서, X¹, X² 및 X³ 중 적어도 하나는, 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기인 것이 바람직하다.

치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기는 무치환인 것이 바람직하다. 치환기를 갖고 있어도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기는, 치환기를 갖고 있어도 좋은 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기인 것이 바람직하고, 치환기를 갖고 있어도 좋은 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기는 무치환인 것이 바람직하다.

치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기가 임의로 갖는 치환기로는, 메틸기, 에틸기 및 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기, 시아노기 및 할로겐 원자 등을 들 수 있다.

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

U²는, 수소 원자 또는 중합성 기이다. U¹은, 수소 원자 또는 중합성 기이고, 바람직하게는 중합성 기이다. U¹ 및 U²는, 모두 중합성 기이면 바람직하고, 모두 광중합성 기이면 바람직하다. 광중합성 기를 갖는 중합성 액정 화합물은, 보다 저온 조건하에서 중합할 수 있다는 점에서 유리하다.

U¹ 및 U²로 표시되는 중합성 기는 서로 상이해도 좋지만, 동일하면 바람직하다. 중합성 기로는, 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 V²로 표시되는 알칸디일기로는, 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 알칸디일기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼12의 알칸디일기이다.

치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기가 임의로 갖는 치환기로는, 시아노기 및 할로겐 원자 등을 들 수 있지만, 그 알칸디일기는, 무치환인 것이 바람직하고, 무치환 및 직쇄상의 알칸디일기인 것이 보다 바람직하다.

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

화합물(1)의 구체예로는, 식 (1-1)∼식 (1-23)으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다. 화합물(1)이 시클로헥산-1,4-디일기를 갖는 경우, 그 시클로헥산-1,4-디일기는 트랜스체인 것이 바람직하다.

예시한 화합물(1) 중에서도, 식 (1-2), 식 (1-3), 식 (1-4), 식 (1-6), 식 (1-7), 식 (1-8), 식 (1-13), 식 (1-14) 및 식 (1-15)로 각각 표시되는 화합물을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.

예시한 화합물(1)은, 단독으로 또는 조합하여 액정 경화막 형성용 조성물에 이용할 수 있다. 또한, 2종 이상의 중합성 액정 화합물을 조합하는 경우에는, 적어도 1종이 화합물(1)이면 바람직하고, 2종 이상이 화합물(1)이면 보다 바람직하다. 조합하는 것에 의해, 액정-결정상 전이 온도 이하의 온도에서도 일시적으로 액정성을 유지할 수 있는 경우가 있다. 2종류의 중합성 액정 화합물을 조합하는 경우의 혼합비로는, 통상 1:99∼50:50이고, 바람직하게는 5:95∼50:50이고, 보다 바람직하게는 10:90∼50:50이다.

중합성 액정 화합물은, 예컨대 문헌[Lub et al. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996)] 및 일본 특허 제4719156호 등에 기재된 공지의 방법으로 제조된다.

액정 경화막 형성용 조성물에서의 중합성 액정 화합물의 함유 비율은, 중합성 액정 화합물의 배향성을 높게 하는 관점에서, 액정 경화막 형성용 조성물의 고형분 100 질량부에 대하여 통상 70∼99.5 질량부이고, 바람직하게는 80∼99 질량부이고, 보다 바람직하게는 80∼94 질량부이고, 더욱 바람직하게는 80∼90 질량부이다. 본 명세서에서의 고형분이란, 액정 경화막 형성용 조성물로부터 용제를 제거한 성분의 합계량을 말한다.

액정 경화막 형성용 조성물은 이색성 색소를 포함하며, 바람직하게는 중합 개시제 및 용제를 포함한다. 또한, 증감제, 중합 억제제, 레벨링제 및 중합성 비액정 화합물 등을 포함해도 좋다.

<이색성 색소>

이색성 색소란, 분자의 장축 방향에서의 흡광도와, 단축 방향에서의 흡광도가 상이한 성질을 갖는 색소를 말한다.

이색성 색소로는, 300∼700 nm의 범위에 흡수 극대 파장(λMAX)을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 이색성 색소로는, 예컨대 아크리딘 색소, 옥사진 색소, 시아닌 색소, 나프탈렌 색소, 아조 색소 및 안트라퀴논 색소 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 아조 색소가 바람직하다. 아조 색소로는, 모노아조 색소, 비스아조 색소, 트리스아조 색소, 테트라키스아조 색소 및 스틸벤아조 색소 등을 들 수 있고, 바람직하게는 비스아조 색소 및 트리스아조 색소이다. 이색성 색소는 단독이어도 좋고 조합해도 좋지만, 가시광 전역에 걸쳐 편광 성능이 요구되는 경우에는 3종류 이상을 조합하는 것이 바람직하다. 이 때에는 특히 3종류 이상의 아조 화합물을 조합하는 것이 바람직하다.

아조 색소로는, 예컨대 식 (2)로 표시되는 화합물(이하, 경우에 따라 「화합물(2)」라고 함)을 들 수 있다.

A¹(-N=N-A²)_p-N=N-A³ (2)

[식 (2) 중,

A¹ 및 A³은, 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 페닐기, 치환기를 갖고 있어도 좋은 나프틸기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 1가의 복소환기를 나타낸다. A²는, 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기, 치환기를 갖고 있어도 좋은 나프탈렌-1,4-디일기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 2가의 복소환기를 나타낸다. p는 1∼4의 정수를 나타낸다. p가 2 이상의 정수인 경우, 복수개 존재하는 A²는 서로 독립적으로 동일해도 좋고 상이해도 좋다.]

1가의 복소환기로는, 퀴놀린, 티아졸, 벤조티아졸, 티에노티아졸, 이미다졸, 벤조이미다졸, 옥사졸 및 벤조옥사졸 등의 복소환 화합물로부터 1개의 수소 원자를 제거한 기를 들 수 있다. 2가의 복소환기로는, 상기 복소환 화합물로부터 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 복소환기가 임의로 갖는 치환기로는, 탄소수 1∼4의 알킬기; 메톡시기, 에톡시기 및 부톡시기 등의 탄소수 1∼4의 알콕시기; 트리플루오로메틸기 등의 탄소수 1∼4의 불화알킬기; 시아노기; 니트로기; 할로겐 원자; 아미노기, 디에틸아미노기 및 피롤리디노기 등의 치환 또는 무치환 아미노기(치환 아미노기란, 탄소수 1∼6의 알킬기를 1개 또는 2개 갖는 아미노기, 또는 2개의 치환 알킬기가 서로 결합하여 탄소수 2∼8의 알칸디일기를 형성하고 있는 아미노기를 의미한다. 무치환 아미노기는 -NH₂이다.)를 들 수 있다. 또, 탄소수 1∼6의 알킬기의 구체예는, 화합물(1)의 페닐렌기 등이 임의로 갖는 치환기에서 예시한 것과 동일하다.

화합물(2) 중에서도, 이하의 식 (2-1)∼식 (2-6)으로 각각 표시되는 화합물이 바람직하다.

[식 (2-1)∼(2-6) 중,

B¹∼B²⁰은, 서로 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1∼6의 알킬기, 탄소수 1∼4의 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 치환 또는 무치환의 아미노기(치환 아미노기 및 무치환 아미노기의 정의는 상기와 같다), 염소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.

n1∼n4는, 서로 독립적으로 0∼3의 정수를 나타낸다.

n1이 2 이상인 경우, 복수개의 B²는 서로 독립적으로 동일해도 좋고 상이해도 좋으며,

n2가 2 이상인 경우, 복수개의 B⁶은 서로 독립적으로 동일해도 좋고 상이해도 좋으며,

n3이 2 이상인 경우, 복수개의 B⁹는 서로 독립적으로 동일해도 좋고 상이해도 좋으며,

n4가 2 이상인 경우, 복수개의 B¹⁴는 서로 독립적으로 동일해도 좋고 상이해도 좋다.]

