KR20090033113A - 적층된 광학 필름, 편광판 및 액정 디스플레이 디바이스 - Google Patents

적층된 광학 필름, 편광판 및 액정 디스플레이 디바이스 Download PDF

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야스유키 사사다
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

제 1 광학 이방성층, 및 제 2 광학 이방성층을 포함하고, 제 1 광학 이방성층의 지상축 (slow phase axis) 이 제 2 광학 이방성층의 지상축과 사실상 수직인 경우 식 (1) 을 만족하고,
-10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm 식 (1)
제 1 광학 이방성층의 지상축이 제 2 광학 이방성층의 지상축과 사실상 평행한 경우 식 (2) 를 만족하며,
-10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm 식 (2)
적층된 광학 필름의 전체 면내 리타데이션 값 (in-plane retardation value) (Re) 이 30nm≤Re≤500nm 를 만족하고,
여기서, ΔRe1 은 제 1 광학 이방성층에 대해 "Re1 (80% 인 RH 에서) - Re1 (50% 인 RH 에서)" 로부터 계산되는 값을 나타내고, ΔRe2 는 제 2 광학 이방성층에 대해 "Re2 (80% 인 RH 에서) - Re2 (50% 인 RH 에서)" 로부터 계산된 값을 나타내는 적층된 광학 필름.
광학 필름, 광학 이방성층, 편광자, 편광판, 지상축

Description

적층된 광학 필름, 편광판 및 액정 디스플레이 디바이스{LAMINATED OPTICAL FILM, POLARIZING PLATE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 적층된 광학 필름, 그 광학 필름을 포함한 편광판 및 그 편광판을 이용한 액정 디스플레이 디바이스에 관한 것이다.
액정 디스플레이 디바이스에는 예를 들어, 시야각을 확대시키기 위하여 광학 이방성을 갖는 광학 필름 (위상차 필름) 을 제공한다. 이들 광학 필름들의 광학 특성들 (예를 들어, 면내 리타데이션 값들) 을 조정하여 액정 디스플레이 디바이스들의 투과율을 제어할 수 있으며; 따라서 광학 필름들의 광학 특성들에 대한 보다 넓은 범위의 요구가 있다.
따라서, 광학 필름들의 적층에 의해 광학 필름들의 광학 특성들의 범위가 확대된다.
이런 종류의 광학 필름들은 투명 폴리머 필름들로 이루어지기 때문에 습도에 의해 쉽게 영향을 받는다. 따라서, 습도가 변화할 경우, 자신들의 광학 특성들도 변화할 수도 있다. 광학 필름들의 광학 특성들이 변화하는 경우, 액정 디스플레이 디바이스들의 화질도 변화하기 때문에 문제이다.
특히 복수의 광학 필름들이 서로의 상부에 놓이는 경우, 광학 필름들의 수가 증가함에 따라 습도 변화에 기인하는 광학 특성의 변화에 의해 더 큰 효과가 야기되는 문제가 있다.
또한, 최근에, 액정 디스플레이 디바이스들은 습도 조건들과 같은 사용 환경의 변화에 대해 내구성이 강하게 요구되는, 카 네비게이션 시스템들 및 차량용 디스플레이 유닛들, 예를 들어, 인스트루먼트 패널들에 사용되었다. 따라서, 습도 변화에 대한 내구성을 갖는 광학 필름의 대책이 특히 기대된다.
예를 들어, 일본 특허공개공보 (JP-A) 제 2006-39211 호는 2 개의 위상차 판들의 치수 변경 방향들을 직교하게 설정함으로써 치수 변경에 따라 광학 특성의 변화를 감소시키는 기술을 개시한다.
이런 종류의 위상차 판들 (광학 필름들) 은 심지어 치수의 변경이 없는 경우에서도 습도 변화에 따라 광학 특성이 아마 변화한다. 이러한 경우, 광학 특성의 변화를 감소시킬 수 없기 때문에 JP-A 제 2006-39211 호에 기재된 기술은 문제가 있다.
본 발명의 목적은 심지어 습도 변화에 따라 자신의 층들의 광학 특성값들이 변화하더라도 적층된 광학 필름의 전체 광학 특성값의 변화를 감소시킬 수 있는 적층된 광학 필름; 그 적층된 광학 필름을 포함한 편광판; 및 그 편광판을 이용한 액 정 디스플레이 디바이스를 제공하는 데 있다.
상술된 문제들을 해결하기 위한 수단들은 다음과 같다.
<1> 제 1 광학 이방성층, 및 제 2 광학 이방성층을 포함하고, 상기 제 1 광학 이방성층의 지상축 (slow phase axis) 이 상기 제 2 광학 이방성층의 지상축과 사실상 수직인 경우 식 (1) 을 만족하고,
-10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm 식 (1)
상기 제 1 광학 이방성층의 지상축이 상기 제 2 광학 이방성층의 지상축과 사실상 평행한 경우 식 (2) 를 만족하고,
-10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm 식 (2)
적층된 광학 필름의 전체 면내 리타데이션 값 (in-plane retardation value) (Re) 이 30nm≤Re≤500nm 를 만족하고,
여기서, ΔRe1 은 상기 제 1 광학 이방성층에 대해 Re1 (80% 인 상대 습도에서) - Re1 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내고, ΔRe2 는 상기 제 2 광학 이방성층에 대해 Re2 (80% 인 상대 습도에서) - Re2 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내는, 적층된 광학 필름.
<2> <1> 에 있어서, 상기 제 1 광학 이방성층의 Rth1 및 상기 제 2 광학 이방성층의 Rth2 는 식 (3) 및 식 (4) 중 하나를 만족하고,
ΔRth1≥0nm 및 ΔRth2≤0nm 식 (3)
ΔRth1<0nm 및 ΔRth2>0nm 식 (4)
상기 적층된 광학 필름의 전체 두께 방향 리타데이션 값 (Rth) 이 50nm≤ Rth≤500nm 를 만족하며,
여기서, ΔRth1 은 상기 제 1 광학 이방성층에 대해 Rth1 (80% 인 상대 습도에서) - Rth1 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내고, ΔRth2 는 상기 제 2 광학 이방성층에 대해 Rth2 (80% 인 상대 습도에서) - Rth2 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내는, 적층된 광학 필름.
<3> <1> 및 <2> 중 어느 하나에 있어서, 상기 제 1 광학 이방성층 및 상기 제 2 광학 이방성층은 그들 모두가 롤 형태인 경우, 롤-투-롤 (roll-to-roll) 처리에 의해 서로 부착되는, 적층된 광학 필름.
<4> <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 있어서, 제 3 광학 이방성층을 더 포함하고, 상기 제 3 광학 이방성층은 하이브리드 배향 디스코틱 액정층 (hybrid aligned discotic liquid crystal layer) 으로 형성되는, 적층된 광학 필름.
<5> <4> 에 있어서, 상기 제 3 광학 이방성층이 형성되는 경우, 러빙 방향 (rubbing direction) 은 상기 제 1 광학 이방성층의 지상축과 상기 제 2 광학 이방성층의 지상축에 대해 40° 내지 50° 로 기울어진, 적층된 광학 필름.
<6> <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 상기 적층된 광학 필름, 및 편광자를 포함하는, 편광판.
<7> <6> 에 기재된 편광판, 및 액정셀을 포함하는, 액정 디스플레이 디바이스.
<8> <7> 에 있어서, 상기 액정셀은 OCB 모드의 액정셀인, 액정 디스플레이 디바이스.
본 발명에 따르면, 종래 기술의 문제점을 해결하고 심지어 습도 변화에 따라 자신의 층들의 광학 특성값들이 변화하더라도 적층된 광학 필름의 전체 광학 특성값의 변화를 감소시킬 수 있는 적층된 광학 필름; 그 적층된 광학 필름을 포함한 편광판; 및 그 편광판을 이용한 액정 디스플레이 디바이스를 제공할 수 있다.
다음은 본 발명의 적층된 광학 필름, 편광판 및 액정 디스플레이 디바이스를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태들의 설명에서, "평행한", "직교인" 및 "직교 (수직) 으로" 란 용어들 각각이 5° 미만의 각도 오차 (angular error) 를 포함한다. 그 각도 오차는 4° 미만이 바람직하고, 3° 미만이 더욱 바람직하다.
각도에서는, "+" 기호는 시계 방향을 표시하고, "-" 기호는 반시계 방향을 표시한다.
"지상축 (slow phase axis)" 이란 용어는 굴절률이 최대값을 갖는 방향을 표시한다. 달리 언급하지 않으면, 굴절률에 대한 측정 파장은 가시광 영역의 값 (λ=550nm) 을 갖는다.
본 발명의 실시형태들의 설명에서는, 이하에 도시되는 식 (I) 에 의해 측정 타깃 (필름) 의 면내 리타데이션 값 Re (Re1 및 Re2) 를 정의하고, 위상차 측정 장치 KOBRA-21ADH 또는 KOBRA-WR (Oji Scientific Instruments 제조) 을 이용하여 λnm 인 파장을 갖는 빔을 필름 법선 방향으로 입사시켜 측정한다. 측정 파장 (λnm) 의 선택에서는, 수동으로 파장 선택 필터를 교체할 수도 있거나, 프로그램 등에 따라 파장 선택 필터의 측정값을 변환할 수도 있다.
Re=(nx-ny)×d 식 (I)
식 (I) 에서, "nx" 및 "ny" 는 각각 측정 타깃의 면내에서의 지상축 방향의 굴절률과 진상축 (advanced phase axis) 방향의 굴절률을 표시하고; "d" 는 측정 타깃의 두께를 표시한다.
일축성 굴절률 타원체 또는 이축성 굴절률 타원체 (uniaxial or biaxial index ellipsoid) 로 측정될 필름을 표현할 수 있는 경우, 다음 방법에 따라 두께 방향의 리타데이션 값 Rth 를 계산한다.
경사진 축 (회전축) 으로서 필름 면내에서의 지상축 (KOBRA-21ADH 또는 KOBRA-WR 에 의해 판정) 을 이용하기 때문에 (지상축이 없는 경우에는, 필름 면내에서의 임의의 방향을 회전축으로서 이용함), 필름 법선 방향에 대해 10°간격으로 각 측에 대해 50°까지 상이한 각도로 설정된 경사진 방향들로부터 λnm 인 파장을 갖는 빔을 입사시켜 전체 6 개소에서 Re 를 측정하고; 이후 측정된 리타데이션 값들, 평균 굴절률의 가정값 및 입력된 필름 두께 값에 기초하여 KOBRA-21ADH 또는 KOBRA-WR 에 의해 Rth 를 계산한다.
상기에서, 회전축으로서 필름 면내에서의 지상축을 이용하고 필름 법선 방향에 대해 소정의 경사진 각도에서 리타데이션 값이 0 인 방향이 존재하는 필름의 경우, 그 소정의 경사진 각도보다 큰 경사진 각도에서의 리타데이션 값은 마이너스 기호로 주어지고, 이후 KOBRA-21ADH 또는 KOBRA-WR 에 의해 Rth 를 계산한다.
또한, 지상축이 경사진 축 (회전축) 으로서 사용되는 경우 (지상축이 없는 경우에는, 필름 면내에서의 임의의 방향을 회전축으로서 이용함), 2 개의 임의의 경사진 방향들에 관하여 리타데이션 값들을 측정할 수도 있고, 그 리타데이션 값들, 평균 굴절률의 가정값 및 입력된 막두께에 기초하여 이하의 식 (A) 및 식 (II) 로부터 Rth 를 계산할 수도 있다.
Figure 112008067806458-PAT00001
식 (A)
식 (A) 에서, Re(θ) 는 법선 방향에 대해 각도 θ 로 기울어진 방향에서의 리타데이션 값을 의미한다.
또한 식 (A) 에서, "nx" 는 면내에서의 지상축 방향의 굴절률을 나타내고, "ny" 는 면내에서의 "nx" 과 수직인 방향의 굴절률을 나타내며, "nz" 는 "nx" 및 "ny" 과 수직인 방향의 굴절률을 나타낸다.
