KR20010033765A - 위상차필름 및 그것을 이용한 광학장치 - Google Patents

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Abstract

1 장의 고분자 배향필름으로 이루어지는 위상차필름으로서, 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 위상차가 하기 식(1) 및/또는 (2)를 만족하고, 또한 흡수율이 1 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 위상차필름.
R(450)/R(550)＜1 (1)
K(450)/K(550)＜1 (2)
[식중, R(450) 및 R(550)은, 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이고, K(450) 및 K(550)은 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름인 K = [nz-(nx+ny)/2] ×d (식중, nx, ny, nz은 고분자 배향필름의 3 차원 굴절율로서, 각각 x 축, y 축, z 축 방향의 굴절율이고, d 는 필름의 두께이다.)로 계산되는 값이다.]
이 위상차필름을 사용한 적층 위상차필름, 액정표시장치도 제공된다.

Description

위상차필름 및 그것을 이용한 광학장치 {PHASE DIFFERENCE FILM AND OPTICAL DEVICE USING IT}
위상차필름은 액정표시장치의 STN(수퍼 트위스티드네마틱)방식 등에 사용되고, 색보상, 시야각 확대 등의 문제를 해결하기 위하여 사용되고 있다. 일반적으로, 색보상용의 위상차필름의 재료로는 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리술폰, 폴리에틸술폰, 아모르포스폴리올레핀 등이 사용되고, 시야각 확대용의 위상차필름 재료로는 상기한 재료에 부가하여 고분자 액정, 디스코틱 액정 등이 사용되고 있다.
위상차필름의 일종인 1/4 파장 판은, 원 편광을 직선 편광으로, 직선 편광을 원 편광으로 변환시킬 수 있다. 이것은, 액정표시장치 특히 관측자 측에서 볼 때, 이면 측의 전극을 반사전극으로 한 편광판 1 장 판의 반사형 액정표시장치, 또는 편광판과 1/4 파장 판을 조합하여 이루어지는 반사방지 필름 또는 콜레스테릭 액정 등으로 이루어지는 좌 또는 우 회전의 어느 한쪽의 원 편광만을 반사하는 반사형 편광판 등과 조합하여 사용하도록 되어 있다.
상기한 편광판 1 장형의 반사형 액정표시장치 또는 반사형 편광판에서 사용되는 위상차필름은, 가시광영역인 측정파장 400~700 ㎚, 바람직하게는 400~780 ㎚ 에 있어서 직선 편광을 원 편광으로, 원 편광을 직선 편광으로 변환시키는 작용을 가질 필요가 있다. 이것을 위상차필름 1 장으로 실현하기 위해서는, 측정파장 λ= 400~700 ㎚, 바람직하게는 400~780 ㎚ 에 있어서, 위상차가 λ/4(㎚)가 되는 것이 그 위상차필름의 이상(理想)이다.
일반적으로 1/4 파장 판으로는, 상기한 색보상용의 위상차필름 재료 등이 사용되나, 이들 재료는 복굴절에 파장분산을 가지고 있다. 일반적으로 고분자 필름의 복굴절은 측정파장이 단파장일수록 크고, 장파장일수록 작아진다. 그래서 고분자 필름 1 장으로만 측정파장 λ= 400~700 ㎚ 에 있어서, 상기한 이상적인 1/4 파장 판과 같이 측정파장이 짧을수록 복굴절이 작아지는 것을 얻기가 곤란했다.
이상적인 1/4 파장 판과 같이 측정파장이 짧을수록 복굴절이 작아지는 필름을 얻기 위하여, 일본 공개특허공보 평10-68816 호에는 1/4 파장 판과 1/2 파장 판을 적당한 각도로 접합하여 사용하는 기술, 또한 일본 공개특허공보 평2-285304 호에는 압베 수(Abbe's number)가 상이한 2 장의 위상차필름을 적층하는 기술 등이 개시되어 있다.
상기한 이상적인 1/4 파장 판과 같이 측정파장이 짧을수록 위상차가 작아지는 필름을 얻기 위해서는, 현 상황의 기술로는 필름을 2 장 사용하지 않으면 안 되고, 필름접합 공정의 증가 또는 비용증가, 광학설계상의 부하증대 등의 문제가 있다. 또한, 일본 공개특허공보 평3-29921 호에는, 적어도 2 종류의 유기고분자의 혼합체 또는 공중합체 필름을 일축연신하여 이루어지는 위상차필름으로서, 상기 2 종류의 유기고분자 중 제 1 의 유기고분자는 양의 광탄성 계수를 가지고, 제 2 의 유기고분자는 음의 광탄성 계수를 가짐으로써, 측정파장이 짧을수록 복굴절이 커지는 위상차필름이 개시되어 있으나, 측정파장이 짧을수록 복굴절을 작게 하는 방법에 대해서는 아무런 언급도 되어있지 않다. 본 발명은, 이러한 과제를 해결하고, 필름 1 장으로 측정파장이 짧을수록 위상차가 작아지는 위상차필름을 실현할 수 있도록 하는 것이다.
발명의 요약
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여, 위상차필름용의 고분자재료를 예의검토하고, 1 장의 고분자 배향필름으로 이루어지는 위상차필름으로서, 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에서의 위상차가 하기 식(1) 및/또는 (2)
R(450)/R(550)＜1 (1)
K(450)/K(550)＜1 (2)
[식중, R(450) 및 R(550)은, 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이고, K(450) 및 K(550)은 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름인 K = [nz-(nx+ny)/2] ×d (식중, nx, ny, nz은 고분자 배향필름의 3 차원 굴절율로서, 각각 x 축, y 축, z 축 방향의 굴절율이고, d 는 필름의 두께이다.) 로 계산되는 값이다.]
를 만족시키고, 또한 흡수율이 1 중량 % 이하인 것을 특징으로 하는 위상차필름을 제공하는데 성공한 것이다.
[1] 1 장의 고분자 배향필름으로 이루어지는 위상차필름으로서, 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 위상차가 하기 식(1) 및/또는 (2)를 만족시키고, 또한 흡수율이 1 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 위상차필름.
R(450)/R(550)＜1 (1)
K(450)/K(550)＜1 (2)
[식중, R(450) 및 R(550)은, 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이고, K(450) 및 K(550)은 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름인 K = [nz-(nx+ny)/2] ×d (식중, nx, ny, nz은 고분자 배향필름의 3 차원 굴절율로서, 각각 x 축, y 축, z 축 방향의 굴절율이고, d 는 필름의 두께이다.) 로 계산되는 값이다.]
[2] 파장 450 ㎚, 550 ㎚ 및 650 ㎚ 에 있어서의 위상차가 하기 식(3) 및 (4):
0.6＜R(450)/R(550)＜0.97 (3)
1.01＜R(650)/R(550)＜1.4 (4)
[식중, R(650)은 파장 650 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이다.]
를 만족시키는 [1] 의 위상차필름.
[3] 파장 400~700 ㎚ 에 있어서 위상차가 단파장일수록 작은 [1] 또는 [2] 인 위상차필름.
[4] (1) 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자의 모노머 단위(이하, 제 1 의 모노머 단위라고 함)와 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자의 모노머 단위(이하, 제 2 의 모노머 단위라고 함)를 포함하는 고분자로 구성되는 필름으로서,
(2) 상기 제 1 의 모노머 단위에 기초하는 고분자의 R(450)/R(550)은, 상기 제 2 의 모노머 단위에 기초하는 고분자의 R(450)/R(550)보다도 작고, 또한
(3) 양의 굴절율 이방성을 가지는,
고분자 배향필름으로 이루어지는 [1]~[3] 의 위상차필름.
[5] (1) 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자를 형성하는 모노머 단위(이하, 제 1 의 모노머 단위라고 함)와 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자를 형성하는 모노머 단위(이하, 제 2 의 모노머 단위라고 함)를 포함하는 고분자로 구성되는 필름으로서,
(2) 상기 제 1 의 모노머 단위에 기초하는 고분자의 R(450)/R(550)은, 상기 제 2 의 모노머 단위에 기초하는 고분자의 R(450)/R(550)보다도 크고, 또한
(3) 음의 굴절율 이방성을 가지는,
고분자 배향필름으로 이루어지는 [1]~[3] 의 위상차필름.
[6] 상기 고분자 배향필름이 유리전이점 온도가 120 ℃ 이상인 열가소성수지인 [1]~[5] 인 위상차필름.
[7] 상기 고분자 배향필름이 플루오렌 골격을 가지는 폴리카보네이트를 함유하는 [1]~[6] 인 위상차필름.
[8] 하기 일반식(Ⅰ)
(상기 식(Ⅰ)에 있어서, R1~R8은 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~6 의 탄화수소기에서 선택되고, X 는
이다.)로 나타내어지는 반복단위가 전체의 30~90 몰%, 하기 식(Ⅱ)
(상기 식(Ⅱ)에 있어서, R9~R16은 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~22 의 탄화수소기에서 선택되고, Y 는
중의 R17~R19, R21, R22는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~22 의 탄화수소기에서, R20, R23은 탄소수 1~20 의 탄화수소기에서, 또한 Ar 은 탄소수 6~10 의 아리일기에서 선택된다.)로 나타내어지는 반복단위가 전체의 70~10 몰% 를 차지하는 폴리카보네이트 공중합체 및/또는 브렌드체로 이루어지는 고분자 배향필름인 [1]~[7] 의 위상차필름.
[9] 하기 일반식 (Ⅲ)
(상기 식(Ⅲ)에 있어서, R24, R25는 각각 독립적으로 수소원자 또는 메틸기에서 선택된다.)로 나타내어지는 반복단위가 전체의 35~85 몰%, 하기 식(Ⅳ)로 나타내어지는 반복단위
(상기 식(Ⅳ)에 있어서, R26, R27은 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기에서 선택되고, Z 는
에서 선택된다.)가 전체의 65~15 몰% 를 차지하는 폴리카보네이트 공중합체 및/또는 브렌드체로 이루어지는 고분자 배향필름인 [28] 의 위상차필름.
[10] 상기 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자가 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌옥사이드) 이고, 상기 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자가 폴리스티렌인 브렌드 고분자 배향필름으로서, 폴리스티렌 함유 비율이 67 중량%~75 중량% 인 [5] 의 위상차필름.
[11] 물체의 색을 나타내는 b*값이 1.3 이하인 [1]~[10] 의 위상차필름.
[12] λ/4 판인 [1]~[11] 인 위상차필름.
[13] λ/2 판인 [1]~[11] 인 위상차필름.
[14] R(550)≥90 ㎚ 인 [12] 또는 [13] 의 위상차필름.
[15] λ/4 판과 λ/2 판을 적층하여 이루어지고, λ/4 판과 λ/2 판의 양쪽이 [1]~[14] 인 적층 위상차필름.
[16] λ/4 판과 λ/2 판과의 광축이 이루는 각도가 50 도~70 도의 범위내인 [15] 의 적층 위상차필름.
[17] [1]~[16] 의 위상차필름과 편광판을 적층하여 이루어지는 원 편광판 또는 타원 편광판.
[18] [1]~[16] 의 위상차필름과 반사형 편광판을 적층하여 이루어지는 원 편광판 또는 타원 편광판.
[19] [1]~[16] 의 위상차필름과 반사형 편광판과 편광판을 적층하여 이루어지는 원 편광판 또는 타원 편광판.
[20] 상기 반사형 편광판이 어느 한쪽으로 회전하고 있는 원 편광만을 반사하는 기능을 가지는 [18] 또는 [19] 의 원 편광판 또는 타원 편광판.
[21] 상기 반사형 편광판이 콜레스테릭 액정고분자로 이루어지는 [20] 의 원 편광판 또는 타원 편광판.