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

[식 (2-7) 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.]

상기 옥사진 색소로는, 식 (2-8)로 표시되는 화합물이 바람직하다.

[식 (2-8) 중,

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

상기 아크리딘 색소로는, 식 (2-9)로 표시되는 화합물이 바람직하다.

[식 (2-9) 중,

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

식 (2-7), 식 (2-8) 및 식 (2-9)에서의 R^x로 표시되는 탄소수 1∼4의 알킬기로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기 및 헥실기 등을 들 수 있고, 탄소수 6∼12의 아릴기로는, 페닐기, 톨루일기, 크실릴기 및 나프틸기 등을 들 수 있다.

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

[식 (2-10) 중,

D¹ 및 D²는, 서로 독립적으로 식 (2-10a)∼식 (2-10d) 중 어느 것으로 표시되는 기를 나타낸다.

n5는 1∼3의 정수를 나타낸다.]

[식 (2-11) 중,

D³ 및 D⁴는, 서로 독립적으로 식 (2-11a)∼식 (2-11h) 중 어느 것으로 표시되는 기를 나타낸다.

n6은 1∼3의 정수를 나타낸다.]

액정 경화막 형성용 조성물에서의 이색성 색소의 함유량은, 이색성 색소의 배향을 양호하게 하는 관점에서, 액정 경화막 형성용 조성물의 고형분 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부 이상 30 질량부 이하가 바람직하고, 0.1 질량부 이상 20 질량부 이하가 보다 바람직하고, 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하가 더욱 바람직하고, 0.1 질량부 이상 5 질량부 이하가 특히 바람직하다. 이색성 색소의 함유량이 이 범위내에 있으면, 중합성 액정 화합물의 액정 배향을 혼란시키기 어렵기 때문에 바람직하다.

<중합 개시제>

중합 개시제는, 중합성 액정 화합물 등의 중합 반응을 개시할 수 있는 화합물이다. 중합 개시제로는, 광의 작용에 의해 활성 라디칼을 발생하는 광중합 개시제가 바람직하다.

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

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

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

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

트리아진 화합물로는, 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 개시제로는 시판하는 것을 이용할 수 있다. 시판하는 중합 개시제로는, 이가큐어(Irgacure)(등록상표) 907, 184, 651, 819, 250 및 369(치바ㆍ재팬(주)); 세이쿠올(등록상표) BZ, Z 및 BEE(세이코화학(주)); 가야큐어(kayacure)(등록상표) BP100 및 UVI-6992(다우사 제조); 아데카옵토머 SP-152 및 SP-170((주) ADEKA); TAZ-A 및 TAZ-PP(니혼시이벨헤그너사); 및 TAZ-104(산와케미컬사) 등을 들 수 있다.

중합 개시제의 함유량은, 중합성 액정 화합물의 배향을 혼란시키기 어렵다는 관점에서, 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여 통상 0.1∼30 질량부이고, 바람직하게는 0.5∼10 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.5∼8 질량부이다.

<용제>

용제로는, 중합성 액정 화합물 및 이색성 색소를 완전히 용해할 수 있는 것이 바람직하고, 또한 중합성 액정 화합물의 중합 반응에 불활성인 용제인 것이 바람직하다.

용제로는, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알콜, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알콜 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 및 락트산에틸 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 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, 단독으로 이용해도 좋고 조합해도 좋다.

용제의 함유량은, 액정 경화막 형성용 조성물의 총량에 대하여 50∼98 질량%가 바람직하다. 환언하면, 액정 경화막 형성용 조성물에서의 고형분은 2∼50 질량%가 바람직하다. 그 고형분이 50 질량% 이하이면, 액정 경화막 형성용 조성물의 점도가 낮아지기 때문에, 액정 경화막의 두께가 대략 균일해짐으로써 그 액정 경화막에 불균일이 생기기 어려워지는 경향이 있다. 또한, 이러한 고형분은, 제조하고자 하는 액정 경화막의 두께를 고려하여 정할 수 있다.

<증감제>

증감제로는 광증감제가 바람직하다. 증감제로는, 예컨대 크산톤 및 티오크산톤 등의 크산톤 화합물(예컨대 2,4-디에틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤 등); 안트라센 및 알콕시기 함유 안트라센(예컨대 디부톡시안트라센 등) 등의 안트라센 화합물; 페노티아진 및 루브렌 등을 들 수 있다.

액정 경화막 형성용 조성물에서의 증감제의 함유량은, 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여 통상 0.1∼30 질량부이고, 바람직하게는 0.5∼10 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.5∼8 질량부이다.

<중합 억제제>

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

액정 경화막 형성용 조성물에서의 중합 억제제의 함유량은, 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여 통상 0.1∼30 질량부이고, 바람직하게는 0.5∼10 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.5∼8 질량부이다.

<레벨링제>

레벨링제란, 액정 경화막 형성용 조성물의 유동성을 조정하여, 액정 경화막 형성용 조성물의 도포막을 보다 평탄하게 하는 기능을 갖는 것이며, 예컨대 계면활성제를 들 수 있다. 바람직한 레벨링제로는, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제를 들 수 있다.

폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로는, 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 레벨링제로는, 메가팍(등록상표) R-08, R-30, R-90, F-410, F-411, F-443, F-445, F-470, F-471, F-477, F-479, F-482, F-483(DIC(주)); 서플론(등록상표) S-381, S-382, S-383, S-393, SC-101, SC-105, KH-40 및 SA-100(AGC 세이미케미컬(주)); E1830 및 E5844((주)다이킨파인케미컬 연구소); 에프톱 EF301, EF303, EF351 및 EF352(미쓰비시마테리알 전자화성(주)) 등을 들 수 있다.

액정 경화막 형성용 조성물에서의 레벨링제의 함유량은, 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여 통상 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하이고, 바람직하게는 0.5 질량부 이상 3 질량부 이하이다.

레벨링제의 함유량이 상기 범위내이면, 중합성 액정 화합물을 수평 배향시키는 것이 용이하고, 또한 얻어지는 액정 경화막이 보다 평활해지는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 중합성 액정 화합물에 대한 레벨링제의 함유량이 상기 범위를 넘으면, 얻어지는 액정 경화막에 불균일이 생기기 쉬운 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다. 액정 경화막 형성용 조성물은, 레벨링제를 2종류 이상 함유하고 있어도 좋다.

<중합성 비액정 화합물>

액정 경화막 형성용 조성물은 중합성 비액정 화합물을 함유해도 좋다. 중합성 비액정 화합물을 함유함으로써, 중합 반응성 부위의 가교 밀도를 높이고, 상기 액정 경화막의 강도를 향상시킬 수 있다.

중합성 비액정 화합물은, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 이소시아네이트기로 이루어진 군 중 적어도 1개 이상의 중합성 기를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2개 이상 10개 이하의 중합성 기를 갖는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3개 이상 8개 이하의 중합성 기를 갖는 것이 바람직하다.

액정 경화막 형성용 조성물에서의 중합성 비액정 화합물의 함유량은, 액정 경화막 형성용 조성물의 고형분 100 질량부에 대하여 통상 0.1∼30 질량부이고, 바람직하게는 0.5∼10 질량부이다.

중합성 액정 화합물이 중합함으로써 액정 경화막을 얻을 수 있다. 스멕틱상의 액정상을 유지한 채로 중합한 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 경화막은, 종래의 호스트 게스트형 편광막, 즉 네마틱상의 액정상을 유지한 채로 중합성 액정 화합물 등을 중합하여 얻어지는 편광막과 비교하여 편광도 등의 편광 성능이 높고, 또한 이색성 색소 또는 리오트로픽 액정만을 도포한 것과 비교하여, 편광도 등의 편광 성능 및 강도가 우수하다.

