KR20080041638A - 액정 패널, 액정 패널을 사용한 액정 표시 장치, 및 액정패널의 제조 방법 - Google Patents

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KR20080041638A
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이쿠오 가와모토
세이지 우메모토
다카시 가미조우
히데유키 요네자와
가즈야 하다
겐타로우 고바야시
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은 박형화에 기여하고, 광대역 그리고 광시야각이고, 컬러 시프트가 억제되고, 양호한 색 재현성이 도모되어, 흑색 표시시의 광 누출을 양호하게 방지할 수 있는 액정 패널을 제공하는 것이다.
본 발명의 액정 패널은, 제 1 편광자 (11), 제 1 보호층 (51), 제 1 광학 보상층 (21) 및 제 1 네거티브 C 플레이트 (31), 액정 셀 (40), 제 2 네거티브 C 플레이트 (32), 제 2 광학 보상층 (22), 제 2 보호층 (52) 및 제 2 편광자 (12) 를 이 순서로 갖는다.
제 1 광학 보상층 (21) 은, 제 1 보호층 (51) 과 제 1 네거티브 C 플레이트 (31) 사이에서, 접착제를 개재하지 않고 제 1 보호층 (51) 에 밀접하게 배치된다. 제 2 광학 보상층 (22) 은, 제 2 네거티브 C 플레이트 (32) 와 제 2 보호층 (52) 사이에서, 접착제를 개재하지 않고 제 2 보호층 (52) 에 밀접하게 배치된다.
제 1 및 제 2 광학 보상층 (21, 22) 은 λ/4 판으로서 기능하는 코팅층으로서, 각각의 두께가 0.3 ∼ 3㎛ 이다. 제 1 및 제 2 네거티브 C 플레이트 (31, 32) 는 코팅층으로서, 각각의 두께가 0.5 ∼ 10㎛ 이다.
본 발명의 액정 패널은, 예를 들어, VA 모드의 반투과 반사형 액정 표시 장치에 적용할 수 있다.
액정 패널, VA 모드, 액정 표시 장치, 네거티브 C 플레이트, 광학 보상층

Description

액정 패널, 액정 패널을 사용한 액정 표시 장치, 및 액정 패널의 제조 방법{LIQUID CRYSTAL PANEL, LIQUID CRYSTAL DISPLAY UNIT USING IT, AND PRODUCTION METHOD OF LIQUID CRYSTAL PANEL}
기술분야
본 발명은 액정 패널 및 액정 패널을 사용한 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 박형화에 기여하고, 광대역 그리고 광시야각이고, 컬러 시프트가 억제되고, 양호한 색 재현성이 도모되어, 흑색 표시시의 광 누출을 양호하게 방지할 수 있는 액정 패널 및 액정 표시 장치, 및 그러한 액정 패널을 매우 높은 제조 효율로 제조하는 방법에 관한 것이다.
배경기술
VA 모드의 액정 표시 장치로서, 투과형 액정 표시 장치 및 반사형 액정 표시 장치에 추가하여, 반투과 반사형 액정 표시 장치가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 및 2 참조). 반투과 반사형 액정 표시 장치는 밝은 곳에서는 반사형 액정 표시 장치와 마찬가지로 외광을 이용하고, 어두운 곳에서는 백라이트 등의 내부 광원에 의해 표시를 시인할 수 있도록 하고 있다. 바꾸어 말하면, 반투과 반사형 액정 표시 장치는, 반사형 및 투과형을 겸비한 표시 방식을 채용하고 있어, 주위의 밝기에 따라 반사 모드, 투과 모드 중 어느 하나의 표시 모드로 전환한다. 그 결과, 반투과 반사형 액정 표시 장치는 소비 전력을 저감시키면서 주위가 어두 운 곳에서도 명료한 표시를 할 수 있기 때문에, 휴대 기기의 표시부에 적합하게 이용되고 있다. 그러나, 이들 VA 모드의 액정 표시 장치, 특히 반투과형 액정 표시 장치에서는, 흑색 표시시에 광 누출이 발생하여, 콘트라스트가 저하된다고 하는 문제가 있으며, 지금까지 오랫동안 해결되지 못하고 있다.
이러한 문제를 해결하고자 하는 시도로서, 최적의 광학 보상 (예를 들어, 시야각 특성의 개선, 컬러 시프트의 개선, 콘트라스트의 개선) 을 얻기 위해, 위상차판의 광학 특성의 최적화 및/또는 액정 표시 장치에 있어서의 배치에 대하여 여러 가지 시도가 이루어지고 있다. 예를 들어, 특허 문헌 3 및 4 에 나타내는 바와 같은 액정 표시 장치가 제안되어 있다. 이러한 액정 표시 장치는 액정 셀의 양측에 배치된 제 1 광학 보상판과, 제 1 광학 보상판의 외측에 배치된 제 2 광학 보상판과, 제 2 광학 보상판의 외측에 배치된 편광판을 갖는다. 그러나, 이러한 액정 표시 장치에 사용되는 제 1 광학 보상판 및 제 2 광학 보상판은, 그 두께가 각각 50㎛ 이상이어서, 액정 표시 장치의 박형화는 매우 곤란하다.
한편, 액정 표시 장치의 박형화와 최적의 광학 보상을 얻기 위해, 2 축 광학 보상판을 사용하여, 액정 분자의 복굴절과 편광판의 축 어긋남에 의한 광 누출에 대한 영향을 보상하는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 이들 기술은 모두 액정 표시 장치의 박형화에는 기여하지만, 시야각의 특성을 개선하는 데는 불충분하다.
이상과 같이, 보다 우수한 표시 품위 및 박형화에 대한 요구를 만족시킬 수 있는 액정 표시 장치 (액정 패널) 가 강력하게 요망되고 있다.
[특허 문헌 1] : 일본 공개특허공보 평11-242226호
[특허 문헌 2] : 일본 공개특허공보 2001-209065호
[특허 문헌 3] : 일본 공개특허공보 2002-303869호
[특허 문헌 4] : 일본 공개특허공보 2002-55342호
발명의 개시
발명이 해결하려고 하는 과제
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 박형화에 기여하고, 광대역 그리고 광시야각이고, 컬러 시프트가 억제되고, 양호한 색 재현성이 도모되어, 흑색 표시시의 광 누출을 양호하게 방지할 수 있는 액정 패널 및 액정 표시 장치, 및, 그러한 액정 패널을 매우 높은 제조 효율로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 액정 패널은, 액정 셀과, 그 액정 셀의 일방의 측에 배치된 제 1 편광자와, 그 액정 셀의 타방의 측에 배치된 제 2 편광자와, 그 제 1 편광자와 그 액정 셀 사이에 배치된 제 1 보호층, 제 1 광학 보상층 및 제 1 네거티브 C 플레이트와, 그 액정 셀과 그 제 2 편광자 사이에 배치된 제 2 네거티브 C 플레이트, 제 2 광학 보상층 및 제 2 보호층을 구비한다.
그 제 1 광학 보상층이, 제 1 보호층과 제 1 네거티브 C 플레이트 사이에, 또한, 그 제 1 보호층에 접착제를 개재하지 않고 밀접하게 배치되고, 그 제 2 광학 보상층이, 제 2 네거티브 C 플레이트와 제 2 보호층 사이에, 또한, 그 제 2 보호층에 접착제를 개재하지 않고 밀접하게 배치되고,
그 제 1 광학 보상층 및 그 제 2 광학 보상층이 λ/4 판으로서 기능하는 코팅층으로서, 각각의 두께가 0.3 ∼ 3㎛ 이며, 그 제 1 네거티브 C 플레이트 및 제 2 네거티브 C 플레이트가 코팅층으로서, 각각의 두께가 0.5 ∼ 10㎛ 이다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 액정 표시 장치가 제공된다. 이 액정 표시 장치는 상기 액정 패널을 포함한다.
본 발명의 또 다른 국면에서는, 액정 패널의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법은, 제 1 보호층의 표면에 배향 처리를 실시하는 공정과; 그 제 1 보호층의 배향 처리를 실시한 표면에, 제 1 광학 보상층을 형성하는 공정과; 제 1 보호층의 표면에, 제 1 편광자를 적층하는 공정과; 제 1 네거티브 C 플레이트를 그 제 1 광학 보상층의 제 1 보호층과는 반대측의 표면에 부착시켜 제 1 적층체를 얻는 공정과; 그 제 1 적층체의 제 1 네거티브 C 플레이트측을 액정 셀의 일방의 면에 부착시키는 공정을 포함하고, 제 2 보호층의 표면에 배향 처리를 실시하는 공정과; 그 제 2 보호층의 배향 처리를 실시한 표면에, 제 2 광학 보상층을 형성하는 공정과; 제 2 보호층의 표면에, 제 2 편광자를 적층하는 공정과; 제 2 네거티브 C 플레이트를 그 제 2 광학 보상층의 제 2 보호층과는 반대측의 표면에 부착하여 제 2 적층체를 얻는 공정과; 그 제 2 적층체의 제 2 네거티브 C 플레이트측을 액정 셀의 타방의 면에 부착시키는 공정을 포함한다.
바람직한 실시 형태에서는, 상기 제 1 광학 보상층을 형성하는 공정은, 제 1 보호층에 액정 재료를 도공하는 공정과; 그 도공된 액정 재료를 그 액정 재료가 액정상을 나타내는 온도에서 처리하는 공정을 포함한다.
바람직한 실시 형태에서는, 상기 제 1 네거티브 C 플레이트는, 기재에 액정 재료와 카이랄제를 함유하는 액정 조성물을 도공하는 공정과; 그 도공된 액정 조성물을 그 액정 재료가 액정상을 나타내는 온도에서 처리하는 공정을 포함하는 방법에 의해 형성되고, 그 제 1 네거티브 C 플레이트를 그 제 1 광학 보상층의 제 1 보호층과는 반대측의 표면에 부착시킨 후, 그 기재를 박리하는 공정을 추가로 포함한다.
바람직한 실시 형태에서는, 상기 제 2 광학 보상층을 형성하는 공정은, 제 2 보호층에 액정 재료를 도공하는 공정과; 그 도공된 액정 재료를 그 액정 재료가 액정상을 나타내는 온도에서 처리하는 공정을 포함한다.
바람직한 실시 형태에서는, 상기 제 2 네거티브 C 플레이트는, 기재에 액정 재료와 카이랄제를 함유하는 액정 조성물을 도공하는 공정과; 그 도공된 액정 조성물을 그 액정 재료가 액정상을 나타내는 온도에서 처리하는 공정을 포함하는 방법에 의해 형성되고, 그 제 2 네거티브 C 플레이트를 그 제 2 광학 보상층의 제 2 보호층과는 반대측의 표면에 부착시킨 후, 그 기재를 박리하는 공정을 추가로 포함한다.
다른 바람직한 실시 형태에서는, 상기 제 1 네거티브 C 플레이트는, 기재에 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 비액정 폴리머를 함유하는 용액을 도공하는 공정을 포함하는 방법에 의해 형성되고, 그 제 1 네거티브 C 플레이트를 그 제 1 광학 보상층의 제 1 보호층과는 반대측의 표면에 부착시킨 후, 그 기재를 박리하는 공정을 추가로 포함한다. 또, 상기 제 2 네거티브 C 플레이트는, 기재에 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 비액정 폴리머를 함유하는 용액을 도공하는 공정을 포함하는 방법에 의해 형성되고, 그 제 2 네거티브 C 플레이트를 그 제 2 광학 보상층의 제 2 보호층과는 반대측의 표면에 부착시킨 후, 그 기재를 박리하는 공정을 추가로 포함한다.
발명의 효과
이상과 같이 본 발명에 의하면, 액정 셀의 양측에 배치된 특정 광학 보상층 및 네거티브 C 플레이트가 모두 코팅층이고, 또한, 광학 보상층이 보호층에 접착제를 개재하지 않고 밀접하게 배치됨으로써, 종래 기술과 비교하여 액정 패널 (액정 표시 장치) 의 박형화에 기여할 수 있다. 또한, 본 발명의 액정 패널은, 특정 광학 보상층 및 네거티브 C 플레이트를 가짐으로써, 특히 VA 모드의 액정 표시 장치에서, 광대역 그리고 광시야각의 액정 패널을 얻을 수 있으며, 흑색 표시시의 광 누출에 의한 콘트라스트의 저하를 현저히 저감시킬 수 있게 된다. 바람직한 실시 형태에서는 액정 셀의 양측에 배치되는 광학 보상층은 동일한 특성 (예를 들어, 구성 재료, 광학 특성, 두께) 을 갖고, 액정 셀의 양측에 배치되는 네거티브 C 플레이트는 동일한 특성 (예를 들어, 구성 재료, 광학 특성, 두께) 을 갖는다. 이러한 대칭 배치를 함으로써, 컬러 시프트가 더욱 저감될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에서는, 상기 액정 패널의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법에 의하면, 제 1 광학 보상층의 지상축을 임의의 방향으로 설정할 수 있기 때문에, 길이 방향으로 연신된 (즉, 길이 방향으로 흡수축을 갖는) 장척 (長尺) 의 편광자 (편광판) 를 사용할 수 있다. 즉, 길이 방향에 대해 소정의 각도를 이루도록 배향 처리가 이루어진 장척의 광학 보상층 및 보호층과, 장척의 편광자를, 각각의 길이 방향을 정렬하여 (이른바, 롤 투 롤로) 연속적으로 부착시킬 수 있다. 또, 광학 보상층을 보호층의 표면에 형성할 수 있기 때문에, 종래 기술과 비교하여 액정 패널 (액정 표시 장치) 의 박형화에 기여할 수 있다. 또한, 장척의 네거티브 C 플레이트와, 광학 보상층 및 편광자를, 각각의 길이 방향을 정렬하여 (이른바, 롤 투 롤로) 연속적으로 부착시킬 수 있어, 매우 우수한 제조 효율로 적층체를 얻을 수 있다. 그 결과, 적층체의 각 층에서 광축의 각도에 편차가 생기지 않아, 결과적으로 제품간에 품질의 편차가 없는 액정 패널이 얻어진다. 또한, 절삭에 의한 폐기물도 발생하지 않기 때문에, 저비용의 액정 패널이 얻어진다. 이상의 결과, 본 발명의 제조 방법은, 저비용이고 그리고 각 층의 광축에 편차가 생기지 않는, 본 발명의 액정 패널을 제조할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 액정 패널의 개략 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 액정 패널의 개략 분해 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 있어서의 액정 패널의 개략 분해 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 액정 표시 장치가 VA 모드의 액정 셀을 채용하는 경우에, 액정층의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 액정 패널의 제조 방법의 일례에 있어서의 하나의 공정의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 6 은 본 발명의 타원 편광판의 제조 방법의 일례에 있어서의 또 다른 공정의 개략을 나타내는 모식도이다.
도 7 은 본 발명의 액정 패널의 제조 방법의 일례에 있어서의 또 다른 공정의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 8 은 본 발명의 타원 편광판의 제조 방법의 일례에 있어서의 또 다른 공정의 개략을 나타내는 모식도이다.
도 9 는 러빙 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10(a) 는 러빙 롤 근방의 정면도를, 도 10(b) 는 러빙 롤과 장척 기재 필름 표면의 접촉 지점 근방을 확대하여 나타내는 정면도이다.
도 11 은 러빙 줄무늬 레벨 평가를 위한 샘플 사진이다.
*부호의 설명*
1, 2 : 구동 롤
3 : 반송 벨트
4 : 러빙 롤
4a : 기모포 (raised fabric)
5 : 백업 롤
F : 장척 기재 필름
11, 12 : 편광자
21, 22 : 광학 보상층
31, 32 : 네거티브 C 플레이트
40 : 액정 셀
51, 52 : 보호층
100 : 액정 표시 장치
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(용어 및 기호의 정의)
본 명세서에 있어서의 용어 및 기호의 정의는 하기와 같다 :
(1) 「nx」는 면내의 굴절률이 최대가 되는 방향 (즉, 지상축 방향) 의 굴절률이고, 「ny」는 면내에서 지상축에 수직인 방향 (즉, 진상축 방향) 의 굴절률이며, 「nz」는 두께 방향의 굴절률이다. 또, 예를 들어, 「nx ＝ ny」는 nx 와 ny 가 엄밀하게 동일한 경우뿐만 아니라, nx 와 ny 가 실질적으로 동일한 경우도 포함한다. 본 명세서에서 「실질적으로 동일한」이란, 광학 보상층 부착 편광판의 전체적인 편광 특성에 실용상의 영향을 주지 않는 범위에서 nx 와 ny 가 상이한 경우도 포함하는 취지이다.
(2) 「면내 위상차 (Re)」는 23℃ 에 있어서의 파장 590㎚ 의 광으로 측정한 필름 (층) 면내의 위상차값을 말한다. Re 는 파장 590㎚ 에 있어서의 필름 (층) 의 지상축 방향, 진상축 방향의 굴절률을 각각 nx, ny 로 하고, d (㎚) 를 필 름 (층) 의 두께로 했을 때, 식 : Re ＝ (nx-ny) × d 에 의해 구해진다.