[22] [1]~[21] 의 위상차필름을 설치한 액정표시장치.
[23] 반사형 액정표시장치인 [22] 의 액정표시장치.
[24] 상기 위상차필름이 시야각 보상판인 [22] 또는 [23] 의 액정표시장치.
[25] 1 장의 폴리카보네이트 배향필름으로 이루어지는 위상차필름으로서, 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 위상차가, 하기 식(1)
R(450)/R(550)＜1 (1)
[식중, R(450) 및 R(550)은, 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이다.]
를 만족시키고, 또한 R(550) 이 50 ㎚ 이상인 위상차필름.
[26] 편광판, λ/4 판, 및 투명전극을 가지는 2 장의 기판간에 액정층을 포함하는 액정셀을 구비하는 반사형 액정표시장치로서, 이러한 λ/4 판으로서, 1 장의 폴리카보네이트 배향필름으로 이루어지는 위상차필름이고, 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 위상차가 하기 식(1)
R(450)/R(550)＜1 (1)
[식중, R(450) 및 R(550)은, 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이다.]
를 만족시키고, 또한 R(550) 이 100~180 ㎚ 인 위상차필름을 사용한 반사형 액정표시장치.
본 발명은 액정표시장치, 방현(防眩) 필름, 광기록장치 등의 광학소자에서 사용되는, 위상차 값이 측정파장 400~700 ㎚ 에 있어서, 단파장일수록 작은 위상차필름, 및 그것을 이용한 원 편광판, 타원 편광판, 액정표시장치 기타의 광학장치에 관한 것이다.
도 1~ 도 4 는, 2성분의 브렌드 고분자의 복굴절의 파장분산과 고분자의 종류 및 브렌드비와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 본 발명의 조건을 만족하지 않는 적층 위상차필름의 착색 정도를 나타내는 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 실시예 16, 17 및 비교예 16, 17 의 적층 위상차필름의 착색 정도를 나타내는 그래프이다.
도 7~ 도 10 은, 적층 위상차필름의 예를 나타내는 것으로, 도 7 은 λ/4 판(3)과 λ/2 판(1)의 접합, 도 8 은, λ/4 판과 λ/2 판과 편광판(4)의 접합, 도 9 는 λ/4 판과 편광판의 접합, 도 10 은 편광판(4)와 λ/4 판(3)과 콜레스테릭 액정층(5)의 접합이고, 도 10 은 실시예 17 이다.
도 11~ 도 13 은 액정표시장치의 예를 나타내고, 도 11 은 편광판 4//λ/4 판(3)//유리기판(6)//액정층(8)//유리기판(6)//λ/4 판(3)//편광판(4)//백라이트시스템(10)의 구성, 도 12 는 편광판(4)//λ/4 판(3)//유리기판(6)//투명전극(7)//액정층(9)//요철반사전극(9)//유리기판(6)의 구성, 도 13 은 편광판(4)//λ/4 판(3)//광확산판(11)//유리기판(6)//투명전극(7)//액정층(8)//경면반사전극(12)//유리전극(6)의 구성이다. 도 12 는 실시예 13 이다.
도 14 는, 실시예 1 의 위상차필름의 위상차와 파장과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15~ 도 16 은, 실시예 12 의 위상차필름의 복굴절 파장분산계수의 폴리머의 성분의 체적율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명은, 1 장의 고분자 배향필름에 있어서, 가시광 파장역에 있어서 파장에 의존하지 않는 이상적인 λ/4 판 및 λ/2 판을 얻는 것을 탐구하는 과정에서, 위상차가 단파장일수록 작은 1 장의 고분자 배향필름을 제공하는데 성공하고, 상기 목적을 달성함과 동시에, 종래에 없었던 특성을 가지는 위상차필름을 제공하기에 이른 것이다.
위상차가 단파장일수록 작은 것은, 실용적인 관점에서, R(450)/R(550)＜1 또는 K(450)/K(550)＜1 로 나타낼 수 있다. 파장역을 넓히는 경우에는, R(650)/R(550)＞1 또는 K(650)/K(550)＞1 인 것이 더욱 바람직하다. 이들 위상차분산 또는 K 값 분산의 보다 바람직한 범위에 대해서는 후술하기로 한다.
여기에서, 본 발명에서는 파장 450, 550, 650 ㎚ 에서의 고분자 배향필름의 위상차 및 K 값을 각각 R(450), R(550), R(650), 및 K(450), K(550), K(650)으로 표시한다.
고분자 배향필름의 위상차(리타데이션)는, 광이 두께 d 인 필름을 투과했을 때, 필름의 배향방향과, 이에 수직이 되는 방향의 광의 진행속도(굴절율)의 차에 기초하는 위상차를 말하고, 배향방향과 이에 수직이 되는 방향의 굴절율의 차(Δn)와 필름의 두께(d)의 곱(Δnㆍd)으로 표시되는 것은 기지의 사실이다.
본 발명에서의 고분자 배향필름의 배향이란, 고분자 분자쇄가 주로 특정된 방향으로 배열된 상태를 가리키고 있고, 이 상태는 필름의 위상차(Δnㆍd)측정에 의하여 측정할 수 있는데, 여기에서 말하는 배향이란 측정파장 550 ㎚ 에서 위상차 R(550) 이 20 ㎚ 이상 및/또는 K(550)이 20 ㎚ 이상을 가리킨다. 배향은 통상적으로 필름의 연신에 의하여 발생된다.
위상차(Δnㆍd)는 고분자 배향필름이 동일하면 복굴절(Δn)에 비례하므로, 위상차의 파장분산(파장의존성)은 복굴절(Δn)의 파장분산(파장의존성)으로 나타낼 수 있다.
고분자 배향필름의 면내에 있어서의 배향방향의 굴절율이, 그것과 수직이 되는 방향의 굴절율보다 큰 경우를 광학적 이방성이 양이라고 하고, 그 반대의 경우를 광학적 이방성의 음이라고 한다. 여기에서, 고분자 배향필름의 배향방향은, 예를 들어 필름을 공지의 위상차필름 제조조건인 유리전이점 온도(Tg ±20 ℃)의 조건에서 일축연신한 경우에는 그 연신방향이 된다. 이축연신의 경우에는, 배향이 높아지도록 연신한 방향을 말한다.
또한, 본 발명에 있어서, 위상차라고 할 때는 위상차의 절대값을 말한다. 광학 이방성이 음인 경우에는 위상차는 음이나, 본 발명에서는 특별히 기재하지 않는 한, 음양의 부호는 무시한다.
또한, 광학 이방성의 음양을 판단하는데 사용하는 측정 광학파장은 550 ㎚ 로 한다.
본 발명에 의하면, 위상차가 단파장일수록 작은 1 장의 고분자 배향필름으로 이루어지는 위상차필름은, 하기(A) 또는 (B)의 조건을 만족하는 고분자 배향필름에 의하여 얻을 수 있다는 것을 알아내었다.
(A) (1) 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자인 모노머 단위(이하, 제 1 의 모노머 단위라고 함)와 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자인 모노머 단위(이하, 제 2 의 모노머 단위라고 함)를 포함하는 고분자로 구성된 필름으로서,
(2) 상기 제 1 의 모노머 단위에 기초하는 고분자인 R(450)/R(550)은, 상기 제 2 의 모노머 단위에 기초하는 고분자인 R(450)/R(550)보다도 작고, 또한
(3) 양의 굴절율 이방성을 가지는,
고분자 배향필름.
(B) (1) 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자를 형성하는 모노머 단위(이하, 제 1 의 모노머 단위라고 함)와 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자를 형성하는 모노머 단위(이하, 제 2 의 모노머 단위라고 함)를 포함하는 고분자로 구성된 필름으로서,
(2) 상기 제 1 의 모노머 단위에 기초하는 고분자인 R(450)/R(550)은, 상기 제 2 의 모노머 단위에 기초하는 고분자인 R(450)/R(550)보다도 크고, 또한
(3) 음의 굴절율 이방성을 가지는,
고분자 배향필름.
상기(A), (B)의 조건을 만족시키는 양태의 예로서, 하기 조건(C), (D)를 만족하는 것이 있다.
(C) (1) 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자와 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자로 이루어지는 브렌드 고분자 및/또는 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자의 모노머 단위와 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자의 모노머 단위로 이루어지는 공중합체로 구성되는 필름으로서,
(2) 상기 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자인 R(450)/R(550)은, 상기 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자인 R(450)/R(550)보다도 작고, 또한
(3) 양의 굴절율 이방성을 가지는,
고분자 배향필름.
(D) (1) 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자와 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자로 이루어지는 브렌드 고분자 및/또는 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자의 모노머 단위와 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자의 모노머 단위로 이루어지는 공중합체로 구성되는 필름으로서,
(2) 상기 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자인 R(450)/R(550)은, 상 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자인 R(450)/R(550)보다도 크고, 또한
(3) 음의 굴절율 이방성을 가지는,
고분자 배향필름.
여기에서, 양 또는 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자란, 양 또는 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자 배향필름을 부여하는 고분자를 말한다.
이 위상차필름이 측정파장이 짧을수록 위상차가 작아지는 필요조건인 이유를 이하에 나타낸다.
일반적으로, 고분자(A)와 고분자(B)의 2 성분으로 이루어지는 고분자 브렌드의 복굴절(Δn)은, 아래와 같이 나타내어지는 것으로 알려져 있다 (H. Saito and T. Inoue, J. Pol. Sci. Part B, 25, 1629(1987)),
Δn = Δn0 AfAΦA+ ΔnO BfBΦB+ ΔnF(a)
여기에서, Δn0 A: 고분자(A)의 고유 복굴절, ΔnO B: 고분자(B)의 고유 복굴절, fA: 고분자(A)의 배향함수, fB: 고분자(B)의 배향함수, ΦA:고분자(A)의 체적분율, ΦB: 고분자(B)의 체적분율( = 1 - ΦA), ΔnF: 구조성 복굴절이다. 일반적으로 복굴절(Δn)은 Δn = fΔnO로 나타내어진다. 또한, ΔnO는 2 색성 적외분광법과 위상차측정 등을 조합하여 구할 수 있다.
(a)식은 폴리머(A,B)간의 전자적 상호작용에 의한 분극율의 변화는 완전히 무시되고 있으나, 이하에서도 이 가정을 채용한다. 또한, 본 발명과 같은 위상차필름 용도에서는 광학적으로 투명할 것이 요구되는 점에서, 브렌드는 상용 브렌드인 것이 바람직하고, 이 경우 ΔnF는 매우 작아 무시할 수 있다.
다음으로 측정파장이 짧을수록 복굴절이 작아지는 위상차필름에 대하여 설명한다. 이때, 이 측정파장으로서, 여기에서는 450, 550 ㎚ 만을 생각하기로 한다. 이 위상차필름의 이들 파장에서의 복굴절을, 각각 Δn(450), Δn(550)으로 하면, Δn(450)/Δn(550)＜1 로 표시한다. 통상적인 고분자필름으로 이루어지는 위상차필름은 Δn(450)/Δn(550)＞1 인 것은 말할 것도 없다. 예를 들어, 비스페놀(A)와 포스겐의 중합에서 얻어지는 폴리카보네이트의 Δn(450)/Δn(550)은 1.08 정도이고, 복굴절의 파장분산이 작은 것으로 되어 있는 폴리비닐알코올에서도 1.01 정도이다.
이 Δn(450)/Δn(550)을 복굴절 파장분산계수로 하면, (a)식을 사용하여 다음과 같이 나타내어진다.