<패턴 편광 필름의 제조 방법>

패턴 편광 필름은, 통상 하기 (1)∼(4)의 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제조된다:

(1) 기재 또는 배향막이 형성된 기재의 배향막의 표면에, 중합성 액정 화합물 및 이색성 색소를 포함하는 조성물을 도포하는 공정,

(3) 배향된 중합성 액정 화합물에, 포토마스크를 통해 활성 에너지선을 조사함으로써, 중합성 액정 화합물의 중합물과 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 경화막을 얻는 공정,

<(1)의 공정>

중합성 액정 화합물 및 이색성 색소를 포함하는 조성물(액정 경화막 형성용 조성물)을 도포하는 방법으로는, 배향성 폴리머 조성물을 기재에 도포하는 방법으로서 예시한 것과 동일한 방법을 들 수 있다. 본 공정에서, 배향막이 형성된 기재의 표면이란 기재 상에 형성된 배향막의 표면을 의미한다.

<(2)의 공정>

액정 경화막 형성용 조성물이 용제를 포함하는 경우에는, 통상 도포된 액정 경화막 형성용 조성물로부터 용제를 제거한다. 용제의 제거 방법으로는, 자연 건조법, 통풍 건조법, 가열 건조 및 감압 건조법 등을 들 수 있다.

도포된 중합성 액정 화합물은, 통상 용액 상태로 전이하는 온도 이상으로 가열하고, 이어서 액정 배향되는 온도까지 냉각시킴으로써 배향하여 액정상을 형성한다.

이색성 색소는 통상 중합성 액정 화합물에 따라 배향된다.

도포된 중합성 액정 화합물이 배향되는 온도는, 미리 그 중합성 액정 화합물을 포함하는 조성물을 이용한 텍스쳐 관찰 등에 의해 구하면 된다. 또한, 용제의 제거와 액정 배향을 동시에 행해도 좋다. 이 때의 온도로는, 제거하는 용매나 중합성 액정 화합물의 종류에 따라 달라지지만, 50∼200℃의 범위가 바람직하고, 기재가 수지 기재인 경우에는 80∼130℃의 범위가 보다 바람직하다.

1/4 파장판인 기재를 이용하여, 원편광판으로서 기능하는 패턴 편광 필름을 얻는 경우에는, 중합성 액정 화합물의 배향 방향은, 얻어지는 액정 경화막의 투과축과, 그 기재의 지상축(광축)이 실질적으로 45°가 되도록 하는 것이 바람직하다. 실질적으로 45°란 통상 45±5°의 범위이다. 또한, 그 액정 경화막과 기재의 광축을 일치 또는 직교시킴으로써, 광학 보상 필름으로서 기능하는 패턴 편광 필름을 얻을 수도 있다.

<(3)의 공정>

배향된 중합성 액정 화합물에, 포토마스크를 통해 활성 에너지선을 조사함으로써 중합성 액정 화합물을 중합한다. 이 때, 포토마스크에 의해 마스킹된 영역의 중합성 액정 화합물은 중합하지 않는다.

활성 에너지선의 조사는, 포토마스크를, 배향된 중합성 액정 화합물에 압착한 상태로 행하는 것이 바람직하다. 압착한 상태로 행함으로써, 엣지가 명확한 패턴화된 액정 경화막을 얻을 수 있다.

중합한 중합성 액정 화합물이 액정 경화막이 된다. 스멕틱상의 액정상을 유지한 채로 중합한 중합성 액정 화합물 및 이색성 색소를 포함하는 액정 경화막은, 종래의 호스트 게스트형 편광막, 즉 네마틱상의 액정상을 유지한 채로 중합성 액정 화합물 등을 중합하여 얻어지는 편광막과 비교하여 편광도 등의 편광 성능이 높고, 또한 이색성 색소 또는 리오트로픽 액정만을 도포한 것과 비교하여, 편광도 등의 편광 성능 및 강도가 우수하다.

포토마스크가 갖는 마스크하지 않은 영역의 형상은 임의의 형상으로 할 수 있고, 선형, 띠형, 원형, 문자형 또는 도형으로 포토마스크를 가공함으로써, 여러가지 디자이닝이 가능해진다. 또한, 포토마스크가 갖는 마스크하는 영역의 형상도 임의의 형상으로 할 수 있다.

활성 에너지선의 광원에는, 설정한 포토마스크의 패턴의 형상 및 폭이 되도록 평행광을 이용하는 것이 바람직하다. 활성 에너지선의 광원으로는, 자외선, 전자선, X선 등을 발생하는 것이면 된다. 바람직하게는, 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬 램프, 블랙라이트 램프, 마이크로웨이브 여기 수은등, 메탈할라이드 램프 등의 파장 400 nm 이하에 발광 분포를 갖는 광원이다. 활성 에너지선은, 기재의 법선 방향에 대하여 평행한 자외선이면 보다 바람직하다.

활성 에너지선의 조사 에너지는, 중합 개시제의 활성화에 유효한 파장 영역의 조사량이 10∼5000 mJ/㎠가 되도록 설정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100∼2000 mJ/㎠이다. 조사량이 10 mJ/㎠보다 지나치게 낮으면 중합성 액정 화합물의 경화가 불충분해져, 세정하는 공정에서 액정 경화막이 용해되는 경향이 있다.

<(4)의 공정>

포토마스크에 의해 마스킹된 영역의 중합하지 않은 중합성 액정 화합물은, 중합성 액정 화합물의 중합물과 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 경화막을 용제로 세정함으로써 제거된다. 이 용제는, 이러한 액정 경화막에 포함되는 이색성 색소의 23℃에서의 포화 용해도가 1 질량% 이하이다. 이러한 포화 용해도는, 바람직하게는 0.4 질량% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.1 질량% 이하이다.

상기 용제에 의해 세정함으로써, 패턴화된 액정 경화막을 얻을 수 있다. 여기서, 패턴화된 액정 경화막이란, 전술한 패턴화된 액정 경화막과 동일한 것을 의미한다.

상기 용제에 의해 세정함으로써, 패턴화된 액정 경화막에 포함되는 이색성 색소를 유지하면서, 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 제거할 수 있기 때문에, 편광도가 높은 영역을 얻을 수 있다. 또한, 중합하지 않은 중합성 액정 화합물과 함께 그 영역에 포함되는 이색성 색소를 충분히 제거할 수 있기 때문에, 단체 투과율이 높은 영역을 얻을 수 있다. 또한, 상기 용제는, 기재를 용해하지 않는 것이면 바람직하고, 이러한 용제라면 기재를 침해하지 않기 때문에, 단체 투과율이 보다 높은 영역을 얻을 수 있다.

용제에 의해 세정하는 방법으로는, 용제 중에, 중합성 액정 화합물의 중합물과 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 경화막이 형성된 기재를 침지하여, 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 용제에 용해하는 방법, 및, 상기 액정 경화막이 형성된 기재에 용제를 분무하여, 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 용제에 용해하는 방법 등을 들 수 있다.

세정에 이용되는 용제는, 바람직하게는, 중합성 액정 화합물을 용해하고, 액정 경화막을 용해하지 않는 용제이다. 상기 용제는, 액정 경화막 형성용 조성물에 포함되는 이색성 색소에 따라서 적절하게 선택된다.

상기 용제로는, 물; 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 이소프로필알콜, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 노난올, 데칸올, 운데칸올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알콜 용제; 디에틸에테르 등의 에테르 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 또는 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 및 락트산에틸 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 등의 방향족 탄화수소 용제; 아세토니트릴 등의 니트릴용제; 등을 들 수 있다. 바람직하게는 알콜 용제를 포함하는 용제이고, 보다 바람직하게는, 메탄올, 에탄올 및 이소프로필알콜을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 용제이다. 또한, 물과 알콜 용제의 혼합 용제는, 중합성 액정 화합물의 용해를 조정하기 쉬운 점에서 바람직하다.