(3) 두께 방향의 위상차 (Rth) 는 23℃ 에 있어서의 파장 590㎚ 의 광으로 측정한 두께 방향의 위상차값을 말한다. Rth 는 파장 590㎚ 에 있어서의 필름 (층) 의 지상축 방향, 두께 방향의 굴절률을 각각 nx, nz 로 하고, d (㎚) 를 필름 (층) 의 두께로 했을 때, 식 : Rth ＝ (nx-nz) × d 에 의해 구해진다.
(4) 본 명세서에 기재된 용어나 기호에 붙여지는 첨자인 「1」은 제 1 광학 보상층을 표시하고, 첨자인 「2」는 제 2 광학 보상층을 나타낸다. 「C」는 네거티브 C 플레이트를 표시하고, 「1C」는 제 1 네거티브 C 플레이트를 표시하고, 「2C」는 제 2 네거티브 C 플레이트를 표시한다.
(5)「λ/4 판」이란, 어느 특정 파장의 직선 편광을 원 편광으로 (또는, 원 편광을 직선 편광으로) 변환하는 기능을 갖는 것을 말한다. λ/4 판은 소정 광의 파장 (통상적으로, 가시광 영역) 에 대해, 필름 (층) 의 면내의 위상차값이 약 1/4 이다.
(6) 「콜레스테릭 배향 고화층」이란, 당해 층의 구성 분자가 나선 구조를 취하고, 그 나선축이 면 방향에 거의 수직으로 배향되고, 그 배향 상태가 고정되어 있는 층을 말한다. 따라서, 「콜레스테릭 배향 고화층」은, 액정 화합물이 콜레스테릭 액정상을 나타내고 있는 경우뿐만 아니라, 비액정 화합물이 콜레스테릭 액정상과 같은 의사적 (擬似的) 구조를 갖는 경우를 포함한다. 예를 들어, 「콜레스테릭 배향 고화층」은, 액정 재료가 액정상을 나타내는 상태에서 카이랄제에 의해 비틀림을 부여하여 콜레스테릭 구조 (나선 구조) 로 배향시키고, 그 상태에서 중합 처리 또는 가교 처리를 실시함으로서, 당해 액정 재료의 배향 (콜레스테릭 구조) 을 고정시킴으로써 형성될 수 있다.
(7) 「선택 반사의 파장역이 350㎚ 이하」란, 선택 반사의 파장역의 중심 파장 (λ) 이 350㎚ 이하인 것을 의미한다. 예를 들어, 콜레스테릭 배향 고화층이 액정 모노머를 사용하여 형성되어 있는 경우에는, 선택 반사의 파장역의 중심 파장 (λ) 은, 하기 식으로 표시된다 :
λ ＝ n × P
여기에서, n 은 액정 모노머의 평균 굴절률을 나타내고, P 는 콜레스테릭 배향 고화층의 나선 피치 (㎚) 를 나타낸다. 상기 평균 굴절률 (n) 은 (no + ne)/2 로 표시되고, 통상적으로 1.45 ∼ 1.65 의 범위이다. no 은 액정 모노머의 상광 굴절률을 나타내고, ne 은 액정 모노머의 이상광 굴절률을 나타낸다.
(8) 「카이랄제」란, 액정 재료 (예를 들어, 네마틱 액정) 를 콜레스테릭 구조가 되도록 배향하는 기능을 갖는 화합물을 말한다.
(9) 「비틀림력」이란, 카이랄제가 액정 재료에 비틀림을 부여하여 콜레스테릭 구조 (나선 구조) 로 배향시키는 능력을 의미한다. 일반적으로는, 비틀림력은, 하기 식으로 표시된다 :
비틀림력 ＝ 1/(P × W)
상기와 같이, P 는 콜레스테릭 배향 고화층의 나선 피치 (㎚) 를 나타낸다. W 는 카이랄제 중량비를 나타낸다. 카이랄제 중량비 (W) 는, W ＝ [X/(X + Y)] × 100 으로 표시된다. 여기에서, X 는 카이랄제의 중량이고, Y 는 액정 재료의 중량이다.
(10) 「실질적으로 직교」란, 규정하는 각도가 90°± 10°를 포함하는 취지로서, 바람직하게는 90°± 5°이고, 더욱 바람직하게는 90°± 3°이다.
(11) 「실질적으로 평행」이란, 규정하는 각도가 0°± 10° 를 포함하는 취지로서, 바람직하게는 0°± 5°이고, 더욱 바람직하게는 0°± 3°이다.
A. 액정 패널의 전체 구성
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 액정 패널의 개략 단면도이다. 도 2 및 도 3 은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 있어서의 액정 패널의 개략 분해 사시도이다. 또한, 도 2 및 도 3 에서 A 는 제 1 편광자의 흡수축을 나타내고, B 는 제 1 광학 보상층의 지상축을 나타내며, α 는 제 1 편광자의 흡수축 A 와 제 1 광학 보상층의 지상축 B 가 규정하는 각도를 나타낸다. 마찬가지로, 도 2 및 도 3 에서, A' 는 제 2 편광자의 흡수축을 나타내고, B' 는 제 2 광학 보상층의 지상축을 나타내며, α' 는 제 2 편광자의 흡수축 A' 와 제 2 광학 보상층의 지상축 B' 가 규정하는 각도를 나타낸다. 도 1 의 예에서는, 액정 패널 (100) 은, 시인측에서부터 순서대로, 제 1 편광자 (11) 와, 제 1 보호층 (51) 과, 제 1 광학 보상층 (21) 과, 제 1 네거티브 C 플레이트 (31) 와, 액정 셀 (40) 과, 제 2 네거티브 C 플레이트 (32) 와, 제 2 광학 보상층 (22) 과, 제 2 보호층 (52) 과, 제 2 편광자 (12) 를 갖는다. 또한, 도 2 및 도 3 의 예에서, 제 1 보호층 및 제 2 보호층은 간단하게 하기 위해 생략하고 있다.
제 1 편광자 (11) 및 제 2 편광자 (12) 는, 대표적으로는 그 흡수축이 서로 실질적으로 직교하도록 하여 배치되어 있다.
제 1 편광자의 흡수축의 방향은 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 액정 셀의 시인측에 배치된 제 1 편광자의 흡수축의 방향은, 액정 셀의 길이 방향에 대해 실질적으로 평행해도 되고 (이 경우, 제 2 편광자의 흡수축의 방향은 이 액정 셀의 길이 방향에 대해 직교하고 있다; 도 2 참조), 실질적으로 직교하고 있어도 된다 (이 경우, 제 2 편광자의 흡수축의 방향은 이 액정 셀의 길이 방향에 대해 평행하다; 도 3 참조).
상기 제 1 광학 보상층 (21) 및 상기 제 2 광학 보상층 (22) 은 각각 λ/4 판으로서 기능하는 코팅층으로서, 각각의 두께가 0.3 ∼ 3㎛ 이다. 바람직하게는 제 1 광학 보상층 (21) 의 지상축 (도 2 및 도 3 에 있어서의 B, 이하, 동일) 이, 제 1 편광자 (11) 의 흡수축 A 에 대해 +40°∼ +50°또는 -40°∼ -50°의 각도를 규정한다. 바람직하게는 제 2 광학 보상층 (22) 의 지상축 B' 가, 제 2 편광자 (12) 의 흡수축 A' 에 대해 +40°∼ +50°또는 -40°∼ -50°의 각도를 규정한다. 제 1 광학 보상층 (21) 및 상기 제 2 광학 보상층 (22) 은, 대표적으로는 그 지상축이 서로 실질적으로 직교하도록 하여 배치되어 있다. 상기 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층은 동일한 코팅층이어도 되고 상이한 코팅층이어도 된다. 바람직하게는, 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층은 동일한 특성 (예를 들어, 구성 재료, 광학 특성, 두께) 을 갖는다. 이러한 대칭 배치를 실시함으로써, 컬러 시프트가 더욱 저감될 수 있다.
상기 제 1 네거티브 C 플레이트 (31) 및 상기 제 2 네거티브 C 플레이트 (32) 는 각각 코팅층으로서, 각각의 두께가 0.5 ∼ 10㎛ 이다. 바람직하게는, 제 1 네거티브 C 플레이트 및/또는 제 2 네거티브 C 플레이트는 콜레스테릭 배향 고화층으로 이루어진다. 바람직하게는, 제 1 광학 보상층 (21) 과 제 1 네거티브 C 플레이트 (31) 는 제 1 접착층 (도시 생략) 을 개재해여 배치되고, 제 2 광학 보상층 (22) 과 제 2 네거티브 C 플레이트 (32) 는 제 2 접착층 (도시 생략) 을 개재하여 배치된다. 상기 제 1 네거티브 C 플레이트 및 상기 제 2 네거티브 C 플레이트는 동일한 코팅층이어도 되고 상이한 코팅층이어도 된다. 바람직하게는, 제 1 네거티브 C 플레이트 및 제 2 네거티브 C 플레이트는 동일한 특성 (예를 들어, 구성 재료, 광학 특성, 두께) 을 갖는다. 이러한 대칭 배치를 실시함으로써, 컬러 시프트가 더욱 저감될 수 있다.
바람직하게는, 제 1 편광자 (11) 의 제 1 보호층 (51) 과는 반대측 (제 1 편광자 (11) 의 외측, 도시예에서는 시인측) 에 다른 보호층 (도시 생략) 이 형성되고, 제 2 편광자 (12) 의 제 2 보호층 (52) 과는 반대측 (제 2 편광자 (12) 의 외측, 도시예에서는 백라이트측) 에 다른 보호층 (도시 생략) 이 형성된다.
액정 셀 (40) 은, 1 쌍의 유리 기판 (41, 42) 과, 그 기판 사이에 배치된 표시 매체로서의 액정층 (43) 을 갖는다. 일방의 기판 (액티브 매트릭스 기판; 42) 에는, 액정의 전기 광학 특성을 제어하는 스위칭 소자 (대표적으로는 TFT) 와, 이 스위칭 소자에 게이트 신호를 부여하는 주사선 및 소스 신호를 부여하는 신호선이 형성되어 있다 (모두 도시 생략). 타방의 유리 기판 (컬러 필터 기판; 41) 에는, 컬러 필터 (도시 생략) 가 형성된다. 또한, 컬러 필터는 액티브 매트릭스 기판 (42) 에 형성해도 된다. 기판 (41, 42) 의 간격 (셀 갭) 은 스페이서 (44) 에 의해 제어되어 있다. 기판 (41, 42) 의 액정층 (43) 과 접하는 측에는, 예를 들어, 폴리이미드로 이루어지는 배향막 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 또한, 간단하게 하기 위해, 도 2 및 도 3 에서 액정 셀의 상세를 생략하고 있다.
액정 셀 (40) 의 구동 모드로는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한 임의의 적절한 구동 모드가 채용될 수 있다. 구동 모드의 구체예로는, STN (Super Twisted Nematic) 모드, TN (Twisted Nematic) 모드, IPS (In-Plane Switching) 모드, VA (Vertical Aligned) 모드, OCB (Optically Aligned Birefringence) 모드, HAN (Hybrid Aligned Nematic) 모드 및 ASM (Axially Symmetic Aligned Microcell) 모드를 들 수 있다. 바람직하게는 VA 모드이고, 더욱 바람직하게는 투과형 또는 반투과형 VA 모드이다.
도 4 는 VA 모드에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 설명하는 개략 단면도이다. 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 전압 무인가시에는, 액정 분자는 기판 (41, 42) 면에 수직으로 배향된다. 이러한 수직 배향은 수직 배향막 (도시 생략) 을 형성한 기판간에 부 (負) 의 유전율 이방성을 갖는 네마틱 액정을 배치함으로써 실현될 수 있다. 이러한 상태에서 일방의 기판 (41) 의 면으로부터 광을 입사시키면, 제 1 편광자 (11) 를 통과하여 액정층 (43) 으로 입사된 직선 편광의 광은 수직 배향되어 있는 액정 분자의 장축의 방향을 따라 진행된다. 액정 분자의 장축 방향에는 복굴절이 생기지 않기 때문에, 입사광은 편광 방위를 바꾸지 않고 진행되어, 제 1 편광자 (11) 와 직교하는 편광축을 갖는 제 2 편광자 (12) 에 의해 흡수된다. 이에 따라 전압 무인가시에 있어서 암 (暗) 상태의 표시가 얻어진다 (노멀리 블랙 모드). 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 전극간에 전압이 인가되면, 액정 분자의 장축이 기판면에 평행하게 배향된다. 이 상태의 액정층 (43) 으로 입사된 직선 편광의 광에 대해 액정 분자는 복굴절성을 나타내고, 입사광의 편광 상태는 액정 분자의 기울기에 따라 변화한다. 소정의 최대 전압 인가시에 있어서 액정층을 통과하는 광은, 예를 들어, 그 편광 방위가 90°회전된 직선 편광이 되기 때문에, 제 2 편광자 (12) 를 투과하여 명 (明) 상태의 표시가 얻어진다. 다시 전압 무인가 상태로 하면, 배향 규제력에 의해 암 상태의 표시로 되돌릴 수 있다. 또, 인가 전압을 변화시켜서 액정 분자의 기울기를 제어하여 그 제 2 편광자 (12) 로부터의 투과광 강도를 변화시킴으로써 계조 표시가 가능해진다.
이하, 본 발명에 있어서의 액정 패널을 구성하는 각 층의 상세에 대하여 설명한다.
B. 제 1 및 제 2 광학 보상층
상기와 같이, 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층 (이하, 합쳐서 「광학 보상층」으로 기재하는 경우도 있다) 은, 각각 λ/4 판으로서 기능하는 코팅층으로서, 각각의 두께가 0.3 ∼ 3㎛ 이다. 광학 보상층의 두께는, 바람직하게는 0.5 ∼ 2.5㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 0.8 ∼ 2㎛ 이다. 광학 보상층 (λ/4 판) 은 코팅층이기 때문에, 두께를 종래와 비교하여 현격히 얇게 할 수 있어, 본 발명에 있어서의 액정 패널의 박형화에 크게 공헌할 수 있다. 예를 들어, 종래의 연신 필름에 의한 λ/4 판의 두께는 60㎛ 정도인데 대해, 본 발명에 있어서의 광학 보상층은, 종래의 1/20 ∼ 1/200 정도의 두께를 실현할 수 있다.
바람직하게는 상기 제 1 광학 보상층의 지상축 B 는, 상기 제 1 편광자의 흡수축 A 에 대해 +40°∼ +50°또는 -40°∼ -50°의 각도 α 를 규정할 수 있다. 제 1 광학 보상층의 지상축 B 는, 바람직하게는 상기 제 1 편광자 A 의 흡수축에 대해 +42°∼ +48°또는 -42°∼ -48°, 더욱 바람직하게는 +44°∼ +46°또는 -44°∼ -46°의 각도 α 를 규정한다. 이러한 특정 위치 관계로 편광자 및 광학 보상층을 배치함으로써, 콘트라스트와 시야각 특성의 밸런스가 우수한 액정 패널이 얻어진다.
바람직하게는 상기 제 2 광학 보상층의 지상축 B' 는, 상기 제 2 편광자의 흡수축 A' 에 대해 +40°∼ +50°또는 -40°∼ -50°의 각도 α' 를 규정할 수 있다. 제 2 광학 보상층의 지상축 B' 는, 바람직하게는 상기 제 2 편광자의 흡수축 A' 에 대해 +42°∼ +48°또는 -42°∼ -48°, 더욱 바람직하게는 +44°∼ +46°또는 -44°∼ -46°의 각도 α' 를 규정한다. 이러한 특정 위치 관계로 편광자 및 광학 보상층을 배치함으로써, 콘트라스트와 시야각 특성의 밸런스가 우수한 액정 패널이 얻어진다.
제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층은, 바람직하게는 그 지상축이 서로 실질적으로 직교하도록 하여 배치되어 있다. 이러한 특정 위치 관계로 광학 보상층을 배치함으로써, 최적의 광학 보상을 가질 수 있다.
상기와 같이, 제 1 및 제 2 광학 보상층은 각각, 이른바 λ/4 판으로서 기능할 수 있다. 제 1 및 제 2 광학 보상층의 면내 위상차 (Re1 및 Re2) 는, 각각 파장 590㎚ 에 있어서, 바람직하게는 80 ∼ 200㎚ 이고, 더욱 바람직하게는 100 ∼ 180㎚ 이며, 가장 바람직하게는 120 ∼ 160㎚ 이다. 제 1 및 제 2 광학 보상층은 각각 nx ＞ ny ＝ nz 의 굴절률 분포를 갖는 것이 바람직하다.