Δn(450)/Δn(550)
= (Δn0 A(450)fAΦA+ ΔnO B(450)fBΦB)/
(Δn0 A(550)fAΦA+ ΔnO B(550)fBΦB) (b)
여기에서, 상용 브렌드이므로 fA =fB로 가정하면, (b)식은 아래와 같이 나타내어진다.
Δn(450)/Δn(550)
= (Δn0 A(450)ΦA+ ΔnO B(450)ΦB)/
(Δn0 A(550)ΦA+ ΔnO B(550)ΦB) (c)
다음으로, 표 1 에 기재된 가상적인 값을(c)식에 사용하여, 복굴절 파장분산값에 대하여 검토하였다. 또한, 표 1 에서는 ΔnO A(450), ΔnO B(450)대신에, 고분자(A, B)단독의 복굴절 분산값을 나타내었다.
케이스 ΔnO A(550) ΔnO B(550) ΔnO A(450)/ΔnO A(550) ΔnO B(450)/ΔnO B(550)
1 0.2 -0.1 1.01 1.15
2 0.2 -0.1 1.15 1.01
3 0.1 -0.2 1.01 1.15
4 0.1 -0.2 1.15 1.01
식(c)는, 표 1 의 값이 주어지면 ΦA 의 함수로서 각각 도 1~4 와 같이 나타내어진다. 표 1 에서는 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자를 고분자(A), 음의 그것을 고분자(B)로 하고 있으므로, 도 1~4 에 기재된 점근선(漸近線)보다도 ΦA 가 적은 영역에서는, 브렌드 고분자의 광학 이방성이 음이고, 한편 점근선보다도 ΦB 가 많은 영역은 이방성이 양이다.
도 1~4 에서 분명하듯이, Δn(450)/Δn(550)＜1 이 되기 위해서는, 표 1 의 케이스 1, 3 과 같이 양의 고분자의 복굴절 파장분산계수가 음의 그것보다도 작고 또한 이 고분자 배향필름의 광학 이방성이 양이거나, 또는 케이스 2, 4 와 같이 고분자 단독의 복굴절 파장분산계수가 음의 그것보다도 크고 또한 이 고분자 배향필름의 광학 이방성이 음일 필요가 있다. 여기에서는, 대표적인 파장으로서 450, 550 ㎚ 를 사용하나, 다른 파장을 사용해도 동일하게 성립한다.
또한, (c)식에서 고찰하면, 양과 음의 고분자의 복굴절 파장분산계수가 완전히 동일한 경우에는, 본 발명의 위상차필름은 얻을 수 있다.
상기 고찰은 상기 식(a)를 기초로 한 고찰이나, 후술하게 되는 실시예와 같이, 실제의 계에서도 이런 고찰방법은 매우 정확하게 성립되므로, 이 고찰방법이 올바르다는 것은 실시예에서도 증명된다.
상기 고찰은 2 성분에 대하여 기재하였으나, 3 성분 이상에서도 상기 고찰방법은 성립된다. 예를 들어, 양의 광학 이방성을 가지는 성분이 2 성분이고, 음의 이방성을 가지는 성분이 1 성분인 계에서는, 양의 광학 이방성을 가지는 성분의 복굴절율값 및 복굴절 분산값 등을 양의 이방성의 2 성분간의 체적분율 등으로 보정하고, 이 2 성분을 1 성분으로 간주하여 상기 식(a) 이하의 고찰방법을 적용할 수 있다.
또한, 상기 식(a)에 기초하는 설명은 고분자(A, B)의 브렌드로서 설명하였으나, 고분자가 상이한 모노머 단위를 포함하는 공중합체의 경우에도 전술한 고찰방법과 동일하게 성립되고, 제 1 의 모노머 단위에 기초하는 단독중합체(고분자 A)와, 제 1 의 모노머 단위와 상이한 제 2 의 모노머 단위에 기초하는 단독중합체(고분자 B)로 이루어지는 것으로 간주하여, 상기 고찰방법을 적용할 수도 있다.
나아가, 단독중합체와 공중합체의 고분자 브렌드 또는 공중합체 끼리의 고분자 브렌드에서도, 전술한 고찰방법을 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 이 경우에는 고분자 브렌드의 성분인 고분자를 구성하는 모노머 단위로 나누어, 그 고분자 브렌드를, 각각의 모노머 단위로 이루어지는 단독중합체의 집합체로 간주하고, 이 집합체를, 양의 광학 이방성을 가지는 단독중합체의 군으로 이루어지는 성분 A 와, 음의 이방성을 가지는 단독중합체의 군으로 이루어지는 성분 B 의 조합으로 간주하여, 상기 고찰을 적용할 수도 있다.
예를 들어, 양의 광학 이방성을 가지는 고분자 X, Y 와, 음의 광학 이방성을 가지는 모노머 단위 x, z 의 공중합체에 있어서, x 가 양의 광학 이방성을 가지고, z 가 음의 광학 이방성을 가지는 경우에는, 양의 광학 이방성을 가지는 성분은, X, Y 및 x 로 이루어진다고 보아, 이들 복굴절율값 및 복굴절 분산값 등을 양의 이방성의 3 성분간의 체적분율 등으로 보정하여, 이들 3 성분을 1 성분 A 로 간주하고, 음의 이방성을 가지는 성분은 모노머 단위 z 로 이루어지는 중합체 B 로 간주하여, 성분 A 및 성분 B 에 대하여, 상기(a) 이하의 고찰방법을 적용할 수도 있다.
또한, 제 1 또는 제 2 의 모노머 단위에 기초하는 단독 고분자에 있어서, 단독 고분자가 폴리카보네이트인 경우, 폴리카보네이트는 일반적으로 디히드록시화합물과 포스겐의 중축합에 의하여 얻어지므로, 중합 관점에서는 비스페놀로 이루어지는 디히드록시화합물과 포스겐이 모노머가 된다. 이렇게 폴리카보네이트의 경우에는, 모노머 단위는 비스페놀에서 유래하는 부분을 가지고, 포스겐에서 유래하는 부분은 포함하지 않는다.
복굴절(Δn)은 측정파장영역에 있어서 장파장일수록 큰 것이 바람직하나, 보다 구체적으로는 하기 식(d), (e)
0.60＜R(450)/R(550)＜0.97 (d)
또한
1.01＜R(650)/R(550)＜1.35 (e)
을 만족시키는 것이 바람직하다. 이들 값에서 벗어나는 경우에는, 예를 들어 λ/4 판으로서 사용하는 경우에 있어서, 400~700 ㎚ 의 직선 편광을 이 필름에 입사했을 때, 얻어지는 편광 상태는 어느 특정한 파장에서는 완전한 원 편광이 얻어지나, 그 이외의 파장에서는 원 편광에서 크게 벗어나는 문제가 발생한다. 보다 바람직하게는,
0.60＜R(450)/R(550)＜0.95 (d')
또한
1.05＜R(650)/R(550)＜1.35 (e')
이다.
이상은 위상차 Δnd 또는 복굴절 Δn 에 기초하여 이론을 전개하였으나, 3 차원 굴절율의 K 값(K = [nz-(nx+ ny)/2] ×d] 에 기초해서도 동일한 이론을 전개할 수 있다. 이 K 값이 K(450)/K(550)＜1 인 경우, 고분자 배향필름의 필름면에 수직이 아닌 경사방향으로부터의 광에 관하여 위상차(복굴절)와 동일하게 파장분산이 단파장일수록 작아진다.
K 값의 바람직한 범위로는, 상기 식(d), (e)의 R 을 K 로 바꾸어 해석한 것이다.
본 발명의 위상차필름은, 전술한 바와 같이 브렌드 고분자로 이루어지거나 공중합체로 이루어진 것을 수도 있다.
본 발명의 위상차필름을 구성하는 고분자재료는 특별히 한정되지 않고, 상기 조건을 만족시키는 브렌드 또는 공중합체일 수 있고, 내열성이 우수하고 광학성능이 양호하며, 용액 제막이 가능한 재료, 특히 열가소성 폴리머가 바람직하다. 예를 들어, 폴리알릴레이트, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리에테르, 폴리술핀계 공중합체, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 등으로 이루어지는 1 종 또는 2 종 이상을 적절히 선택할 수 있다. 단, 고분자 배향필름의 흡수율이 1 중량% 이하가 아니면, 위상차필름으로서 실용상 문제가 있으므로, 필름재료는 필름의 흡수율이 1 중량% 이하, 바람직하게는 0.5 중량% 이하의 조건을 만족하도록 선택하는 것이 중요하다.
브렌드 고분자이라도, 광학적으로 투명할 필요가 있는 점에서, 상용 브렌드, 또는 각각의 고분자의 굴절율이 거의 동등한 것이 바람직하다. 브렌드 고분자의 구체적인 조합으로는, 예를 들어 음의 광학 이방성을 가지는 고분자로서 폴리(메틸메타클리레이트)와, 양의 광학 이방성을 가지는 고분자로서 폴리(비닐리덴플로라이드), 폴리(에틸렌옥사이드), 폴리(비닐리덴플로라이드-코트리플루오로에틸렌)의 조합, 양의 광학 이방성을 가지는 고분자로서, 폴리(페닐렌옥사이드)와, 음의 광학 이방성을 가지는 고분자로서 폴리에틸렌, 폴리(스티렌-코라우로일말레이미드), 폴리(스티렌-코시클로헥실말레이미드), 폴리(스티렌-코페닐말레이미드)의 조합, 음의 광학 이방성을 가지는 폴리(스티렌-코말레인산 무수물)과 양의 광학 이방성을 가지는 폴리카보네이트, 또는 양의 광학 이방성을 가지는 폴리(아크릴로니트릴-코부타디엔)과 음의 광학 이방성을 가지는 폴리(아클리로니트릴-코스티렌)등을 바람직하게 들 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다. 특히 투명성이란 관점에서, 폴리스티렌과, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌옥사이드)등의 폴리(페닐렌옥사이드)와의 조합이 바람직하다. 이러한 조합의 경우, 상기 폴리스티렌의 비율이 전체의 67 중량% 이상, 75 중량% 이하를 차지하는 것이 바람직하다.
또한 공중합체로는, 예를 들어 폴리(부타디엔-코폴리스티렌), 폴리(에틸렌-코폴리스티렌), 폴리(아크릴로니트릴-코부타디엔), 폴리(아크릴로니트릴-코부타디엔-코스티렌), 폴리카보네이트 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 폴리에스테르카보네이트 공중합체, 폴리알릴레이트 공중합체 등을 사용할 수 있다. 특히, 플루오렌 골격을 가지는 세그멘트는 음의 광학 이방성이 될 수 있으므로, 플루오렌 골격을 가지는 폴리카보네이트 공중합체, 폴리에스테르 공중합체, 폴리에스테르카보네이트 공중합체, 폴리알릴레이트 공중합체 등은 보다 바람직하게 사용할 수 있다.
비스페놀류와 포스겐 또는 탄산디페닐 등의 탄산에스테르형성 산화물과 반응시켜 제조되는 폴리카보네이트 공중합체는 투명성, 내열성, 생산성이 우수하여 특히 바람직하게 사용할 수 있다. 폴리카보네이트 공중합체로는, 플루오렌 골격을 가지는 구조를 포함하는 공중합체인 것이 바람직하다. 플루오렌 골격을 가지는 성분은 1~99 몰% 함유되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 위상차필름의 고분자 배향필름의 재료로서 바람직한 것은, 하기 식(Ⅰ)
(상기 식(Ⅰ)에 있어서, R1~R8은 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~6 의 탄화수소기에서 선택되고, X 는
이다.)