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d 식 (II)
일축성 굴절률 타원체 또는 이축성 굴절률 타원체로 측정될 필름을 표현할 수 없는 경우, 즉 필름이 광학축을 갖지 않는 경우, 다음 방법에 따라 Rth 를 계산한다.
경사진 축 (회전축) 으로서 필름 면내에서의 지상축 (KOBRA-21ADH 또는 KOBRA-WR 에 의해 판정) 을 이용하기 때문에, 필름 법선 방향에 대해 10° 간격으 로 -50° 내지 +50° 인 범위의 상이한 각도들에서 설정된 경사진 방향들로부터 λ㎚ 인 파장을 갖는 빔을 입사시켜 전체 11 개소에서 Re 를 측정하며; 측정된 리타데이션 값들, 평균 굴절률의 가정값, 및 입력된 필름 두께 값에 기초하여 KOBRA-21ADH 또는 KOBRA-WR 에 의해 Rth 를 계산한다.
측정에서는, 폴리머 핸드북 (John Wiley & Sons, Inc) 에서나 광학 필름의 카탈로그에서 언급된 적당한 값들로부터 평균 굴절률의 가정값을 선택할 수도 있다. 광학 필름의 평균 굴절률 값을 알지 못하는 경우, 아베 굴절계 (Abbe refractometer) 를 이용하여 그 값을 측정할 수 있다. 주요 광학 필름들의 평균 굴절률 값은 이하의 예시들과 같다: 셀룰로오스 아실레이트 (1.48), 시클로올레핀 폴리머 (1.52), 폴리카보네이트 (1.59), 폴리메틸 메타크릴레이트 (1.49), 폴리스티렌 (1.59). 평균 굴절률의 가정값과 막두께 값의 입력에 의하여, KOBRA-21ADH 또는 KOBRA-WR 은 nx, ny 및 nz 를 계산한다. 계산된 nx, ny 및 nz 에 기초하여, 식 Nz=(nx-nz)/(nx-ny) 를 계산할 수 있다.
[적층된 광학 필름]
적층된 광학 필름은 적어도 2 개의 광학 이방성층들을 포함한다. 본 발명에서, 그 광학 이방성층들 중 하나의 층은 "제 1 광학 이방성층" 으로 참조되고, 그 광학 이방성층들 중 다른 층은 "제 2 광학 이방성층" 으로 참조된다.
제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층 각각은 그들의 면 내에서의 지상축을 갖는다.
여기서, 제 1 광학 이방성층의 면내 리타데이션 값은 Re1 로 표시되고, 제 2 광학 이방성층의 면내 리타데이션 값은 Re2 로 표시된다.
서로의 상부에 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 놓이는 적층된 광학 필름의 면내 리타데이션 값은 Re 로 표시된다.
본 발명의 적층된 광학 필름에 대해서, 적층된 광학 필름의 전체 면내 리타데이션 값 Re 는 30nm≤Re≤500nm 를 만족하고, 적층된 광학 필름의 전체 면내 리타데이션 값 (Re) 은 습도 조건들의 변화에 의해 광학 이방성 층들의 광학 특성값들 (Re1 및 Re2) 이 변화하더라도 초기 특성값으로부터 변화하지 않는다.
제 1 광학 이방성층의 두께 방향 리타데이션 값은 Rth1 로 표시되고, 제 2 광학 이방성층의 두께 방향 리타데이션 값은 Rth2 로 표시된다.
제 1 광학 이방성층과 제 2 광학 이방성층이 서로의 상부에 놓이는 적층된 광학 필름의 두께 방향 리타데이션 값은 Rth 로 표시된다.
본 발명의 적층된 광학 필름에서는, 적층된 광학 필름의 전체 두께 방향 리타데이션 값 (Rth) 은 50nm≤Rth≤500nm 를 만족하고, 적층된 광학 필름의 전체 두께 방향 리타데이션 값 (Rth) 은 심지어 습도 조건의 변화에 의해 광학 이방성층들의 광학 특성값들 (Rth1 및 Rth2) 이 변화되더라도 초기 특성 값으로부터 변화되지 않는다.
다음은 실시예들로서 제 1 실시형태, 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태를 기술함으로써 구체적 방식으로 본 발명의 적층된 광학 필름의 구조를 설명한다.
<제 1 실시형태>
제 1 실시형태의 적층된 광학 필름은 적어도 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광 학 이방성층을 포함하고, 제 1 광학 이방성층과 제 2 광학 이방성층은 제 1 광학 이방성층의 면 내에서의 지상축이 제 2 광학 이방성층의 면 내에서의 지상축과 사실상 수직하도록 서로의 상부에 놓인다.
제 1 광학 이방성층과 제 2 광학 이방성층이 이렇게 놓인 경우, 제 1 광학 이방성층에 의해 야기된 위상차 및 제 2 광학 이방성층에 의해 야기된 위상차는 서로 오프셋된다.
여기서, 50% 인 상대 습도에서의 제 1 광학 이방성층의 Re1 은 Re1 (50%RH) 으로 표시되고, 80% 인 상대 습도에서의 제 1 광학 이방성층의 Re1 은 Re1 (80%RH) 으로 표시된다.
유사하게, 50% 인 상대 습도에서의 제 2 광학 이방성층의 Re2 는 Re2 (50%RH) 로 표시되고, 80% 인 상대 습도에서의 제 2 광학 이방성층의 Re2 는 Re2 (80%RH) 로 표시된다.
Re1 (80%RH) - Re1 (50%RH) 인 식은 ΔRe1 으로 표시되고, Re2 (80%RH) - Re2 (50%RH) 인 식은 ΔRe2 로 표시된다.
위에서 서술된 바와 같이 지상축들이 배치되는 제 1 광학 이방성층과 제 2 광학 이방성층은 이하에 도시된 식 (1) 을 만족한다.
-10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm 식 (1)
여기서, 도 1 을 참조하여 식 (1) 을 상세히 설명한다. 도 1 은 식 (1) 을 나타내는 그래프이고, 여기서 수직축은 ΔRe1 을 나타내고, 수평축은 ΔRe2 를 나타낸다.
식 (1) 은 도 1 에 도시된 직선 ΔRe1-ΔRe2=10 (참조 부호 1 로 표시) 과 직선 ΔRe1-ΔRe2=-10 (참조 부호 2 로 표시) 사이에 개재된 영역에 대응한다.
본 실시형태의 적층된 광학 필름은 각각 그 영역 내에 존재하는 ΔRe1 및 ΔRe2 를 갖는 제 1 광학 이방성층과 제 2 광학 이방성층을 포함한다.
위의 식 (1) 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층의 경우, 본 실시형태의 적층된 광학 필름은 심지어 습도 조건의 변화에 의해 제 1 광학 이방성층의 Re1 및 제 2 광학 이방성층의 Re2 가 변화되더라도 적층된 광학 필름의 전체 면내 리타데이션 값 (Re) 이 초기 특성값으로부터 변화하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 위의 식 (1) 을 만족하고 ΔRe1>0 및 ΔRe2>0 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 선택되는 경우, 심지어 적층된 광학 필름의 습도의 변화 (상승) 에 의해 광학 이방성층들의 Re1 및 Re2 가 변화 (증가) 하더라도, Re1 의 증가와 Re2 의 증가는 서로를 오프셋시킨다.
한편, 위의 식 (1) 을 만족하고 ΔRe1<0 및 ΔRe2<0 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 선택되는 경우, 심지어 적층된 광학 필름의 습도의 변화 (상승) 에 의해 광학 이방성층들의 Re1 및 Re2 가 변화 (감소) 하더라도, Re1 의 감소와 Re2 의 감소는 서로를 오프셋시킨다.
또한, 위의 식 (1) 을 만족하고 ΔRe1<0 및 ΔRe2>0 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 선택되는 경우, 적층된 광학 필름의 습도가 변화 (상승) 할 때, 제 1 광학 이방성층의 Re1 은 감소하고 제 2 광학 이방성층의 Re2 는 증가한다.
본 실시형태의 적층된 광학 필름에서는, 서로 수직하게 지상축들이 배치되는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 포함하여, Re1 의 감소와 Re2 의 증가가 서로를 오프셋시키지 않더라도, 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 위의 식 (1) 을 만족하는 한 적층된 광학 필름의 전체 Re 에 대한 감소 및 증가가 갖는 효과는 허용될 수 있다.
한편, 위의 식 (1) 을 만족하고 또한 ΔRe1>0 및 ΔRe2<0 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 선택되는 경우, 적층된 광학 필름의 습도가 변화 (상승) 할 때, 제 1 광학 이방성층의 Re1 은 증가하고 제 2 광학 이방성층의 Re2 는 감소한다.
본 실시형태의 적층된 광학 필름에서는, 서로 수직하게 지상축들이 배치되는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 포함하여, Re1 의 증가와 Re2 의 감소가 서로를 오프셋시키지 않더라도, 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 위의 식 (1) 을 만족하는 한 적층된 광학 필름의 전체 Re 에 대한 감소 및 증가가 갖는 효과는 허용될 수 있다.
또한, ΔRe1=0 및 ΔRe2=0 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 선택되는 경우, 적층된 광학 필름의 습도가 변화되더라도 광학 이방성층들의 면내 리타데이션 값들이 변화하지 않고, 이로써 적층된 광학 필름의 전체 면내 리타데이션 값 Re 도 또한 변화되지 않는다.
<제 2 실시형태>
제 2 실시형태의 적층된 광학 필름은 적어도 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 포함하고, 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층은 제 1 광학 이방성층의 면 내에서의 지상축이 제 2 광학 이방성층의 면 내에서의 지상축과 사실상 평행하도록 서로의 상부에 놓인다.
제 1 광학 이방성층과 제 2 광학 이방성층이 이렇게 놓인 경우, 제 1 광학 이방성층에 의해 야기된 위상차와 제 2 광학 이방성층에 의해 야기된 위상차는 함께 더해질 수 있다.
위에서 서술된 바와 같이 지상축들이 배치되는 제 1 광학 이방성층과 제 2 광학 이방성층은 이하에서 도시되는 식 (2) 를 만족한다.
-10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm 식 (2)
식 (2) 에서의 ΔRe1 및 ΔRe2 의 정의들은 제 1 실시형태의 ΔRe1 및 ΔRe2 의 정의들과 동일하다는 것을 주목한다.
여기서, 도 2 를 참조하여 식 (2) 를 상세히 설명한다. 도 2 는 식 (2) 를 나타내는 그래프이고, 여기서 수직축은 ΔRe1 을 나타내고, 수평축은 ΔRe2 를 나타낸다.
식 (2) 는 도 2 에 도시된 직선 ΔRe1+ΔRe2=10 (참조 부호 11 로 표시) 과 직선 ΔRe1+ΔRe2=-10 (참조 부호 12 로 표시) 사이에 개재된 영역에 대응한다.
본 실시형태의 적층된 광학 필름은 각각 그 영역 내에 존재하는 ΔRe1및 ΔRe2 를 갖는 제 1 광학 이방성층과 제 2 광학 이방성층을 포함한다.
위의 식 (2) 를 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층의 경 우, 본 실시형태의 적층된 광학 필름은 심지어 습도 조건의 변화에 의해 제 1 광학 이방성층의 Re1 및 제 2 광학 이방성층의 Re2 가 변화하더라도 적층된 광학 필름의 전체 면내 리타데이션 값 (Re) 이 초기 특성값으로부터 변화하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 위의 식 (2) 를 만족하고 또한 ΔRe1<0 및 ΔRe2>0 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 선택되는 경우, 적층된 광학 필름의 습도의 변화 (상승) 에 의해 제 1 광학 이방성층의 Re1 이 감소하고 제 2 광학 이방성층의 Re2 가 증가하더라도, Re1 의 감소와 Re2 의 증가는 서로를 오프셋시킨다.