알콜 용제를 포함하는 용제에서의 알콜 용제의 함유 비율은 통상 10∼100%이고, 바람직하게는 30∼100%이고, 보다 바람직하게는 50∼100%이고, 더욱 바람직하게는 80∼100%이다.

용제에 의해 세정한 경우, 건조시켜도 좋다.

이렇게 하여, 패턴화된 액정 경화막을 갖는 패턴 편광 필름이 얻어진다. 여기서, 패턴 편광 필름에 있어서, 상기 공정(4)에서 중합하지 않은 중합성 액정 화합물 및 여기에 포함되는 이색성 색소가 제거된 영역이 전술한 영역(A)에 해당하고, 패턴화된 액정 경화막을 갖는 영역이 전술한 영역(B)에 해당한다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 패턴 편광 필름은, 편광도가 높은 영역과, 단체 투과율이 높은 영역을 갖기 때문에, 표시 장치 등에 있어서 필요한 영역에만 높은 편광 특성을 부여할 수 있다. 이 패턴 편광 필름의 편광도는 상기 범위인 것이 된다.

이러한 제조 방법으로 얻어지는 패턴 편광 필름에 의하면, 표시 장치 등에 있어서 필요한 영역에만 높은 편광 특성을 인쇄 부여할 수 있다.

도 2는, 줄무늬형의 패턴 영역을 갖는 본 발명의 패턴 편광 필름(100)의 모식도이다.

회색으로 빈틈없이 칠하여 나타낸 부분(110)은, 액정 경화막이 형성한 영역을 나타내고, 하얗게 나타낸 부분(120)은, 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역을 나타내고, 점으로 나타낸 부분(130)은, 액정 경화막 형성용 조성물을 도포하지 않은 영역(단순한 가장자리 부분)을 나타낸다.

도 3은, 원형의 패턴 영역을 갖는 본 발명의 패턴 편광 필름(101)의 모식도이다. 도면 중의 부분 110, 120 및 130은, 도 2와 동일한 의미를 나타낸다.

<패턴 편광 필름의 연속적 제조 방법>

패턴 편광 필름은, 바람직하게는 롤투롤 형식에 의해 연속적으로 제조된다. 도 5를 참조하여, 롤투롤 형식에 의해 연속적으로 제조하는 방법의 주요부의 일례를 설명한다.

기재가 제1 심지(210A)에 감겨 있는 제1 롤(210)은, 예컨대 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 이러한 롤의 형태로 시장에서 입수할 수 있는 기재로는, 이미 예시한 기재 중에서도, 셀룰로오스에스테르, 고리형 올레핀계 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리메타크릴산에스테르로 이루어진 필름 등을 들 수 있다.

*계속해서, 상기 제1 롤(210)로부터 기재를 풀어낸다. 기재를 풀어내는 방법은 그 제1 롤(210)의 심지(210A)에 적당한 회전 수단을 설치하고, 그 회전 수단에 의해 제1 롤(210)을 회전시킴으로써 행해진다. 또한, 제1 롤(210)로부터 기재를 반송하는 방향으로 적당한 보조 롤(300)을 설치하고, 그 보조 롤(300)의 회전 수단으로 기재를 풀어내는 형식이어도 좋다. 또한, 제1 심지(210A) 및 보조 롤(300) 모두 회전 수단을 설치함으로써, 기재에 적당한 장력을 부여하면서 기재를 풀어내는 형식이어도 좋다.

상기 제1 롤(210)로부터 풀어낸 기재는, 도포 장치(211A)를 통과할 때에, 그 표면 상에 그 도포 장치(211A)에 의해 광배향막 형성용 조성물이 도포된다. 이와 같이 연속적으로 광배향막 형성용 조성물을 도포하기 위한 도포 장치(211A)로는, 그라비아 코팅법, 다이 코팅법 및 플렉소법이 바람직하다.

도포 장치(211A)를 통과한 기재는, 건조로(212A)에 반송되고, 건조로(212A)에 의해 건조되어, 기재 표면에 제1 도포막이 연속적으로 형성된다. 건조로(212A)에는, 예컨대 통풍 건조법과 가열 건조법을 조합한 열풍식 건조로가 이용된다. 건조로(212A)의 설정 온도는, 상기 광배향막 형성용 조성물에 포함되는 용제의 종류 등에 따라서 정해진다. 건조로(212A)는, 서로 다른 설정 온도의 복수의 존으로 이루어진 것이어도 좋고, 서로 다른 설정 온도의 복수의 건조로를 직렬로 설치한 것이어도 좋다.

얻어진 제1 도포막에 편광 UV 조사 장치(213A)에 의해 편광을 조사함으로써 광배향막을 얻을 수 있다.

계속해서, 광배향막이 형성된 기재는 도포 장치(211B)를 통과한다. 도포 장치(211B)에 의해 광배향막 상에 중합성 액정 화합물과 이색성 색소와 용제를 포함하는 조성물이 도포된 후 건조로(212B)를 통과함으로써, 그 중합성 액정 화합물 및 그 이색성 색소가 배향되어 있는 제2 도포막이 얻어진다. 건조로(212B)는, 광배향막 상에 도포된 중합성 액정 화합물과 이색성 색소와 용제를 포함하는 조성물로부터 용제를 제거하는 역할과 함께, 그 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물이 배향되도록 열에너지를 부여하는 역할을 한다. 건조로(212B)는 건조로(212A)와 마찬가지로, 서로 다른 설정 온도의 복수의 존으로 이루어진 것이어도 좋고, 서로 다른 설정 온도의 복수의 건조로를 직렬로 설치한 것이어도 좋다.

제2 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 배향된 상태로, 활성 에너지선 조사 장치(213B)에 반송된다. 활성 에너지선 조사 장치(213B)에 있어서, 제2 도포막에 포토마스크(도시하지 않음)가 되고, 또한 활성 에너지선 조사가 된다. 활성 에너지선 조사 장치(213B)에 의한 활성 에너지선 조사에 의해, 마스킹되지 않은 영역의 중합성 액정 화합물이 배향된 상태로 중합하고, 중합성 액정 화합물의 중합물과 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 경화막이 얻어진다.

중합성 액정 화합물의 중합물과 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 경화막이 형성된 기재는, 23℃에서의 상기 이색성 색소의 포화 용해도가 1 질량% 이하인 용제로 채워진 용제조(214) 내를 통과한다. 상기 활성 에너지선 조사시에 마스킹되어 있던 영역의 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 세정 제거함으로써 영역(A)가 형성된다.

또한 건조로(212C)를 통과함으로써, 표면에 부착된 용제를 제거한다.

이렇게 하여 연속적으로 제조된 패턴 편광 필름은, 제2 심지(220A)에 감겨 제2 롤(220)의 형태가 얻어진다. 또, 감을 때에는, 적당한 스페이서를 이용하여 동시에 감아도 좋다.

이와 같이, 기재가, 제1 롤(210)로부터, 도포 장치(211A), 건조로(212A), 편광 UV 조사 장치(213A), 도포 장치(211B), 건조로(212B), 활성 에너지선 조사 장치(213B), 용제조(214) 및 건조로(212C)의 순으로 통과함으로써, 롤투롤 형식에 의해 연속적으로 패턴 편광 필름을 제조할 수 있다.

또한, 도 5에 나타내는 제조 방법에서는, 기재로부터 패턴 편광 필름까지 연속적으로 제조하는 방법을 나타냈지만, 예컨대 기재를, 제1 롤로부터, 도포 장치(211A), 건조로(212A) 및 편광 UV 조사 장치(213A)의 순으로 통과시키고, 이것을 심지에 감는 것에 의해 롤형의 기재와 광배향막의 적층체를 제조하고, 또한 그 롤형의 적층체를 풀어내어, 도포 장치(211B), 건조로(212B), 활성 에너지선 조사 장치(213B), 용제조(214) 내 및 건조로(212C)의 순으로 통과시킴으로써, 패턴 편광막을 연속적으로 제조할 수도 있다.