로 나타내어지는 반복단위와, 하기 식(Ⅱ)
(상기 식(Ⅱ)에 있어서, R9~R16은 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~22 의 탄화수소기에서 이루어지고, Y 는
에서 선택된다. Y 중의 R17~R19, R21및 R22는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~22 의 탄화수소기에서 선택되고, R20및 R23은 각각 독립적으로 탄소수 1~20 의 탄화수소기에서 선택되고, Ar 은 탄소수 6~10 의 아리일기이다.)
으로 나타내어지는 반복단위로 구성되는 폴리카보네이트의 고분자 배향필름으로 이루어지고, 상기 식(Ⅰ)로 나타내어지는 반복단위는 이 폴리카보네이트 전체의 30~90 몰% 를 차지하고, 상기 식(Ⅱ)로 나타내어지는 반복단위는 전체의 70~10 몰% 를 차지하는 재료이다.
이 재료는, 상기 식(Ⅰ)로 나타내어지는 플루오렌골격을 가지는 반복단위와 상기 식(Ⅱ)로 나타내어지는 반복단위로 이루어지는 폴리카보네이트 공중합체, 및 상기 식(Ⅰ)로 나타내어지는 플루오렌골격을 가지는 반복단위로 이루어지는 폴리카보네이트와, 상기 식(Ⅱ)로 나타내어지는 반복단위로 이루어지는 폴리카보네이트의 조성물(이하, 브렌드 폴리머라고 할 때가 있음) 이다. 공중합체의 경우, 상기 식(Ⅰ) 및 (Ⅱ)로 나타내어지는 반복단위는 각각 2 종류 이상의 조합할 수도 있고, 조성물의 경우도 상기 반복단위는 각각 2 종류이상 조합할 수도 있다.
상기 식(Ⅰ)에 있어서, R1~R8은 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~6 의 탄화수소기에서 선택된다. 이러한 탄소수 1~6 의 탄화수소기로는, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, 시클로헥실기 등의 알킬기, 페닐기 등의 아리일기를 들 수 있다. 이 중에서, 수소원자, 메틸기가 바람직하다.
상기 식(Ⅱ)에 있어서, R9~R16은 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~22 의 탄화수소기에서 선택된다. 이러한 탄소수 1~22 의 탄화수소기로는, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, 시클로헥실기 등의 탄소수 1~9 의 알킬기, 페닐기, 피페닐기, 타페닐기 등의 아리일기를 들 수 있다. 이 중에서 수소원자, 메틸기가 바람직하다.
상기 식(Ⅱ)의 Y 에 있어서, R17~R19, R21및 R22는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~22 의 탄화수소기에서 선택되고, 이러한 탄화수소기는, 상기한 것과 동일한 것을 들 수 있다. R20및 R23은 각각 독립적으로 탄소수 1~20 의 탄화수소기에서 선택되고, 이러한 탄화수소기는, 상기한 것과 동일한 것을 들 수 있다. Ar 은 페닐기, 나프틸기 등의 탄소수 6~10 의 아리일기이다.)
상기 식(Ⅰ)의 함유율, 즉 공중합체의 경우 공중합 조성, 조성물의 경우 브렌드 조성비는, 폴리카보네이트 전체의 30~90 몰% 이다. 이러한 범위를 벗어나는 경우에는, 측정파장 400~700 ㎚ 에 있어서 위상차 절대값이 단파장일수록 작아지는 경우는 없다. 상기 식(Ⅰ)의 함유율은 폴리카보네이트 전체의 35 ~85 몰% 가 바람직하고, 40~80 몰% 가 바람직하다.
여기에서, 상기 몰비는 공중합체, 브렌드 폴리머에 관계없이, 고분자 배향필름을 구성하는 폴리카보네이트의 벌크 전체로서, 예를 들어 핵자기공명(NMR)장치에 의하여 구할 수 있다.
이 재료에 있어서의 폴리카보네이트로는, 하기 식(Ⅲ)
(상기 식(Ⅲ)에 있어서, R24및 R25는 각각 독립적으로 수소원자 또는 메틸기에서 선택된다.)로 나타내어지는 반복단위와, 하기 식(Ⅳ)
(상기 식(Ⅳ)에 있어서, R26및 R27은 각각 독립적으로 수소원자 및 메틸기에서 선택되고, Z 는
에서 선택된다.)
으로 나타내어지는 반복단위로 구성되는 폴리카보네이트 공중합체 및/또는 폴리카보네이트 조성물(브렌드 폴리머) 이 바람직하다.
나아가, 하기 식(Ⅴ)~(Ⅸ)로 나타내어지는 반복단위로 이루어지는 공중합체에 있어서, 반복단위(Ⅸ)의 비율이 40~75 몰% 인 것, 하기 식(Ⅵ) 및 (Ⅸ)로 나타내어지는 반복단위로 이루어지는 공중합체에 있어서, (Ⅸ)의 비율이 30~70 몰% 인 것, 하기 식(Ⅶ) 및 (Ⅸ)로 나타내어지는 반복단위로 이루어지는 공중합체에 있어서, (Ⅸ)의 비율이 30~70 몰% 인 것, 하기 식(Ⅴ) 및 (Ⅷ)로 나타내어지는 반복단위로 이루어지는 공중합체에 있어서, (Ⅷ)의 비율이 40~75 몰% 인 것이 각각 보다 바람직하다.
가장 바람직한 재료는 비스페놀 A(BPA, 상기 식(Ⅴ)에 대응)와 비스크레졸플루오렌(BCF, 상기 식(Ⅸ)에 대응)을 함유하는 공중합체 또는 고분자 브렌드 또는 이들 혼합물로서, 이들 성분의 배합비는 BCF 의 함유율이 55~75 몰%, 바람직하게는 55~70 몰% 이다. 이들 재료에서, 보다 이상에 가까운 λ/4 판 또는 λ/2 판을 얻을 수 있다.
상기한 공중합체 및/또는 브렌드 폴리머는 공지의 방법에 의하여 제조할 수 있다. 폴리카보네이트는 디히드록시 화합물과 포스겐과의 중축합에 의한 방법, 용융중축합법 등이 바람직하게 사용된다. 브렌드의 경우에는, 상용성 브렌드가 바람직하나, 완전히 상용되지 않아도, 성분간의 굴절율을 합치면 성분간의 광 산란을 억제하여 투명성을 향상시킬 수 있다.)
본 발명의 위상차필름을 구성하는 고분자 배향필름의 재료 고분자의 극한점도는 0.3~2.0 ㎗/g 인 것이 바람직하다. 그 이하에서는 약해져 기계적 강도를 유지할 수 없는 문제가 있고, 그 이상에서는 용액점도가 지나치게 올라가므로 용액제막에 있어서 다이라인이 발생되는 등의 문제, 또는 중합종료시에 정제가 곤란해지는 문제가 있다.
본 발명의 위상차필름은 투명한 것이 바람직하고, 헤이즈값은 3 % 이하, 전체 광선투과율은 85 % 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기 고분자 필름재료의 유리전이점 온도는 100 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 120 ℃ 이상인 것이 바람직하다.
나아가, 페닐살리실산, 2-히드록시벤조페논, 트리페닐포스페이트 등의 자외선 흡수제 또는, 색을 변화시키기 위한 블루잉크제, 산화방지제 등을 첨가할 수도 있다.
본 발명의 위상차필름은, 상기 폴리카보네이트 등의 필름을 연신 등으로 배향시킨 필름을 사용하는 것이다. 이러한 필름의 제조방법으로는, 공지의 용융압출법, 용액 캐스트법 등이 사용되는데, 막두께 편차, 외관 등의 관점에서 용액 캐스트법이 보다 바람직하게 사용된다. 용액 캐스트법에서의 용제로는, 메틸렌클로라이드, 디옥소란 등이 바람직하게 사용된다.
또한, 연신방법도 공지의 연신방법을 사용할 수 있는데, 바람직하게는 종-횡 연신이다. 필름 중에는 연신성을 향상시키는 목적에서, 공지의 가소제인 디메틸프탈레이트, 디에틸프탈레이트, 디부틸프탈레이트 등의 프탈산에스테르, 트리부틸포스페이트 등의 인산에스테르, 지방족 2염기 에스테르, 글리세린 유도체, 글리콜 유도체 등이 함유되어 있을 수도 있다. 연신시에는, 전술한 필름제막시에 사용한 유기용제를 필름 중에 잔류시켜 연신할 수도 있다. 이 유기용제의 양으로는, 폴리머 고형분 대비 1~20 wt% 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 가소제 또는 액정 등의 첨가제는, 본 발명의 위상차필름의 위상차 파장분산을 변화시킬 수 있는데, 첨가량은 폴리머 고형분 대비 10 wt% 이하가 바람직하고, 3 wt% 이하가 보다 바람직하다.
위상차필름의 막두께는 한정되지 않으나, 1 ㎛ 에서 400 ㎛ 인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 위상차필름으로 표현하고 있으나, 공통적으로 「필름」이거나, 또는 「시트」의 어느 것이라도 포함하는 의미이다.
본 발명의 위상차필름의 위상차를 단파장일수록 작게 하기 위해서는, 특정 화학구조를 가지는 것이 필수조건이고, 위상차 파장분산은 상당 부분이 그 화학구조로 결정되는데, 연신조건, 브렌드 상태 등에 의해서도 변동되는 점에 유의해야 한다.
본 발명의 위상차필름은 특히 1 장의 고분자 배향필름을 더욱 파장의존성이 적은 양호한 1/4 파장 판(λ/4 판) 또는 1/2 파장 판(λ/2 판)을 구성할 수 있는 것이나, 이 용도를 위해서는 R(550)≥50 ㎚ 이 바람직하고, 보다 바람직하게는 R(550)≥90 ㎚ 이며, 특히 λ/4 판으로서 사용하기 위해서는 100 ㎚ ≤R(550)≤180 ㎚ 인 것, λ/2 판으로서 사용하기 위해서는 220 ≤R(550)≤330 ㎚ 인 것이 바람직하다.
이렇게 해서, 본 발명은 바람직한 위상차필름의 하나로서, 1 장의 폴리카보네이트 배향필름으로 이루어지는 위상차필름으로서, 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 위상차가, 하기 식(1)
R(450)/R(550)＜1 (1)
[식중, R(450) 및 R(550)은 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이다.]
를 만족하고, 또한 R(550) 이 50 ㎚ 이상인 위상차필름을 제공한다.
또한, 위상차가 측정파장 400~700 ㎚ 에 있어서 단파장일수록 작아지는 위상차필름으로서 아세트산 셀룰로스 필름이 기재되어 있다(일본 특허공보 제 2609139 호 중의 제 2 도). 그러나, 이 아세트산 셀룰로스 필름은 위상차 파장분산을 제어하기가 곤란하다. 예를 들어, 위상차 파장분산을 제어하고, 다양한 용도에 따라서 상이한 최적의 위상차 파장분산을 가지는 위상차필름(예를 들어, 반사형 액정표시장치에 있어서의 λ/4 판)을 제공하기가 곤란하다. 그 이유는, 아세트산 셀룰로스는 아세틸화도에도 의하나, 흡수율이 4~10 % 정도를 가지는 재료이고, 이것이 원인이 되어 가수분해, 수치변형, 배향완화 등의 문제가 발생되고, 위상차 및 그 위상차 파장분산을 실용적인 레벨로 장기간 보전하기가 곤란하기 때문이다. 즉, 재료고유성에 의존하는 문제가 있고, 아세트산 셀룰로스 필름은 광학적인 내구성에 문제가 있어 불합리하다.