한편, 위의 식 (2) 를 만족하고 또한 ΔRe1>0 및 ΔRe2<0 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 선택되는 경우, 적층된 광학 필름의 습도의 변화 (상승) 에 의해 광학 이방성층의 Re1 이 증가하고 광학 이방성층의 Re2 가 감소하더라도, Re1 의 증가와 Re2 의 감소는 서로를 오프셋시킨다.
또한, 위의 식 (2) 를 만족하고 그리고 ΔRe1>0 및 ΔRe2>0 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 선택되는 경우, 적층된 광학 필름의 습도가 변화 (상승) 할 때, 광학 이방성층들의 Re1 및 Re2 는 증가한다.
본 실시형태의 적층된 광학 필름에서는, 서로 평행하게 지상축들이 배치되는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 포함하여, Re1 의 증가와 Re2 의 증가가 서로를 오프셋시키지 않더라도, 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 위의 식 (2) 를 만족하는 한 적층된 광학 필름의 전체 Re 에 대한 증가들이 갖 는 효과는 허용될 수 있다.
한편, 위의 식 (2) 를 만족하고 또한 ΔRe1<0 및 ΔRe2<0 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 선택되는 경우, 적층된 광학 필름의 습도가 변화 (상승) 할 때, 광학 이방성층들의 Re1 및 Re2 는 감소한다.
본 실시형태의 적층된 광학 필름에서는, 서로 평행하게 지상축들이 배치되는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 포함하여, Re1 의 감소와 Re2 의 감소가 서로를 오프셋시키지 않더라도, 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 위의 식 (2) 를 만족하는 한 적층된 광학 필름의 전체 Re 에 대한 감소가 갖는 효과는 허용될 수 있다.
또한, ΔRe1=0 및 ΔRe2=0 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층이 선택되는 경우, 심지어 적층된 광학 필름의 습도가 변화하더라도 광학 이방성층들의 면내 리타데이션 값들이 변화되지 않더라도, 이로써 적층된 광학 필름의 전체 Re 도 또한 변화되지 않는다.
<제 3 실시형태>
제 3 실시형태의 적층된 광학 필름은 적어도 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 포함한다.
여기서, 50% 인 상대 습도에서의 제 1 광학 이방성층의 Rth1 은 Rth1 (50%RH) 으로 표시되고, 80% 인 상대 습도에서의 제 1 광학 이방성층의 Rth1 은 Rth1 (80%RH) 으로 표시된다.
유사하게, 50% 인 상대 습도에서의 제 2 광학 이방성층의 Rth2 는 Rth2 (50%RH) 로 표시되고, 80% 인 상대 습도에서의 제 2 광학 이방성층의 Rth2 는 Rth2 (80%RH) 로 표시된다.
Rth1 (80%RH) - Rth1 (50%RH) 인 식은 ΔRth1 으로 표시되고, Rth2 (80%RH) - Rth2 (50%RH) 인 식은 ΔRth2 로 표시된다.
본 실시형태의 적층된 광학 필름은 아래에 나타내는 식 (3) 또는 식 (4) 중 어느 하나를 만족한다.
ΔRth1≥0㎚ 및 ΔRth2≤0㎚ 식 (3)
ΔRth1<0㎚ 및 ΔRth2>0㎚ 식 (4)
본 실시형태의 적층된 광학 필름에서, 적층된 광학 필름의 전체 두께 방향 리타데이션 값 Rth 는 50㎚≤Rth≤500㎚ 를 만족한다.
구체적으로, 본 실시형태의 적층된 광학 필름에서, 적층된 광학 필름의 전체 Rth 는 50㎚≤Rth≤500㎚ 를 만족하고, 습도 조건의 변화에 의해 광학 이방성 층들의 광학 특성값들 (Rth1 및 Rth2) 이 변화되더라도 적층된 광학 필름의 전체 두께 방향 리타데이션 값 (Rth) 은 초기 특성값으로부터 변화하지 않는다.
여기서, 도 3 을 참조하여 식 (3) 및 식 (4) 를 상세히 설명한다. 도 3 은 수직축이 ΔRth1 을 나타내고 수평축이 ΔRth2 를 나타내는 식 (3) 및 식 (4) 를 도시하는 그래프이다.
식 (3) 은 도 3 에 도시된 영역 3 (참조부호 3 으로 표시) 에 대응하고 식 (4) 는 도 3 에 도시된 영역 4 (참조부호 4 로 표시) 에 대응한다.
본 실시형태의 적층된 광학 필름은 영역 3 또는 영역 4 중 어느 하나에 존재 하는 ΔRth1 및 ΔRth2 를 각각 갖는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 포함한다.
위의 식 (3) 또는 식 (4) 중 어느 하나를 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층의 경우, 본 실시형태의 적층된 광학 필름은 심지어 습도 조건의 변화에 의해 제 1 광학 이방성층의 Rth1 및 제 2 광학 이방성층의 Rth2 가 변화되더라도 적층된 광학 필름의 전체 두께 방향 리타데이션 값 (Rth) 이 초기 특성값으로부터 변화하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 위의 식 (3) 을 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 선택하는 경우, 습도의 변화 (상승) 에 의해 제 1 광학 이방성층의 Rth1 이 감소하고 제 2 광학 이방성층의 Rth2 가 증가하더라도 Rth1 의 감소 및 Rth2 의 증가는 서로를 오프셋시킨다.
한편, 위의 식 (4) 를 만족하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 선택하는 경우, 습도의 변화 (상승) 에 의해 제 1 광학 이방성층의 Rth1 이 증가하고 제 2 광학 이방성층의 Rth2 가 감소하더라도 Rth1 의 증가 및 Rth2 의 감소는 서로를 오프셋시킨다.
(적층된 광학 필름의 제조)
본 발명의 적층된 광학 필름을 구성하는 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층은 위의 식 (1) 내지 식 (4) 중 적어도 하나 식을 만족하도록 공지된 재료로부터 적절히 선택하여 제조된다.
예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트 및 셀룰로오스 디아세테이트와 같은 셀룰 로오스 에스테르, 노르보르넨 폴리머, 및 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 아크릴 폴리머에 의해 예시된 공지의 폴리머들로 형성된 광학 필름을 이용하는 것이 가능하다.
또한, ARTON (등록 상표) 및 ZEONEX (등록 상표) 와 같은 노르보르넨 폴리머들에 의해 예시된 시중에서 입수가능한 폴리머들이 사용될 수도 있다.
예를 들어, 제 1 실시형태의 적층된 광학 필름에서는, 습도 변화에 의해 제 1 광학 이방성층과 제 2 광학 이방성층의 광학 특성값들 (Re1 및 Re2) 모두가 증가되거나 감소되는 것이 가능한 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 제 1 실시형태에서, 이러한 재료의 선택은 습도 변화에 의해 야기된 광학 이방성층들의 광학 특성의 변화를 오프셋하는 것을 가능케 한다.
한편, 제 2 실시형태의 적층된 광학 필름에 대해, 습도 변화에 의해 각각 하나의 광학 이방성층의 광학 특성값 (예를 들어, Re1) 과 다른 광학 이방성층의 광학 특성값 (예를 들어, Re2) 이 각각 증가하거나 감소하는 것이 가능한 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 제 2 실시형태에서, 이러한 재료의 선택은 습도 변화에 의해 야기된 광학 이방성층들의 광학 특성에서 변화를 오프셋하는 것을 가능케 한다.
(제 3 광학 이방성층)
본 발명의 적층된 광학 필름은 제 3 광학 이방성층을 더 포함할 수도 있다. 제 3 광학 이방성층은 액정성 화합물로 이루어진 광학 이방성층이 바람직하다.
[봉상 액정성 화합물]
본 발명에 사용될 수 있는 봉상 액정성 화합물들 중 적합한 예들은 아조메틴, 아족시, 시아노비페닐, 시아노페닐 에스테르, 벤조산 에스테르, 시클로헥산카르복실산 페닐 에스테르, 시아노페닐시클로헥산, 시아노-치환 페닐피리미딘, 알콕시-치환 페닐피리미딘, 페닐디옥산, 톨란 및 알케닐시클로헥실벤조니트릴을 포함한다.
또한, 봉상 액정성 화합물들의 예들은 금속 착물들을 포함한다. 또한, 자신의 반복 단위들 내에 봉상 액정성 화합물들이 함유되는 액정 폴리머들도 사용될 수도 있다. 즉, 봉상 액정성 화합물들은 (액정) 폴리머들에 결합될 수도 있다.
봉상 액정성 화합물은 Kikan Kagaku Sosetsu "Chemistry of Liquid Crystal Compounds (1994) written by The Chemical Society of Japan", Vol. 22 의 Chap 4, Chap 7 및 Chap 11, 및 "Liquid Crystal Device Handbook written by No. 142 Committee of Japan Society for the Promotion of Science" 의 Chap 3 에 기재되어 있다.
본 발명에 사용되는 봉상 액정성 화합물의 복굴절률은 0.001 내지 0.7 의 범위인 것이 바람직하다.
봉상 액정성 화합물은 자신의 배향 상태를 고정하도록 중합성기 (polymerizable group) 를 함유하는 것이 바람직하다. 그 중합성기에 대해서는, 불포화 중합성기나 에폭시기가 적합하고, 불포화 중합성기가 바람직하며, 에틸렌계 불포화 중합성기가 특히 바람직하다.
[디스코틱 액정성 화합물]
디스코틱 액정성 화합물들의 예들은 C.Destrade et al. 의 연구 보고, "Mol. Cryst." (1981), Vol. 71 의 p. 111 에 기재된 벤젠 유도체들; C. Destrade et al. 의 연구 보고들, "Physics lett, A" (1990), Vol. 78 의 p. 82 및 "Mol. Cryst." (1985), Vol. 122 의 p. 141 에 기재된 트룩센 유도체들 (truxene derivatives); B. Kohne et al. 의 연구 보고, "Angew. Chem" (1984), Vol. 96 의 p. 70 에 기재된 시클로헥산 유도체들; 및 J. M. Lehn, et al. 의 연구 보고, "J. Chem. Commun." (1985), p. 1,794 와 J. Zhang et al. 의 연구 보고, "J. Am. Chem. Soc." (1994), Vol. 116 의 p. 2,655 에 기재된 아자크라운 매크로사이클들 (azacrown macrocycles) 및 페닐아세틸렌 매크로사이클들 (phenylacetylene macrocycles) 을 포함한다.
또한, 디스코틱 액정성 화합물들의 예들은 액정성 (liquid crystallinity) 을 나타내는 화합물을 포함하고, 그 화합물에서는 모핵의 측쇄들로서 직쇄형 알킬기, 알콕시기 또는 치환된 벤조일옥시기로 분자들의 중심에서의 모핵을 방사상으로 치환한다. 디스코틱 액정성 화합물들은 분자 또는 분자 응집체가 회전 대칭성을 갖고 고정된 배향을 줄 수 있는 화합물들이 바람직하다.
제 3 광학 이방성층이 디스코틱 액정성 화합물로 이루어진 경우, 제 3 광학 이방성층에 최종적으로 함유된 화합물들은 액정성을 나타낼 필요는 없다.
예를 들어, 열 또는 광에 의해 반응하는 기 (group) 를 갖는 저-분자 디스코틱 액정성 화합물을 이용하고, 그 후 그 저-분자 디스코틱 액정성 화합물이 중합화 되거나 가교화되어 분자 질량이 커지도록 열 또는 광에 의해 그 기를 반응하게 함으로써 제 3 광학 이방성층을 형성하는 경우, 제 3 광학 이방성층 내에 함유된 화합물은 액정성이 부족할 수도 있다.
디스코틱 액정성 화합물들의 적합한 예들은 JP-A 제 08-50206 호, JP-A 제 2006-76992 호의 [0052] 단락, 및 JP-A 제 2007-2220 호의 [0040] 단락 내지 [0063] 단락에 기재되어 있다.