제2 롤(220)의 형태로 패턴 편광 필름을 제조한 경우에는, 제2 롤(220)로부터 긴 패턴 편광 필름을 풀어내어 소정의 치수로 재단하고 나서, 재단된 패턴 편광 필름에 1/4 파장판을 접합함으로써 패턴 원편광판을 제조해도 좋지만, 긴 1/4 파장판이 심지에 감겨 있는 제3 롤을 준비함으로써, 긴 패턴 원편광판을 연속적으로 제조할 수도 있다.

긴 패턴 원편광판을 연속적으로 제조하는 방법에 관해, 도 6을 참조하여 설명한다.

이러한 제조 방법은,

제2 롤(220)로부터 연속적으로 패턴 편광 필름을 풀어냄과 함께, 긴 1/4 파장판이 감겨 있는 제3 롤(230)로부터 연속적으로 긴 1/4 파장판을 풀어내는 공정과,

패턴 편광 필름과, 상기 긴 1/4 파장판을 연속적으로 접합하여 긴 패턴 원편광판을 얻는 공정과,

얻어진 긴 패턴 원편광판을 제4 심지(240A)에 감아 제4 롤(240)을 얻는 공정을 포함한다.

이 방법은 소위 롤투롤 접합이다. 또, 접합에는 접착제를 이용해도 좋다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 예 중의 「%」 및 「부」는, 특별히 기재하지 않는 한 질량% 및 질량부이다.

[포화 용해도 측정 방법]

소정의 용제에 대한 각 이색성 색소의 23℃에서의 포화 용해도는 이하의 방법으로 측정했다. 샘플관에 각 용제 5 g과 이색성 색소를 0.2 g 칭량하여, 23℃로 설정한 수조 중에서 24시간 교반함으로써 포화 용해도 용액을 조제했다. 이 용액을 샘플링하여, 표준액 5 mL와 함께 테트라히드로푸란 중에 용해하여 측정 용액을 조제했다. 이 측정 용액을 액체 크로마토그래프(시마즈제작소 제조; LC-10AT)에 주입하여, 각각의 피크 면적치의 비율과 별도로 작성한 검량선으로부터, 23℃에서의 소정의 용제에 대한 이색성 색소의 포화 용해도를 계산했다. 또한, 표준액에는 헥실벤젠 10 ml와 아세토니트릴 1000 ml로 조제한 것을 이용했다.

액체 크로마토그래프(LC) 측정은 이하에 나타내는 조건으로 행했다.

사용 컬럼 : KinetexC18, 2.6 ㎛, 100 ㎜×4.6 ㎜ 직경

컬럼 온도 : 40℃

이동상 : (A액) 0.1%(v/v)-TFA/물

(B액) 0.1%(v/v)-TFA/아세토니트릴 50%/THF 50%

구배 조건 0 min A액 60%, B액 40%

30 min A액 0%, B액 100%

35 min A액 0%, B액 100%

35.1 min A액 60%, B액 40%

45 min STOP TOTAL 45 min

유량 : 1.0 mL/min

주입량 : 5 μL

검출 방법 : UV(254 nm)

실시예 1

[광배향막 형성용 조성물의 제조]

하기 성분을 혼합하여, 얻어진 혼합물을 80℃에서 1시간 교반함으로써, 광배향막 형성용 조성물을 얻었다. 하기 광반응성 기를 갖는 폴리머는, 일본 특허 공개 제2013-33248호 공보에 기재된 방법으로 합성했다.

광반응성 기를 갖는 폴리머 :

용제 : o-크실렌 98부

〔액정 경화막 형성용 조성물 1의 제조〕

하기의 성분을 혼합하여 80℃에서 1시간 교반함으로써, 액정 경화막 형성용 조성물을 얻었다. 이색성 색소에는, 일본 특허 공개 제2013-101328호 공보의 실시예에 기재된 아조계 색소를 이용했다. 식 (1-6) 및 (1-7)로 표시되는 중합성 액정 화합물은, 일본 특허 제4719156호 공보에 기재된 방법에 준거하여 합성했다.

중합성 액정 화합물 :

이색성 색소 1 :

중합 개시제;

2-디메틸아미노-2-벤질-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(이가큐어 369; 치바스페셜티케미컬즈사 제조) 6부

레벨링제;

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

용제;

o-크실렌 250부

[패턴 편광 필름(1)의 제조]

트리아세틸셀룰로오스 필름(코니카미놀타사 제조 KC4UY-TAC, 두께 40 ㎛)을 80 ㎜×80 ㎜로 절취하여, 그 표면에 코로나 처리(AGF-B10, 카스가전기 주식회사 제조)를 했다. 코로나 처리가 실시된 필름 표면에, 바코터를 이용하여 광배향막 형성용 조성물을 도포한 후, 120℃로 설정한 건조 오븐에서 1분간 건조시켜 제1 도포막을 얻었다. 제1 도포막에, 편광 UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오전기 주식회사 제조)를 이용하여, 필름의 길이 방향에 대하여 0° 방향의 편광 UV를, 50 mJ/㎠(313 nm 기준)의 적산 광량으로 조사하여 광배향막을 형성했다. 얻어진 광배향막 상에, 바코터를 이용하여 70 ㎜×80 ㎜의 영역에 액정 경화막 형성용 조성물을 도포한 후, 110℃로 설정한 건조 오븐에서 1분간 건조시킴으로써, 중합성 액정 화합물 및 이색성 색소가 배향된 제2 도포막을 얻었다. 제2 도포막 중앙부에, 40 ㎜×40 ㎜의 포토마스크(선폭 275 ㎛)를 통해, 고압 수은 램프(유니큐어 VB-15201BY-A, 우시오전기 주식회사 제조)를 이용하여 자외선을 조사(질소 분위기하, 파장 : 365 nm, 파장 365 nm에서의 적산 광량 : 1000 mJ/㎠)함으로써, 중합성 액정 화합물의 중합물과 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 경화막을 얻었다. 얻어진 액정 경화막을 갖는 필름을 에탄올 중에 3분간 침지하여, 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 세정 제거하고, 줄무늬형의 패턴을 갖는 패턴 편광 필름(1)을 얻었다. 얻어진 패턴 편광 필름(1)은, 도 2에 나타낸 본 발명의 패턴 편광 필름의 모식도와 동일한 형상을 이루고 있다.

이색성 색소 1의 에탄올에 대한 포화 용해도는 0.003 질량%였다.

[패턴 편광 필름(1)의 평가]

〔편광도, 단체 투과율의 측정〕

패턴 편광 필름(1)의 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역 및 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역에 관해, 이하와 같이 하여 편광도 및 단체 투과율을 측정했다. 투과축 방향의 투과율(T¹) 및 흡수축 방향의 투과율(T²)을, 분광 광도계(시마즈제작소 주식회사 제조 UV-3150)에 편광자가 부착된 폴더를 셋팅한 장치를 이용하여, 더블빔법에 의해 2 nm 스텝 380∼680 nm의 파장 범위에서 측정했다. 흡수축 방향의 흡광도가 가장 큰 파장(λMAX)에서의 투과축 방향의 투과율(T¹) 및 흡수축 방향의 투과율(T²)의 값으로부터, 하기 식 (10) 및 식 (11)을 이용하여 편광도 및 단체 투과율을 산출했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역의 λMAX는 520 nm이며, 편광도는 92.8%, 단체 투과율은 44.0%였다. 또한, 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역에서는 광의 흡수는 측정되지 않고, 편광도는 0%, 단체 투과율은 92%였다.

단체 투과율(%)=(T¹+T²)/2 (10)

편광도(%)={(T¹-T²)/(T¹+T²)}×100 (11)〔막두께 측정〕

패턴 편광 필름(1)에서의 패턴화된 액정 경화막의 두께를, 레이저 현미경(LEXT, 올림푸스 주식회사 제조)을 이용하여 측정한 바 2.0 ㎛였다.