아세트산 셀룰로스 필름은, 통상적으로 예를 들어, 편광판 또는 광학보상판의 지지기판 등으로서, R(550) 이 수 ㎚ 의 작은 것(아세틸화도가 높고 흡수율이 4 % 정도인 것) 이 사용되고 있다. 이러한 용도에 있어서는, 위상차, 특히 R(550)의 배향이 완화되어도 실용상 문제가 발생되지 않으므로, 이 필름을 위상차필름으로서 이용할 수 있다. 그러나, R(550) 이 그보다 커지면, 아세트산 셀룰로스 필름에서는 신뢰성이 높은 위상차필름을 얻을 수 없다. 또한, 고내습열성이 요구되는, 예를 들어 자동차의 차내에서 사용되는 용도에서는, 그러한 높은 신뢰성이 요구되는 것이 현 상황이다.
본 발명의 위상차필름은 1/4 파장 판으로서 사용할 수 있다. 이 경우에는 R = Δnㆍd 가 가시광에 있어서 가장 시감도가 높은 파장 550 ㎚ 의 1/4 파장의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
보다 일반적으로 말하면, 본 발명의 위상차필름은, 1 장으로 광대역 λ/4 판으로서 사용할 수 있기 위해서는, 위상차 파장분산이
0.60＜R(450)/R(550)＜0.97 또한
1.01＜R(650)/R(550)＜1.40
보다 바람직하게는,
0.65＜R(450)/R(550)＜0.92 또한
1.03＜R(650)/R(550)＜1.30
더욱 바람직하게는,
0.70＜R(450)/R(550)＜0.87 또한
1.04＜R(650)/R(550)＜1.25
의 범위내인 것이 바람직하다.
이러한 1/4 파장 판은, 예를 들어 편광판 1 장만을 사용하여 이면전극을 반사전극과 겸한 구성인 반사형 액정표시장치에 사용함으로써, 화질이 우수한 반사형 표시장치를 얻을 수 있게 된다. 또한, 게스트포스트형의 액정층의 관측자에 대하여 이면 측에 이 위상차필름을 사용할 수도 있다. 이들 경우의 위상차필름의 역할은, 직선 편광을 원 편광으로, 원 편광을 직선 편광으로 가시광영역에서 변환시키는 것인데, 본 발명의 위상차필름은 이러한 목적을 만족시킬 수 있다.
이렇게 하여, 본 발명의 바람직한 양태의 하나로서, 편광판, λ/4 판, 및 투명전극을 가지는 2 장의 기판간에 액정층을 포함하는 액정셀을 이 순서대로 구비하는 반사형 액정표시장치로서, 이러한 λ/4 판으로서, 1 장의 폴리카보네이트 배향필름으로 이루어지는 위상차필름이고, 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 위상차가 하기 식(1)
R(450)/(550)＜1 (1)
[식중, R(450) 및 (550)은 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이다.]
를 만족하고, 또한 R(550) 이 100~180 ㎚ 인 위상차필름을 사용한 반사형 액정표시장치를 제공한다.
또한, 이들 필름을, 상기 액정표시장치의 액정층을 사이에 가지는 유리 또는 고분자필름으로 이루어지는 기판 대신에 사용하여, 기판 겸 위상차필름의 역할을 가지게 할 수도 있다.
또한, 좌우 어느 한쪽의 원 편광만을 반사하는 콜레스테릭 액정 등으로 구성되는 반사형 편광판의 원 편광을 직선 편광으로 변환시키는 소자로서도, 동일하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 위상차필름은, 점착층, 접착층을 통하여 편광판과 접합시켜 원 편광판 또는 타원 편광판으로 하거나, 또는 위상차필름상에 여하한 재료를 코팅하여 내습내구성을 향상시키거나, 내용제성을 개량할 수도 있다.
본 발명의 위상차필름은, 파장이 짧을수록 복굴절이 작은 이상적인 λ/4 판이나 λ/2 판을 1 장의 고분자 배향필름으로 얻기 위해서는 특별히 개발된 것이다. 그러나, 파장이 짧을수록 복굴절이 작고 또한 흡수율이 1 wt% 이하인 고분자 배향필름 일반이 신규로 제공되므로, 본 발명의 위상차필름 끼리를 적층하거나, 또는 본 발명의 위상차필름과 다른 광학필름(위상차필름, 편광판, 광학보상판 등)을 적층함으로써, 예를 들어 보다 광범위한 파장역에서 이상적인 λ/4 판 또는 λ/2 판을 제작하는 등, 보다 폭넓게 각종 용도에 적합한 위상차필름 또는 광학필름을 얻을 수 있는 것이다.
본 발명의 하나의 측면으로서, R(450)/R(550)＜1 을 만족시키는 위상차필름을 2 이상 적층시킨 위상차필름을 제작할 수 있다.
본 발명에 의하면, 다시 또 하나의 측면에서, λ/4 판과 λ/2 판을 적층하여 이루어지고, 양쪽의 위상차필름이 식(5) (6)
0.6＜R(450)/R(550)＜1 (5)
1＜R(650)/R(550)＜1.4 (6)
을 만족하는 적층 위상차필름을 제공할 수 있다.
이 적층 위상차필름에 의하면, 직선 편광을 적층 위상차필름에 입사시켰을 때 측정파장의 400~700 ㎚, 바람직하게는 400~780 ㎚ 에 있어서 어떠한 파장에서도 거의 완전한 원 편광으로 하는 점, 반대로 완전한 원 편광을 적층 위상차필름에 입사했을 때 측정파장의 400~700 ㎚ 에 있어서 어떠한 파장이라도 거의 완전한 직선 편광을 얻을 수 있다.
이를 평가하기 위한 수단으로는, 편광판, 적층 위상차필름, 반사판의 순서대로 적층한, 즉 편광판/적층 위상차필름/반사광의 구성에 있어서, 편광판에서 자연편광의 가시광선을 입사했을 때, 착색이 없는 흑색이 얻어지는지에 대하여 판단하였다. 이 구성에 있어서는, 광은 편광상태를, 자연편광 →(편광판)→직선 편광(1)→(적층 위상차필름)→원 편광 →(반사광)→원 편광 →(적층 위상차필름)→직선 편광(2)→(편광판)으로 변화한다. 그러나 직선 편광(2)은 직선 편광(1)과 편광각이 90 도 편차나므로, 편광판을 통과할 수 없고 흑색이 된다. 이 흑색의 착색 정도를 관찰하면 적층 위상차필름의 특성을 평가할 수 있다.
이 평가 결과, 상기 식(5) (6)을 만족시키는 위상차필름을 적층한 적층 위상차필름에서는 착색이 없는 흑색이 얻어졌다. 상기 식(5) (6)을 만족시키지 않는 것에서는, 적층 위상차필름은 착색이 있는 흑색이 된다.
적층되는 양방의 위상차필름이, 보다 바람직하게는
0.70＜R(450)/R(550)＜0.99 또한
I1.01＜R(650)/R(550)＜1.30
더욱 바람직하게는,
0.75＜R(450)/R(550)＜0.96 또한
1.02＜R(650)/R(550)＜1.20
을 만족시켜야 한다.
본 발명의 적층 위상차필름은, 위상차 파장분산값이 전술한 상기 식(5) 및 (6)을 만족하는 2 개의 위상차필름, 즉 1/2 파장 판 및 1/4 파장 판을 적층시키고, 바람직하게는 이들 광축이 이루는 각이 50 도에서 70 도일 때 달성된다. 접합각도가 이 범위를 벗어난 경우에는 양호한 특성을 얻을 수 없다.
이 적층 위상차필름은, 400~700 ㎚ 의 측정파장에 있어서, R = λ/4(㎚)를 거의 달성할 수는 있다. 그러나, 이 특성이, 예를 들어 1 장의 편광판 방식의 반사형 액정표시장치에 있어서 항상 최적이라고는 할 수 없고, 액정표시장치에 조합될 경우에는, 액정층이나 다른 광학부재와의 조화가 중요하다.
위상차필름으로서 사용하는 고분자재료로는, 상기 식(5) (6)을 만족시키면 특별한 제한은 없고, 그 예는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 플루오렌 골격을 가지는 폴리카보네이트를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명의 적층 위상차필름을 구성하는 1/2 파장 판 및 1/4 파장 판은 동일한 고분자재료를 사용하는 것이 생산성 면에서 바람직하다.
후술하게 될 실시예에서도 상세하게 설명하는 바와 같이, 여기에서 R(450)/R(550) = 0.5, R(650)/R(550) = 1.5 와 같이 적층 위상차필름의 위상차 파장분산값이, 상기 식(5) (6)을 만족하지 않는 경우 어떠한 결과가 되는지, 2 ×2 광학행렬을 사용하여 시뮬레이션을 실시한 결과를 도 5 에 나타내었다. 이 계산에서는 편광판/적층 위상차필름/반사판의 구성에 대하여, 편광판에서 광을 편광판 법선방향으로 입사하고 법선방향에 출사되는 광을 계산하고 있다. 편광판은, 편광도 100 %, 반사판은 이상적인 경면반사판으로 하였다. 또한, 이 구성에 있어서의 광학부재의 광학축의 각도를 각각 표 2 에 나타낸다. 도 5 에서 알 수 있는 바와 같이, 특히 단파장측과, 장파장측에서 반사율이 커져있고, 이상적인 흑색이 얻어지는 것을 알 수 있다.
편광판 편광축 각도 (°) 0
λ/2 판 지상축 각도(°) 75
λ/4 판 지상축 각도(°) 15
본 발명에 사용되는 2 개의 위상차필름은 투명한 것이 바람직하고, 헤이즈(haze)값은 3 % 이하, 전체 광선투과율은 85 % 이상인 것이 바람직하다. 이러한 2 개의 위상차필름을 적층함으로써, 헤이즈값은 3 % 이하, 전체 광선투과율은 85 % 이상인 적층 위상차필름으로 하는 것이 바람직하다.
각 위상차필름의 막두께는 1~400 ㎚ 가 바람직하다.
K 값은 위상차필름의 3 차원적인 굴절율 이방성이 지표이나, R 값, 막두께에 의해서도 변화되고, 또한 용도에 따라서도 최적인 값은 상이하다. 여기에서는, K 값 대신에 별도의 3 차원 굴절율 이방성의 지표인 Nz= (nx- nz)/(nx- ny)에서 바람직한 범위를 기술하면, λ/4 판이나 λ/2 와 같은 일축 연신품이면 0.3~1.5 의 사이에서 하는 것이 바람직하다. 특히, NZ= 0.5 일 때, 위상차필름에 입사되는 각도가 정면 입사에서 변화해도 거의 위상차가 변화되지 않는다. 이축연신품이면, -100~100 인 것이 바람직하다. 이 NZ의 3 차원 굴절율 nx, ny, nz은 상기 K 값의 계산에서 사용한 것을 사용하는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 적층 위상차필름은, 점착층, 접착층을 통하여 편광판과 접합시켜 원 편광판으로 하거나, 또는 위상차필름상에 여하한 재료를 코팅하여 습열내구성을 향상시키거나 내용제성을 개량할 수 있다. 원 편광판으로 하는 경우에는, 본 발명의 적층 위상차필름에 있어서의 1 장의 위상차필름의 순번이 중요하고, 편광판//1/2 파장 판//1/4 파장 판으로 한 구성인 경우가 필요하다. 이 원 편광판은, 편광판측에서 광을 입사시킨 경우에, 넓은 파장영역에서 입사광을 원 편광화시킬 수 있다.
1/2 파장 판//1/4 파장 판 구성인 본 발명의 적층 위상차필름은, 1/2 파장 판 측에서 직선 편광을 입사시킨 경우, 출사시킨 광은 넓은 파장영역으로 원 편광이고, 1/4 파장 판 측에서 원 편광을 입사시킨 경우, 출사되는 광은 넓은 파장영역으로 직선 편광이 된다.