예를 들어, 이하의 일반식 (DI) 및 일반식 (DII) 에 의해 기술되는 화합물들은 높은 복굴절을 나타내기 때문에 디스코틱 액정성 화합물들을 위해 적합하다.
이하의 일반식 (DI) 및 일반식 (DII) 에 의해 기술되는 그들 화합물들 중, 디스코틱 액정성을 나타내는 화합물들이 바람직하고, 각각 디스코틱 네마틱상 (discotic nematic phase) 을 나타내는 화합물들이 특히 바람직하다.
Figure 112008067806458-PAT00002
일반식 (DI)
일반식 (DI) 에서, R1, R2 및 R3 각각은 독립적으로 다음의 일반식 (DI-R) 에 의해 기술되는 기를 나타낸다.
<일반식 (DI-R)>
*-(-L21-Q2)n1-L22-L23-Q1
일반식 (DI-R) 에서, "*" 심볼은 일반식 (DI) 의 H1 내지 H3 중 어느 하나의 측에 기가 결합하는 위치를 나타내고, L21 은 단일 결합이나 2 가 연결기를 나타내고, Q2 는 적어도 하나의 환상 구조를 갖는 2 가의 기를 나타내고, n1 은 0 내지 4 의 정수를 나타내고, L22 는 **-O-, **-O-CO-, **-CO-O-, **-O-CO-O-, **-S-, **-NH-, **-SO2-, **-CH2-, **-CH=CH- 및 **-C≡C- 로부터 선택된 2 가의 연결기를 나타내고 ("**" 심볼은 Q2 의 측에 그 2 가의 연결기가 결합하는 위치를 나타냄), L23 은 -O-, -S-, -C(=O)-, -SO2-, -NH-, -CH2-, -CH=CH-, C≡C- 및 이들의 조합으로부터 선택된 2 가의 연결기를 나타내며, Q1 은 수소 원자나 중합성기를 나타낸다 (중합성기가 수소 원자를 함유하는 경우, 수소기는 치환기에 의해 치환될 수도 있다). n1 이 2 이상인 경우, 복수의 -L21-Q2 는 동일 또는 상이할 수도 있다.
H1, H2 및 H3 각각은 독립적으로 다음의 일반식 (DI-A) 에 의해 기술되는 연결기나 다음의 일반식 (DI-B) 에 의해 기술되는 연결기를 나타낸다.
<일반식 (DI-A)>
Figure 112008067806458-PAT00003
일반식 (DI-A) 에서, YA1 및 YA2 각각은 독립적으로 메틴기 또는 질소 원자를 나타낸다. YA1 및 YA2 중 적어도 하나는 질소 원자인 것이 바람직하고, YA1 및 YA2 모두가 질소 원자인 것이 더욱 바람직하다. XA 는 산소 원자, 황 원자, 메틸렌기 또는 이미노기를 나타내고, 바람직하게는 산소 원자를 나타낸다. "*" 심볼은 위의 일반식 (DI) 의 L1 내지 L3 중 어느 하나의 측에 연결기가 결합하는 위치를 나타내며, "**" 심볼은 위의 일반식 (DI) 의 R1 내지 R3 중 어느 하나의 측에 연결기가 결합하는 위치를 나타낸다.
<일반식 (DI-B)>
Figure 112008067806458-PAT00004
일반식 (DI-B) 에서, YB1 및 YB2 각각은 독립적으로 메틴기 또는 질소 원자를 나타낸다. YB1 및 YB2 중 적어도 하나가 질소 원자인 것이 바람직하고, YB1 및 YB2 모두가 질소 원자인 것이 더욱 바람직하다. XB 는 산소 원자, 황 원자, 메틸렌기 또는 이미노기를 나타내고, 바람직하게는 산소 원자를 나타낸다. "*" 심볼은 위의 일반식 (DI) 의 L1 내지 L3 중 어느 하나의 측에 연결기가 결합하는 위치를 나타내며, "**" 심볼은 위의 일반식 (DI) 의 R1 내지 R3 중 어느 하나의 측에 연결기가 결합하는 위치를 나타낸다.
L1, L2 및 L3 각각은 독립적으로 단일 결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
Y11, Y12 및 Y13 각각은 독립적으로 메틴기 또는 질소 원자를 나타낸다.
Figure 112008067806458-PAT00005
일반식 (DII)
일반식 (DII) 에서, LQ (또는 QL) 는 2 가의 연결기 (L) 와 중합성기 (Q) 의 조합을 의미한다. 2 가의 연결기 (L) 는 알킬렌기, 알케닐렌기, 알릴렌기, -CO-, -NH-, -O-, -S- 및 그들의 조합으로부터 선택된 2 가의 연결기인 것이 바람직하다.
2 가의 연결기 (L) 가 알킬렌기, 알릴렌기, -CO-, -NH-, -O-, 및 -S- 으로부터 선택되는 적어도 2 개의 2 가 기들을 조합하여 형성된 2 가의 연결기인 것이 더욱 바람직하다.
2 가의 연결기 (L) 는 알킬렌기, 알릴렌기, -CO- 및 -O- 로부터 선택되는 적어도 2 개의 2 가 기들을 조합하여 형성된 2 가의 연결기인 것이 가장 바람직하다.
알킬렌기는 1 내지 12 개의 탄소 원자들을 갖는 것이 바람직하다. 알케닐렌기는 2 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 것이 바람직하다. 알릴렌기는 6 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 것이 바람직하다.
중합성기 (Q) 는 중합 반응의 유형에 따라 결정된다. 중합성기 (Q) 는 불포화 중합성기 또는 에폭시기가 바람직하고, 특히 불포화 중합성기가 바람직하고, 특히 에틸렌계 불포화 중합성기가 더욱 바람직하다.
또한, L 및 Q 의 복수의 조합들은 서로 상이할 수도 있으나 동일한 것이 바람직하다.
디스코틱 액정성 화합물의 적합한 예들은 JP-A 제 2005-301206 호에 기재된 화합물들을 포함한다.
표면 (예를 들어, 배향막 표면) 상에 액정성 화합물 중 적어도 한 종류를 함유하는 조성물을 배치하고, 그 액정성 화합물의 분자들을 원하는 배향 상태에 이르게 하고, 중합에 의해 그 분자들을 경화시키며, 이로써 배향 상태를 고정함으로써 제 3 광학 이방성층을 형성하는 것이 바람직하다. 고정된 배향 상태는 하이브리드 배향 상태가 바람직하다. 하이브리드 배향 상태는 층 두께 방향에서 액정 분자의 방향자 방향이 연속적으로 변화하는 배향 상태를 의미한다. 봉상 분자들의 경우에서, 방향자는 주축 방향을 향한다. 디스코틱 분자들의 경우, 방향자는 디스코틱 표면에 수직인 방향을 향한다.
조성물은 액정성 화합물의 분자들을 원하는 배향 상태에 이르게 하고 조성물의 피복성 (coatability) 또는 경화성 (curability) 을 개선하기 위하여 한 종류 이상의 첨가제들을 함유할 수도 있다.
액정성 화합물 (특히 봉상 액정성 화합물) 의 분자들이 하이브리드 방식으로 배향되게 하기 위하여, 층의 공기 계면 측에 배향을 제어할 수 있는 첨가제 (이하에서 "공기 계면 배향 제어제" 라 칭함) 가 첨가될 수도 있다. 첨가제의 예들은 불소화 알킬기 및 술포닐기와 같은 친수기를 함유하는 저-분자 화합물 및 고-분자 화합물을 포함한다. 본 명세서에서 사용될 능력이 있는 공기 계면 배향 제어제의 구체적인 예들은 JP-A 제 2006-267171 호에 기재된 화합물들을 포함한다.
도포액 (coating solution) 으로서 조성물을 준비하고 그 도포액을 적용하여 제 3 광학 이방성층을 형성하는 경우, 그 도포액의 피복성을 개선하도록 계면활성제가 첨가될 수도 있다. 계면활성제에 대해서는, 불소계 화합물이 바람직하고, 이의 구체적인 예들은 JP-A 제 2001-330725 호의 단락 [0028] 내지 단락 [0056] 에 기재된 화합물들을 포함한다. 또한, "MEGAFAC F780" (Dainippon Ink And Chemicals, Incorporated 제조) 와 같은 시중에서 입수가능한 제품도 사용할 수도 있다.
또한, 그 조성물은 중합 개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 중합 개시제는 열 중합 개시제 또는 광중합 개시제일 수도 있으나, 광중합 개시제가 예를 들어, 쉽게 제어될 수 있는 점에서 바람직하다. 광 작용에 의해 라디컬을 생성하는 광중합 개시제들의 적합한 예는 α-카르보닐 화합물들 (US 특허 제 2,367,661 호 및 제 2,367,670 호의 명세서에 기재된 바와 같음), 아실로인 에테르들 (US 특허 제 2,448,828 호의 명세서에 기재된 바와 같음), α-히드로카본-치환된 방향족 아실로인 화합물들 (US 특허 제 2,722,512 호의 명세서에 기재된 바와 같음), 다핵 퀴논 화합물들 (US 특허 제 3,046,127 호 및 제 2,951,758 호의 명세서에 기재된 바와 같음), 트리아릴이미다졸 이량체 및 p-아미노페닐 케톤의 조합들 (US 특허 제 3,549,367 호의 명세서에 기재된 바와 같음), 아크리딘 및 페나진 화합물들 (JP-A 제 60-105667 호 및 US 특허 제 4,239,850 호에 기재된 바와 같음), 옥사디아졸 화합물들 (US 특허 제 4,212,970 호에 기재된 바와 같음), 아세토페논 화합물들, 벤조인 에테르 화합물들, 벤질 화합물들, 벤조페논 화합물들, 및 티오크산톤 화합물들을 포함한다. 아세토페논 화합물의 예들은 2,2-디에톡시아세토페논, 2-히드록시메틸-1-페닐프로판-1-온, 4'-이소프로필-2-하이드록시-2-메틸-프로피오페논, 2-하이드록시-2-메틸-프로피오페논, p-디메틸아미노아세톤, p-tert-부틸디클로로아세토페논, p-tert-부틸트리클로로아세토페논 및 p-아지도벤잘아세토페논을 포함한다. 벤질 화합물의 예들은 벤질, 벤질디메틸케탈, 벤질-β-메톡시에틸아세탈 및 1-히드록시시클로헥실페닐케톤을 포함한다. 벤조인 에테르 화합물의 예들은 벤조인, 벤조인 메틸 에테르, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 n-프로필 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인 n-부틸 에테르 및 벤조인 이소부틸 에테르를 포함한다. 벤조페논 화합물의 예들은 벤조페논, o-벤조닐 메틸 벤조에이트, Michler's Ketone, 4,4'-비스디에틸아미노벤조페논 및 4,4'-디클로로벤조페논을 포함한다. 티오크산톤 화합물의 예들은 티오크산톤, 2-메틸티오크산톤, 2-에틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤, 4-이소프로필티오크산톤, 2-클로로티오크산톤 및 2,4-디에틸티오크산톤을 포함한다. 이러한 방향족 케톤 화합물로 이루어진 감광성 라디컬 중합 개시제들 중, 아세토페논 화합물과 벤질 화합물은 경화 특성, 저장 안정성 및 냄새의 관점에서 특히 바람직하다. 이러한 방향성 케톤들로 이루어진 감광성 라디컬 중합 개시제들 각각은 원하는 성능에 따라 단독으로 또는 2 개 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.
또한, 감도를 강화하기 위하여, 중합 개시제뿐만 아니라 증감제 (sensitizer) 를 사용할 수도 있다. 증감제의 예들은 n-부틸아민, 트리에틸아민, 트리-n-부틸프스핀 및 티오크산톤을 포함한다.
광중합 개시제는 복수의 광중합 개시제들로 이루어질 수도 있다. 사용된 광중합 개시제의 양에 대해서, 광중합 개시제는 도포액의 고형분에 대해 0.01질량% 내지 20질량% 를 차지하는 것이 바람직하고, 0.5질량% 내지 5질량% 인 것이 더욱 바람직하다. 액정성 화합물의 중합을 위한 광 조사시, 자외선을 사용하는 것이 바람직하다.