패턴 편광 필름(1)의 두께는 42 ㎛였다.

〔선폭 측정〕

패턴 편광 필름(1)에서의 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 폭을 편광 현미경으로 측정했다. 각각 상이한 액정 경화막 5점의 폭을 측정한 바, 폭은 각각 271 ㎛, 275 ㎛, 275 ㎛, 274 ㎛, 278 ㎛였다. 포토마스크의 선폭(275 ㎛)과 거의 일치하고 있어, 포토마스크의 선폭으로 패터닝되어 있는 것을 확인했다. 또한, 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 연속한 면적은 8.3 ㎟였다.

〔타원율 측정〕

패턴 편광 필름(1)에 점착제를 통해, 고리형 올레핀계 수지의 일축 연신 필름인 1/4 파장판(제오노아 필름, 니폰제온 주식회사, 면내 위상차 값 Ro : 138 nm)을 접합하여 패턴 원편광판(1)을 얻었다. 패턴 원편광판(1)의 패턴화된 액정 경화막이 적층된 영역 및 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역을 갖는 영역에 관해, 오우지계측기기(주) 제조의 자동 복굴절계 「KOBRA(등록상표)」를 이용하여, 파장 550 nm의 광에 대한 타원율을 측정했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 적층된 영역의 파장 550 nm에서의 타원율은 92%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역의 파장 550 nm에서의 타원율은 0%였다. 즉, 패턴 편광 필름(1)으로부터 특정 파장의 광에 대한 반사 방지 특성이 우수한 패턴 원편광판이 얻어졌다.

실시예 2

〔액정 경화막 형성용 조성물 2의 제조〕

실시예 1의 액정 경화막 형성용 조성물 1 중에 이하의 이색성 색소를 더 가하여 액정 경화막 형성용 조성물 2를 제조하여, 도공액으로서 이용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 패턴 편광 필름(2)을 제조했다.

이색성 색소 2 :

이색성 색소 3:

이색성 색소 2의 에탄올에 대한 포화 용해도는 0.001 질량%였다.

이색성 색소 3의 에탄올에 대한 포화 용해도는 0.061 질량%였다.

[패턴 편광 필름의 평가]

〔편광도, 단체 투과율의 측정〕

실시예 1과 동일하게 하여, 편광도 및 단체 투과율을 측정했다. JIS Z 8701의 2도 시야(C광원)에 의해 시감도 보정을 행하여 시감도 보정 편광도(Py) 및 시감도 보정 단체 투과율(Ty)을 산출했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역의 Py=92.3%, Ty=43.7%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역의 Py=0%, Ty=92.0%였다.

〔막두께 측정〕

패턴 편광 필름(2)에서의 패턴화된 액정 경화막의 두께를, 레이저 현미경(LEXT, 올림푸스 주식회사 제조)을 이용하여 측정한 바 2.0 ㎛이며, 중합성 액정 화합물의 중합물을 포함하는 액정 경화막의 세정 전후에서의 막 감소율은 0%였다. 패턴 편광 필름(2)의 두께는 42 ㎛였다.

〔선폭 측정〕

패턴 편광 필름(2)에서의 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 폭을 편광 현미경으로 측정했다. 각각 상이한 액정 경화막 5점의 폭을 측정한 바, 폭은 각각 275 ㎛, 272 ㎛, 275 ㎛, 274 ㎛, 274 ㎛였다. 포토마스크의 선폭(275 ㎛)과 거의 일치하고 있어, 포토마스크의 선폭으로 패터닝되어 있는 것을 확인했다. 또한, 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 연속한 면적은 8.3 ㎟였다.

〔타원율 측정〕

패턴 편광 필름(2)에 점착제를 통해 일축 연신 필름인 1/4 파장판(퓨어에이스 WRF-S, 데이진 주식회사 제조)을 접합하여, 패턴 원편광판(2)을 얻었다. 상기 1/4 파장판의 리타데이션(Re(λ))을, 오우지계측기기(주) 제조의 자동 복굴절계 「KOBRA(등록상표)」를 이용하여 측정한 바, Re(450)=132 nm, Re(550)=145 nm, Re(590)=147 nm, Re(630)=148 nm, Re(750)=151 nm이며, 역파장 분산 특성을 나타냈다. 패턴 원편광판(2)의 패턴화된 액정 경화막이 적층된 영역 및 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역을 갖는 영역에 관해, 오우지계측기기(주) 제조의 자동 복굴절계 「KOBRA(등록상표)」를 이용하여, 파장 450 nm, 550 nm, 590 nm, 630 nm 및 750 nm의 광에 대한 타원율을 측정했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 적층된 영역의 파장 450 nm에서의 타원율은 77%, 550 nm에서의 타원율은 91%, 590 nm에서의 타원율은 99%, 630 nm에서의 타원율은 92%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역을 갖는 영역의 파장 450 nm에서의 타원율은 0%, 550 nm에서의 타원율은 0%, 590 nm에서의 타원율은 0%, 630 nm에서의 타원율은 0%였다. 즉, 패턴 편광 필름(2)으로부터 반사 방지 특성이 우수한 패턴 원편광판이 얻어졌다.

실시예 3

실시예 2에서의 액정 경화막을 세정하는 용제인 에탄올을 메탄올로 한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 하여 패턴 편광 필름(3)을 얻었다.

이색성 색소 1의 메탄올에 대한 포화 용해도는 0.001 질량%였다.

이색성 색소 2의 메탄올에 대한 포화 용해도는 0.001 질량%였다.

이색성 색소 3의 메탄올에 대한 포화 용해도는 0.015 질량%였다.

[패턴 편광 필름의 평가]

〔편광도, 단체 투과율의 측정〕

실시예 2와 동일하게 하여, 시감도 보정 편광도(Py) 및 시감도 보정 단체 투과율(Ty)을 산출했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역의 Py=92.7%, Ty=43.9%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역의 Py=0%, Ty=92.0%였다.

〔막두께 측정〕

패턴 편광 필름(3)에서의 패턴화된 액정 경화막의 두께를, 레이저 현미경(LEXT, 올림푸스 주식회사 제조)을 이용하여 측정한 바 2.1 ㎛이며, 중합성 액정 화합물의 중합물을 포함하는 액정 경화막의 세정 전후의 막 감소율은 0%였다. 패턴 편광 필름(3)의 두께는 43 ㎛였다.

〔선폭 측정〕

패턴 편광 필름(3)에서의 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 폭을 편광 현미경으로 측정했다. 각각 상이한 액정 경화막 5점의 폭을 측정한 바, 폭은 각각 278 ㎛, 275 ㎛, 277 ㎛, 278 ㎛, 274 ㎛였다. 포토마스크의 선폭(275 ㎛)과 거의 일치하고 있어, 포토마스크의 선폭으로 패터닝되어 있는 것을 확인했다. 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 연속한 면적은 8.3 ㎟였다.

실시예 4

실시예 2에서의 액정 경화막을 세정하는 용제인 에탄올을 이소프로필알콜로 한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 하여 패턴 편광 필름(4)을 얻었다.

이색성 색소 1의 이소프로필알콜에 대한 포화 용해도는 0.002 질량%였다.

이색성 색소 2의 이소프로필알콜에 대한 포화 용해도는 0.043 질량%였다.

이색성 색소 3의 이소프로필알콜에 대한 포화 용해도는 0.001 질량%였다.

[패턴 편광 필름의 평가]

〔편광도, 단체 투과율의 측정〕

실시예 2와 동일하게 하여, 시감도 보정 편광도(Py) 및 시감도 보정 단체 투과율(Ty)을 산출했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역의 Py=93.8%, Ty=43.6%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역의 Py=0%, Ty=92.0%였다.