또한, 이러한 위상차필름을 액정표시장치 특히 편광판 1 장형의 반사형 액정표시장치에 사용함으로써, 화질이 우수한 표시장치를 얻을 수 있다. 이 반사형 액정표시장치는, 편광판, 위상차필름, 투명전극부착 기판, 액정층, 산란 반사전극부착 기판의 순서로 구성되어 있는 것, 편광판, 산란판, 위상차필름, 투명전극부착 기판, 액정층, 경면 반사전극부착 기판의 순서로 구성되어 있는 것, 편광판, 위상차필름, 투명전극부착 기판, 액정층, 투명전극부착 기판, 반사층의 순서로 구성되어 있는 것 등이다. 나아가, 이 1/4 파장 판은 투과형과 반사형의 양쪽을 겸비하는 액정표시장치에서도 사용할 수 있다. 상기 액정표시장치의 구성으로는, 예를 들어 편광판, 위상차필름, 투명전극부착 기판, 액정층, 반사투과겸용 전극부착 기판, 위상차필름, 편광판, 백라이트시스템 등이다. 나아가, 예를 들어 콜레스테릭 액정으로 이루어지는 좌우 어느 한쪽의 원 편광만 반사하는 반사형 편광판에 있어서, 원 편광을 직선 편광으로 변환하는 소자로서 사용하면, 광대역에서 양호한 직선 편광을 얻을 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 위상차필름은, 광기록장치의 광헤드에서 사용되는 1/4 파장 판으로도 사용할 수 있다. 특히 이러한 위상차필름은, 다파장에 대하여 1/4 파장의 위상차를 부여할 수 있기 때문에, 복수의 레이저광원을 사용하는 광헤드에 있어서, 위상차의 수를 경감하는데 기여할 수 있다.
본 발명의 위상차필름을 사용한 적층 위상차필름, 액정표시장치 등의 구성예를 도 7~13 에 나타낸다.
(평가법)
본 명세서 중에 기재된 재료 특성값 등은 아래의 평가법에 의하여 얻어진 것이다.
(1) R, K 값의 측정
복굴절(Δn)과 막두께(d)의 곱인 위상차(R)값 및 3 차원 굴절율에서 구해지는 K 값은, 분광 에립소메터인 니혼분코(주)제의 상품명 『M150』에 의하여 측정된 것이다. R 값은 입사광선과 필름표면이 직교하는 상태에서 측정하고, R = Δnㆍd (nx- ny)ㆍd 이다. 또한, K 값은 입사광선과 필름표면의 각도를 변화시킴으로써 각 각도에서의 위상차 값을 측정하고, 공지의 굴절율 타원체의 식으로 커브피팅함으로써 3 차원 굴절율인 nx, ny, nz을 구하고, K = (nz-(nx+ ny)/2)*d 에 대입함으로써 구한다. 이때, 별도의 파라메터로서 평균귤절율 n = (nx+ ny+ nz)/3 이 필요해지나, 이에 대해서는 분광광원이 장착된 압베 굴절율계를 제작한 (주)아타고사 제조의 상품명 『압베 굴절계 2-T』를 사용하여, 측정파장 λ500, 550, 590, 640 ㎚ 의 굴절율(n)을 측정하고, 이 4 점에서 코시(Cauchy)의 식(n = a + b/λ2+ c/λ4; a, b, c 는 피팅파라메터)을 사용하여 다른 파장에서의 굴절율을 구하였다. K, R 값 모두 단위는 ㎚ 이다. 또한 nx, ny, nz은 여기에서는 아래와 같이 정의된다.
nx: 필름면내에서의 주연신방향의 굴절율
ny: 필름면내에서의 주연신방향에 직교하는 방위의 굴절율
nz: 필름표면의 법선방향의 굴절율
(주연신방향이란 일축연신의 경우에는 연신방향, 이축연신의 경우에는 보다 배향도가 향상된 것처럼 연신된 방향을 의미하고, 화학구조적으로는 고분자 주쇄의 배향방향을 가리킨다.)
또한, 후에 게재하는 표에 있어서, 각 파장에 있어서의 R 은 실측값으로 나타낸다. 또한, R(550)＞0 일 때, 굴절율 이방성은 양으로 하고, R(550)＜0 일 때 음으로 한다.
(2) 전체 광선투과율 및 헤이즈의 측정
일본공업규격 JIS K 7105 『플라스틱의 광학적특성 시험방법』에 준하여 적분구식 광선투과율 측정장치에 의하여 측정하였다. 평가장치로는, 니혼덴쇼구고오교(주)제조의 색차ㆍ탁도측정기(상품명 『COH-300A』)를 사용하였다.
(3) 흡수율의 측정
건조시킨 필름 상태에서 막두께를 130 ±50 ㎛ 로 한 것 외에는, JIS K 7209 에 기재된 『플라스틱의 흡수율 및 비등흡수율 시험방법』에 준거하여 측정하였다. 시험편의 크기는 50 ㎜ 정방형이고, 수온 25 ℃, 24 시간 동안 샘플을 침수시킨 후, 중량변화를 측정하였다. 단위는 % 이다.
(4) 고분자 공중합비의 측정
니혼덴시사 제조의 상품명 『JNM-alpha600』의 플로톤 NMR 에 의하여 측정하였다. 특히 비스페놀A 와 비스크레졸플루오렌의 공중합체의 경우에는, 용매로서 중(重)벤젠을 사용하고, 각각의 메틸기의 플로톤 강도비에서 산출하였다.
(5) 고분자의 유리전이점온도(Tg)의 측정
TA Instruments 사 제조의 상품명 『DSC2920 Modulated DSC』에 의하여 측정하였다. 필름성형 후가 아니라, 수지중합 후에 플레이크 또는 칩 상태에서 측정하였다.
(6) 고분자의 극한점도측정
우베로데 점도관을 사용하여, 메틸렌클로라이드 중 20 ℃ 에서 극한점도를 측정하였다.
(7) 필름 색조의 측정
히따치세이사꾸쇼 제조의 분광광도계인 상품명『U-3500』을 사용하고, JIS Z-8729 에 기재된 L*a*b*표색계 중에서, 2 도 시야, c 광원에서 b*값을 구하였다.
(8) 필름 막두께 측정
앙리츠사 제조의 전자 마이크로로 측정하였다.
(9) 광탄성계수의 측정
측정파장을 590 ㎚ 로 하고, 분광 에립소메터인 니혼분코(주)제조의 상품명 『M150』에 의하여 측정된 것이다.
또한, 이하의 실시예, 비교예에서 사용한 폴리카보네이트의 모노머 구조를 아래에 나타낸다.
(10) 열적 내구시험
필름을 2 개의 항온조에 넣고, ①, ② 의 조건에서(① 80 ℃, dry, 1000 시간, ② 60 ℃, 60 % RH, 1000 시간)방치 후 필름을 꺼내고, 다시 상기(1) (2) (7)을 행하였다.
또한, 상기 [A]~[G] 의 모노머와 포스겐과의 단독중합체 및 폴리스티렌 [PS], 폴리페닐렌옥사이드 [PPO] 를 필름화하고 연신한 것인 R(450)/R(550)과 Tg 부근에서 일축연신했을 때의 굴절율 이방성을 표 3 에 기재한다. 또한, [F], [G], [PPO] 에 대해서는 단독으로는 필름화하기 어려우므로, [F], [G] 에 대해서는 [A] 를 소량, 양을 변화시켜 공중합시킨 것부터 외부에서 삽입하여 구하였다. 또한, [PPO] 에 대해서도 [PS] 를 소량, 양을 변화시켜 공중합시킨 것부터 외부에서 삽입하여 구하였다.
[A] [B] [C] [D] [E] [F] [G] [PPO] [PS]
R(450)/R(550) 1.08 1.07 1.08 1.08 1.07 1.14 1.14 1.15 1.06
굴절율 이방성 양 양 양 양 양 음 음 양 음
[실시예 1]
교반기, 온도계 및 환류냉각기를 구비한 반응조에 수산화나트륨 수용액 및 이온교환수를 넣고, 여기에 상기 구조를 가지는 모노머 [A] 와 [G] 를 표 1 의 몰비로 용해시키고 소량의 하이드로술파네이트를 첨가하였다. 다음으로, 여기에 염화메틸렌을 첨가하고, 20 ℃ 에서 포스겐을 약 60 분에 걸쳐 불어넣었다. 그리고, p-tert-부틸페놀을 첨가하여 유화시킨 후, 트리에틸아민을 첨가하여 30 ℃ 에서 약 3 시간 동안 교반하여 반응을 종료시켰다. 반응종료 후 유기상으로 분리채취하고, 염화메틸렌을 증발시켜 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다.
이 공중합체를 메틸렌클로라이드에 용해시키고, 고형분 농도 15 중량% 의 도프용액을 제작하였다. 이 도프용액에서 캐스트필름을 제작하고, 온도 218 ℃ 에서 1.9 배에서 폭을 자유롭게 하여 일축연신하고, 위상차필름을 얻었다. 연신 전의 캐스트필름의 용매함유량은 2 % 이고, 연신 존에 있어서의 필름의 폭과 연신방향의 길이의 비는 1:1.2 로 하였다.
표 4 에 측정결과를 정리하였다. 또한, 위상차와 파장분산의 관계를 도 14 에 기재한다. 이 필름은, 측정파장이 단파장일수록 위상차가 작아지고, 또한 연신방향이 면내의 굴절율이 가장 커지고, 굴절율 이방성은 양인 것을 확인하였다.
또한, 미연신 캐스트필름의 광탄성계수는 35 ×10-13㎠/dyne 이었다.
그리고 열적 내구시험을 실시하였으나, 변화가 거의 없었다.
[실시예 2]
실시예 1 에서 제작한 연신 전의 미연신 캐스트필름을, 온도 220 ℃ 에서 종횡으로 각각 1.1 배씩 순차적으로 이축연신하였다. 표 4 에 측정결과를 정리하였다.
열적 내구시험을 실시하였으나, 변화가 거의 없었다.
[실시예 3]
실시예 1 과 표 1 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 218 ℃, 1.7 배에서 폭을 자유롭게 하여 일축연신하고, 위상차필름을 얻었다. 연신 전의 캐스트필름의 용매함유량은 0.5 % 이었다.
표 4 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은, 측정파장이 단파장일수록 위상차가 작아지고, 또한 굴절율 이방성은 양인 것을 확인하였다.
열적 내구시험을 실시하였으나, 변화가 거의 없었다.
[실시예 4]
실시예 2 에서 제작한 연신 전의 미연신 필름을, 온도 220 ℃ 에서 종횡으로 각각 1.1 배씩 순차적으로 이축연신하였다. 표 4 에 측정결과를 정리하였다.
열적 내구시험을 실시하였으나, 변화가 거의 없었다.
[실시예 5]
실시예 1 과 표 4 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 218 ℃, 1.7 배에서 폭을 자유롭게 하여 일축연신하고, 위상차필름을 얻었다. 연신 전의 캐스트필름의 용매함유량은 0.2 % 이었다.
표 4 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름의 굴절율 이방성은 양인 것을 확인하였다.
열적 내구시험을 실시하였으나, 변화가 거의 없었다.