조성물은 중합성 액정성 화합물에 추가하여 비-액정 중합성 단량체를 함유할 수도 있다. 중합성 단량체에 대해서는, 비닐기, 비닐옥시기, 아크릴오일기 또는 메타크릴로일기를 갖는 화합물이 적합하다. 내구성의 개선이 있기 때문에 2 개 이상의 반응성 작용기들, 예를 들어, 에틸렌 옥사이드-변성 트리메틸올프로판 아크릴레이트를 갖는 중합성 다기능 단량체의 사용이 바람직하다는 것을 주목해야 한다.
비-액정 중합성 단량체가 비-액정 컴포넌트이기 때문에, 액정성 화합물에 대해 비-액정 중합성 단량체의 양이 15질량% 미만이고, 바람직하게는 0질량% 내지 약 10질량% 의 범위인 것이 바람직하다.
제 3 광학 이방성층은 다음과 같이 형성될 수 있다: 도포액으로서 조성물을 준비하고, 그 도포액을 예를 들어, 지지체 상에 형성된 배향막의 표면 상에 도포하고, 솔벤트를 제거하고 액정성 화합물의 분자들을 배향시키도록 도포액을 건조하며, 이후 중합에 의해 그 분자들을 경화시킨다.
도포액을 도포하는 방법의 예들은 커튼 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 프린팅, 스프레이 코팅, 슬롯 코팅, 롤 코팅, 슬라이드 코팅, 블레이드 코팅, 그라비아 코팅 및 와이어바 코팅과 같은 공지된 코팅 방법들을 포함한다.
도포막은 건조될 때, 가열될 수도 있다. 솔벤트를 제거하도록 도포막을 건조할 때 동시에 도포막 내의 액정성 화합물의 분자들을 배향시켜 원하는 배향 상태를 획득한다.
다음으로, 배향 상태를 고정시키도록 자외선 조사 등으로 중합을 행하고, 이로써 광학 이방성층을 형성한다. 중합용 광 조사에서는 자외선을 사용하는 것 이 바람직하다. 조사 에너지는 20mJ/cm2 내지 50J/cm2 가 바람직하고, 100mJ/cm2 내지 800mJ/cm2 가 더욱 바람직하다. 중합을 촉진하기 위하여 가열된 상태에서 광 조사를 수행할 수도 있다.
제 3 광학 이방성층의 두께는 특히 제한되지 않고 의도된 용도에 따라 적절히 선택될 수도 있으나, 0.1㎛ 내지 10㎛ 가 바람직하고, 0.5㎛ 내지 5㎛ 가 더욱 바람직하다.
배향막을 이용하여 제 3 광학 이방성층을 형성하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 이용될 수 있는 배향막의 예들은 폴리비닐 알코올 필름 및 폴리이미드 필름을 포함한다.
(배향막)
본 발명의 적층된 광학 필름이 제 3 광학 이방성층을 포함하는 경우, 제 3 광학 이방성층이 배치되는 제 2 광학 이방성층 (제 1 광학 이방성층) 과 제 3 광학 이방성층 사이에 배향막을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 배향막은 가교된 폴리머들로 형성된 층이 바람직하다.
배향막에 사용된 폴리머들은 자체로 가교가능한 폴리머들이거나 가교제에 의해 가교되는 폴리머들일 수도 있다.
배향막은 다음과 같이 형성될 수 있다: 광, 열, pH 변화 등에 의해 서로 반응하도록 작용기를 갖는 폴리머나 작용기들이 도입된 폴리머들을 만든다; 다른 방법으로, 고 반응성 화합물인 가교제를 사용하고, 폴리머들을 가교하도록 폴리머들 사이에 가교제로부터 유도된 결합기를 도입한다.
일반적으로, 제 2 광학 이방성층 상에 폴리머들 또는 폴리머들의 혼합과 가교제를 함유하는 도포액을 도포하고, 이후 그 도포액에 가열 등을 행하여 가교된 폴리머들로 이루어진 배향막을 형성할 수 있다.
이후 언급되는 러빙 단계에서, 배향막 상의 먼지 생성을 감소시키도록 가교도 (degree of cross-linkage) 를 증가시키는 것이 바람직하다. 도포액에 첨가된 가교제의 양 (Mb) 에 대한 가교 후 남은 가교제의 양 (Ma) 의 비율 (Ma/Mb) 을 1 에서 차감하는 경우, 얻어진 값 (1-(Ma/Mb)) 은 가교도로서 정의되고, 가교도는 50% 내지 100% 가 바람직하고, 65% 내지 100% 가 더욱 바람직하며, 75% 내지 100% 가 가장 바람직하다.
본 발명에서, 배향막에 사용된 폴리머들은 자체로 가교가능한 폴리머들이거나 가교제에 의해 가교되는 폴리머들일 수도 있다. 또한, 이러한 기능 모두를 갖는 폴리머들도 사용될 수도 있다.
그 폴리머의 예들은 폴리메틸 메타클릴레이트, 아크릴산-메타크릴산 공중합체, 스티렌-말레이미드 공중합체, 폴리비닐 알코올, 변성 폴리비닐 알코올, 폴리(N-메틸올아크릴아미드), 스티렌-비닐 톨루엔 공중합체, 클로로술폰화된 폴리에틸렌, 니트로셀룰로오스, 폴리비닐 클로라이드, 염소화된 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리이미드, 비닐 아세테이트-염화비닐 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리카보네이트와 같은 폴리머; 및 실란 결합제와 같은 화합물을 포함한다.
그 폴리머의 적절한 예들은 폴리(N-메틸올아크릴아미드), 카르복시메틸 셀룰로오스, 젤라틴, 폴리비닐 알코올 및 변성 폴리비닐 알코올과 같은 수용성 폴리머들을 포함하고, 특히 젤라틴, 폴리비닐 알코올 및 변성 폴리비닐 알코올을 포함하고, 더욱 특히 폴리비닐 알코올 및 변성 폴리비닐 알코올을 포함한다.
폴리머들 중에서, 폴리비닐 알코올 및 변성 폴리비닐 알코올이 바람직하다. 폴리비닐 알코올의 비누화도 (saponification degree) 는, 예를 들어, 70% 내지 100% 이고, 일반적으로 80% 내지 100% 이고, 바람직하게는 85% 내지 95% 이다.
폴리머의 중합도는 100 내지 3,000 의 범위인 것이 바람직하다. 변성 폴리비닐 알코올의 예들은 공중합 (예를 들어, 변성기로서 COONa, Si(OH)3, N(CH3)3·Cl, C9H19COO, SO3Na, C12H25 등을 도입함) 을 행한 것, 연쇄 전이 (예를 들어, 변성기로서 COONa, SH, C12H25 등을 도입함) 을 행한 것, 및 블록 중합 (예를 들어, 변성기로서 COOH, CONH2, COOR, C6H5 등을 도입함) 을 행한 것과 같은 폴리비닐 알코올의 변성된 제품들을 포함한다.
폴리머의 중합도는 100 내지 3,000 의 범위인 것이 바람직하다. 이들 화합물들 중에서, 비누화도가 80% 내지 100% 인 미변성 및 변성 폴리비닐 알코올이 바람직하고, 비누화도가 85% 내지 95% 인 미변성 및 변성 폴리비닐 알코올이 특히 바람직하다.
배향막에 사용되는 변성 폴리비닐 알코올에 대해서, 다음의 일반식 (2) 에 의해 표시되는 화합물들과 폴리비닐 알코올 간의 반응성 제품들이 적합하다. 다음의 일반식 (2) 에서, R1 은 무치환 알킬기, 또는 아크릴로일기, 메타크릴로일기 또는 에폭시기로 치환된 알킬기를 표시하고; W 는 할로겐 원자, 알킬기 또는 알콕시기를 표시하고; X 는 활성 에스테르, 산무수물 또는 산할라이드를 형성하는데 필요한 원자기를 표시하고; l 은 0 또는 1 을 나타내며; n 은 0 내지 4 의 정수를 표시한다.
Figure 112008067806458-PAT00006
일반식 (2)
또한, 배향막에 사용된 변성 폴리비닐 알코올에 대해서, 다음의 일반식 (3) 에 의해 표시되는 화합물과 폴리비닐 알코올 간의 반응성 제품들도 적합하다. 다음의 일반식 (3) 에서, X1 는 활성 에스테르, 산무수물 또는 산할라이드를 형성하는데 필요한 원자기를 표시하고; m 은 2 내지 24 의 정수를 표시한다.
Figure 112008067806458-PAT00007
일반식 (3)
일반식 (2) 및 일반식 (3) 에 의해 표시되는 화합물들과 반응하도록 사용되는 폴리비닐 알코올의 예들은 미변성 폴리비닐 알코올; 및 공중합을 행한 것, 연쇄 전이를 행한 것 및 블록 중합을 행한 것과 같은 폴리비닐 알코올의 변성된 제품들을 포함한다.
특히 변성 폴리비닐 알코올의 적합한 예들은 JP-A 제 08-338913 호에 상세히 기재되어 있다.
배향막에 폴리비닐 알코올과 같은 친수성 폴리머를 사용하는 경우, 막 경도의 관점에서 수분 함유량 퍼센티지를 제어하는 것이 바람직하고, 그 수분 함유량 퍼센티지는 0.4% 내지 2.5% 가 되도록 제어하는 것이 바람직하며, 0.6% 내지 1.6% 인 것이 더욱 바람직하다. 그 수분 함유량 퍼센티지는 Karl Fischer 방법에 따라 설계된 시중에서 입수가능한 수분 함유량 퍼센티지 측정기로 측정될 수 있다.
또한, 배향막은 10㎛ 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
[적층된 광학 필름을 제조하는 방법]
본 발명의 적층된 광학 필름이 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태에 따른 적층된 광학 필름일 경우, 제 1 광학 이방성층과 제 2 광학 이방성층을 부착하여 자신들의 지상축들이 사실상 서로 수직하게 또는 사실상 서로 평행하게 배치시킴으로써 적층된 광학 필름을 제조한다.
각 광학 이방성층의 지상축의 방향 설정, 광학 이방성층들을 서로 부착하는 방법 등은 공지된 방법들로부터 적절히 선택될 수도 있다.
예를 들어, 롤-투-롤 처리 (roll-to-roll processing) 에 따라 롤 형태의 제 1 광학 이방성층과 롤 형태의 제 2 광학 이방성층을 서로 부착시켜 본 발명의 적층된 광학 필름을 제조할 수 있다.
따라서, 현존하는 생산 설비를 이용하여 본 발명의 적층된 광학 필름을 제조할 수 있어, 낮은 비용에서 적층된 광학 필름을 대량 생산할 수 있다.
[편광판]
편광판은 적어도 본 발명의 적층된 광학 필름 및 편광자를 포함하고, 필요에 따라서 다른 컴포넌트들을 더 포함한다.
(편광자)
편광자는 Optiva Inc. 에서 제조된 제품으로 대표된 코팅형 편광자나, 바인더 및 요오드나 이색성 색소로 구성된 편광자가 바람직하다.
요오드 및 이색성 색소는 바인더 내에 배향시켜 편광 특성을 나타낸다. 요오드 및 이색성 색소는 바인더 분자들에 따라 배향되는 것이 바람직하고; 다른 방법으로, 이색성 색소는 액정의 자기-조직화에 비길 수 있는 이색성 색소의 자기-조직화에 의해 일 방향으로 배향되는 것이 바람직하다.
일반적으로, 배스 (bath) 에 위치된 요오드 또는 이색성 색소를 함유한 용액 내에 연신된 폴리머를 침지시키고 바인더로 그 요오드 또는 이색성 색소를 침투시켜 현재 시중에서 입수가능한 편광자를 제조한다.