〔막두께 측정〕

패턴 편광 필름(4)에서의 패턴화된 액정 경화막의 두께를, 레이저 현미경(LEXT, 올림푸스 주식회사 제조)을 이용하여 측정한 바 2.0 ㎛이며, 중합성 액정 화합물의 중합물을 포함하는 액정 경화막의 세정 전후의 막 감소율은 0%였다. 패턴 편광 필름(4)의 두께는 43 ㎛였다.

〔선폭 측정〕

패턴 편광 필름(4)에서의 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 폭을 편광 현미경으로 측정했다. 각각 상이한 액정 경화막 5점의 폭을 측정한 바, 폭은 각각 274 ㎛, 278 ㎛, 275 ㎛, 277 ㎛, 278 ㎛였다. 포토마스크의 선폭(275 ㎛)과 거의 일치하고 있어, 포토마스크의 선폭으로 패터닝되어 있는 것을 확인했다. 또한, 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 연속한 면적은 8.3 ㎟였다.

실시예 5

실시예 2에서의 액정 경화막을 세정하는 용제인 에탄올을 프로필렌글리콜 1-모노메틸에테르로 하고, 그 용제에 침지하여 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 세정 제거하는 시간을 20초로 한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 하여 패턴 편광 필름(5)를 얻었다.

이색성 색소 1의 프로필렌글리콜 1-모노메틸에테르에 대한 포화 용해도는 0.028 질량%였다.

이색성 색소 2의 프로필렌글리콜 1-모노메틸에테르에 대한 포화 용해도는 0.336 질량%였다.

이색성 색소 3의 프로필렌글리콜 1-모노메틸에테르에 대한 포화 용해도는 0.017 질량%였다.

[패턴 편광 필름의 평가]

〔편광도, 단체 투과율의 측정〕

실시예 2와 동일하게 하여, 시감도 보정 편광도(Py) 및 시감도 보정 단체 투과율(Ty)을 산출했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역의 Py=93.7%, Ty=44.2%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역의 Py=0%, Ty=92.0%였다.

〔막두께 측정〕

패턴 편광 필름(5)에서의 패턴화된 액정 경화막의 두께를, 레이저 현미경(LEXT, 올림푸스 주식회사 제조)을 이용하여 측정한 바 2.0 ㎛이며, 중합성 액정 화합물의 중합물을 포함하는 액정 경화막의 세정 전후의 막 감소율은 0%였다. 패턴 편광 필름(5)의 두께는 42 ㎛였다.

〔선폭 측정〕

패턴 편광 필름(5)에서의 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 폭을 편광 현미경으로 측정했다. 각각 상이한 액정 경화막 5점의 폭을 측정한 바, 폭은 각각 272 ㎛, 278 ㎛, 277 ㎛, 274 ㎛, 275 ㎛였다. 포토마스크의 선폭(275 ㎛)과 거의 일치하고 있어, 포토마스크의 선폭으로 패터닝되어 있는 것을 확인했다. 또한, 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 연속한 면적은 8.3 ㎟였다.

실시예 6

트리아세틸셀룰로오스 필름 대신에 실시예 2에서 이용한 일축 연신 필름(퓨어에이스 WRF-S, 데이진 주식회사 제조, 두께 50 ㎛)을 이용하고, 또한 편광 UV의 조사를, 편광 UV의 편광 진동 방향을 상기 일축 연신 필름의 지상축에 대하여 45°가 되도록 하여 조사한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 패턴 편광 필름(6)을 제작했다.

[패턴 편광 필름(6)의 평가]

〔편광도, 단체 투과율의 측정〕

실시예 2와 동일하게 하여, 시감도 보정 편광도(Py) 및 시감도 보정 단체 투과율(Ty)을 측정했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역의 Py=95.7%, Ty=41.7%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역의 Py=0%, Ty=89.0%였다.

〔막두께 측정〕

패턴 편광 필름(6)에서의 패턴화된 액정 경화막의 두께를, 레이저 현미경(LEXT, 올림푸스 주식회사 제조)을 이용하여 측정한 바 2.5 ㎛였다. 패턴 편광 필름(6)의 두께는 53 ㎛였다.

〔선폭 측정〕

패턴 편광 필름(6)에서의 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 폭을 편광 현미경으로 측정했다. 각각 상이한 액정 경화막 5점의 폭을 측정한 바, 폭은 각각 276 ㎛, 277 ㎛, 276 ㎛, 274 ㎛, 273 ㎛였다. 포토마스크의 선폭(275 ㎛)과 거의 일치하고 있어, 포토마스크의 선폭으로 패터닝되어 있는 것을 확인했다. 또한, 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 연속한 면적은 8.3 ㎟였다.

〔타원율 측정〕

패턴 편광 필름(6)의 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역 및 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역에 관해, 오우지계측기기(주) 제조의 자동 복굴절계 「KOBRA(등록상표)」를 이용하여, 파장 450 nm, 550 nm, 590 nm, 630 nm 및 750 nm의 광에 대한 타원율을 측정했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역의 파장 450 nm에서의 타원율은 78%, 550 nm에서의 타원율은 92%, 590 nm에서의 타원율은 96%, 630 nm에서의 타원율은 88%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역의 파장 450 nm에서의 타원율은 0%, 550 nm에서의 타원율은 0%, 590 nm에서의 타원율은 0%, 630 nm에서의 타원율은 0%였다. 즉, 패턴 편광 필름(6)은 반사 방지 특성이 우수한 패턴 원편광판이다.

참고예 1

실시예 2에서의 액정 경화막을 세정하는 용제인 에탄올을, 프로필렌글리콜 1-모노메틸에테르 2-아세테이트로 한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 하여 패턴 편광 필름(7)을 얻었다.

이색성 색소 1의 프로필렌글리콜 1-모노메틸에테르 2-아세테이트에 대한 포화 용해도는 0.077 질량%였다.

이색성 색소 2의 프로필렌글리콜 1-모노메틸에테르 2-아세테이트에 대한 포화 용해도는 0.89 질량%였다.

이색성 색소 3의 프로필렌글리콜 1-모노메틸에테르 2-아세테이트에 대한 포화 용해도는 0.026 질량%였다.

[패턴 편광 필름의 평가]

〔편광도, 단체 투과율의 측정〕

실시예 2와 동일하게 하여, 시감도 보정 편광도(Py) 및 시감도 보정 단체 투과율(Ty)을 산출했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역의 Py=66.4%, Ty=49.8%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역의 Py=0%, Ty=92.0%였다.

〔막두께 측정〕

패턴 편광 필름(7)에서의 패턴화된 액정 경화막의 두께를, 레이저 현미경(LEXT, 올림푸스 주식회사 제조)을 이용하여 측정한 바 1.85 ㎛이며, 중합성 액정 화합물의 중합물을 포함하는 액정 경화막의 세정 전후의 막 감소율은 5%였다. 패턴 편광 필름(7)의 두께는 42 ㎛였다.

〔선폭 측정〕

패턴 편광 필름(7)에서의 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 폭을 편광 현미경으로 측정했다. 각각 상이한 액정 경화막 5점의 폭을 측정한 바, 폭은 각각 282 ㎛, 270 ㎛, 272 ㎛, 279 ㎛, 277 ㎛였다. 포토마스크의 선폭(275 ㎛)과 거의 일치하고 있어, 포토마스크의 선폭으로 패터닝되어 있는 것을 확인했다. 또한, 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 연속한 면적은 8.3 ㎟였다.