[실시예 6]
실시예 3 에서 제작한 공중합체를 메틸렌클로라이드에, [A], [G] 의 함유비율이 실시예 1 과 동일하게 되도록 용해시켰다. 이 용액의 농도는 고형분으로 15 중량% 로 하였으나, 탁하지 않고 투명하며, 또한 그 용액에서 제작한 필름도 헤이즈가 0.5 % 와 2 개의 공중합체는 상용계인 것을 알 수 있었다. 나아가 그 캐스트필름을 실시예 1 과 동일한 조건에서 연신한 결과, K, R 값의 파장분산관계는 실시예 1 과 거의 동등해지는 것을 알 수 있었다.
열적 내구시험을 실시하였으나, 변화가 거의 없었다.
[실시예 7]
표 4 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 240 ℃, 2 배에서 폭을 자유롭게 하여 일축연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 4 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은, 측정파장이 단파장일수록 위상차가 작아지고, 또한 굴절율 이방성은 양인 것을 확인하였다.
실시예에 있어서의 위상차필름의 광학특성
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예7
모노머 1 구조(주입량 몰%) [A] (32) [A] (32) [A] (40) [A] (40) [A] (45) [A] (29)
모노머 2 구조(주입량 몰%) [G] (68) [G] (68) [G] (60) [G] (60) [G] (55) [F] (71)
Tg(℃) 227 227 218 218 213 234
극한점도[η] 0.792 0.792 0.701 0.701 0.672 0.655
R(450) 113.6 2.5 149.7 3.1 102.2 91.8
R(550) 151.0 3.3 160.3 3.1 104.3 102.1
R(650) 166.1 3.6 162.7 3.0 104.3 107.4
R(450)/R(550) 0.752 0.758 0.934 1.000 0.980 0.899
R(650)/R(550) 1.100 1.091 1.015 0.968 1.000 1.052
K(450) -54.2 -27.2 -74.7 -60.6 -50.9 -44.1
K(550) -74.5 -46.8 -80.2 -64.2 -50.8 -52.1
K(650) -82.3 -67.1 -81.1 -64.4 -50.7 -53.5
K(450)/K(550) 0.728 0.581 0.931 0.944 1.002 0.846
K(650)/K(550) 1.105 1.434 1.011 1.003 0.998 1.027
평균굴절율(450) 1.635 1.635 1.627 1.627 1.628 1.633
평균굴절율(550) 1.625 1.625 1.621 1.621 1.621 1.624
평균굴절율(650) 1.621 1.621 1.615 1.615 1.615 1.622
흡수율(%) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
헤이즈(%) 0.7 0.9 0.9 0.8 0.9 0.9
전체광선투과율(%) 91.0 91.2 91.2 91.1 90.2 90.2
b* 0.7 0.7 0.7 0.6 1.0 1.0
연신후막두께(㎛) 100 110 110 120 100 100
[실시예 8]
표 5 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 210 ℃, 1.6 배에서 일축연신하고, 위상차필름을 얻었다.
표 5 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 위상차가 작아지고, 또한 굴절율 이방성은 양인 것을 확인하였다.
[실시예 9]
표 5 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 230 ℃, 1.6 배에서 일축연신하고, 위상차필름을 얻었다.
표 5 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 위상차가 작아지고, 또한 굴절율 이방성은 양인 것을 확인하였다.
[실시예 10]
표 5 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 230 ℃, 1.7 배에서 일축연신하고, 위상차필름을 얻었다.
표 5 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 위상차가 작아지고, 또한 굴절율 이방성은 양인 것을 확인하였다.
[실시예 11]
표 5 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 240 ℃, 1.6 배에서 일축연신하고, 위상차필름을 얻었다.
표 5 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 위상차가 작아지고, 또한 굴절율 이방성은 양인 것을 확인하였다.
실시예에 있어서의 위상차필름의 광학특성
실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11
모노머1 구조(주입량 몰%) [B] (60) [C] (37) [D] (40) [E] (55)
모노머2 구조(주입량 몰%) [G] (40) [G] (63) [G] (60) [G] (45)
Tg(℃) 190 232 244 225
극한점도[η] 0.821 0.632 0.692 0.998
R(450) 58.5 39.1 42.0 116.6
R(550) 72.8 53.9 49.9 141.8
R(650) 80.08 59.3 52.6 150.3
R(450)/R(550) 0.803 0.725 0.841 0.822
R(650)/R(550) 1.100 1.101 1.054 1.060
K(450) -28.0 -18.9 -20.5 -58.0
K(550) -34.2 -26.1 -25.1 -70.3
K(650) -40.1 -28.9 -26.7 -75.2
K(450)/K(550) 0.819 0.724 0.817 0.825
K(650)/K(550) 1.173 1.107 1.064 1.070
평균굴절율(450) 1.612 1.623 1.618 1.625
평균굴절율(550) 1.603 1.618 1.609 1.612
평균굴절율(650) 1.599 1.612 1.601 1.603
흡수율(%) 0.2 0.2 0.2 0.2
헤이즈(%) 0.8 0.9 0.9 0.8
전체광선투과율(%) 90.5 90.7 90.8 90.2
b* 0.9 0.8 0.7 0.7
연신후막두께(㎛) 80 90 90 100
[실시예 12]
음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자로서 폴리스티렌(와꼬준야꾸고오교(주)에서 입수), 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자로서, 폴리페닐렌옥사이드(폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌옥사이드)와꼬준야꾸고오교(주)에서 입수)를, 각각 70, 30 중량% 의 비율로 클로로포름에 용해시키고, 고형분 농도 18 중량% 의 도프용액을 제작하였다. 이 도프용액에서 캐스터필름을 제작하고, 온도 130 ℃, 3 배로 일축연신하였다. 본 필름의 유리전이온도는 125 ℃ 이었다.
표 6 에 광학특성 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 위상차가 작아지고, 또한 굴절율 이방성은 음인 것을 확인하였다.
참고적으로, 폴리스티렌, 폴리페닐렌옥사이드의 브렌드 비율을 변화시켰을 때의 복굴절 파장분산계수와 폴리페닐렌옥사이드의 체적분율과의 관계를 도 15 에 나타낸다. 폴리페닐렌옥사이드가 적은 영역에서는, 광학이방성은 음이고, 복굴절 파장분산계수가 1 보다 작아지는 영역이 존재하는 것을 알았다. 한편, 폴리페닐렌옥사이드가 많은 굴절율 이방성이 양인 영역에서는 그 값은 1 보다 크다.
다음으로, 전술한 식(c)를 사용하여 계산한 도 15 와 같은 체적분율과 복굴절 파장분산계수와의 관계를 도 16 에 나타낸다. 도 16 은 폴리스티렌, 폴리페닐렌옥사이드의 파장 550 ㎚ 에 있어서의 고유 복굴절을 각각 -0.10, 0.21(D. Lefebvre, B. Jasse and L. Minnerie, Polymer 23 706-709(1982)를 참조)로 하여 계산하였다. 도 15 와 도 16 의 일치는 양호하다고 할 수 있다. 폴리스티렌, 폴리페닐렌옥사이드의 밀도는 각각 1.047, 1.060 g/㎤ 로 하였다.
실시예에 있어서의 위상차필름의 광학특성
실시예 12
Tg(℃) 134
R(450) -119.1
R(550) -138.0
R(650) -147.8
R(450)/R(550) 0.863
R(650)/R(550) 1.071
흡수율(%) 0.3
헤이즈(%) 0.7
전체 광선투과율(%) 91.1
b* 1.0
연신후 막두께(㎛) 140
[실시예 13]
실시예 1 에서 제작한 필름을 닌텐도(주)사 제조의 휴대형 게임기인 『게임보이칼라』에 탑재되어 있는 1 장의 편광판 반사형 액정표시장치에 장착하여 평가하였다. 그 구성은 관측자 측에서, 편광판/실시예 1 에서 제작한 위상차필름/유리기판/ITO 투명전극/배향막/트위스트네마틱 액정/ 배향막/금속전극겸 반사막/유리기판이다. 각 층간의 점착층은 생략하였다. 전압이 OFF 일 때 백색으로 표시되는 각도에서 접합하여, 육안으로 색을 평가하였다. 이 위상차필름은 λ/4 판으로서 기능하고 있다. 이 시판품은 비스페놀 A 의 호모 중합체로 이루어지는 폴리카보네이트 필름으로 위상차가 상이한 것을 2 장 사용하고 있으나, 실시예 1 의 필름을 1 장만 사용한 경우에는, 특히 흑색 표시 시에 있어서의 착색이 적고, 이로써 콘트라스트가 높고 시인성(視認性) 이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 14]
실시예 1 에서 제작한 필름을 콜레스테릭 액정으로 이루어지는 반사형 액정표시장치 상에 설치하여, 시판되는 백라이트/콜레스테릭 액정층/실시예 1 의 필름/ 편광판의 구성에 의하여 색을 평가하였다. 실시예 1 의 필름은 λ/4 판으로서 기능하고 있다. 그 필름의 지상축과 편광판의 편광축이 이루는 각도를 45° 로 하였다. 편광판에서 출사된 광은 착색이 적은 백색 상태였다.
[실시예 15]
시판되는 액정모니터가 부착된 비디오카메라의 액정표시장치에 사용되고 있는 UV 경화형의 디스코틱 액정층을 사용한 광학보상필름의 지지기판에서, 디스코틱 액정층을 벗기고 실시예 2 에서 제작한 위상차필름과 점착층을 통하여 접합하였다. 이것을 다시 이 액정표시장치에 접합하고, 즉 지지기판만 실시예 2 의 그것을 교체하여 액정모니터로서 사용한 결과, 시판품의 상태에서는 모니터 수평방향에서 경사지게 보면 백색 표시 부분이 차색(茶色)으로 착색되어 보이나, 본 구성에서는 착색 정도는 매우 적고 시인성이 우수하였다. 또한, 특히 정면의 콘트라스트도 떨어지지 않았다.
[비교예 1]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 240 ℃, 1.5 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 2]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 170 ℃, 1.2 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 3]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 240 ℃, 1.5 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 4]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 165 ℃, 1.2 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 5]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 230 ℃, 1.5 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 6]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 160 ℃, 1.1 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 7]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 240 ℃, 1.3 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 8]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 175 ℃, 1.2 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 9]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 260 ℃, 1.2 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 10]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 170 ℃, 1.1 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 11]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 260 ℃, 1.5 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 12]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 180 ℃, 1.2 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 13]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 160 ℃, 1.1 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 14]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 175 ℃, 1.1 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[비교예 15]
표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 1 과 동일하게 막을 제작하고, 온도 170 ℃, 1.1 배에서 연신하고, 위상차필름을 얻었다. 표 7 에 측정결과를 정리하였다. 이 필름은 측정파장이 단파장일수록 절대값에서 위상차가 커지는 것을 확인하였다.
[실시예 16]
교반기, 온도계 및 환류냉각기를 구비한 반응조에 수산화나트륨 수용액 및 이온교환수를 넣고, 여기에 상기 구조를 가지는 모노머 [A] 와 [G] 를 표 8 의 몰비로 용해시키고 소량의 하이드로술파네이트를 첨가하였다. 다음으로, 여기에 염화메틸렌을 첨가하고, 20 ℃ 에서 포스겐을 약 60 분에 걸쳐 불어넣었다. 그리고, p-tert-부틸페놀을 첨가하여 유화시킨 후, 트리에틸아민을 첨가하여 30 ℃ 에서 약 3 시간 동안 교반하여 반응을 종료시켰다. 반응종료 후 유기상으로 분리채취하고, 염화메틸렌을 증발시켜 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다.
이 공중합체를 메틸렌클로라이드에 용해시키고, 고형분 농도 20 중량% 의 도프용액을 제작하였다. 이 도프용액에서 캐스트필름을 제작하고, 일축연신함으로써 측정파장 λ= 550 ㎚ 에서 각각 λ/4, λ/2(㎚)가 되는 위상차필름을 제작하였다.