상기 제 1 및 제 2 광학 보상층을 형성하는 재료로는, 상기와 같은 특성이 얻어지는 한 임의의 적절한 재료가 채용될 수 있다. 상기 광학 보상층은, 바람직하게는 액정 재료로 형성된다. 액정 재료를 사용함으로써, 종래의 고분자 연신 필름 (예를 들어, 노르보르넨계 수지, 폴리카보네이트 수지) 과 비교하여 nx 와 ny 의 차이를 현격히 크게 할 수 있기 때문에, λ/4 판에 요망되는 면내 위상차를 얻기 위한 두께를 현격히 얇게 할 수 있다. 이러한 액정 재료로는, 예를 들어, 액정 폴리머나 액정 모노머를 사용할 수 있다. 액정 재료의 액정성의 발현 기구는 리오트로픽 (lyotropic) 이어도 되고 서모트로픽 (thermotropic) 이어도 되며 어느 쪽이어도 된다. 또, 액정의 배향 상태는 호모지니어스 배향인 것이 바람직하다. 액정 재료는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 액정 재료가 액정 모노머인 경우, 예를 들어, 중합성 모노머 또는 가교성 모노머인 것이 바람직하다. 이것은, 후술하는 바와 같이, 중합성 모노머 또는 가교성 모노머를 중합 또는 가교시킴으로써, 액정 재료의 배향 상태를 고정시키 기 위함이다. 액정 모노머를 배향시킨 후에, 예를 들어, 액정 모노머 (중합성 모노머 또는 가교성 모노머) 끼리 중합 또는 가교시키면, 그에 따라 상기 배향 상태를 고정시킬 수 있다. 여기에서, 중합에 의해 폴리머가 형성되고, 가교에 의해 3 차원 그물코 구조가 형성되게 되는데, 이들은 비액정성이다. 따라서, 형성된 광학 보상층은, 예를 들어, 액정 재료에 특유의 온도 변화에 의한 액정상, 유리상, 결정상으로의 전이가 일어나는 일은 없다. 그 결과, 광학 보상층은 온도 변화에 영향받지 않아, 안정성이 매우 우수할 수 있다.
상기 액정 모노머로는 임의의 적절한 액정 모노머가 채용될 수 있다. 예를 들어, 일본 공표특허공보 2002-533742 (WO00/37585), EP358208 (US5211877), EP66137 (US4388453), WO93/22397, EP0261712, DE19504224, DE4408171 및 GB2280445 등에 기재된 중합성 메소겐 화합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 중합성 메소겐 화합물의 구체예로는, 예를 들어, BASF 사의 상품명 LC242, Merck 사의 상품명 E7, Wacker-Chem 사의 상품명 LC-Sillicon-CC3767 을 들 수 있다.
상기 액정 모노머로는, 예를 들어, 네마틱성 액정 모노머가 바람직하다. 액정 모노머의 구체예로는, 일본 공개특허공보 2003-287623 의 단락 (0035) ∼ (0046) 에 기재된 모노머를 예시할 수 있다. 이들 액정 모노머는 단독으로 또는 2 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
상기 액정 모노머가 액정성을 나타내는 온도 범위는, 그 종류에 따라 상이하다. 구체적으로는, 당해 온도 범위는, 바람직하게는 40 ∼ 120℃ 이고, 더욱 바람직하게는 50 ∼ 100℃ 이며, 가장 바람직하게는 60 ∼ 90℃ 이다.
상기 액정 재료는, 필요에 따라, 중합 개시제 및 가교제 (경화제) 중 적어도 일방을 추가로 함유한다. 이들은 액정 재료로서 액정 모노머를 사용하는 경우에 특히 적합하게 사용된다. 이러한 중합 개시제 또는 가교제로는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한 임의의 적절한 물질이 채용될 수 있다. 중합 개시제로는, 예를 들어, 벤조일퍼옥사이드 (BPO), 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 을 들 수 있다. 가교제 (경화제) 로는, 예를 들어, 자외선 경화제, 광경화제, 열경화제를 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 이소시아네이트계 가교제, 에폭시계 가교제, 금속 킬레이트 가교제 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용될 수 있다. 액정 재료 중의 중합 개시제 또는 가교제의 함유량은, 바람직하게는 0.1 ∼ 10 중량% 이고, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 8 중량% 이며, 가장 바람직하게는 1 ∼ 5 중량% 이다.
상기 액정 재료는, 필요에 따라, 임의의 적절한 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 첨가제로는 노화 방지제, 변성제, 계면 활성제, 염료, 안료, 변색 방지제, 자외선 흡수제 등을 들 수 있다. 이들 첨가제는 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 노화 방지제로는, 예를 들어, 페놀계 화합물, 아민계 화합물, 유기황계 화합물, 포스핀계 화합물을 들 수 있다. 상기 변성제로는, 예를 들어, 글리콜류, 실리콘류나 알코올류를 들 수 있다. 상기 계면 활성제는, 예를 들어, 광학 보상층의 표면을 평활하게 하기 위해 첨가되고, 예를 들어, 실리콘계, 아크릴계, 불소계 계면 활성제를 들 수 있다.
C. 제 1 및 제 2 네거티브 C 플레이트
상기 제 1 및 제 2 네거티브 C 플레이트 (이하, 합쳐서 「네거티브 C 플레이트」로 기재하는 경우도 있다) 는 각각 코팅층으로서, 각각의 두께가 0.5 ∼ 10㎛ 이다. 네거티브 C 플레이트의 두께는, 바람직하게는 1.0 ∼ 8㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 1.5 ∼ 5㎛ 이다. 이와 같이 본 발명에 있어서의 네거티브 C 플레이트의 두께는 얇아, 액정 패널의 박형화에 크게 공헌할 수 있다. 네거티브 C 플레이트를 얇게 형성함으로써, 열 불균일이 방지될 수 있다. 또한, 이와 같은 얇은 네거티브 C 플레이트는, 액정 배향의 흐트러짐이나 투과율 저하의 방지, 선택 반사성, 착색 방지, 생산성 등의 관점에서도 바람직하다.
상기 네거티브 C 플레이트는, nx ＝ ny ＞ nz 의 관계를 갖는다. 네거티브 C 플레이트가 이러한 굴절률 분포를 가짐으로써, 특히, VA 모드의 액정 셀의 액정층의 복굴절성을 양호하게 보상할 수 있다. 보다 구체적으로는, 네거티브 C 플레이트는, VA 모드 (수직 배향 모드) 의 액정 표시 장치에서 경사 방향에서 본 경우에, 액정 분자의 영향으로 등방성이 무너져 시야각 특성이 악화되는 것을 방지하기 위해 사용된다. 그 결과, 시야각 특성이 현저히 향상된 액정 표시 장치가 얻어질 수 있다.
본 명세서에서 「nx ＝ ny」는, nx 와 ny 가 엄밀하게 동일한 경우뿐만 아니라, nx 와 ny 가 실질적으로 동일한 경우도 포함하기 때문에, 제 1 및 제 2 네거티브 C 플레이트는 면내 위상차 (Re1C 및 Re2C) 를 가질 수 있으며, 또 지상축을 가질 수 있다. 네거티브 C 플레이트로서 실용적으로 허용할 수 있는 면내 위상차 (Re1C 및 Re2C) 는, 바람직하게는 0 ∼ 20㎚ 이고, 더욱 바람직하게는 0 ∼ 10㎚, 가장 바람직하게는 0 ∼ 5㎚ 이다. 제 1 및 제 2 네거티브 C 플레이트의 두께 방향의 위상차 (Rth1C 및 Rth2C) 는, 바람직하게는 30 ∼ 300㎚ 이고, 더욱 바람직하게는 60 ∼ 180㎚, 특히 바람직하게는 80 ∼ 150㎚, 가장 바람직하게는 100 ∼ 140㎚ 이다.
본 발명에 있어서의 네거티브 C 플레이트는, 상기와 같은 두께 및 광학 특성이 얻어지는 한 임의의 적절한 코팅층으로 형성된다. 바람직하게는 콜레스테릭 배향 고화층을 들 수 있다.
상기 콜레스테릭 배향 고화층은, 선택 반사의 파장역이 350㎚ 이하인 콜레스테릭 배향 고화층이 바람직하다. 선택 반사의 파장역의 상한은, 더욱 바람직하게는 320㎚ 이하이고, 가장 바람직하게는 300㎚ 이하이다. 한편, 선택 반사의 파장역의 하한은, 바람직하게는 100㎚ 이상이고, 더욱 바람직하게는 150㎚ 이상이다. 선택 반사의 파장역이 350㎚ 를 초과하면, 선택 반사의 파장역이 가시광 영역에 들어가기 때문에, 예를 들어, 착색이나 탈색이라고 하는 문제가 발생하는 경우가 있다. 선택 반사의 파장역이 100㎚ 보다 작으면, 사용해야 하는 카이랄제 (후술) 의 양이 지나치게 많아지기 때문에, 네거티브 C 플레이트 형성시의 온도 제어를 매우 정밀하게 할 필요가 있다. 그 결과, 액정 패널의 제조가 곤란해지는 경우가 있다.
상기 콜레스테릭 배향 고화층에 있어서의 나선 피치는, 바람직하게는 0.01 ∼ 0.25㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 0.03 ∼ 0.20㎛ 이며, 가장 바람직하게는 0.05 ∼ 0.15㎛ 이다. 나선 피치가 0.01㎛ 이상이면, 예를 들어, 충분한 배향성이 얻어진다. 나선 피치가 0.25㎛ 이하이면, 예를 들어, 가시광의 단파장측에 있어서의 선광성 (旋光性) 을 충분히 억제할 수 있기 때문에, 광 누출 등을 충분히 회피할 수 있다. 나선 피치는, 후술하는 카이랄제의 종류 (비틀림력) 및 양을 조정함으로써 제어될 수 있다. 나선 피치를 조정함으로써, 선택 반사의 파장역을 원하는 범위로 제어할 수 있다.
상기 네거티브 C 플레이트가 콜레스테릭 배향 고화층인 경우, 본 발명에 있어서의 네거티브 C 플레이트는, 상기와 같은 두께 및 광학 특성이 얻어지는 한 임의의 적절한 재료로 형성된다. 바람직하게는 액정 재료로 형성되고, 더욱 바람직하게는 액정 재료와 카이랄제를 함유하는 액정 조성물로 형성될 수 있다. 당해 액정 재료로는, 임의의 적절한 액정 재료가 채용될 수 있다. 액정상이 네마틱상인 액정 재료 (네마틱 액정) 가 바람직하다. 이러한 액정 재료로는, 예를 들어, 액정 폴리머나 액정 모노머를 사용할 수 있다. 액정 재료의 액정성의 발현 기구는 리오트로픽이어도 되고 서모트로픽이어도 되며, 어느 것이어도 된다. 또, 액정의 배향 상태는 호모지니어스 배향인 것이 바람직하다.
상기 액정 조성물에 있어서의 액정 재료의 함유량은, 바람직하게는 75 ∼ 95 중량% 이고, 더욱 바람직하게는 80 ∼ 90 중량% 이다. 액정 재료의 함유량이 75 중량% 미만인 경우에는, 조성물이 액정 상태를 충분히 나타내지 않아, 결과적으 로, 콜레스테릭 배향이 충분히 형성되지 않는 경우가 있다. 액정 재료의 함유량이 95 중량% 를 초과하는 경우에는, 카이랄제의 함유량이 적어져 뒤틀림이 충분히 부여되지 않게 되기 때문에, 콜레스테릭 배향이 충분히 형성되지 않는 경우가 있다.
상기 액정 재료는 액정 모노머 (예를 들어, 중합성 모노머 및 가교성 모노머) 인 것이 바람직하다. 이 액정 모노머로는, 임의의 적절한 액정 모노머가 채용될 수 있다. 액정 모노머의 구체예로는, 상기 B 항과 마찬가지로, 일본 공개특허공보 2003-287623호의 단락 (0035) ∼ (0046) 에 기재된 모노머를 예시할 수 있다. 이들 액정 모노머는 단독으로 또는 2 개 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
바람직하게는, 네거티브 C 플레이트를 형성할 수 있는 액정 조성물은, 카이랄제를 함유한다. 네거티브 C 플레이트를 액정성 모노머와 카이랄제를 함유하는 액정 조성물로 형성함으로써, nx 와 nz 의 차이를 매우 크게 (nx ≫ nz 로) 할 수 있다. 그 결과, 네거티브 C 플레이트를 얇게 할 수 있다. 예를 들어, 종래의 2 축 연신에 의한 네거티브 C 플레이트가 60㎛ 이상인 두께를 가지는 데 대해, 본 발명에 있어서의 네거티브 C 플레이트는, 종래의 1/6 ∼ 1/120 정도의 두께를 실현할 수 있다. 그 결과, 액정 패널의 박형화에 크게 공헌할 수 있다.
액정 조성물 중의 카이랄제의 함유량은, 바람직하게는 5 ∼ 23 중량% 이고, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 20 중량% 이다. 함유량이 5 중량% 미만인 경우에는, 뒤틀림이 충분히 부여되지 않게 되기 때문에, 콜레스테릭 배향이 충분히 형성되지 않는 경우가 있다. 함유량이 23 중량% 를 초과하는 경우에는, 액정 재료가 액정 상태를 나타내는 온도 범위가 매우 좁아지기 때문에, 네거티브 C 플레이트 형성시의 온도 제어를 매우 정밀하게 할 필요가 있다. 그 결과, 네거티브 C 플레이트의 제조가 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 카이랄제는 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
상기 카이랄제로는, 액정 재료를 원하는 콜레스테릭 구조로 배향할 수 있는 임의의 적절한 재료가 채용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 카이랄제의 비틀림력은, 바람직하게는 1 × 10-6㎚-1ㆍ(wt%)-1 이상이고, 더욱 바람직하게는 1 × 10-5㎚-1ㆍ(wt%)-1 ∼ 1 × 10-2㎚-1 ㆍ(wt%)- 1 이며, 가장 바람직하게는 1 × 10-4㎚-1ㆍ(wt%)-1 ∼ 1 × 10-3㎚-1ㆍ(wt%)- 1 이다. 이러한 비틀림력를 갖는 카이랄제를 사용함으로써, 콜레스테릭 배향 고화층의 나선 피치를 원하는 범위로 제어할 수 있으며, 그 결과, 선택 반사의 파장역을 원하는 범위로 제어할 수 있다. 예를 들어, 동일한 비틀림력의 카이랄제를 사용하는 경우, 액정 조성물 중의 카이랄제의 함유량이 많을수록, 형성되는 네거티브 C 플레이트의 선택 반사의 파장역은 저파장측이 된다. 또, 예를 들어, 액정 조성물 중의 카이랄제의 함유량이 동일하면, 카이랄제의 비틀림력이 클수록, 형성되는 네거티브 C 플레이트의 선택 반사의 파장역은 저파장측이 된다. 보다 구체적인 예는 이하와 같다 : 형성되는 네거티브 C 플레이트의 선택 반사의 파장역을 200 ∼ 220㎚ 의 범위로 설정하는 경우에는, 예를 들어, 비틀림력이 5 × 10-4㎚-1ㆍ(wt%)- 1 인 카이랄제를, 액정 조성물 중에 11 ∼ 13 중량% 의 비율로 함유시키면 된다. 형성되는 네거티브 C 플레이트의 선택 반사의 파장역을 290 ∼ 310㎚ 의 범위로 설정하는 경우에는, 예를 들어, 비틀림력이 5 × 10-4㎚-1 ㆍ(wt%)- 1 의 카이랄제를 액정 조성물 중에 7 ∼ 9 중량% 의 비율로 함유시키면 된다.
상기 카이랄제는, 바람직하게는 중합성 카이랄제이다. 중합성 카이랄제의 구체예로는, 일본 공개특허공보 2003-287623호의 단락 (0048) ∼ (0055) 에 기재된 카이랄제를 예시할 수 있다.
상기와 같은 카이랄 화합물 외에도, 예를 들어, RE-A4342280호 및 독일 특허 출원 19520660.6호 및 19520704.1호에 기재된 카이랄 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 상기 액정 재료와 상기 카이랄제의 조합으로는, 목적에 따라 임의의 적절한 조합이 채용될 수 있다. 특히 바람직한 조합으로는, 하기 식 (1) 의 액정 모노머/하기 식 (3) 의 카이랄제의 조합, 하기 식 (1) 의 액정 모노머/하기 식 (4) 의 카이랄제의 조합, 하기 식 (2) 의 액정 모노머/하기 식 (5) 의 카이랄제의 조합 등을 들 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112008008695358-PCT00001
[화학식 2]
Figure 112008008695358-PCT00002
바람직하게는, 상기 네거티브 C 플레이트를 형성할 수 있는 액정 조성물은, 중합 개시제 및 가교제 (경화제) 중 적어도 일방을 추가로 함유한다. 중합 개시제 및/또는 가교제 (경화제) 를 사용함으로써, 액정 재료가 액정 상태에서 형성한 콜레스테릭 구조 (콜레스테릭 배향) 를 고정화시킬 수 있다. 이러한 중합 개시제 또는 가교제로는, 본 발명의 효과가 얻어지는 한 임의의 적절한 물질이 채용될 수 있다. 중합 개시제 및 가교제 (경화제) 는, 상기 B 항에 기재한 바와 같다. 이들은 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용될 수 있다. 액정 조성물 중의 중합 개시제 또는 가교제의 함유량은, 바람직하게는 0.1 ∼ 10 중량% 이고, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 8 중량% 이며, 가장 바람직하게는 1 ∼ 5 중량% 이다. 함유량이 0.1 중량% 미만인 경우에는, 콜레스테릭 구조의 고정화가 불충 분해지는 경우가 있다. 함유량이 10 중량% 를 초과하면, 상기 액정 재료가 액정 상태를 나타내는 온도 범위가 좁아지기 때문에, 콜레스테릭 구조를 형성할 때의 온도 제어가 곤란해지는 경우가 있다.