또한, 시중에서 입수가능한 편광자에서, 폴리머 표면으로부터 약 4㎛ (양측에서 전체적으로 약 8㎛) 만큼 떨어진 위치에서 그 요오드 또는 이색성 색소를 확산시켜; 따라서, 충분한 편광 특성을 획득하기 위하여, 편광자는 적어도 10㎛ 인 두께를 갖는 것이 요구된다. 그 요오드 또는 이색성 색소를 함유한 용액의 농도, 배스 온도 또는 침지 시간을 조정하여 침투도를 제어할 수 있다.
따라서, 상술된 바와 같이, 바인더의 두께 하한치는 10㎛ 가 바람직하다. 그 두께 상한치에 대해서는, 편광판이 액정 디스플레이 디바이스에 사용되는 경우 발생하는 광 누설의 방지의 관점에서 보다 작을수록 더욱 좋다. 구체적으로, 두께 상한치는 현재 시중에서 입수가능한 편광판의 두께 (약 30㎛) 이하인 것이 바람직하고, 25㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하며, 20㎛ 이하인 것이 더욱 더 바람직하다. 두께가 20㎛ 이하인 경우, 광 누설은 17-인치 액정 디스플레이 디바이스에서 관찰되지 않는다.
편광자는 바인더들을 가교시켜 형성될 수도 있다. 편광자용 바인더들로서는, 자체로 가교가능한 폴리머들을 사용할 수도 있다. 편광자는 다음과 같이 형성될 수 있다: 작용기들을 갖는 폴리머들이나 작용기들이 도입된 폴리머들은 광, 열 또는 pH 변화에 의해 이들 작용기들을 서로 반응시켜 가교된다.
또한, 가교제를 이용하여 가교된 구조를 폴리머들로 도입시킬 수도 있다. 편광자는 다음과 같이 형성될 수 있다: 고 반응성 화합물인 가교제를 사용하고, 바인더들을 가교시키도록 바인더들 간에 가교제로부터 유도된 결합기를 도입시킨다.
일반적으로, 지지체 상에 가교가능한 폴리머들이나 폴리머들의 혼합물 및 가교제를 함유하는 도포액을 도포하고, 이후 그 도포액을 가열하여 가교를 수행할 수 있다. 제품의 제조가 완료되는 단계 시에만 내구성이 확보될 필요가 있기 때문 에, 편광판을 제조하는 프로세스의 임의의 단계에서 폴리머들을 가교시킬 수도 있다.
상술된 바와 같이, 편광자용 바인더들은 자체로 가교가능한 폴리머들이나 가교제에 의해 가교되는 폴리머들일 수도 있다.
폴리머의 예들은 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리스티렌, 폴리비닐 알코올, 변성 폴리비닐 알코올, 폴리(N-메틸올아크릴아미드), 폴리비닐 톨루엔, 클로로술폰화된 폴리에틸렌, 니트로셀룰로오스, 염소화된 폴리올레핀 (예를 들어, 폴리비닐 클로라이드), 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌, 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리프로필렌, 폴리카르보네이트, 및 그들의 공중합체 (예를 들어, 아크릴산-메타크릴산 공중합체, 스티렌-말레이미드 공중합체, 스티렌-비닐 톨루엔 공중합체, 비닐 아세테이트-비닐 클로라이드 공중합체 및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체) 를 포함한다. 폴리머로서 실란 결합제를 사용할 수도 있다.
폴리머의 적합한 예들은 폴리(N-메틸올아크릴아미드), 카르복시메틸 셀룰로오스, 젤라틴, 폴리비닐 알코올 및 변성 폴리비닐 알코올과 같은 수용성 폴리머를 포함하고; 특히 젤라틴, 폴리비닐 알코올 및 변성 폴리비닐 알코올을 포함하며; 더욱 특히 폴리비닐 알코올 및 변성 폴리비닐 알코올을 포함한다.
폴리비닐 알코올 및 변성 폴리비닐 알코올은 비누화도가 70% 내지 100% 인 것이 바람직하고, 비누화도가 80% 내지 100% 인 것이 더욱 바람직하고, 비누화도가 95% 내지 100% 인 것이 가장 바람직하다. 폴리비닐 알코올의 중합도는 100 내 지 5,000 인 것이 바람직하다.
공중합에 기초한 변성, 연쇄 전이에 기초한 변성, 또는 블록 중합에 기초한 변성으로 폴리비닐 알코올에 변성기를 도입하여 변성 폴리비닐 알코올을 획득한다. 공중합에 기초한 변성에서, 변성기로서 COONa, Si(OH)3, N(CH3)3·Cl, C9H19COO, SO3Na 및 C12H25 를 도입할 수 있다. 연쇄 전이에 기초한 변성에서, 변성기로 COONa, SH 및 SC12H25 를 도입할 수 있다.
변성 폴리비닐 알코올의 중합도는 100 내지 3,000 인 것이 바람직하다. 변성 폴리비닐 알코올은 JP-A 제 08-338913 호, JP-A 제 09-152509 호 및 JP-A 제 09-316127 호에 기재되어 있다.
또한, 비누화도가 85% 내지 95% 인 미변성 및 알킬티오-변성 폴리비닐 알코올이 특히 바람직하다.
또한, 폴리비닐 알코올 및 변성 폴리비닐 알코올 각각을 2 개 이상으로 조합하여 사용할 수도 있다.
가교제는 US 재발행 특허 제 23,297 호의 명세서에 기재되어 있고, 이들 가교제는 본 발명에서도 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 가교제들로서 보론 화합물들 (예를 들어, 붕산 및 붕사) 을 사용할 수 있다.
다량의 바인더용 가교제를 첨가하는 경우, 편광자의 내열성 및 내습성을 개선할 수 있다. 그러나, 바인더에 대해 50질량% 이상인 가교제를 첨가하는 경우, 요오드 또는 이색성 색소의 배향 특성은 열화된다. 바인더에 대해 가교제 의 첨가량은 0.1질량% 내지 20질량% 가 바람직하고, 0.5질량% 내지 15질량% 가 더욱 바람직하다.
바인더는 가교 반응이 완료된 후라도 소정 정도의 미반응 가교제를 함유한다. 그러나, 바인더 내의 가교제의 잔류량이 1.0질량% 이하가 바람직하고, 0.5질량% 이하가 더욱 바람직하는 것에 특히 주목해야 한다.
바인더 내의 가교제의 잔류량은 1.0질량% 보다 클 경우, 내구성에 관하여 문제가 있을 수도 있다. 구체적으로, 액정 디스플레이 디바이스 내에 다량의 잔류 가교제를 갖는 편광자가 설치되고 장시간 동안 사용되거나 장기간 동안 고온 및 고습도 상태로 방치되는 경우, 편광도가 감소될 수도 있다.
이색성 색소로 아조 색소, 스틸벤 색소, 피라졸론 색소, 트리페닐메탄 색소, 퀴놀린 색소, 옥사진 색소, 티아진 색소 또는 안트라퀴논 색소를 사용한다. 이색성 색소는 수용성인 것이 바람직하다. 또한, 이색성 색소는 친수성 치환기 (예를 들어, 술포기, 아미노기 또는 히드록실기) 를 갖는 것이 바람직하다.
이색성 색소의 예들은 C.I. Direct Yellow 12, C.I. Direct Orange 39, C.I. Direct Orange 72, C.I. Direct Red 39, C.I. Direct Red 79, C.I. Direct Red 81, C.I. Direct Red 83, C.I. Direct Red 89, C.I. Direct Violet 48, C.I. Direct Blue 67, C.I. Direct Blue 90, C.I. Direct Green 59 및 C.I. Acid Red 37 을 포함한다.
이색성 색소는 JP-A 제 01-161202 호, JP-A 제 01-172906 호, JP-A 제 01-172907 호, JP-A 제 01-183602 호, JP-A 제 01-248105 호, JP-A 제 01-265205 호 및 JP-A 제 07-261024 호에 기재되어 있다.
이색성 색소로 자유산, 또는 알칼리 금속염, 암모늄염 또는 아민염과 같은 염을 사용한다. 2 종류 이상의 이색성 색소들을 조합하는 것은 다양한 색상들을 갖는 편광자를 제조하는 것을 가능케 한다. 편광축들이 서로 수직하게 배치되는 경우 검게되는 화합물 (색소) 을 이용한 편광자; 또는 다양한 이색성 분자들을 포함하여 검게되는 편광자 또는 편광판은 단일판 투과율 또는 편광 비율의 관점에서 바람직하다.
바인더로 형성된 막을 편광자의 길이 방향 (MD 방향) 으로 연신한 후에 요오드 또는 이색성 색소로 편광자를 염색하는 것이 바람직하다.
연신 프로세스의 경우, 연신비 (draw ratio) 는 2.5 내지 30.0 가 바람직하고, 3.0 내지 10.0 가 더욱 바람직하다. 공기 중에서 건조 연신에 의해 바인더를 연신할 수 있다.
또한, 수중에서 침지에 의해 습식 연신을 바인더에 행할 수도 있다. 건조 연신에 대한 연신비는 2.5 내지 5.0 이 바람직하고, 습식 연신에 대한 연신비는 3.0 내지 10.0 이 바람직하다.
연신 단계는 몇몇 개별 경우들로 수행될 수도 있다. 몇몇 개별 경우들로 연신 단계를 수행하는 것은 높은 연신비의 경우라도 균일한 연신을 가능케 한다.
연신 전에, 작은 스케일 (폭 방향 수축이 방지될 수 있는 이러한 정도) 로 측 방향 또는 길이 방향 연신을 수행할 수도 있다. 연신은 각각 바인더의 좌측에 대해 설계된 프로세스 및 바인더의 우측에 대해 설계된 프로세스로 이축 연신에 기초하여 텐터 연신 (tenter stretching) 을 수행함으로써 달성될 수 있다. 그 이축 연신은 보통 필름 제조에서 수행된 연신과 유사하다.
편광자의 양 표면들에 보호 필름을 배치하고 일 표면에 대한 보호 필름으로서 본 발명의 롤로 형성된 광학 필름의 일부를 사용하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 보호 필름, 편광자, 제 3 광학 이방성층, 제 2 광학 이방성층 및 제 1 광학 이방성층이 이 순서대로 서로의 상에 놓이거나, 보호 필름, 편광자, 제 3 광학 이방성층, 제 2 광학 이방성층, 배향막 및 제 1 광학 이방성층이 이 순서대로 서로의 상에 놓이는 것이 바람직하다.
그러나, 본 발명의 편광판의 구조는 이들 구조들에 제한되지 않고; 예를 들어, 표면 측 상에 편광자 및 제 1 광학 이방성층을 서로 부착할 수도 있다. 그들은 점착제를 이용하여 부착될 수도 있고, 그 점착제의 예들은 폴리비닐 알코올 수지 (아세토아세틸기, 황산기, 카르복실기 및 옥시알킬렌기에 의해 변성된 폴리비닐 알코올 포함) 및 보론 화합물 수용액을 포함한다. 이들 중에서는, 폴리비닐 알코올 수지가 바람직하다.
건조된 후의 점착층의 두께는 0.01㎛ 내지 10㎛ 인 범위가 바람직하고, 0.05㎛ 내지 5㎛ 인 범위가 더욱 바람직하다.
본 발명의 편광판이 액정 디스플레이 디바이스에 사용되는 경우, 시인측의 표면 상에 반사방지층을 제공하는 것이 바람직하고, 또한 이 반사방지막층은 편광자의 시인측의 보호층으로서 사용될 수도 있다.
액정 디스플레이 디바이스의 시야각의 변화로 야기된 색 변화를 감소시키는 관점에서 반사방지층의 내부 헤이즈가 50% 이상으로 되는 것이 바람직하다. 상기 반사방지층의 적절한 구체예들은 JP-A 제 2001-33783 호, JP-A 제 2001-343646 호 및 JP-A 제 2002-328228 호에 기재되어 있다.