다시, 이 필름을 표 8 에 기재된 각도로 접합하여, 편광판//1/2 파장 판//1/4 파장 판//반사판으로 이루어지는 광학 다층필름을 제작하였다. 각 광학필름간에는 점착제를 사용하였다.
도 6 에 본 광학층 필름의 반사 스펙트럼의 개요를 나타낸다. 완전히 착색이 없고, 또한 반사율이 낮은 흑색이 실현된 것은, 도 6 에 있어서 전체 파장영역에서 반사율이 0 이 되는 경우이나, 본 발명의 적층 위상차필름을 사용한 경우, 도 6 에서 알 수 있듯이 후술하게 될 비교예와 비교하여 반사율이 작아져 있고 상당히 우수한 흑색 상태의 것을 얻을 수 있었다. 또한, 본 광학 다층필름을 육안으로 확인하였으나, 착색이 없는 흑색이 얻어졌다.
[실시예 17]
실시예 16 과 표 7 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 얻어진 공중합체의 조성비는 모노머 주입량비와 거의 동일하였다. 실시예 16 과 동일하게 1/2 파장 판, 1/4 파장 판을 제작하고, 표 1 에 기재된 각도로 접합하여 편광판//1/2 파장 판//1/4 파장 판//반사판으로 이루어지는 광학 다층필름을 제작하였다.
도 6 에 본 광학층 필름의 반사 스펙트럼의 개요를 나타낸다. 도 6 에서 알 수 있듯이, 비교예와 비교하여 매우 우수한 흑색 상태가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 광학층 필름을 육안으로 확인하였으나, 착색이 없는 흑색이 얻어졌다.
실시예 16 실시예 17 비교예 16 비교예 17
모노머 1 구조 (주입량 몰%) A(42) A(34) A(100) -
모노머 2 구조 (주입량 몰%) G(58) G(66) - -
R(450)/R(550) 0.963 0.849 1.078 1.010
R(650)/R(550) 1.008 1.041 0.960 0.997
K(450)/K(550) 0.964 0.855 1.071 1.010
K(650)/K(550) 1.007 1.039 0.971 0.998
편광판 편광축 각도(°) 0 0 0 0
λ/2 판 지상축 각도(°) 75 75 75 75
λ/4 판 지상축 각도(°) 15 15 15 15
[비교예 16]
실시예 16 과 표 8 에 기재된 모노머를 사용한 것 외에는, 동일한 방법으로 폴리카보네이트 공중합체를 얻었다. 실시예 16 과 동일하게 1/2 파장 판, 1/4 파장 판을 제작하고, 표 8 에 기재된 각도로 접합하여, 편광판//1/2 파장 판//1/4 파장 판//반사판으로 이루어지는 광학 다층필름을 제작하였다.
도 6 에 본 광학층 필름의 반사 스펙트럼의 개요를 나타낸다. 또한, 본 광학층 필름을 육안으로 확인하였으나, 착색이 없는 흑색이 얻어졌다.
[비교예 17]
노르보르넨수지인 JSR 주식회사 제조의 상품명 『ARTON G』를 사용하여 실시예 16 과 동일하게 1/2, 1/4 파장 판을 제작하고, 표 8 에 기재된 접합 각도로, 편광판//1/2 파장 판//1/4 파장 판//반사판으로 이루어지는 광학 다층필름을 제작하였다.
도 6 에 본 광학층 필름의 반사 스펙트럼의 개요를 나타낸다. 또한, 본 광학층 필름을 육안으로 확인하였으나, 실시예 16, 17 에 비하여 흑색으로 착색이 있는 것을 알 수 있었다.
본 발명에 의하여, 필름 1 장만으로도, 측정파장이 단파장일수록 복굴절이 작은 위상차필름을 얻을 수 있게 되었다. 그러한 복굴절 파장분산성을 가지고, 또한 측정파장 550 ㎚ 에 있어서의 위상차를 1/4 파장으로 한 위상차필름은, 넓은 파장영역에 있어서 원 편광을 직선 편광으로, 직선 편광을 원 편광으로 변환하는 위상차필름으로서 기능하므로, 편광판 1 장형 또는 게스트 포스트형의 반사형 액정표시장치, 그리고 한쪽의 원 편광만 반사하도록 반사형 편광소자에 응용함으로써, 화질이 우수한 액정표시장치 또는 고성능의 반사형 액정표시장치를 양호한 생산성으로 제공할 수 있다.

Claims (26)

1 장의 고분자 배향필름으로 이루어지는 위상차필름으로서, 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 위상차가 하기 식(1) 및/또는 (2)를 만족시키고, 또한 흡수율이 1 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 위상차필름.
R(450)/R(550)＜1 (1)
K(450)/K(550)＜1 (2)
[식중, R(450) 및 R(550)은, 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이고, K(450) 및 K(550)은 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름인 K = [nz-(nx+ny)/2] ×d (식중, nx, ny, nz은 고분자 배향필름의 3 차원 굴절율로서 각각 x 축, y 축, z 축 방향의 굴절율이고, d 는 필름의 두께이다.)로 계산되는 값이다.]
제 1 항에 있어서, 파장 450 ㎚, 550 ㎚ 및 650 ㎚ 에 있어서의 위상차가 하기 식(3) 및 (4):
0.6＜R(450)/R(550)＜0.97 (3)
1.01＜R(650)/R(550)＜1.4 (4)
[식중, R(650)은 파장 650 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이다.]
를 만족시키는 위상차필름.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 파장 400~700 ㎚ 에 있어서 위상차가 단파장일수록 작은 위상차필름.
제 1 항에 있어서, (1) 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자의 모노머 단위(이하, 제 1 의 모노머 단위라고 함)와 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자의 모노머 단위(이하, 제 2 의 모노머 단위라고 함)를 포함하는 고분자로 구성되는 필름으로서,
(2) 상기 제 1 의 모노머 단위에 기초하는 고분자의 R(450)/R(550)은, 상기 제 2 의 모노머 단위에 기초하는 고분자의 R(450)/R(550)보다도 작고, 또한
(3) 양의 굴절율 이방성을 가지는,
고분자 배향필름으로 이루어지는 위상차필름.
제 1 항에 있어서, (1) 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자를 형성하는 모노머 단위(이하, 제 1 의 모노머 단위라고 함)와 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자를 형성하는 모노머 단위(이하, 제 2 의 모노머 단위라고 함)를 포함하는 고분자로 구성되는 필름으로서,
(2) 상기 제 1 의 모노머 단위에 기초하는 고분자의 R(450)/R(550)은, 상기 제 2 의 모노머 단위에 기초하는 고분자의 R(450)/R(550)보다도 크고, 또한
(3) 음의 굴절율 이방성을 가지는,
고분자 배향필름으로 이루어지는 위상차필름.
제 1 항에 있어서, 상기 고분자 배향필름이 유리전이점 온도가 120 ℃ 이상인 고분자재료로 이루어지는 위상차필름.
제 1 항에 있어서, 상기 고분자 배향필름이 플루오렌 골격을 가지는 폴리카보네이트를 함유하는 위상차필름.
제 1 항에 있어서, 하기 일반식(Ⅰ)
(상기 식(Ⅰ)에 있어서, R1~R8은 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~6 의 탄화수소기에서 선택되고, X 는
이다.)로 나타내어지는 반복단위가 전체의 30~90 몰%, 하기 식(Ⅱ)
(상기 식(Ⅱ)에 있어서, R9~R16은 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~22 의 탄화수소기에서 선택되고, Y 는
중의 R17~R19, R21, R22는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자 및 탄소수 1~22 의 탄화수소기에서, R20, R23은 탄소수 1~20 의 탄화수소기에서, 또한 Ar 은 탄소수 6~10 의 알릴기에서 선택된다.)로 나타내어지는 반복단위가 전체의 70~10 몰% 를 차지하는 폴리카보네이트 공중합체 및/또는 브렌드로 이루어지는 고분자 배향필름인 위상차필름.
제 8 항에 있어서, 하기 일반식(Ⅲ)
(상기 식(Ⅲ)에 있어서, R24, R25는 각각 독립적으로 수소원자 또는 메틸기에서 선택된다.)로 나타내어지는 반복단위가 전체의 35~85 몰%, 하기 식(Ⅳ)로 나타내어지는 반복단위
(상기 식(Ⅳ)에 있어서, R26, R27은 각각 독립적으로 수소원자, 메틸기에서 선택되고, Z 는
에서 선택된다.)가 전체의 65~15 몰% 를 차지하는 폴리카보네이트 공중합체 및/또는 브렌드로 이루어지는 고분자 배향필름인 위상차필름.
제 5 항에 있어서, 상기 양의 굴절율 이방성을 가지는 고분자가 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌옥사이드) 이고, 상기 음의 굴절율 이방성을 가지는 고분자가 폴리스티렌인 브렌드 고분자 배향필름으로서, 폴리스티렌 함유 비율이 67 중량%~75 중량% 인 위상차필름.
제 1 항에 있어서, 물체의 색을 나타내는 b*값이 1.3 이하인 위상차필름.
제 1 항에 있어서, λ/4 판인 위상차필름.
제 1 항에 있어서, λ/2 판인 위상차필름.
제 12 또는 제 13 항에 있어서, R(550)≥90 ㎚ 인 위상차필름.
λ/4 판과 λ/2 판을 적층하여 이루어지고, λ/4 판과 λ/2 판의 양쪽이 제 1 항 기재의 위상차필름으로 이루어지는 적층 위상차필름.
제 15 항에 있어서, λ/4 판과 λ/2 판과의 광축이 이루는 각도가 50 도~70 도의 범위내인 적층 위상차필름.
제 1 항에 기재된 위상차필름과 편광판을 적층하여 이루어지는 원 편광판 또는 타원 편광판.
제 1 항에 기재된 위상차필름과 반사형 편광판을 적층하여 이루어지는 원 편광판 또는 타원 편광판.
제 1 항에 기재된 위상차필름과 반사형 편광판과 편광판을 적층하여 이루어지는 원 편광판 또는 타원 편광판.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 반사형 편광판이 어느 한쪽으로 회전하고 있는 원 편광만을 반사하는 기능을 가지는 원 편광판 또는 타원 편광판.
제 20 항에 있어서, 상기 반사형 편광판이 콜레스테릭 액정고분자로 이루어지는 원 편광판 또는 타원 편광판.
제 1 항에 기재된 위상차필름을 설치한 액정표시장치.
제 22 항에 있어서, 반사형 액정표시장치인 액정표시장치.
제 22 항에 있어서, 상기 위상차필름이 시야각 보상판인 액정표시장치.
1 장의 폴리카보네이트 배향필름으로 이루어지는 위상차필름으로서, 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 위상차가, 하기 식(1)
R(450)/R(550)＜1 (1)
[식중, R(450) 및 R(550)은, 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이다.]
를 만족시키고, 또한 R(550) 이 50 ㎚ 이상인 위상차필름.
편광판, λ/4 판, 및 투명전극을 가지는 2 장의 기판간에 액정층을 포함하는 액정셀을 상기 순서대로 구비하는 반사형 액정표시장치로서, 이러한 λ/4 판으로서, 1 장의 폴리카보네이트 배향필름으로 이루어지는 위상차필름으로서, 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 위상차가 하기 식(1)
R(450)/R(550)＜1 (1)
[식중, R(450) 및 R(550)은, 각각 파장 450 ㎚ 및 550 ㎚ 에 있어서의 고분자 배향필름의 면내 위상차이다.]
를 만족시키고, 또한 R(550) 이 100~180 ㎚ 인 위상차필름을 사용한 반사형 액정표시장치.
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