상기 액정 조성물은, 필요에 따라, 임의의 적절한 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 첨가제의 구체예는, 상기 B 항에 기재한 바와 같다. 이러한 첨가제는 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
또, 본 발명에서는, 일본 공개특허공보 2004-46065호의 (0018) ∼ (0072) 에 기재된 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드도 네거티브 C 플레이트의 형성 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다.
D. 편광자
상기 제 1 편광자 및 제 2 편광자는, 대표적으로는, 그 흡수축이 서로 직교하도록 하여 배치되어 있다. 제 1 편광자의 흡수축의 방향은 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 액정 셀의 시인측에 배치된 제 1 편광자의 흡수축의 방향은, 액정 셀의 길이 방향에 대해 실질적으로 평행이어도 되고 (이 경우, 제 2 편광자의 흡수축의 방향은 이 액정 셀의 길이 방향에 대해 직교하고 있다; 도 2 참조), 실질적으로 직교하고 있어도 된다 (이 경우, 제 2 편광자의 흡수축의 방향은 이 액정 셀의 길이 방향에 대해 평행하다; 도 3 참조).
편광자로는, 목적에 따라 임의의 적절한 편광자가 채용될 수 있다. 예를 들어, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌ㆍ아 세트산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 2 색성 염료 등의 2 색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 등의 2 색성 물질을 흡착시켜 1 축 연신한 편광자가, 편광 2 색비가 높아 특히 바람직하다. 이들 편광자의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 1 ∼ 80㎛ 정도이다.
폴리비닐알코올계 필름에 요오드를 흡착시켜 1 축 연신한 편광자는, 예를 들어, 폴리비닐알코올을 요오드의 수용액에 침지시킴으로써 염색하고, 원래 길이의 3 ∼ 7 배로 연신함으로서 제조할 수 있다. 필요에 따라 붕산이나 황산아연, 염화아연 등을 함유하고 있어도 되고, 요오드화칼륨 등의 수용액에 침지시킬 수도 있다. 또한, 필요에 따라 염색 전에 폴리비닐알코올계 필름을 물에 침지시켜 수세해도 된다.
폴리비닐알코올계 필름을 수세함으로써 폴리비닐알코올계 필름 표면의 더러움이나 블로킹 방지제를 세정할 수 있을 뿐만 아니라, 폴리비닐알코올계 필름을 팽윤시킴으로써 염색의 얼룩 등의 불균일을 방지하는 효과도 있다. 연신은 요오드로 염색한 후에 실시해도 되고, 염색하면서 연신해도 되며, 또 연신하고 나서 요오드로 염색해도 된다. 붕산이나 요오드화칼륨 등의 수용액 중이나 수욕 중에서도 연신할 수 있다.
E. 보호층
상기 보호층 (제 1 보호층 (51), 제 2 보호층 (52) 및 다른 보호층) 으로는, 임의의 적절한 필름이 채용될 수 있다. 바람직하게는 투명 보호 필름이다. 이러한 필름의 주성분이 되는 재료의 구체예로는, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지나, 폴리에스테르계, 폴리비닐알코올계, 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에테르술폰계, 폴리술폰계, 폴리스티렌계, 폴리노르보르넨계, 폴리올레핀계, 아크릴계, 아세테이트계 등의 투명 수지 등을 들 수 있다. 또, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지 등도 들 수 있다. 이 밖에도, 예를 들어, 실록산계 폴리머 등의 유리질계 폴리머도 들 수 있다. 또, 일본 공개특허공보 2001-343529호 (WO01/37007) 에 기재된 폴리머 필름도 사용할 수 있다. 이 필름의 재료로는, 예를 들어, 측쇄에 치환 또는 비치환의 이미드기를 갖는 열가소성 수지와, 측쇄에 치환 또는 비치환의 페닐기 및 니트릴기를 갖는 열가소성 수지를 함유하는 수지 조성물을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 이소부텐과 N-메틸말레이미드로 이루어지는 교호 공중합체와, 아크릴로니트릴ㆍ스티렌 공중합체를 갖는 수지 조성물을 들 수 있다. 상기 폴리머 필름은, 예를 들어, 상기 수지 조성물의 압출 성형물일 수 있다. TAC, 폴리이미드계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 유리질계 폴리머가 바람직하고, TAC 가 더욱 바람직하다. 각각의 보호층은 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 보호층은 투명하고, 착색이 없는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 두께 방향의 위상차값이, 바람직하게는 -90㎚ ∼ +90㎚ 이고, 더욱 바람직하게는 -80 mn ∼ +80㎚ 이며, 가장 바람직하게는 -70㎚ ∼ +70㎚ 이다.
상기 보호층의 두께로는, 상기의 바람직한 두께 방향의 위상차가 얻어지는 한, 임의의 적절한 두께가 채용될 수 있다. 구체적으로는, 보호층의 두께는, 바람직하게는 5㎜ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1㎜ 이하이고, 특히 바람직하게는 1 ∼ 500㎛ 이며, 가장 바람직하게는 5 ∼ 150㎛ 이다.
편광자의 외측 (광학 보상층과 반대측) 에 형성되는 보호층에는, 필요에 따라, 하드코트 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지 처리, 안티글레어 처리 등이 실시될 수 있다.
F. 접착층
상기 제 1 광학 보상층과 상기 제 1 네거티브 C 플레이트는, 제 1 접착층 (도시 생략) 을 개재하여 배치될 수 있다. 또, 상기 제 2 광학 보상층과 상기 제 2 네거티브 C 플레이트는, 제 2 접착층 (도시 생략) 을 개재하여 배치될 수 있다. 접착층을 사용함으로써, 예를 들어, 본 발명에 있어서의 액정 패널을 장착할 때, 각 층의 광학축의 관계가 어긋나는 것을 방지하거나, 각 층끼리 스쳐 흠집이 나거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또, 층간의 계면 반사를 적게 하여, 화상 표시 장치에 사용했을 때에 콘트라스트를 높게 할 수 있다. 이들 접착층은, 목적에 따라 임의의 적절한 접착층이 선택된다. 바람직하게는 임의의 적절한 접착제 또는 점착제가 사용된다.
상기 접착층을 형성하는 접착제로는, 대표적으로는 경화형 접착제를 들 수 있다. 경화형 접착제의 대표예로는, 자외선 경화형 등의 광경화형 접착제, 습기 경화형 접착제, 열경화형 접착제를 들 수 있다. 열경화형 접착제의 구체예 로는, 에폭시 수지, 이소시아네이트 수지 및 폴리이미드 수지 등의 열경화성 수지계 접착제를 들 수 있다. 습기 경화형 접착제의 구체예로는, 이소시아네이트 수지계의 습기 경화형 접착제를 들 수 있다. 습기 경화형 접착제 (특히, 이소시아네이트 수지계의 습기 경화형 접착제) 가 바람직하다. 습기 경화형 접착제는, 공기 중의 수분이나 피착체 표면의 흡착수, 수산기나 카르복실기 등의 활성 수소기 등과 반응하여 경화되기 때문에, 접착제를 도공한 후, 방치함으로써 자연스럽게 경화시킬 수 있어, 조작성이 우수하다. 또한, 경화시키기 위해 고온에서 가열할 필요가 없기 때문에, 광학 보상층 등이 고온으로 가열되지 않는다. 그 결과, 가열 수축될 우려가 없기 때문에, 본 발명과 같이 광학 보상층 및 네거티브 C 플레이트가 매우 얇은 경우라 하더라도, 적층시의 균열 등이 방지될 수 있다. 게다가, 경화형 접착제는, 경화 후에 가열되어도 거의 신축되지 않는다. 따라서, 광학 보상층 및 네거티브 C 플레이트가 매우 얇은 경우이고, 또한, 얻어지는 액정 패널을 고온 조건 하에서 사용하는 경우라 하더라도, 광학 보상층 및 네거티브 C 플레이트의 균열 등이 방지될 수 있다. 또한, 상기 이소시아네이트 수지계 접착제란, 폴리이소시아네이트 수지계 접착제, 폴리우레탄 수지 접착제의 총칭이다.
상기 경화형 접착제는, 예를 들어, 시판되는 접착제를 사용해도 되고, 상기의 각종 경화형 수지를 용매에 용해 또는 분산시켜, 경화형 수지 접착제 용액 (또는, 분산액) 으로서 조제해도 된다. 용액 (또는, 분산액) 을 조제하는 경우, 당해 용액에 있어서의 경화형 수지의 함유 비율은, 고형분 중량이 바람직하게는 10 ∼ 80 중량% 이고, 더욱 바람직하게는 20 ∼ 65 중량% 이고, 특히 바람직하게는 25 ∼ 65 중량% 이며, 가장 바람직하게는 30 ∼ 50 중량% 이다. 사용되는 용매로는, 경화형 수지의 종류에 따라 임의의 적절한 용매가 채용될 수 있다. 구체예로는, 아세트산에틸, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 톨루엔, 자일렌 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
상기 접착제의 도공량은, 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 도공량은, 광학 보상층의 면적 (㎠) 당 바람직하게는 0.3 ∼ 3㎖ 이고, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 2㎖ 이며, 가장 바람직하게는 1 ∼ 2㎖ 이다.
도공 후, 필요에 따라, 접착제에 함유되는 용매는, 자연 건조나 가열 건조에 의해 휘발된다. 이와 같이 하여 얻어지는 접착제층의 두께는, 바람직하게는 0.1㎛ ∼ 20㎛, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ ∼ 15㎛, 가장 바람직하게는 1㎛ ∼ 10㎛ 이다.
접착층의 압입 경도 (Microhardness) 는, 바람직하게는 0.1 ∼ 0.5㎬ 이고, 더욱 바람직하게는 0.2 ∼ 0.5㎬ 이며, 가장 바람직하게는 0.3 ∼ 0.4㎬ 이다. 또한, 압입 경도는, 비커스 경도와의 상관성이 공지되었기 때문에, 비커스 경도로도 환산할 수 있다. 압입 경도는, 예를 들어, 닛폰 전기 주식회사 (NEC) 제조의 박막 경도계 (예를 들어, 상품명 MH4000, 상품명 MHA-400) 를 사용하여, 압입 (indentation) 깊이와 압입 하중으로부터 산출할 수 있다.
상기 점착제로는, 특히 광학적 투명성이 우수하고, 적절한 젖음성과 응집성과 접착성의 점착 특성을 나타내며, 내후성이나 내열성 등이 우수하다는 점에서, 아크릴계 중합체를 베이스 폴리머로 하는 아크릴계 점착제가 바람직하게 사용된다. 그 점착제의 적합한 두께는, 일반적으로는 1 ∼ 100㎛ 이고, 바람직하게는 5 ∼ 80㎛ 이며, 특히 바람직하게는 10 ∼ 50㎛ 이다.
G. 액정 패널의 제조 방법
G-1. 액정 패널의 제조 방법
본 발명의 다른 국면에서는, 액정 패널의 제조 방법이 제공된다. 바람직한 실시 형태에 있어서의 액정 패널의 제조 방법은, 제 1 보호층의 표면에 배향 처리를 실시하는 공정과; 그 제 1 보호층의 배향 처리를 실시한 표면에, 제 1 광학 보상층을 형성하는 공정과; 제 1 보호층의 표면에, 제 1 편광자를 적층하는 공정과; 제 1 네거티브 C 플레이트를 그 제 1 광학 보상층의 제 1 보호층과는 반대측의 표면에 부착시켜 제 1 적층체를 얻는 공정과; 그 제 1 적층체의 제 1 네거티브 C 플레이트측을 액정 셀의 일방의 면에 부착시키는 공정을 포함하고,
제 2 보호층의 표면에 배향 처리를 실시하는 공정과; 그 제 2 보호층의 배향 처리를 실시한 표면에, 제 2 광학 보상층을 형성하는 공정과; 제 2 보호층의 표면에 제 2 편광자를 적층하는 공정과; 제 2 네거티브 C 플레이트를 그 제 2 광학 보상층의 제 2 보호층과는 반대측의 표면에 부착시켜 제 2 적층체를 얻는 공정과; 그 제 2 적층체의 제 2 네거티브 C 플레이트측을 액정 셀의 타방의 면에 부착시키는 공정을 포함한다. 이 제조 방법에 있어서, 제 1 네거티브 C 플레이트와 제 2 네거티브 C 플레이트는 액정 패널의 각각의 측에 배치된다.
이러한 제조 방법에 의하면, 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같은 액정 패널이 얻어진다. 상기의 각 공정의 순서 등은 목적에 따라 적절히 변경될 수 있다. 예를 들어, 편광자의 적층 공정은, 편광자를 미리 보호층에 적층해 두어도 되고, 광학 보상층을 보호층에 형성한 후에 편광자를 적층해도 된다. 이하, 각 공정의 상세에 대하여 설명한다.
G-2. 광학 보상층의 형성 방법
이하에 광학 보상층의 대표적인 형성 방법을 나타낸다. 이 방법은 제 1 광학 보상층에만 한정되지 않고, 제 2 광학 보상층도 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 광학 보상층의 대표적인 형성 방법에 있어서의 순서는 이하와 같다. 우선, 광학 보상층을 형성하는 액정 재료를 보호층 (상세한 것은 상기 E 항에 기재) 에 도공하고, 당해 액정 재료를 보호층 상에서 배향시킨다. 구체적으로는, 액정 재료를 적절한 용매에 용해 또는 분산시킨 도공액을 조제하고, 이 도공액을, 배향 처리 (후술) 를 실시한 보호층 표면에 도공하면 된다. 당해 액정 재료의 배향은, 사용한 액정 재료의 종류에 따라, 액정상을 나타내는 온도에서 처리함으로써 행해진다. 이러한 온도 처리를 실시함으로써, 액정 재료가 액정 상태를 취하고, 상기 보호층 표면의 배향 방향에 따라 당해 액정 재료가 배향된다. 이에 따라, 광학 보상층이 형성된다. 배향 처리를 실시한 보호층의 표면에 액정 재료를 도공하여 광학 보상층을 형성함으로써, 보호층과 광학 보상층 사이에 접착제 및 점착제 등을 사용할 필요가 없다. 이 결과, 본 발명에 있어서의 액정 패널의 박형화에 크게 기여할 수 있다. 또한, 편광자의 제조 방법은 상기 D 항에 기재한 바와 같다.
보호층의 배향 처리로는, 본 발명에 있어서의 적절한 액정 패널 및 액정 표시 장치가 얻어지는 한, 임의의 적절한 배향 처리가 사용된다. 예를 들어, 러빙 처리, 사방 증착법, 연신 처리, 광 배향 처리, 자기장 배향 처리, 전기장 배향 처리를 들 수 있는데, 바람직하게는 러빙 처리이다. 이 배향 처리는, 보호층의 표면에 직접 실시해도 되고, 임의의 적절한 배향막 (대표적으로는, 실란 커플링제층, 폴리비닐알코올층 또는 폴리이미드층) 을 형성하여, 당해 배향막에 실시해도 된다. 예를 들어, 러빙 처리는 보호층 표면에 직접 실시되는 것이 바람직하다.
상기 러빙 처리의 방법은, 바람직하게는, 장척 기재 필름의 표면을 러빙 롤에 의해 문지르는 러빙 처리 공정에서, 금속 표면을 갖는 반송 벨트에 의해 상기 장척 기재 필름을 지지하여 반송함과 함께, 상기 장척 기재 필름을 지지하는 반송 벨트의 하면을 지지하여 상기 러빙 롤에 대향하도록 복수의 백업 롤을 배치하고, 이하의 식 (1) 에서 정의되는 러빙 강도 (RS) 를 바람직하게는 800㎜ 이상, 보다 바람직하게는 850㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 1000㎜ 이상, 특히 바람직하게는 2200㎜ 이상으로 설정한다고 하는 방법이다.
RS ＝ NㆍM (1 + 2πrㆍnr/v)…(1)
여기에서, N 은 러빙 횟수 (러빙 롤의 개수, 무차원량) 를, M 은 러빙 롤의 압입량 (㎜) 을, π 는 원주율을, r 은 러빙 롤의 반경 (㎜) 을, nr 은 러빙 롤의 회전수 (rpm) 를, v 는 장척 기재 필름의 반송 속도 (㎜/sec) 를 의미한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 러빙 롤에 기모포가 감겨 있는 경우에는, r 은 기모포 부분을 포함한 러빙 롤의 반경 (㎜) 을 의미한다.
상기 방법에 의하면, (1) 러빙 처리를 실시할 때에, 장척 기재 필름을 지지하며 반송하는 반송 벨트의 하면을 지지하는 복수의 백업 롤을 배치함으로써, 러빙 롤의 압입량을 크게 했다 하더라도, 안정된 상태에서 러빙 처리를 실시할 수 있고, (2) 장척 기재 필름에 블로킹이 생긴 경우라 하더라도, 상기 「러빙 강도」라고 칭해지는 파라미터의 값을 소정값 이상으로 함으로써, 균일한 배향 특성 (균일한 광학 특성) 을 얻을 수 있으며, (3) 롤 투 롤 방식에 의해 장척 기재 필름에 연속적으로 러빙 처리를 실시할 수 있기 때문에, 저비용을 실현할 수 있게 된다. 또한, 상기 방법에 있어서의 「러빙 롤의 압입량」이란, 상기 장척 기재 필름 표면에 대해 러빙 롤의 위치를 변동시킨 경우에 있어서, 러빙 롤이 최초로 장척 기재 필름의 표면에 접한 위치를 원점 (0 점) 으로 하고, 상기 원점에서부터 장척 기재 필름을 향하여 러빙 롤을 압입한 양 (위치의 변동량) 을 의미한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 러빙 롤에 기모포가 감겨 있는 경우에는, 러빙 롤에 감긴 기모포의 털끝이 최초로 장척 기재 필름의 표면에 접한 위치를 원점 (0 점) 으로 한다.