참고예 2

실시예 2에서의 액정 경화막을 세정하는 용제인 에탄올을 아세트산에틸로 한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 하여 패턴 편광 필름(8)을 제작한 바, 기재 필름인 트리아세틸셀룰로오스 필름이 용해되어 샘플을 얻을 수 없었다. 따라서, 트리아세틸셀룰로오스 필름 대신에 50 ㎜×50 ㎜의 유리 기판(두께 1 ㎜)에, 스핀 코터를 이용하여 광배향막 형성용 조성물을 도포한 후, 120℃로 설정한 핫플레이트로 1분간 건조시켜 제1 도포막을 얻었다. 제1 도포막에, 편광 UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오전기 주식회사 제조)를 이용하여, 필름의 길이 방향에 대하여 0° 방향의 편광 UV를 50 mJ/㎠(313 nm 기준)의 적산 광량으로 조사하여 광배향막을 형성했다. 얻어진 광배향막 상에, 스핀 코터를 이용하여 50 ㎜×50 ㎜의 영역에 액정 경화막 형성용 조성물을 도포한 후, 110℃로 설정한 핫플레이트로 1분간 건조시킴으로써, 중합성 액정 화합물 및 이색성 색소가 배향된 제2 도포막을 얻었다.

제2 도포막 중앙부에, 40 ㎜×40 ㎜의 포토마스크(선폭 275 ㎛)를 통해, 고압 수은 램프(유니큐어 VB-15201BY-A, 우시오전기 주식회사 제조)를 이용하여 자외선을 조사(질소 분위기하, 파장 : 365 nm, 파장 365 nm에서의 적산 광량 : 1000 mJ/㎠)함으로써, 중합성 액정 화합물의 중합물과 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 경화막을 얻었다.

이색성 색소 1의 아세트산에틸에 대한 포화 용해도는 0.059 질량%였다.

이색성 색소 2의 아세트산에틸에 대한 포화 용해도는 1.3 질량%였다.

이색성 색소 3의 아세트산에틸에 대한 포화 용해도는 0.023 질량%였다.

[패턴 편광 유리의 평가]

〔편광도, 단체 투과율의 측정〕

실시예 2와 동일하게 하여, 시감도 보정 편광도(Py) 및 시감도 보정 단체 투과율(Ty)을 산출했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역의 Py=33.1%, Ty=58.7%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역의 Py=0%, Ty=92.0%였다.

〔막두께 측정〕

패턴 편광 필름(8)에서의 패턴화된 액정 경화막의 두께를, 레이저 현미경(LEXT, 올림푸스 주식회사 제조)을 이용하여 측정한 바 1.85 ㎛이며, 중합성 액정 화합물의 중합물을 포함하는 액정 경화막의 세정 전후의 막 감소율은 8%였다. 패턴 편광 필름(8)의 두께는 1002 ㎛였다.

〔선폭 측정〕

패턴 편광 필름(8)에서의 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 폭을 편광 현미경으로 측정했다. 각각 상이한 액정 경화막 5점의 폭을 측정한 바, 폭은 각각 277 ㎛, 274 ㎛, 278 ㎛, 274 ㎛, 273 ㎛였다. 포토마스크의 선폭(275 ㎛)과 거의 일치하고 있어, 포토마스크의 선폭으로 패터닝되어 있는 것을 확인했다. 또한, 줄무늬형으로 형성한 액정 경화막의 연속한 면적은 8.3 ㎟였다.

참고예 3

*실시예 2에서의 액정 경화막을 세정하는 용제인 에탄올을 테트라히드로푸란으로 한 것 외에는 실시예 2와 동일하게 하여 패턴 편광 필름(9)을 제작한 바, 기재 필름인 트리아세틸셀룰로오스 필름이 용해되어 샘플을 얻을 수 없었다. 따라서, 참고예 2와 동일하게 하여 유리 기판 상에 패턴화된 액정 경화막을 제작했다.

이색성 색소 1의 테트라히드로푸란에 대한 포화 용해도는 0.33 질량%였다.

이색성 색소 2의 테트라히드로푸란에 대한 포화 용해도는 4.5 질량%였다.

이색성 색소 3의 테트라히드로푸란에 대한 포화 용해도는 0.33 질량%였다.

[패턴 편광 유리의 평가]

〔편광도, 단체 투과율의 측정〕

실시예 2와 동일하게 하여, 시감도 보정 편광도(Py) 및 시감도 보정 단체 투과율(Ty)을 산출했다. 그 결과, 패턴화된 액정 경화막이 형성한 영역의 Py=0.1%, Ty=92.1%였다. 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역의 Py=0%, Ty=92.0%였다. 중합성 액정 화합물의 중합물까지 용해되어, 패턴화된 액정 경화막은 거의 얻어지지 않았다.

본 발명의 패턴 편광 필름은, 얇고, 반사 방지 특성이 우수한 패턴 원편광판을 얻는 데 유용하다. 또한, 본 발명의 패턴 편광 필름의 제조 방법에 의하면, 편광도가 높은 영역과, 단체 투과율이 높은 영역을 갖는 패턴 편광 필름을 제조할 수 있다.

1 : 패턴화된 액정 경화막
2 : 기재
3 : 1/2 파장판
4 : 포지티브 C 필름
6 : 1/4 파장판
10 : 패턴 원편광판
100 : 줄무늬형의 패턴 영역을 갖는 패턴 편광 필름
101 : 원형의 패턴 영역을 갖는 패턴 편광 필름
110 : 액정 경화막이 형성한 영역
120 : 포토마스크에 의해 마스킹하여 얻어진 영역
130 : 액정 경화막 형성용 조성물을 도포하지 않은 영역
210 : 제1 롤
210A : 심지
220 : 제2 롤
220A : 심지
211A, 211B : 도포 장치
212A, 212B, 212C : 건조로
213A : 편광 UV 조사 장치
213B : 활성 에너지선 조사 장치
214 : 용제조
300 : 보조 롤
230 : 제3 롤
230A : 심지
240 : 제4 롤
240A : 심지
300 : 보조 롤
400 : 패턴 편광 필름의 단면
410 : 액정 경화막
420 : 기재
H : 액정 경화막이 적층된 영역의 두께
h : 액정 경화막의 두께

Claims

기재와, 중합성 액정 화합물의 중합물 및 이색성 색소를 포함하는 패턴화된 액정 경화막이 적층되고,
편광도가 10% 이하이며, 단체 투과율이 80% 이상인 영역(A)를 1 이상, 그리고,
편광도가 90% 이상이며, 단체 투과율이 40% 이상인 영역(B)를 1 이상을 갖는 패턴 편광 필름의 제조 방법으로서,
(1) 기재 또는 배향막이 형성된 기재의 표면에, 스멕틱상을 형성하는 중합성 액정 화합물 및 2종 이상의 이색성 색소 및 용제를 포함하는 조성물을 도포하는 공정,
(2) 도포된 중합성 액정 화합물 및 이색성 색소를 배향시키는 공정,
(3) 배향된 중합성 액정 화합물에 포토마스크를 통해 활성 에너지선을 조사함으로써, 중합성 액정 화합물의 중합물과, 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 포함하는 액정 경화막을 얻는 공정, 및
(4) 상기 액정 경화막을, 23℃에서의 상기 2종 이상의 이색성 색소 모두에 대하여 포화 용해도가 0.4 질량% 이하인 용제로 세정하여, 상기 중합하지 않은 중합성 액정 화합물을 제거함으로써 패턴화된 액정 경화막을 얻는 공정을 포함하고,
상기 (1)의 공정에서 이용되는 용제가, 에스테르 용제, 케톤 용제, 지방족 탄화수소 용제, 방향족 탄화수소 용제, 니트릴 용제, 에테르 용제 및 염소함유 용제로 이루어진 군에서 적어도 1종 이상이 선택되는, 방법.
제1항에 있어서, 기재가 수지 기재인 패턴 편광 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 (4)의 공정에 있어서 세정에 이용하는 용제가, 알콜 용제를 포함하는 용제인 패턴 편광 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 포토마스크를 배향된 중합성 액정 화합물에 압착한 상태로 활성 에너지선을 조사하는 패턴 편광 필름의 제조 방법.
제1항에 있어서, 활성 에너지선이 기재면의 법선 방향에 대하여 평행한 자외선인 패턴 편광 필름의 제조 방법.
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