액정 디스플레이 디바이스의 콘트라스트비를 증가시키기 위하여, 편광자의 투과율은 높게 하는 것이 바람직하고, 편광도도 높게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 편광자의 투과율은 550nm 인 파장을 갖는 광에 대해서 30% 내지 50% 의 범위가 바람직하고, 35% 내지 50% 의 범위가 더욱 바람직하고, 40% 내지 50% 의 범위가 가장 바람직하다.
편광도는 550nm 인 파장을 갖는 광에 대해서 90% 내지 100% 의 범위가 바람직하고, 95% 내지 100% 의 범위가 더욱 바람직하고, 99% 내지 100% 의 범위가 가장 바람직하다.
[편광판을 제조하는 방법]
공지된 방법에 따라 적층된 광학 필름에 편광자를 부착시켜 편광판을 제조할 수 있다.
[액정 디스플레이 디바이스]
액정 디스플레이 디바이스는 적어도 편광판과 액정셀을 포함한다.
본 발명에서의 적층된 광학 필름 및 그 적층된 광학 필름을 이용한 편광판은 광학 필름들, 예를 들어, 복굴절 모드의 액정 디스플레이 디바이스들, 특히 OCB 액정 디스플레이 디바이스 및 ECB 반사형 액정 디스플레이 디바이스들 없이 흑백을 디스플레이 하는데 어려운 액정 디스플레이 디바이스들에 유리하게 사용될 수 있 다.
투과형 액정 디스플레이 디바이스는 액정셀과 그 액정셀의 양 측 상에 배치된 2 개의 편광판들을 포함한다. 액정셀은 2 개의 전극 기판들 간에 액정을 지닌다.
광학 필름에 대해서, 하나의 광학 필름은 액정 셀 및 편광판들 중 하나 사이에 배치되고; 다른 방법으로, 2 개의 광학 필름은 그 액정 셀 및 편광판들 모두 간에 2 개의 광학 필름이 배치된다.
OCB 모드의 액정셀을 이용한 액정 디스플레이 디바이스는 US 특허 제 4,583,825 호 및 US 특허 제 5,410,422호의 명세서에 기재된 바와 같이, 액정셀의 상부의 봉상 액정 분자들과 액정셀의 하부의 봉상 액정 분자들이 사실상 (대칭적으로) 반대 방향으로 배향되는, 밴드 배향 모드의 액정셀을 이용한 액정 디스플레이 디바이스이다. 액정셀의 상부의 봉상 액정 분자들과 액정셀의 하부 봉상 액정 분자들이 대칭적으로 배향되기 때문에, 밴드 배향 모드의 액정셀은 자기-광학적 보상 기능을 갖는다.
그 이유로, 이 액정 모드는 "OCB (optically compensatory bend) 액정 모드" 로서도 불린다. 밴드 배향 모드의 액정 디스플레이 디바이스들은 자신의 높은 반응성의 관점에서 이점이 있다.
또한, OCB 액정 모드는 고속 응답 구동을 가능케 하여 필드 순차 구동 모드 (field sequential driving mode) 와 결합되는 것이 바람직하다.
전압이 인가되지 않은 경우 (액정층에 전압이 인가되지 않고 액정셀 내의 액 정 재료들이 배향되는 경우) 본 발명의 액정 디스플레이 디바이스에 사용된 액정셀의 Δnd 값은 800 이상이고 1,200 미만인 것이 바람직하다.
실시예
다음은 본 발명의 실시예들을 설명하나; 본 발명은 임의의 방식으로 이들 예시들에 대해 한정되지 않음을 주목해야 한다.
[광학 필름 1 내지 광학 필름 3 의 제조]
광학 필름 1 내지 광학 필름 3 은 이하에서 도시되는 제조 방법에 의해 제조되었다.
<TAC A 의 제조>
<<셀룰로오스 아세테이트 용액 A 의 준비>>
혼합 탱크 내로 다음의 조성물을 투입하고, 이후 그 요소들을 분해하도록 가열하면서 교반시켜, 셀룰로오스 아세테이트 용액 A 를 준비하였다.
[셀룰로오스 아세테이트 용액 A 의 조성]
● 60.9% 인 아세트산화도를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 100 질량부
● 트리페닐 포스페이트 7.8 질량부
● 비페닐 디페닐 포스페이트 3.9 질량부
● 메틸렌 클로라이드 300 질량부
● 메탄올 45 질량부
다른 혼합 탱크로, 60.9% 인 아세트산화도를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 (린터) 의 4 질량부, 다음의 리타데이션 증가제의 25 질량부, 미세 실리카 입자 (평균 입자 크기: 20nm) 의 0.5 질량부, 메틸렌 클로라이드의 80 질량부 및 메탄올의 20 질량부를 투입하고, 이후 가열하면서 교반시켜, 리타데이션 증가제를 준비하였다.
Figure 112008067806458-PAT00008
리타데이션 증가제
셀룰로오스 아세테이트 용액 A 의 470 질량부로 리타데이션 증가제의 35 질량부를 혼합시키고, 이후 그 혼합물을 충분히 교반시켜, 도프 (dope) 를 준비하였다. 셀룰로오스 아세테이트에 대한 리타데이션 증가제의 질량비를 조정하여 원하는 광학 특성을 획득하였다.
<TAC B 의 제조>
셀룰로오스 아세테이트 용액 A 의 470 질량부로 리타데이션 증가제의 19 질량부를 혼합시키고, 이후 그 혼합물을 충분히 교반시켜, 도프를 준비하였다. 셀룰로오스 아세테이트에 대한 리타데이션 증가제의 질량비를 조정하여 원하는 광학 특성을 획득하였다.
<TAC C 의 제조>
<<셀룰로오스 아세테이트 용액 C 의 준비>>
다음의 셀룰로오스 아세테이트 C 를 사용하였다. 셀룰로오스 아실레이트 C 는 120℃ 까지 가열되어 자신의 수분 함유량 퍼센티지가 0.5질량% 이하로 되고, 이후 셀룰로오스 아실레이트 A 의 20 질량부를 사용하였다.
1) 셀룰로오스 아세테이트 C
2.86 인 치환도를 갖는 셀룰로오스 아세테이트 분말을 사용하였다. 셀룰로오스 아세테이트 C 로서는, 점도 평균 중합도가 300 이고, 제 6 위치의 아세틸기의 치환도가 0.89 이고, 아세톤 추출량이 7질량% 이고, 수 평균 분자량에 대한 질량 평균 분자량의 비율이 2.3 이고, 수분 함유량 퍼센티지가 0.2질량% 이고, 6% 디클로로메탄 용액의 점도가 305mPa·s 이고, 아세트산의 잔류량이 0.1질량% 이하이고, Ca 함유량이 65ppm 이고, Mg 함유량이 26ppm 이고, 철 함유량이 0.8ppm 이고, 황산 이온 함유량이 18ppm 이고, 황색 지수가 1.9 이며, 자유 아세트산의 양이 47ppm 이었다. 그 분말은 1.5mm 인 평균 입자 크기를 갖고, 그의 표준 편차는 0.5 mm 이었다.
2) 솔벤트
다음의 솔벤트 A 를 사용하였다. 그 솔벤트의 수분 함유량 퍼센티지는 0.2질량% 이하였다.
● 솔벤트 A
디클로로메탄 / 메탄올 / 부탄올 = 83 질량부 / 15 질량부 / 2 질량부
3) 첨가제
다음의 첨가제 A 를 사용하였다.
● 첨가제 A
미세 이산화규소 입자들 (입자 크기: 20nm, 모스 경도: 약 7)
(0.08 질량부)
다음의 구조를 갖는 리타데이션 증가제
(0.8 질량부)
Figure 112008067806458-PAT00009
4) 용해
다음의 용해 단계 A 에 따라 팽윤 및 용해를 수행하였다.
● 용해 단계 A
스테인리스 스틸로 이루어진 400-리터 용해 탱크에 솔벤트 A 및 첨가제 A 를 투입하고, 여기서 용해 탱크는 교반 블레이드를 갖고 냉각수가 순환되고; 그 후, 그 솔벤트 및 첨가제를 교반 및 분산시키면서 셀룰로오스 아세테이트를 점진적으로 첨가시켰다. 셀룰로오스 아실레이트를 탱크 내로 투여한 후, 2 시간 동안 실온에서 성분들을 교반시키며 3 시간 동안 팽윤시키고, 이후 그 성분들을 다시 교반시켜 셀룰로오스 아세테이트 용액을 획득하였다.
교반의 경우, 15m/sec 인 원주 속도 (전단 응력 (shearing stress): 5×104kgf/m/sec2 (4.9×105N/m/sec2)) 에서 교반을 수행한 용해기형 편심 교반 샤프트, 및 중앙 샤프트에 앵커 윙 (anchor wing) 을 갖고 1m/sec 인 원주 속도 (전단 응력: 1×104kgf/m/sec2 (9.8×104N/m/sec2)) 에서 교반을 수행한 교반 샤프트를 사용하였다. 팽윤의 경우로서는, 고속 교반 샤프트를 정지시키고, 0.5m/sec 로 앵커 윙을 갖는 교반 샤프트의 원주 속도를 설정하였다.
탱크 내부에서 팽윤된 용액을 50℃ 까지 가열하고, 셀룰로오스 아실레이트를 완전히 용해시키도록 2MPa 인 압력하에서 90℃ 까지 추가 가열하였다. 가열에 걸린 시간은 15 분이었다. 그 경우, 고온 환경에 노출된 필터, 하우징 및 파이프에 대해서는 다음을 사용하였다: 하스텔로이 합금 (hastelloy alloy) 으로 이루지고 내부식성이 우수하며, 열 저장 및 가열용 열매체를 분배시키는 피복물들 (jackets) 을 포함한 필터, 하우징 및 파이프.
다음으로, 온도를 36℃ 까지 낮춰 셀룰로오스 아세테이트 용액을 획득하였다.
5) 여과
10㎛ 인 절대 여과 정확도를 갖는 여과지 (#63, Toyo Roshi Kaisha, Ltd. 제조) 로 그 획득된 셀룰로오스 아세테이트 용액을 여과시키고, 2.5㎛ 인 절대 여과 정확도를 갖는 소결 금속 필터 (FH025, Pall Corporation 제조) 로 추가 여과시켜, 폴리머 용액을 획득하였다.
(필름의 제조)
다음의 필름 제조 단계 A 를 이용하였다.
● 필름 제조 단계 A
그 폴리머 용액을 30℃ 까지 가열시키고 이후 캐스팅 가이저 (casting geyser) 를 통해 3m 인 직경을 갖는 드럼인 스테인리스 스틸 거울 지지체 (stainless steel specular support) 상으로 캐스팅시켰다. 그 지지체의 온도를 -5℃ 로 설정하고, 캐스팅 속도를 100m/분으로 설정하며, 코팅 폭을 200cm 로 설정하였다. 캐스트 부분의 전체 공간 온도를 15℃ 로 설정하였다. 이후, 캐스팅됨에 따라 롤링된 셀룰로오스 아세테이트 필름이 캐스트 부분의 에지로부터 50cm 떨어진 지점에서 드럼으로부터 제거되고, 그 셀룰로오스 아세테이트 필름의 양단에 핀 텐터 (pin tenter) 를 부착하였다. 핀 텐터들에 의해 지탱된 셀룰로오스 아세테이트 필름을 건조 영역으로 반송시켰다. 초기 건조로서는, 그 셀룰로오스 아세테이트 필름에 45℃ 인 온도를 갖는 건조 공기를 블로잉하였다. 이어서, 110℃ 에서 5 분 동안 건조시키고, 140℃ 에서 10 분 동안 추가 건조하여, 셀룰로오스 아세테이트의 투명 필름을 획득하였다.
이후, 위에서 서술된 바와 같이 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름에 다음의 추가 연신 단계, 열-처리 및 연신 단계 A 또는 열-처리 및 연신 단계 B, 및 재연신 단계를 행하였다.
(추가 연신)
획득된 셀룰로오스 아세테이트 필름에 다음의 추가 연신 단계 A 를 행하였 다.