상기 러빙 처리의 방법에 있어서, 러빙 처리를 실시할 때에, 장척 기재 필름을 지지하며 반송하는 반송 벨트의 하면을 지지하는 복수의 봉형상의 백업 롤을 서로 거의 평행하게 배치함으로써, 백업 롤에 지지되는 반송 벨트의 평탄도가 높아지기 쉽다. 이 경우, 인접하는 백업 롤의 축간 거리를 50㎜ 보다 작게 설정하는 경우에는, 백업 롤의 외형을 필연적으로 작게 할 필요가 있다. 이 경우, 장척 기재 필름의 반송 속도가 일정하다고 하면, 백업 롤의 외경이 큰 경우와 비교하여, 러빙 처리시에 백업 롤이 고속 회전하게 되고, 이 때에 발생하는 열에 의해, 반송 벨트에 지지된 장척 기재 필름이 변형되는 등의 문제가 생길 우려가 있다. 한편, 인접하는 백업 롤의 축간 거리를 90㎜ 보다 크게 설정하는 경우에는, 반송 벨트의 평탄도가 저하됨으로써 배향 불균일이 생겨, 외관 불량이 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 따라서, 이러한 문제를 회피하려면, 인접하는 백업 롤의 축간 거리는 50㎜ 이상 90㎜ 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 60㎜ 이상 80㎜ 이하로 설정하는 것이 보다 바람직하다. 이 바람직한 구성에 의하면, 장척 기재 필름에 더 한층 균일한 배향 특성을 부여할 수 있으며, 나아가서는, 더 한층 균일한 광학 특성을 갖는 광학 보상층을 형성할 수 있다.
상기 백업 롤의 외경 (직경) 을 30㎜ 보다 작게 설정하는 경우에는, 장척 기재 필름의 반송 속도가 일정하다고 하면, 백업 롤의 외경이 큰 경우와 비교하여, 러빙 처리시에 백업 롤이 고속 회전하게 되고, 이 때에 발생하는 열에 의해, 반송 벨트에 지지된 장척 기재 필름이 변형되는 등의 문제가 생길 우려가 있다. 한편, 백업 롤의 외경을 80㎜ 보다 크게 설정하는 경우에는, 반송 벨트의 평탄도가 저하됨으로써 배향 불균일이 생겨, 외관 불량이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있다. 따라서, 이러한 문제를 회피하려면, 상기 백업 롤의 외경은 30㎜ 이상 80㎜ 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 40㎜ 이상 70㎜ 이하로 설정하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 러빙 롤에는 기모포가 감겨 있는 것이 바람직하다. 상기 기모포로는, 예를 들어, 레이온, 코튼, 나일론, 및 이러한 혼합물 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 반송 벨트의 두께로는, 용이하게 느슨해지지 않도록 하는 한편 가요성을 부여하기 위해, 바람직하게는 0.5 ∼ 2.0㎜ 의 범위, 보다 바람직하게는 0.7 ∼ 1.5㎜ 의 범위이다.
이하, 도면을 참조하면서, 상기 러빙 방법의 일례에 대하여 설명한다.
도 9 는 상기 러빙 처리의 방법을 실시하기 위한 러빙 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 상기 러빙 처리 장치는 구동 롤 (1, 2) 과, 구동 롤 (1, 2) 간에 가설 (架設) 되고, 장척 기재 필름 (F) 을 지지하여 반송하는 무한 궤도의 반송 벨트 (3) 와, 반송 벨트 (3) 의 상방에서 상하 방향으로 승강할 수 있도록 배설된 러빙 롤 (4) 과, 장척 기재 필름 (F) 을 지지하는 반송 벨트 (3) 의 하면을 지지하며 러빙 롤 (4) 에 대향하도록 배치된 복수 (이 예에서는 5 개) 의 봉형상의 백업 롤 (5) 을 구비하고 있다. 또한, 러빙 처리 장치 전후에는, 필요에 따라 적절한 정전기 제거 장치나 제진 장치 등을 설치해도 된다. 본 발명에서 러빙 처리 장치에는 백업 롤이 2 ∼ 6 개 배설되어 있는 것이 바람직하다.
반송 벨트 (3) 는 장척 기재 필름 (F) 을 지지하는 측의 표면이 경면 마무리된 금속 표면 (반송 벨트 (3) 전체를 금속제로 해도 된다) 으로 되어 있다. 이러한 금속으로는, 구리나 강철 등의 각종 금속 재료를 사용할 수 있는데, 강도, 경도, 내구성 면에서 스테인리스강을 사용하는 것이 바람직하다. 장척 기재 필름 (F) 과의 밀착성을 확보하기 위해, 경면 마무리 정도로는, 산술 평균 표면 거칠기 (Ra) (JIS B 0601 (1994년 판)) 를 0.02㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바 람직하게는 0.01㎛ 이하이다. 또, 장척 기재 필름 (F) 의 느슨함을 방지하려면, 이것을 지지하는 반송 벨트 (3) 의 느슨함을 방지할 필요가 있다. 반송 벨트 (3) 의 느슨함을 방지함과 함께, 구동 롤 (1, 2) 간에 가설하기 위해, 어느 정도의 가요성을 부여할 필요가 있는 점을 감안하면, 반송 벨트 (3) 의 두께는 0.5 ∼ 2.0㎜ 의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.7 ∼ 1.5㎜ 의 범위가 된다. 또, 반송 벨트 (3) 의 느슨함을 방지함과 함께, 반송 벨트 (3) 의 장력 강도를 고려하면, 반송 벨트 (3) 에 부여하는 장력은 0.5 ∼ 20㎏중/㎟ 의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2 ∼ 15㎏중/㎟ 의 범위로 하는 것이다.
러빙 롤 (4) 은, 그 외주면에 기모포가 감겨 있는 것이 바람직하다. 기모포의 재질이나 형상 등은, 러빙 처리가 실시되는 장척 기재 필름 (F) 의 재질에 따라 적절히 선택하면 된다. 일반적으로는, 기모포로서, 레이온, 코튼, 나일론, 또는 이러한 혼합물 등을 적용할 수 있다. 이 예와 관련된 러빙 롤 (4) 의 회전축은, 장척 기재 필름 (F) 의 반송 방향 (도 9 의 화살표로 나타내는 방향) 에 대해 직각 방향으로부터 경사 (예를 들어, 경사 각도 0 도 ∼ 50 도) 지게 할 수 있도록, 즉, 장척 기재 필름 (F) 의 장변 (길이 방향) 에 대해 임의의 축 각도로 설정할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 러빙 롤 (4) 의 회전 방향은, 러빙 처리의 조건에 따라 적절히 선택할 수 있다.
복수의 백업 롤 (5) 은, 상기 서술한 바와 같이, 장척 기재 필름 (F) 을 지지하는 반송 벨트 (3) 의 하면을 지지하며 러빙 롤 (4) 에 대향하도록 배설되어 있 다. 복수의 백업 롤 (5) 이 배설되어 있음으로써, 러빙 롤 (4) 의 회전축을 경사지게 한 상태에서 압입했다 하더라도, 또 러빙 롤 (4) 의 압입량을 크게 했다 하더라도, 안정된 상태에서 러빙 처리를 실시할 수 있다.
상기 러빙 장치를 사용하여 장척 기재 필름 (F) 에 러빙 처리를 실시할 때, 소정의 롤 (도시 생략) 에 감긴 상태의 장척 기재 필름 (F) 이, 복수의 반송 롤 (도시 생략) 을 거쳐 반송 벨트 (3) 상에 공급된다. 그리고, 구동 롤 (1, 2) 을 회전 구동시킴으로써, 반송 벨트 (3) 의 상부가 도 9 의 화살표로 나타내는 방향으로 이동하고, 이에 따라, 장척 기재 필름 (F) 도 반송 벨트 (3) 와 함께 반송되어, 러빙 롤 (4) 에 의해 러빙 처리가 실시되게 된다.
본 예의 러빙 처리 공정에서는, 이하의 식 (1) 에서 정의되는 러빙 강도 (RS) 를, 바람직하게는 800㎚ 이상, 보다 바람직하게는 850㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 1000㎚ 이상, 특히 바람직하게는 2200㎚ 이상으로 설정하고 있다.
RS ＝ NㆍM (1 + 2πrㆍnr/v)…(1)
도 10 은 도 9 에 나타내는 러빙 처리 장치를 부분적으로 나타내는 정면도로서, 도 10(a) 는 러빙 롤 (4) 근방의 정면도를, 도 10(b) 는 러빙 롤 (4) 과 장척 기재 필름 (F) 표면의 접촉 지점 근방을 확대하여 나타내는 정면도이다. 상기 서술한 바와 같이, 상기 식 (1) 에 있어서, N 은 러빙 횟수 (러빙 롤 (4) 의 개수에 상당하고, 이 예에서는 1, 무차원량) 를, M 은 러빙 롤 (4) 의 압입량 (㎜) 을, π 는 원주율을, r 은 러빙 롤 (4, 기모포 (4a) 를 포함한다) 의 반경 (㎜) 을, nr 은 러빙 롤의 회전수 (rpm) 를, v 는 장척 기재 필름 (F) 의 반송 속도 (㎜/sec) 를 의미한다. 또한, 러빙 롤의 압입량 (M) 이란, 도 10(b) 에 나타내는 바와 같이, 장척 기재 필름 (F) 표면에 대해 러빙 롤 (4) 의 위치를 변동시킨 경우에 있어서, 러빙 롤 (4) 에 감긴 기모포 (4a) 의 털끝이 최초로 장척 기재 필름 (F) 의 표면에 접한 위치 (도 10(b) 에서 파선으로 나타내는 위치) 를 원점 (0 점) 으로 하고, 상기 원점에서부터 장척 기재 필름 (F) 을 향하여 러빙 롤 (4) 을 압입한 양 (도 10(b) 에서 실선으로 나타내는 위치까지 압입한 양) 을 의미한다.
상기와 같이, 러빙 강도 (RS) 를 바람직하게는 800㎚ 이상, 보다 바람직하게는 850㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 1000㎚ 이상, 특히 바람직하게는 2200㎚ 이상으로 설정함으로써, 비록, 장척 기재 필름 (F) 에 블로킹이 생겼다 하더라도 균일한 배향 특성을 부여할 수 있으며, 나아가서는, 균일한 광학 특성을 갖는 광학 보상층을 제조할 수 있다. 러빙 강도 (RS) 의 상한값을, 바람직하게는 5000㎚ 이하, 보다 바람직하게는 4000㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 3000㎚ 이하로 설정함으로써, 장척 기재 필름 (F) 표면의 러빙 먼지를 감소시킬 수 있게 된다. 그 결과, 표시 특성에 있어서, 러빙 먼지가 원인인 휘점을 감소시킬 수 있기 때문에, 표시 품위를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 예와 관련된 러빙 처리의 적용 대상이 되는 장척 기재 필름 (F) 으로는, 그 표면을 러빙 처리하거나 또는 그 표면에 형성된 배향막을 러빙 처리함으로써, 표면에 도포한 액정 화합물을 배향시킬 수 있는 기능이 부여되는 한, 그 재질에 특별히 제한은 없으며, 상기한 장척 기재 필름을 적용할 수 있다.
또한, 러빙 강도 (RS) 를 바람직하게는 800㎚ 이상, 보다 바람직하게는 850 ㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 1000㎚ 이상, 특히 바람직하게는 2200㎚ 이상으로 설정하는 한, 그 밖의 러빙 처리 조건 (각 파라미터) 은 임의로 선택할 수 있으며, 상기 장척 기재 필름 (F) 의 반송 속도 (v) 는, 예를 들어, 바람직하게는 1 ∼ 50m/min 의 범위, 보다 바람직하게는 1 ∼ 10m/min 의 범위이고, 러빙 롤 (4) 의 회전수 (nr) 는, 예를 들어, 바람직하게는 1 ∼ 3000rpm 의 범위, 보다 바람직하게는 500 ∼ 2000rpm 의 범위, 더욱 바람직하게는 800 ∼ 1500rpm 의 범위이며, 러빙 롤 (4) 의 압입량 (M) 은, 예를 들어, 바람직하게는 100 ∼ 2000㎛ 의 범위, 보다 바람직하게는 100 ∼ 1000㎛ 의 범위이다.
또한, 본 예에서는, 바람직한 구성으로서, 서로 거의 평행하게 배치된 복수의 봉형상의 백업 롤 (5) 에 대하여, 인접하는 각 백업 롤 (5) 의 축간 거리 (도 10(a) 의 L1 ∼ L4) 가, 바람직하게는 50㎜ 이상 90㎜ 이하, 보다 바람직하게는 60㎜ 이상 80㎜ 이하로 설정되어 있다. 이러한 구성에 의해, 백업 롤 (5) 에 지지되는 반송 벨트 (3) 의 평탄도가 높아지기 쉽다. 또, 축간 거리 (L1 ∼ L4) 가 50㎜ 이상으로 설정되어 있기 때문에 (이에 따라, 백업 롤 (5) 의 외경이 필연적으로 어느 정도 커진다), 러빙 처리시에 백업 롤 (5) 이 고속 회전하지 않고, 이 때에 발생하는 열에 의해, 반송 벨트 (3) 에 지지된 장척 기재 필름 (F) 이 변형되는 등의 문제가 발생하기 어렵다. 게다가, 축간 거리 (L1 ∼ L4) 가 90㎜ 이하로 설정되어 있기 때문에, 반송 벨트 (3) 의 평탄도가 저하되는 경우도 없어, 장척 기재 필름 (F) 에 균일한 배향 특성을 부여할 수 있다. 각 백업 롤 (5) 의 외경은, 바람직하게는 30㎜ 이상 80㎜ 이하, 보다 바람직하게는 40㎜ 이상 70㎜ 이하 로 설정된다. 백업 롤 (5) 의 외경을 30㎜ 이상으로 설정함으로써, 러빙 처리시에 백업 롤 (5) 이 고속 회전하지 않고, 이 때에 발생되는 열에 의해, 반송 벨트 (3) 에 지지된 장척 기재 필름 (F) 이 변형되는 등의 문제가 발생하기 어렵다. 또, 백업 롤 (5) 의 외경을 80㎜ 이하로 설정함으로써, 반송 벨트 (3) 의 평탄도가 저하되는 경우도 없어, 장척 기재 필름 (F) 에 균일한 배향 특성을 부여할 수 있다. 또한, 본 예에서는, 백업 롤 (5) 이 봉형상 롤로 이루어지는 경우를 예로 들어 설명했는데, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 백업 롤 (5) 로서, 복수의 구상체를 구비하는 플레이트 (베어링 플레이트) 를 적용할 수도 있다.
상기 배향 처리의 방향은 편광자를 적층한 경우에 편광자의 흡수축과 소정의 각도를 이루는 방향이다. 이 배향 방향은, 형성되는 광학 보상층의 지상축의 방향과 실질적으로 동일하다. 따라서, 상기 소정의 각도는, 바람직하게는 +40°∼ +50°또는 -40°∼ -50°이고, 더욱 바람직하게는 +42°∼ +48°또는 -42°∼ -48°이며, 특히 바람직하게는 +44°∼ +46°또는 -44°∼ -46°이다.
상기 용매로는, 상기 액정 재료를 용해 또는 분산시킬 수 있는 임의의 적절한 용매가 채용될 수 있다. 사용되는 용매의 종류는, 액정 재료의 종류 등에 따라 적절히 선택될 수 있다. 용매의 구체예로는, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 염화메틸렌, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 오르토디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류, 페놀, p-클로로페놀, o-클로로페놀, m-크레졸, o-크레졸, p-크레졸 등의 페놀류, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠 등의 방향족 탄화수 소류, 아세톤, 메틸에틸케톤 (MEK), 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤계 용매, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 아세트산프로필 등의 에스테르계 용매, t-부틸알코올, 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 2-메틸-2,4-펜탄디올과 같은 알코올계 용매, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드와 같은 아미드계 용매, 아세토니트릴, 부티로니트릴과 같은 니트릴계 용매, 디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라히드로푸란, 디옥산과 같은 에테르계 용매, 또는 이황화탄소, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 아세트산에틸셀로솔브 등을 들 수 있다. 바람직하게는 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, MEK, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 아세트산프로필, 아세트산에틸셀로솔브이다. 이러한 용매는 단독으로 또는 2 종류 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
상기 도공액에 있어서의 액정 재료의 함유량은, 액정 재료의 종류나 목적으로 하는 층의 두께 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 구체적으로는, 액정 재료의 함유량은, 바람직하게는 5 ∼ 50 중량% 이고, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 40 중량% 이며, 가장 바람직하게는 15 ∼ 30 중량% 이다.
상기 도공액의 도공량은, 도공액의 농도나 목적으로 하는 층의 두께 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 도공액의 액정 재료 농도가 20 중량% 인 경우, 도공량은, 기재의 면적 (100㎠) 당 바람직하게는 0.02 ∼ 0.08㎖ 이고, 더욱 바람직하게는 0.03 ∼ 0.07㎖ 이며, 가장 바람직하게는 0.04 ∼ 0.06㎖ 이다.
도공 방법으로는, 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 구체예로는, 롤 코트법, 스핀 코트법, 와이어바 코트법, 딥 코트법, 익스트루젼법, 커튼 코트법, 스프레이 코트법 등을 들 수 있다.
상기 액정 재료의 배향은, 사용한 액정 재료의 종류에 따라, 액정상을 나타내는 온도에서 처리함으로써 행해진다. 이러한 온도 처리를 실시함으로써, 액정 재료가 액정 상태를 취하고, 기재 표면의 배향 방향에 따라 당해 액정 재료가 배향된다. 이로써, 제 1 광학 보상층이 형성된다.
상기와 같이 처리 온도는, 액정 재료의 종류에 따라 적절히 결정될 수 있다. 구체적으로는, 처리 온도는, 바람직하게는 40 ∼ 120℃ 이고, 더욱 바람직하게는 50 ∼ 100℃ 이며, 가장 바람직하게는 60 ∼ 90℃ 이다. 또, 처리 시간은, 바람직하게는 30 초 이상이고, 더욱 바람직하게는 1 분 이상이며, 특히 바람직하게는 2 분 이상, 가장 바람직하게는 4 분 이상이다. 처리 시간이 30 초 미만인 경우에는, 액정 재료가 충분히 액정 상태를 취하지 않는 경우가 있다. 한편, 처리 시간은, 바람직하게는 10 분 이하이고, 더욱 바람직하게는 8 분 이하이며, 가장 바람직하게는 7 분 이하이다. 처리 시간이 10 분을 초과하면, 첨가제가 승화될 우려가 있다.
또, 액정 재료로서 상기 B 항에 기재한 바와 같은 액정 모노머 (중합성 모노머 및 가교성 모노머) 를 사용하는 경우에는, 상기 도공에 의해 형성된 층에, 추가로 중합 처리 또는 가교 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 중합 처리를 실시함으로써, 상기 액정 모노머가 중합되어, 액정 모노머가 폴리머 분자의 반복 단위 로서 고정된다. 또, 가교 처리를 실시함으로써, 상기 액정 모노머가 3 차원의 그물코 구조를 형성하고, 액정 모노머가 가교 구조의 일부로서 고정된다. 결과적으로, 액정 재료의 배향 상태가 고정된다.
상기 중합 처리 또는 가교 처리의 구체적인 순서는, 사용하는 중합 개시제나 가교제의 종류에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 광 중합 개시제 또는 광 가교제를 사용하는 경우에는 광 조사를 실시하면 되고, 자외선 중합 개시제 또는 자외선 가교제를 사용하는 경우에는 자외선 조사를 실시하면 되며, 열에 의한 중합 개시제 또는 가교제를 사용하는 경우에는 가열을 실시하면 된다. 광 또는 자외선의 조사 시간, 조사 강도, 총 조사량 등은 액정 재료의 종류, 기재의 종류 및 배향 처리의 종류, 광학 보상층에 요망되는 특성 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 마찬가지로, 가열 온도, 가열 시간 등도 적절히 설정될 수 있다.
실용적으로는, 광학 보상층의 보호층과는 반대측의 표면은, 네거티브 C 플레이트가 부착될 때까지, 임의의 적절한 세퍼레이터에 의해 커버되어도 된다. 세퍼레이터를 가짐으로써 오염이 방지될 수 있다. 세퍼레이터는, 예를 들어, 임의의 적절한 필름에, 필요에 따라, 실리콘계, 장쇄 알킬계, 불소계, 황화몰리브덴 등의 박리제에 의한 박리 코트를 형성하는 방법 등에 의해 형성될 수 있다.
G-3. 네거티브 C 플레이트의 형성 방법
이하에 네거티브 C 플레이트의 형성 방법의 대표예를 나타낸다. 이들 방법은, 제 1 네거티브 C 플레이트에 한정되지 않고, 제 2 네거티브 C 플레이트도 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 네거티브 C 플레이트의 대표적인 형성 방법에 있어서의 순서는 이하와 같다.
G-3-1. 콜레스테릭 배향 고화층의 형성 방법
우선, 일례로서, 콜레스테릭 배향 고화층의 형성 방법에 대하여 설명한다. 상기 형성 방법으로는, 원하는 콜레스테릭 배향 고화층이 얻어지는 한 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 콜레스테릭 배향 고화층의 대표적인 형성 방법은, 액정 조성물 (예를 들어, 액정 재료 및 카이랄제를 함유한다) 을 기재에 도공하고, 액정 조성물에 함유되는 액정 재료를 기재 상에서 배향시킨다. 구체적으로는, 액정 조성물을 적절한 용매에 용해 또는 분산시킨 도공액을 조제하고, 이 도공액을, 필요에 따라 적절한 배향 처리를 실시한 기재 표면에 도공하면 된다. 당해 액정 재료의 배향은, 사용한 액정 재료가 콜레스테릭 배향이 되도록 가열 처리를 실시하는 공정과; 중합 처리 및 가교 처리 중 적어도 한 가지를 실시하여, 당해 액정 재료의 배향을 고정시키는 공정을 포함한다. 이하, 액정 조성물을 사용한 경우의 네거티브 C 플레이트의 더욱 구체적인 형성 방법의 순서를 설명한다.
상기 액정 조성물을 함유하는 도공액의 점도는, 상기 액정 재료의 함유량이나 온도에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 거의 실온 (20 ∼ 30℃) 에서 액정 재료의 농도가 5 ∼ 70 중량% 인 경우, 당해 도공액의 점도는, 바람직하게는 0.2 ∼ 20mPaㆍs 이고, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 15mPaㆍs 이며, 가장 바람직하게는 1 ∼ 10mPaㆍs 이다. 보다 구체적으로는, 액정 재료의 농도가 30 중량% 인 경우, 당해 도공액의 점도는, 바람직하게는 2 ∼ 5mPaㆍs 이고, 더욱 바람직하게는 3 ∼ 4mPaㆍs 이다. 도공액의 점도가 0.20mPaㆍs 이상이면, 도공액을 주행함에 따른 액 흐름의 발생을 매우 양호하게 방지할 수 있다. 또, 도공액의 점도가 20mPaㆍs 이하이면, 두께 편차가 없이, 매우 우수한 표면 평활성을 갖는 네거티브 C 플레이트가 얻어진다. 또한, 도공성도 우수하다.
다음으로, 상기 액정 조성물을 함유하는 도공액을, 기재 상에 도공하여 전개층을 형성한다. 전개층을 형성하는 방법으로는, 임의의 적절한 방법 (대표적으로는, 액정 조성물 함유 도공액을 유동 전개시키는 방법) 이 채용될 수 있다. 구체예로는, 롤 코트법, 스핀 코트법, 와이어바 코트법, 딥 코트법, 익스트루젼법, 커튼 코트법, 스프레이 코트법을 들 수 있다. 그 중에서도, 도공 효율의 관점에서 스핀 코트법, 익스트루젼 코트법이 바람직하다.
상기 액정 조성물을 함유하는 도공액의 도공량은, 도공액의 농도나 목적으로 하는 층의 두께 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 도공액의 액정 재료 농도가 20 중량% 인 경우, 도공량은 기재 면적 (100㎠) 당 바람직하게는 0.03 ∼ 0.17㎖ 이고, 더욱 바람직하게는 0.05 ∼ 0.15㎖ 이며, 가장 바람직하게는 0.08 ∼ 0.12㎖ 이다.
상기 기재로는, 액정 재료를 배향시킬 수 있는 임의의 적절한 기재가 채용될 수 있다. 대표적으로는, 각종 플라스틱 필름을 들 수 있다. 플라스틱으로는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸펜텐-1)노르보르넨계 폴리올레핀 등의 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리이미드아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 폴리케톤설파이드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리페닐렌설파이 드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 아크릴 수지, 폴리비닐알코올, 폴리프로필렌, 셀룰로오스계 플라스틱, 에폭시 수지, 페놀 수지를 들 수 있다. 또, 알루미늄, 구리, 철 등의 금속제 기재, 세라믹제 기재, 유리제 기재 등의 표면에, 상기와 같은 플라스틱 필름이나 시트를 배치한 것도 사용할 수 있다. 또, 상기 기재 또는 상기 플라스틱 필름 또는 시트의 표면에 SiO2 사방 증착막을 형성한 것도 사용할 수 있다. 기재의 두께는, 바람직하게는 5 ∼ 500㎛ 이고, 더욱 바람직하게는 10 ∼ 200㎛ 이며, 가장 바람직하게는 15 ∼ 150㎛ 이다. 이러한 두께라면, 기재로서 충분한 강도를 갖기 때문에, 예를 들어, 제조시에 파단되는 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이들 기재는, 필요에 따라 그 표면에 적절한 배향 처리를 실시해도 된다.
다음으로, 상기 액정 조성물에 가열 처리를 실시함으로써, 액정 재료가 액정상을 나타내는 상태에서 배향시킨다. 액정 조성물에는, 상기 액정 재료와 함께 카이랄제가 함유되어 있기 때문에, 상기 액정 재료가, 액정상을 나타내는 상태에서 비틀림이 부여되어 배향된다. 그 결과, 액정 재료가 콜레스테릭 구조 (나선 구조) 를 나타낸다.
상기 가열 처리의 온도 조건은, 상기 액정 재료의 종류 (구체적으로는, 액정 재료가 액정성을 나타내는 온도) 에 따라 적절히 설정될 수 있다. 바람직하게는 상기 G-2 항의 기재와 동일하게 하여 행해진다.
다음으로, 상기 액정 조성물이 콜레스테릭 구조를 나타낸 상태에서, 중합 처리 또는 가교 처리를 실시함으로써, 액정 재료의 배향 (콜레스테릭 구조) 을 고정한다. 보다 구체적으로는, 중합 처리를 실시함으로써, 상기 액정 재료 (중합성 모노머) 및/또는 카이랄제 (중합성 카이랄제) 가 중합되고, 중합성 모노머 및/또는 중합성 카이랄제가 폴리머 분자의 반복 단위로서 고정된다. 또, 가교 처리를 실시함으로써, 상기 액정 재료 (가교성 모노머) 및/또는 카이랄제가 3 차원의 그물코 구조를 형성하고, 당해 가교성 모노머 및/또는 카이랄제가 가교 구조의 일부로서 고정된다. 결과적으로, 액정 재료의 배향 상태가 고정된다. 또한, 액정 재료가 중합 또는 가교하여 형성되는 폴리머 또는 3 차원 그물코 구조는 「비액정성」으로서, 따라서, 형성된 네거티브 C 플레이트에서는, 예를 들어, 액정 분자에 특유의 온도 변화에 의한 액정상, 유리상, 결정상으로의 전이가 일어나는 경우는 없다. 따라서, 온도에 의한 배향 변화가 생기지 않는다. 그 결과, 형성된 네거티브 C 플레이트는, 온도에 대해 영향을 받지 않는 고성능의 네거티브 C 플레이트로서 사용할 수 있다. 또한, 당해 네거티브 C 플레이트는, 선택 반사의 파장역이 100㎚ ∼ 350㎚ 의 범위로 최적화되어 있기 때문에, 광 누출 등을 현저히 억제할 수 있다.
상기 중합 처리 또는 가교 처리의 구체적 순서는, 사용하는 중합 개시제나 가교제의 종류에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 광 중합 개시제 또는 광 가교제를 사용하는 경우에는 광 조사를 실시하면 되고, 자외선 중합 개시제 또는 자외선 가교제를 사용하는 경우에는 자외선 조사를 실시하면 되며, 열에 의한 중합 개시제 또는 가교제를 사용하는 경우에는 가열을 실시하면 된다. 광 또는 자외선의 조사 시간, 조사 강도, 합계 조사량 등은 액정 재료의 종류, 기재의 종류, 네거티브 C 플레이트에 요망되는 특성 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 마찬가지로, 가열 온도, 가열 시간 등도 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다.
다음으로, 기재 상에 형성된 네거티브 C 플레이트를 광학 보상층의 표면에 부착시킨다. 예를 들어, 제 1 네거티브 C 플레이트에 대하여 설명하면, 기재 상에 형성된 제 1 네거티브 C 플레이트는 제 1 광학 보상층의 표면에 부착된다. 이 때, 네거티브 C 플레이트는 제 1 광학 보상층의 제 1 편광자와는 반대측 면에 부착된다.
부착 방법은 본 발명의 효과가 얻어지는 한 적절한 방법이 채용될 수 있다. 바람직하게는 제 1 네거티브 C 플레이트는 제 1 광학 보상층의 표면에 전사된다. 전사 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 기재에 지지된 제 1 네거티브 C 플레이트는 제 1 접착층을 개재하여 제 1 광학 보상층에 부착된다. 제 1 접착층은, 예를 들어, 상기 F 항에 기재된 것을 들 수 있다. 마지막으로, 상기 기재를 상기 제 1 네거티브 C 플레이트로부터 박리하면, 상기 제 1 광학 보상층과 상기 제 1 네거티브 C 플레이트의 적층이 완료된다. 또한, 여기에서는 제 1 네거티브 C 플레이트에 대하여 설명했지만, 제 2 네거티브 C 플레이트에 대해서도 마찬가지로 제 2 광학 보상층의 표면에 부착시킬 수 있다.
네거티브 C 플레이트의 형성 방법의 상기와 같은 대표예는, 액정 재료로서 액정 모노머 (예를 들어, 중합성 모노머 또는 가교성 모노머) 를 사용하고 있는데, 본 발명에서는 네거티브 C 플레이트의 형성 방법은 이러한 방법에 한정되지 않고, 액정 폴리머를 사용하는 방법이어도 된다. 단, 상기와 같은 액정 모노머를 사용하는 방법이 바람직하다. 액정 모노머를 사용함으로써, 보다 우수한 광학 보상 기능을 갖고, 또한, 보다 얇은 광학 보상층이 형성될 수 있다. 구체적으로는, 액정 모노머를 사용하면, 선택 반사의 파장역을 더 한층 제어하기 쉽다. 또한, 도공액의 점도 등을 설정하기 용이하기 때문에, 얇은 네거티브 C 플레이트를 형성하기 한층 용이해지고, 또한, 취급성도 매우 우수하다. 게다가, 얻어지는 네거티브 C 플레이트의 표면 평탄성이 더욱 우수해진다. 또, 액정 모노머를 사용하는 편이 내열성이 우수하다는 점에서 보다 바람직하다.
G-3-2. 비액정 폴리머로 형성하는 방법
다음으로, 비액정 폴리머를 사용하여 네거티브 C 플레이트를 형성하는 경우에 대하여 설명한다. 상기 형성 방법으로는, 원하는 네거티브 C 플레이트가 얻어지는 한 임의의 적절한 방법이 채용될 수 있다. 네거티브 C 플레이트의 대표적인 형성 방법은, 비액정 폴리머를 적절한 용매에 용해 또는 분산시킨 도공액을 조제하고, 이 도공액을, 필요에 따라 적절한 배향 처리를 실시한 기재 표면에 도공하여, 가열 건조를 실시한다. 이하, 비액정 폴리머를 사용한 경우의 네거티브 C 플레이트의 더욱 구체적인 형성 방법의 순서를 설명한다.
비액정 폴리머로는, 상기 C 항에 기재된 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드를 들 수 있다. 이들 폴리머는 어느 1 종류를 단독으로 사용해도 되고, 예를 들어, 폴리아릴에테르 케톤과 폴리아미드의 혼합물과 같이, 상이한 관능기를 갖는 2 종 이상의 혼합물로서 사용해도 된다. 이러한 폴리머 중에서도, 고투명성, 고배향성, 고연신성이라는 점에서, 폴리이미드가 특히 바람직하다.
상기 도공액의 용매는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 오르토디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류; 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠 등의 방향족 탄화수소류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용매; t-부틸알코올, 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 2-메틸-2,4-펜탄디올과 같은 알코올계 용매; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드와 같은 아미드계 용매; 아세토니트릴, 부티로니트릴과 같은 니트릴계 용매; 디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라히드로푸란과 같은 에테르계 용매; 또는 이황화탄소, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 메틸이소부틸케톤이 바람직하다. 비액정 재료에 대해 높은 용해성을 나타내고, 또한, 기판을 침식시키지 않기 때문이다. 이들 용매는 단독으로 또는 2 종 이상을 조합하여 사용될 수 있다.
상기 도공액에 있어서의 상기 비액정성 폴리머의 농도는, 상기와 같은 네거티브 C 플레이트가 얻어지고, 또한, 도공할 수 있다면 임의의 적절한 농도가 채용 될 수 있다. 예를 들어, 도공액은, 용매 100 중량부에 대해, 비액정성 폴리머를 바람직하게는 5 ∼ 50 중량부, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 40 중량부 함유한다. 이러한 농도 범위의 용액은, 도공이 용이한 점도를 갖는다.
상기 도공액은, 필요에 따라, 안정제, 가소제, 금속류 등의 여러 가지 첨가제를 추가로 함유할 수 있다.
상기 도공액은, 필요에 따라, 상이한 다른 수지를 추가로 함유할 수 있다. 이러한 다른 수지로는, 예를 들어, 각종 범용 수지, 엔지니어링 플라스틱, 열가소성 수지, 열경화성 수지 등을 들 수 있다. 이러한 수지를 병용함으로써, 목적에 따라 적절한 기계적 강도나 내구성을 갖는 네거티브 C 플레이트를 형성할 수 있게 된다. 도공 용액에 첨가되는 상기 상이한 수지의 종류 및 양은 목적에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 이러한 수지는, 상기 비액정성 폴리머에 대해, 바람직하게는 0 ∼ 50 질량%, 더욱 바람직하게는 0 ∼ 30 질량% 의 비율로 첨가될 수 있다.
상기 액정 조성물을 함유하는 도공액의 도공량은, 도공액의 농도나 목적으로 하는 층의 두께 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 도공액의 액정 재료 농도가 20 중량% 인 경우, 도공량은, 기재의 면적 (100㎠) 당 바람직하게는 0.03 ∼ 0.17㎖ 이고, 더욱 바람직하게는 0.05 ∼ 0.15㎖ 이며, 가장 바람직하게는 0.08 ∼ 0.12㎖ 이다.
상기 기재로는 임의의 적절한 기재가 채용될 수 있다. 대표적으로는, 상기 G-3-1 항에 기재된 기재가 사용될 수 있다.
상기 도공액의 도공 방법으로는, 예를 들어, 스핀 코트법, 롤 코트법, 플로우 코트법, 프린트법, 딥 코트법, 유연 성막법, 바 코트법, 그라비아 인쇄법 등을 들 수 있다. 또, 도공시에는, 필요에 따라, 폴리머층의 중첩 방식도 채용될 수 있다.
도공 후, 예를 들어, 자연 건조, 풍건, 가열 건조 (예를 들어, 60 ∼ 250℃) 등의 건조에 의해, 상기 용액 중의 용매를 증발 제거하게 하여 네거티브 C 플레이트를 형성한다.
다음으로, 기재 상에 형성된 네거티브 C 플레이트를 광학 보상층의 표면에 부착시킨다. 상세한 것은 상기 G-3-1 항에 기재한 바와 같다.
G-4. 구체적인 제조 순서
도 5 ∼ 도 8 을 참조하여, 본 발명의 제조 방법의 구체적 순서의 일례에 대하여 설명한다. 액정 패널의 도 5 ∼ 도 8 에서, 부호 111, 112, 112', 115 및 116 은 각 층을 형성하는 필름 및/또는 적층체를 감는 롤이다.
이하의 제조 방법의 구체적 순서에 관한 설명에서는, 본 발명의 액정 패널의 일례 (도 1 및 도 2 에 나타내는 액정 패널) 에 대하여 설명한다. 이 액정 패널은, 제 1 편광자가 액정 셀의 시인측에 배치되고, 그 제 1 편광자의 흡수축 방향은, 액정 셀의 길이 방향과 실질적으로 평행하며, 제 2 편광자가 액정 셀의 시인측과는 반대측에 배치되고, 그 제 2 편광자의 흡수축 방향은, 제 1 편광자의 흡수축과 실질적으로 직교하고 있다. 또, 제 1 광학 보상층의 지상축과 제 2 광학 보상층의 지상축은 실질적으로 직교하고 있다. 또한, 여기에서는 네거티브 C 플레 이트가 콜레스테릭 배향 고화층으로 이루어지는 경우에 대하여 설명하는데, 네거티브 C 플레이트가 비액정 폴리머로 형성되는 경우에도 실질적으로 동일하게 하여 행해진다.
우선, 편광자의 원료가 되는 장척의 폴리머 필름을 준비하고, 상기 D 항에 기재한 바와 같이 하여 염색, 연신 등을 실시한다. 연신은 장척의 폴리머 필름에 대하여, 그 길이 방향으로 연속적으로 실시한다. 이에 따라, 도 5 의 사시도에 나타내는 바와 같이, 길이 방향 (연신 방향 : 화살표 A 방향) 에 흡수축을 갖는 장척의 제 1 편광자 (11) 가 얻어진다.
한편, 도 6 의 사시도에 나타내는 바와 같이, 장척의 필름 (51, 제 1 보호층이 된다) 을 준비하고, 그 일방의 표면에 러빙 롤 (120) 에 의해 러빙 처리를 실시한다. 이 때, 러빙 방향은, 예를 들어, 제 1 보호층 (51) 의 길이 방향에 대해 45°의 방향으로 한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 러빙 처리는, 편광판을 제조한 후에 실시해도 된다.
이어서, 도 7 의 모식도에 나타내는 바와 같이, 장척의 필름 (51', 다른 보호층이 된다) 과, 제 1 편광자 (11) 와, 장척의 제 1 보호층 (51) 을 화살표 방향으로 송출하고, 각각의 길이 방향을 가지런히 한 상태에서 접착제 등 (도시 생략) 에 의해 부착시켜 제 1 편광판 (130) 을 형성한다. 이 때, 러빙 처리가 실시된 제 1 보호층 (51) 은, 러빙 처리가 실시된 면과는 반대측의 면을 편광자 (11) 에 대면하도록 송출된다. 또한, 도 7 에 있어서, 부호 122 는, 필름끼리를 부착시키기 위한 가이드 롤을 나타낸다 (도 8 에서도 동일).
이 러빙 처리를 실시한 제 1 보호층 (51) 의 표면에, 상기 G-2 항에 기재한 바와 같이 하여 그 제 1 광학 보상층 (21) 을 형성한다. 이 제 1 광학 보상층 (21) 은, 러빙 방향을 따라 액정 재료가 배향되기 때문에, 그 지상축 방향은, 제 1 보호층 (51) 의 러빙 방향과 실질적으로 동일 방향 (도 2 에 있어서의 화살표 B 방향) 이 된다.
이어서, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 적층체 (131, 보호층 (51'), 제 1 편광자 (11), 제 1 보호층 (51) 및 제 1 광학 보상층 (21)) 와 G-3 항에 기재한 바와 같이 하여 형성된 제 1 네거티브 C 플레이트 (31) 및 기재 (16) 의 적층체 (132) 를 화살표 방향으로 송출하고, 각각의 길이 방향을 가지런히 한 상태에서 제 1 접착층 (도시 생략) 을 개재하여 부착시켜 적층체 (133') 를 형성한다. 또한, 도 8(b) 에 나타내는 바와 같이, 적층체 (133') 로부터 기재 (16) 를 박리하여, 제 1 적층체 (133, 보호층 (51'), 제 1 편광자 (11), 제 1 보호층 (51), 제 1 광학 보상층 (21) 및 제 1 네거티브 C 플레이트 (31)) 를 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 매우 얇은 제 1 광학 보상층 및 제 1 네거티브 C 플레이트를 이른바 롤 투 롤로 부착시킬 수 있게 되어, 제조 효율이 현격히 향상될 수 있다. 또한, 제 2 적층체는 동일하게 하여 제조될 수 있다.
본 발명의 제조 방법의 구체적 순서의 다른 일례에 대하여 설명한다.
상기와 동일하게 하여 장척의 제 1 편광자 (11) 를 제조한다. 이어서, 도 7 의 모식도에 나타내는 바와 같이, 장척의 보호층 (51') 과, 제 1 편광자 (11) 와, 장척의 제 1 보호층 (51) 을 화살표 방향으로 송출하고, 각각의 길이 방향을 가지런히 한 상태에서 접착제 등 (도시 생략) 에 의해 부착시켜 제 1 편광판 (130) 을 형성한다.
제 1 보호층 (51) 의 제 1 편광자 (11) 와는 반대측 표면에 러빙 롤에 의해 러빙 처리를 실시한다. 이 때, 러빙의 방향은, 예를 들어, 제 1 보호층 (51) 의 길이 방향에 대해 45°의 방향으로 한다. 이 러빙 처리를 실시한 제 1 보호층 (51) 상에, 상기 G-2 항에 기재한 바와 같이 하여 그 제 1 광학 보상층 (21) 을 형성한다. 이 제 1 광학 보상층 (21) 은, 러빙 방향을 따라 액정 재료가 배향되기 때문에, 그 지상축 방향은, 제 1 보호층 (51) 의 러빙 방향과 실질적으로 동일 방향이 된다.
이어서, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 적층체 (131, 보호층 (51'), 제 1 편광자 (11), 제 1 보호층 (51) 및 제 1 광학 보상층 (21)) 와 제 1 네거티브 C 플레이트 (31) 및 기재 (16) 의 적층체 (132) 를 화살표 방향으로 송출하고, 각각의 길이 방향을 가지런히 한 상태에서 제 1 접착층 (도시 생략) 을 개재하여 부착시켜 적층체 (133') 를 형성한다. 또한, 도 8(b) 에 나타내는 바와 같이, 적층체 (133') 로부터 기재 (16) 를 박리하여, 제 1 적층체 (133, 보호층 (51'), 제 1 편광자 (11), 제 1 보호층 (51), 제 1 광학 보상층 (21) 및 제 1 네거티브 C 플레이트 (31)) 를 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 매우 얇은 제 1 광학 보상층 및 제 1 네거티브 C 플레이트를 이른바 롤 투 롤로 부착시킬 수 있게 되어, 제조 효율이 현격히 향상될 수 있다. 또한, 제 2 적층체는 동일하게 하여 제조될 수 있다.
얻어진 제 1 적층체의 제 1 네거티브 C 플레이트측을 액정 셀의 일방의 면에 부착시킨다. 이 때, 부착에는, 예를 들어, 상기 F 항에 기재된 점착제가 사용된다. 이어서, 제 1 적층체와 마찬가지로 제 2 적층체의 제 2 네거티브 C 플레이트측을 액정 셀의 타방의 면에 부착시킨다. 이 때, 제 1 편광자의 흡수축과, 제 2 편광자의 흡수축이 실질적으로 직교하도록 배치한다. 또, 제 1 광학 보상층의 지상축과 제 2 광학 보상층의 지상축이 실질적으로 직교하도록 배치한다.
이상의 제조 공정을 거쳐, 도 1 에 나타내는 바와 같은 본 발명의 액정 패널 (100) 이 얻어진다.
H. 액정 표시 장치
본 발명의 액정 패널은 액정 표시 장치에 사용될 수 있다. 액정 표시 장치는, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터 모니터, 노트북, 복사기 등의 OA 기기; 휴대전화, 시계, 디지털 카메라, 휴대 정보 단말 (PDA), 휴대 게임기 등의 휴대 기기; 비디오 카메라, 액정 텔레비전, 전자레인지 등의 가정용 전기 기기; 백 모니터, 카 네비게이션 시스템용 모니터, 카 오디오 등의 차재용 기기; 상업 점포용 인포메이션용 모니터 등의 전시 기기; 감시용 모니터 등의 경비 기기; 간호용 모니터, 의료용 모니터 등의 간호ㆍ의료 기기에 적합하게 사용된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 실시예에 있어서의 각 특성의 측정 방법은 이하와 같다.
(1) 위상차의 측정
시료 필름의 굴절률 nx, ny 및 nz 를, 자동 복굴절 측정 장치 (오지 계측 기기 주식회사 제조, 자동 복굴절계 KOBRAWPR) 에 의해 계측하여, 면내 위상차 (Δnd) 및 두께 방향 위상차 (Rth) 를 산출하였다. 측정 온도는 23℃ , 측정 파장은 590㎚ 이었다.
(2) 콘트라스트의 측정
액정 표시 장치에 백색 화상 및 흑색 화상을 표시하게 하고, ELDIM 사 제조의 상품명 「EZ Contrast160D」에 의해, 방위각 0 ∼ 360°, 극각 0 ∼ 80°의 콘트라스트를 측정하였다.
〔실시예 1〕
〈편광판의 제조〉
시판되는 폴리비닐알코올 (PVA) 필름 (쿠라레사 제조) 을, 요오드를 함유하는 수용액 중에서 염색한 후, 붕산을 함유하는 수용액 중에서 속도비가 상이한 롤 사이에서 약 6 배로 1 축 연신하여 장척의 편광자를 얻었다. 이 때, 편광자의 길이 방향이 흡수축의 방향이 되도록 하였다. 상기 G 항에서 설명한 제조 방법을 사용하고, 이 편광자의 양면에 보호층 (시판되는 TAC 필름; 후지 사진 필름사 제조) 를 PVA 계 접착제를 개재하여 부착시켜, 전체 두께가 100㎛ 인 편광판을 얻었다. 이 편광판을 2 매 사용하고, 제 1 편광판 및 제 2 편광판으로 하였다.
〈광학 보상층의 형성〉
1. 보호층의 배향 처리
얻어진 편광판의 일방의 보호층의 표면에 러빙포를 사용하고, 편광자의 길이 방향에 대해 소정의 방향 (+45°또는 -45°) 으로 배향축을 갖도록 배향 처리를 실시하였다. 이 배향 방향은, 형성되는 광학 보상층의 지상축의 방향과 실질적으로 동일하다. 배향 처리의 조건은, 러빙 횟수 (러빙 롤 개수) 는 1, 러빙 롤 반경 (r) 은 76.89㎜, 그 밖의 러빙 조건은 표 1 에 나타내는 바와 같은 11 종류의 조건 (a) ∼ (k) 로 실시하였다.
Figure 112008008695358-PCT00003
표 1 에 나타내는 조건 (a) ∼ (k) 에 의해 얻어진 배향 기재에 대하여, 러빙 줄무늬 레벨, 이물질 부착 비율, 흑색 표시에서의 휘점 개수에 대하여 평가하였다.
러빙 줄무늬 레벨은, 배향 기재의 외관 사진에서 보이는 러빙 줄무늬의 발생 정도에 의해 평가하였다. 구체적으로는, 배향 기재의 외관 사진을 도 11(a) ∼ 도 11(e) 의 샘플 사진과 대조하여 가장 가까운 상태를 선택하고, 도 11(a) ∼ 도 11(e) 각각에 대응하는 경우를 러빙 줄무늬 레벨 1 ∼ 5 로 하였다. 러빙 줄무늬 레벨 1 이 가장 배향 상태가 나쁜 상태이고, 러빙 줄무늬 레벨 5 가 가장 배향 상태가 양호한 상태이다.
이물질 부착 비율은, 후술하는 항목 2 에 따라 제 1 광학 보상층을 형성한 후에, 레이저 현미경 (키엔스 제조, 형번 : VK-8500) 으로 촬상하고, 그 촬상 화상 (256 계조의 흑백 농담 화상) 을 화상 처리 소프트웨어인 adobe pho투shop 에 의해 동일한 2 치화 레벨로 2 치화 (256 계조의 151 이상을 백색, 150 이하를 흑색으로 하였다) 하였다. 그 후, 2 치화에 의해 추출된 백색점 (필름에 부착된 이물질에 상당) 이 차지하는 면적의 비율 (%) 을 산출하였다.
흑색 표시에서의 휘점 개수는, 육안으로 1㎡ 당 휘점을 카운트하였다.
평가 결과를 표 2 에 나타냈다.
Figure 112008008695358-PCT00004
2. 제 1 광학 보상층의 형성
네마틱 액정상을 나타내는 중합성 액정 재료 (액정 모노머, BASF 사 제조 : 상품명 PaliocolorLC242 : 하기 식 (1) 로 표시된다) 10.0g 과, 당해 중합성 액정 재료에 대한 광 중합 개시제 (치바 스페셜리티 케미컬즈사 제조 : 상품명 이르가큐어 907) 3g 을 시클로펜타논 40g 에 용해시켜, 액정 재료를 함유하는 도공액을 조제하였다. 그리고, 상기 배향 처리를 실시한 제 1 보호층 상에, 당해 도공액을 바 코터에 의해 도공한 후, 90℃ 에서 2 분간 가열 건조시킴으로써 액정을 배향시켰다. 조건 (c) ∼ (e), (h) ∼ (k) 에서는 액정의 배향 상태가 매우 양호했다. 조건 (a) ∼ (b), (f) ∼ (g) 에서는 액정의 배향에 약간의 흐트러짐이 발생했지만, 실용상으로는 문제없는 레벨이었다. 이 액정층에 메탈 할라이드 램프를 사용하여 1mJ/㎠ 의 광을 조사하고, 중합성 액정 재료를 중합하여 액정층의 배향을 고정시킴으로써, 제 1 보호층 상에 제 1 광학 보상층을 형성하였다. 이 제 1 광학 보상층은 nx ＞ ny ＝ nz 의 굴절률 분포를 갖고, 두께는 1.2㎛ 이며, 면내 위상차 (Re1) 는 140㎚ 이었다.
[화학식 3]
Figure 112008008695358-PCT00005
3. 제 2 광학 보상층의 형성
상기 제 1 광학 보상층과 동일하게 하여, 제 2 보호층 상에 제 2 광학 보상층을 형성하였다. 이 제 2 광학 보상층은 nx ＞ ny ＝ nz 의 굴절률 분포를 갖고, 두께는 1.2㎛ 이며, 면내 위상차 (Re2) 는 140㎚ 이었다.
〈네거티브 C 플레이트의 형성〉
1. 제 1 네거티브 C 플레이트의 형성
네마틱 액정상을 나타내는 중합성 액정 재료 (액정 모노머, BASF 사 제조 : 상품명 PaliocolorLC242 : 상기 식 (1) 로 표시된다) 90 중량부, 카이랄제 (BASF 사 제조 : 상품명 PaliocolorLC756 : 하기 식 (4) 로 표시된다) 10 중량부, 광 중합 개시제 (치바 스페셜리티 케미컬즈사 제조 : 상품명 이르가큐어 907) 5 중량부, 및 메틸에틸케톤 300 중량부를 균일하게 혼합하여, 액정 조성물을 함유하는 도공액을 조제하였다. 이 액정 조성물을 함유하는 도공액을 기재 (2 축 연신 PET 필름) 상에 스핀 코팅법에 의해 코팅하고, 80℃ 에서 3 분간 열처리하고, 이어서 자외선 (20mJ/㎠, 파장 365㎚) 을 조사하여 중합 처리하여, nx ＝ ny ＞ nz 의 굴절률 분포를 갖는, 장척의 네거티브 C 플레이트 (콜레스테릭 배향 고화층) 를 기재 상에 형성하였다. 제 1 네거티브 C 플레이트의 두께는 2.4㎛ 이고, 면내 위상차 (Re1c) 는 0㎚, 두께 방향 위상차 (Rth1c) 는 135㎚ 이었다.
[화학식 4]
Figure 112008008695358-PCT00006
2. 제 2 네거티브 C 플레이트의 형성
상기 제 1 네거티브 C 플레이트와 동일하게 하여, nx ＝ ny ＞ nz 의 굴절률 분포를 갖는, 제 2 네거티브 C 플레이트 (콜레스테릭 배향 고화층) 를 기재 상에 형성하였다. 제 2 네거티브 C 플레이트의 두께는 2.4㎛ 이고, 면내 위상차 (Re2c) 는 0㎚, 두께 방향 위상차 (Rth2c) 는 135㎚ 이었다.
〈적층체의 제조〉
1. 제 1 적층체의 제조
얻어진 제 1 편광판 및 제 1 광학 보상층의 적층체에, 제 1 네거티브 C 플레이트를 이소시아네이트 수지계 접착층 (두께 4㎛) 을 개재하여 부착시켰다. 이 접착층의 경화는, 50℃ 에서 10 시간 정도 가온하여 실시하였다. 마지막으로, 제 1 네거티브 C 플레이트가 지지되어 있던 기재를 박리하여 제 1 적층체를 얻었다.
2. 제 2 적층체의 제조
상기 제 1 적층체와 동일한 방법을 사용하여 그 제 2 적층체를 제조하였다. 이 때, 제 2 광학 보상층의 지상축은, 제 2 편광자측에서 봤을 때, 제 2 편광자의 흡수축에 대해 -45°의 각도를 규정하도록 적층하였다 (도 2 에 있어서 시인측에서 봤을 때, 제 2 편광자의 흡수축에 대해 +45°의 각도를 규정하도록 적층하였다.). 이 결과, 액정 패널을 제조했을 때, 제 2 광학 보상층의 지상축은 제 1 광학 보상층의 지상축에 대해 실질적으로 직교하게 되었다.
〈액정 패널의 제조〉
VA 모드의 액정 셀을, SONY 제조의 플레이 스테이션 휴대용으로부터 꺼내어, 이 액정 셀의 시인측에 제 1 적층체를 아크릴계 점착제 (두께 : 20㎛) 를 사용하여 부착시켰다. 이 때, 액정 셀과 제 1 네거티브 C 플레이트가 대면하도록 배치하였다. 이어서, 액정 셀의 백라이트측에, 제 2 적층체를 아크릴계 점착제 (두께 : 20㎛) 를 사용하여 부착시켰다. 이 때, 액정 셀과 제 2 네거티브 C 플레이트가 대면하도록 배치하였다. 또한, 제 1 편광자의 흡수축을 액정 셀의 길이 방향에 대해 실질적으로 평행해지도록 배치하고, 제 1 편광자의 흡수축과 제 2 편광자의 흡수축이 실질적으로 직교하도록 배치하였다. 또, 제 1 광학 보상층의 지상축과, 제 2 광학 보상층의 지상축이 실질적으로 직교하도록 배치하였다. 이 결과, 도 1 에 나타내는 바와 같은 액정 패널 (1) 을 얻었다.
〈액정 표시 장치의 제조〉
액정 패널 (1) 을 원래의 액정 표시 장치에 장착하고, 백라이트를 점등시키고 10 분 후에 콘트라스트를 측정하였다. 얻어진 특성 및 액정 패널 전체의 두께 등은 표 3 과 같다.
〔실시예 2〕
비누화도 99%, 중합도 2000 인 폴리비닐알코올 (닛폰 합성 화학 제조 : N-300) 을 사용하여 1 중량% 의 폴리비닐알코올 용액을 조제하였다. 다음으로, 상기 편광판의 일방의 보호층의 표면에 얻어진 폴리비닐알코올 용액을 도포하고, 120℃ 에서 2 분간 건조시켜, 두께 70㎚ 의 배향막을 형성하였다. 다음으로, 러빙포를 사용하여, 보호층의 길이 방향에 대해 소정의 방향 (+45°또는 -45°) 으로 배향 처리를 실시하였다. 이 배향 처리를 실시한 보호층에 실시예 1 과 동일하게 하여 광학 보상층을 형성하였다. 이 광학 보상층은 nx ＞ ny ＝ nz 의 굴절률 분포를 갖고, 두께는 1.2㎛ 이며, 면내 위상차 (Re) 는 140㎚ 이었다. 이 광학 보상층 및 편광판의 적층체를 2 매 사용하고, 각각의 광학 보상층을 제 1 및 제 2 광학 보상층으로 하였다.
상기의 적층체를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 패널을 제조하였다. 얻어진 액정 패널을 액정 표시 장치에 장착하고, 백라이트를 점등시키고 10 분 후에 콘트라스트를 측정하였다. 얻어진 특성 및 액정 패널 전체의 두께 등은 표 3 과 같다.
〔실시예 3〕
2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판 이무수물 (6FDA) 과, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-디아미노비페닐 (TFMB) 로 합성된 폴리이미드를, 메틸이소부틸케톤 (MIBK) 에 용해시켜, 10 중량% 의 폴리이미드 용액을 조제하였다. 다음으로, 비누화 처리된 트리아세틸셀룰로오스 필름에 얻어진 폴리이미드 용액을 도포하고, 120℃ 에서 3 분간 건조시켜 네거티브 C 플레이트를 형성하였다. 얻어진 네거티브 C 플레이트는, nx ＝ ny ＞ nz 의 굴절률 분포를 갖고, 두께는 3㎛ 이며, 면내 위상차 (Rec) 는 0㎚, 두께 방향 위상차 (Rthc) 는 135㎚ 이었다. 이 네거티브 C 플레이트를 2 매 사용하고, 제 1 및 제 2 네거티브 C 플레이트로 하였다.
상기 네거티브 C 플레이트를 사용한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 패널을 제조하였다. 또한, 제 1 및 제 2 적층체를 제조할 때, 네거티브 C 플레이트를 지지하는 트리아세틸셀룰로오스 필름을 박리하였다. 얻어진 액정 패널을 액정 표시 장치에 장착하고, 백라이트를 점등시키고 10 분 후에 콘트라스트를 측정하였다. 얻어진 특성 및 액정 패널 전체의 두께 등은 표 3 과 같다.
〔실시예 4〕
실시예 2 에서 얻어진 제 1 및 제 2 광학 보상층을 사용한 것 이외에는, 실시예 3 과 동일하게 하여 액정 패널을 제조하였다. 얻어진 액정 패널을 액정 표시 장치에 장착하고, 백라이트를 점등시키고 10 분 후에 콘트라스트를 측정하였다. 얻어진 특성 및 액정 패널 전체의 두께 등은 표 3 과 같다.
〔비교예 1〕
〈제 1 및 제 2 광학 보상층의 제조〉
노르보르넨계 수지 필름 (닛폰 제온사 제조 : 상품명 제오노아 (ZEONOR) : 두께 60㎛) 을, 연신 온도 140℃, 연신 배율 1.32 배로 자유단 1 축 연신하여, 연신 필름 (λ/4 판) 을 얻었다. 이 연신 필름은, nx ＞ ny ＝ nz 의 굴절률 분포를 갖고, 두께는 54㎛ 이며, 면내 위상차 (Re) 는 140㎚ 이었다. 이 필름을 2 매 사용하고, 제 1 및 제 2 광학 보상층으로 하였다.
〈제 1 및 제 2 네거티브 C 플레이트의 제조〉
노르보르넨계 수지 필름 (JSR 사 제조 : 상품명 아톤 : 두께 100㎛) 을 175℃ 에서 1.27 배로 종연신하고, 이어서, 176℃ 에서 1.37 배로 횡연신함으로써, nx ＝ ny ＞ nz 의 굴절률 분포를 갖는 장척의 네거티브 C 플레이트 (두께는 65㎛) 를 제조하였다. 이 네거티브 C 플레이트의 면내 위상차 (Rec) 는 0㎚, 두께 방향의 위상차 (Rthc) 는 110㎚ 이었다. 이 네거티브 C 플레이트를 2 매 사용하였다.
〈적층체, 액정 패널, 액정 표시 장치의 제조〉
상기의 제 1 및 제 2 광학 보상층과, 상기의 제 1 및 제 2 네거티브 C 플레이트를 사용한 것, 제 1 광학 보상층과 제 1 네거티브 C 플레이트를 아크릴계 점착제를 사용하여 부착시킨 것, 및 제 2 광학 보상층과 제 2 네거티브 C 플레이트를 아크릴계 점착제를 사용하여 부착시킨 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 액정 패널을 제조하였다. 얻어진 액정 패널을 액정 표시 장치에 장착하고, 백라이트를 점등시키고 10 분 후에 콘트라스트를 측정하였다. 얻어진 특성 및 액정 패널 전체의 두께 등은 표 3 과 같다.
〔비교예 2〕
노르보르넨계 필름인 닛폰 제온 제조의 상품명 「제오노아」(연신 전의 두께는 60㎛) 를 140℃ 에서 장척 방향으로 1.5 배, 고정단 1 축 연신하여, 광학 보상 필름 (연신 후의 두께는 40㎛) 을 제조하였다. 얻어진 광학 보상 필름의 위상차를 측정한 결과, nx ＞ ny＞ nz 의 관계를 만족시키고, 면내 위상차 (Re) 는 140㎚, 두께 방향 위상차 (Rth) 는 217㎚, Nz 계수 (Nz ＝ (nx-nz) / (nx-ny)) 는 1.6 이었다. 실시예 1 에서 사용한 편광판, 광학 보상 필름, 실시예 1 에서 사용한 액정 셀, 광학 보상 필름, 실시예 1 에서 사용한 편광판을 이 순서로 갖는 액정 패널을 제조하였다. 이 때, 각 층의 적층에는 아크릴계 점착제를 사용하였다. 이 액정 패널을 액정 표시 장치에 장착하고, 백라이트를 점등시키고 10 분 후에 콘트라스트를 측정하였다. 얻어진 특성 및 액정 패널 전체의 두께 등은 표 3 과 같다.
Figure 112008008695358-PCT00007
〔평가〕
실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 2 로부터 명백한 바와 같이, 제 1 및 제 2 광학 보상층이 각각 코팅층이고, 제 1 및 제 2 네거티브 C 플레이트가 각각 코팅층임으로써, 액정 패널 전체의 두께를 현저히 얇게 할 수 있다. 실시예 1 과 비교예 1 을 대비시키면, 콘트라스트 50 이상인 영역은 동일한 결과였지만, 실시예 1 은 비교예 1 과 비교하여 액정 셀 이외의 필름 부분의 두께는 약 절반으로, 박형의 액정 패널을 얻을 수 있었다. 게다가, 실시예 1 은 비교예 2 와 비교하여, 콘트라스트 50 이상인 영역에 있어서의 극각이 크다. 이 사실로부터, 본 발명의 액정 패널은, 경사 방향의 콘트라스트가 우수하고, 또한, 박형화가 가능하다는 것을 알 수 있다.
산업상이용가능성
본 발명의 액정 패널은 각종 화상 표시 장치 (예를 들어, 액정 표시 장치) 에 적합하게 사용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 액정 셀과, 상기 액정 셀의 일방의 측에 배치된 제 1 편광자와, 상기 액정 셀의 타방의 측에 배치된 제 2 편광자와, 상기 제 1 편광자와 상기 액정 셀 사이에 배치된 제 1 보호층, 제 1 광학 보상층 및 제 1 네거티브 C 플레이트와, 상기 액정 셀과 상기 제 2 편광자 사이에 배치된 제 2 네거티브 C 플레이트, 제 2 광학 보상층 및 제 2 보호층을 구비하고,
    상기 제 1 광학 보상층은, 제 1 보호층과 제 1 네거티브 C 플레이트 사이에, 또한, 상기 제 1 보호층에 접착제를 개재하지 않고 밀접하게 배치되고,
    상기 제 2 광학 보상층은, 제 2 네거티브 C 플레이트와 제 2 보호층 사이에, 또한, 상기 제 2 보호층에 접착제를 개재하지 않고 밀접하게 배치되고,
    상기 제 1 광학 보상층 및 상기 제 2 광학 보상층은 λ/4 판으로서 기능하는 코팅층으로서, 각각의 두께가 0.3 ∼ 3㎛ 이며,
    상기 제 1 네거티브 C 플레이트 및 상기 제 2 네거티브 C 플레이트는 코팅층으로서, 각각의 두께가 0.5 ∼ 10㎛ 인, 액정 패널.
  2. 제 1 항에 기재된 액정 패널을 포함하는, 액정 표시 장치.
  3. 제 1 보호층의 표면에 배향 처리를 실시하는 공정과;
    상기 제 1 보호층의 배향 처리를 실시한 표면에, 제 1 광학 보상층을 형성하 는 공정과;
    제 1 보호층의 표면에, 제 1 편광자를 적층하는 공정과;
    제 1 네거티브 C 플레이트를 상기 제 1 광학 보상층의 제 1 보호층과는 반대측의 표면에 부착시켜 제 1 적층체를 얻는 공정과;
    상기 제 1 적층체의 제 1 네거티브 C 플레이트측을 액정 셀의 일방의 면에 부착시키는 공정을 포함하고,
    제 2 보호층의 표면에 배향 처리를 실시하는 공정과;
    상기 제 2 보호층의 배향 처리를 실시한 표면에, 제 2 광학 보상층을 형성하는 공정과;
    제 2 보호층의 표면에, 제 2 편광자를 적층하는 공정과;
    제 2 네거티브 C 플레이트를 상기 제 2 광학 보상층의 제 2 보호층과는 반대측의 표면에 부착시켜 제 2 적층체를 얻는 공정과;
    상기 제 2 적층체의 제 2 네거티브 C 플레이트측을 액정 셀의 타방의 면에 부착시키는 공정을 포함하는, 액정 패널의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 보상층을 형성하는 공정은, 제 1 보호층에 액정 재료를 도공하는 공정과; 그 도공된 액정 재료를 상기 액정 재료가 액정상을 나타내는 온도에서 처리하는 공정을 포함하는, 액정 패널의 제조 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 네거티브 C 플레이트는, 기재에 액정 재료와 카이랄제를 함유하는 액정 조성물을 도공하는 공정과; 그 도공된 액정 조성물을 상기 액정 재료가 액정상을 나타내는 온도에서 처리하는 공정을 포함하는 방법에 의해 형성되고,
    상기 제 1 네거티브 C 플레이트를 상기 제 1 광학 보상층의 제 1 보호층과는 반대측의 표면에 부착시킨 후, 상기 기재를 박리하는 공정을 추가로 포함하는, 액정 패널의 제조 방법.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 보상층을 형성하는 공정은, 제 2 보호층에 액정 재료를 도공하는 공정과; 그 도공된 액정 재료를 상기 액정 재료가 액정상을 나타내는 온도에서 처리하는 공정을 포함하는, 액정 패널의 제조 방법.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 네거티브 C 플레이트는, 기재에 액정 재료와 카이랄제를 함유하는 액정 조성물을 도공하는 공정과; 그 도공된 액정 조성물을 상기 액정 재료가 액정상을 나타내는 온도에서 처리하는 공정을 포함하는 방법에 의해 형성되고,
    상기 제 2 네거티브 C 플레이트를 상기 제 2 광학 보상층의 제 2 보호층과는 반대측의 표면에 부착시킨 후, 상기 기재를 박리하는 공정을 추가로 포함하는, 액정 패널의 제조 방법.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 네거티브 C 플레이트는, 기재에 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 비액정 폴리머를 함유하는 용액을 도공하는 공정을 포함하는 방법에 의해 형성되고,
    상기 제 1 네거티브 C 플레이트를 상기 제 1 광학 보상층의 제 1 보호층과는 반대측의 표면에 부착시킨 후, 상기 기재를 박리하는 공정을 추가로 포함하는, 액정 패널의 제조 방법.
  9. 제 3 항, 제 4 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 네거티브 C 플레이트는, 기재에 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 비액정 폴리머를 함유하는 용액을 도공하는 공정을 포함하는 방법에 의해 형성되고,
    상기 제 2 네거티브 C 플레이트를 상기 제 2 광학 보상층의 제 2 보호층과는 반대측의 표면에 부착시킨 후, 상기 기재를 박리하는 공정을 추가로 포함하는, 액정 패널의 제조 방법.
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