필름의 추가 연신비를 측정하는 방법에 대해서, 필름의 반송 방향에 수직인 방향에서 고정 간격으로 게이지 라인들을 이용하여 그 막에 표시하고, 열 처리 전 및 후에 그 게이지 라인들 간의 거리를 측정하며, 다음의 식으로부터 추가 연신비를 계산하였다.
필름의 추가 연신비 (%) = 100 × (열 처리 후의 게이지 라인들 간의 거리 - 열 처리 전의 게이지 라인들 간의 거리) / 열 처리 전의 게이지 라인들 간의 거리
● 추가 연신 단계 A
2 개의 닙 롤들 간에 가열 영역을 제공한 장치를 이용하여 위에서 서술된 바와 같이 제조된 셀룰로오스 아세테이트 필름을 연신하였다. 닙 롤들의 주위 속도를 조정함으로써 연신비를 제어하고, 그 연신비를 1.2 로 설정하였다. 종횡비 (닙 롤들 간의 거리/베이스 폭) 를 3.3 으로 조정하고, 필름을 가열 영역으로 진입시키기 전에 베이스 온도를 25℃ 로 설정하고, 가열 영역의 온도를 160℃ 로 설정하며, 1 분 동안 가열 영역 내에서 그 필름을 가열하였다.
(열 처리 및 연신)
● 열-처리 및 연신 단계 A (이동 방향 연신)
2 개의 닙 롤들 간에 가열 영역을 제공한 장치를 이용하여 반송 방향으로 그 획득된 필름을 연신하였다. 종횡비 (닙 롤에 간합 거리/베이스 폭) 를 3.3 으로 설정하고, 필름을 가열 영역으로 진입시키기 전에 베이스 온도를 25℃ 로 설정하며, 가열 영역의 온도를 240℃ 로 설정하였다. 그 획득된 필름은 2,600m 인 길이를 갖고 롤 형태로 권취되었다.
● 열-처리 및 연신 단계 B (폭 방향 연신)
텐터 클립들에 의해 그 획득된 필름의 양단을 단단하게 지탱시키고, 이후 가열 영역 내부에서 반송 방향에 수직인 방향으로 그 필름을 연신시켰다. 가열 영역의 온도를 240℃ 로 설정하였다.
(재연신)
후속하여, 텐터 클립들에 의해 열 처리를 행한 그 필름의 양단을 단단하게 지탱시키고, 이후 가열 영역 내부에서 반송 영역과 수직인 방향으로 그 필름을 연신시켰다. 가열 영역의 온도를 160℃ 로 설정하고, 연신비를 15% 로 설정하였다. 필름의 연신비를 측정하는 방법으로서는, 필름의 반송 방향에 평행한 방향으로 고정된 간격들에서 게이지 라인들을 이용하여 그 필름에 마크하고, 그 연신 전후에 그 게이지 라인들 간의 거리를 측정하며, 다음의 식으로부터 연신비를 계산하였다.
필름의 연신비 (%) = 100 × (연신 후의 게이지 라인들 간의 거리 - 연신 전의 게이지 라인들 간의 거리) / 연신 전의 게이지 라인들 간의 거리
(각 광학 필름의 지상축과 광학 특성의 설정)
롤 (롤 형태의 광학 필름) 의 이동 방향으로 놓이도록 지상축을 만든 경우, 롤의 이동 방향으로 광학 필름을 연신하였다. 연신비를 적절히 설정하여 광학 필름의 면내 리타데이션 값들 (Re1 및 Re2) 을 조정하였다.
롤의 폭 방향으로 놓이도록 지상축을 만든 경우, 롤의 폭 방향으로 광학 필 름을 연신하였다. 연신비를 적절히 설정함으로써 Re1 및 Re2 를 조정하였다.
약 1.00 내지 1.40 인 범위로 연신비를 조정하였다.
두께 방향의 위상 리타데이션을 나타낼 수 있는 재료를 이용하고, 재료의 첨가량을 조정하여 원하는 값까지 광학 필름의 두께 방향 리타데이션 값들 (Rth1 및 Rth2) 을 조정하였다.
[광학 필름 A 의 제조]
원하는 광학 특성들을 갖도록 ARTON (등록 상표) 필름 (JSR Corporation 제조) 을 연신하여 광학 필름 A (COC A) 를 획득하였다.
[실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2]
<적층된 광학 필름>
실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 의 적층된 광학 필름들로서는, 적층된 광학 필름들의 광학 특성값들 (Re 및 Rth) 이 각각 45nm 및 320nm 가 되도록 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 선택하였다. 다음에서는 이들 적층된 광학 필름들을 구체적으로 설명한다.
(지상축들이 수직인 경우)
실시예 1, 실시예 3 및 실시예 5, 및 비교예 2 각각에서, 자신의 지상축들이 서로에 대해 수직하게 배치되도록 롤-투-롤 처리에 따라 서로의 상부에 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 놓았다.
이들 실시예들 및 비교예 2 각각으로서, 제 1 광학 이방성층의 광학 특성 값들 (초기 특성 값, 50% 인 상대 습도) Re1 및 Rth1 은 각각 10nm 및 90nm 이고, 제 2 광학 이방성층의 광학 특성 값들 Re2 및 Rth2 는 각각 55nm 및 230nm 이었다.
(지상축들이 평행한 경우)
실시예 2 및 실시예 4, 및 비교예 1 각각에서, 자신의 지상축들이 서로에 대해 평행하게 배치되도록 롤-투-롤 처리에 따라 서로의 상부에 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 놓았다.
이들 실시예들 및 비교예 1 각각으로서, 제 1 광학 이방성층의 광학 특성 값들 (초기 특성 값, 50% 인 상대 습도) Re1 및 Rth1 은 각각 10nm 및 90nm 이고, 제 2 광학 이방성층의 광학 특성 값들 Re2 및 Rth2 는 각각 35nm 및 230nm 이었다.
제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 갖는, 실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 의 적층된 광학 필름들 각각에 다음의 방법에 따른 제 3 광학 이방성층을 제공하여 적층된 광학 필름들을 획득하였다.
(비누화 프로세스)
제 2 광학 이방성층의 측에 각각의 적층된 광학 필름의 표면 상에 1.5N 수산화칼륨의 이소프로필 알코올 용액을 25ml/m2 의 레이트로 도포하고, 이후 25℃ 에서 5 초 동안 놓아두었다. 이후, 10 초 동안 흐르는 물로 그 용액을 세정하고, 필름의 표면을 건조시키도록 25℃ 인 온도를 갖는 공기를 블로잉시켰다. 이 방식에서, 제 2 광학 이방성층의 측에 각각의 적층된 광학 필름의 표면만을 비누화시켰다.
(배향막의 형성)
#14 와이어 바 코터를 이용하여, 각각의 비누화된 적층된 광학 필름의 일 표면에 다음의 조성을 가지는 배향막 도포액을 24ml/m2 의 레이트로 도포하였다. 이후, 60 초 동안 60℃ 온도를 갖는 온풍을 이용하여 그 배향막 도포액을 건조 시키고, 150 초 동안 90℃ 온도를 갖는 온풍을 이용하여 더 건조시켜, 각각의 적층된 광학 필름의 제 2 광학 이방성층 상에 필름을 형성하였다.
후속하여, 제 2 광학 이방성층의 지상축에 대해 45°의 각도로 형성된 방향으로 그 형성된 필름에 러빙 프로세스를 행하여, 배향막을 형성하였다.
[배향막 도포액의 조성]
● 이하의 변형 폴리비닐 알코올 10 질량부
● 물 371 질량부
● 메탄올 119 질량부
● 글루타르알데히드(가교제) 0.5 질량부
Figure 112008067806458-PAT00010
변성 폴리비닐 알코올
(제 3 광학 이방성층)
메틸 에틸 케톤의 204.0 질량부 중 다음의 디스코틱 액정성 화합물의 91질량 부, 에틸렌 옥사이드-변성 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemical Industry Ltd. 제조) 의 9 질량부, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (CAB531-1, Eastman Chemical Company 제조) 의 0.5 질량부, 광중합 개시제 (IRGACURE 907, Nihon Ciba-Geigy K.K. 제조) 의 3 질량부, 및 증감제 (KAYACURE DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd. 제조) 의 1 질량부를 용해시켜 도포액을 준비하였다.
#3.2 와이어 바를 이용하여 배향막 상에 도포액을 5.52ml/m2 레이트로 도포하였다. 금속 프레임에 도포액을 구비한 배향막을 부착하고 130℃ 인 온도를 갖는 항온 배스 내에서 2 분 동안 가열하여 디스코틱 액정성 화합물을 배향시켰다.
다음으로, 120W/cm 고-압력 수은-방전 램프를 이용하여 90℃ 에서 4 분 동안 자외선을 이용하여 도포액을 구비한 배향막에 조사하여 디스코틱 액정성 화합물을 중합화하였다. 이후, 실온까지 도포액을 구비한 배향막을 자연적으로 냉각시켰다. 이 방식에서, 제 3 광학 이방성층을 형성하고, 적층된 광학 필름을 획득하였다. 각 적층된 광학 필름은 표 1 에 상세히 나타난다.
Figure 112008067806458-PAT00011
디스코틱 액정성 화합물
<실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 편광판들>
다음의 방법에 따라 각각 적층된 광학 필름 상에 편광자를 형성하여 실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 편광판들을 제조하였다.
(편광자의 제조)
연신된 폴리비닐 알코올 필름으로 요오드를 흡수시켜 편광 필름 (편광자) 을 제조하였다.
(실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 편광판들의 제조)
폴리비닐 알코올계 점착제를 이용하여 각각의 적층된 광학 필름의 제 1 광학 이방성층의 측에 편광 필름을 부착하였다.
또한, 폴리비닐 알코올계 점착제를 이용하여, 편광 필름에 비누화 프로세스와 유사한 프로세스를 행한 시중에서 입수가능한 셀룰로오스 트라이아세테이트 필 름 (FUJITAC TD80UF, FUJIFILM Corporation 제조) 을 부착하였다. 이 방식에서, 실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 편광판들을 획득하였다.
<실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 액정 디스플레이 디바이스들>
그 편광판들을 이용하여 실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 액정 디스플레이 디바이스들을 제조하였다.
(실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 밴드 배향 액정셀들의 제조)
각각 ITO 전극을 구비한 2 개의 유리 기판들을 준비하였다. 그 2 개의 유리 기판들에 배향막으로서 폴리이미드 필름을 제공하고, 그 배향막에 러빙 프로세스를 행하였다. 러빙 방향들이 서로에 평행하도록 서로 대향하게 그 2 개의 유리 기판들을 만들고, 액정셀의 두께를 7.2㎛ 로 설정하였다. 액정셀 갭에 Δn 이 0.1396 인 액정성 화합물 (ZLI1132, Merck Ltd. 제조) 을 주입하였다. 이 방식에서, 실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 밴드 배향을 갖는 액정셀들을 제조하였다.
(실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 액정 디스플레이 디바이스들의 제조)
액정셀에 한 쌍의 편광판들을 결합시켜 액정 디스플레이 디바이스를 제조하였다.
액정셀 및 한 쌍의 편광판들의 배치로서, 편광판들의 제 3 광학 이방성층들 은 액정셀의 기판들에 대향시키고, 액정셀의 러빙 방향 및 서로 대향인 제 3 광학 이방성층들의 러빙 방향을 서로 반평행하게 하였다.
제조된 액정셀을 개재시킨 상이한 투명 기판들의 시야측과 백 라이트 측에 편광판들을 부착하였다.
투명 기판들을 대향시켜 편광판들의 제 3 광학 이방성층들을 배치시키고, 액정셀의 러빙 방향 및 서로 반대인 제 3 광학 이방성층들의 러빙 방향을 서로에 반평행하게 하여, 사이즈가 20 인치인 액정셀을 갖는 액정 디스플레이 디바이스를 제조하였다. 이 방식에서, 실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 액정 디스플레이 디바이스를 제조하였다.
<액정 디스플레이 디바이스들의 평가 (시야각의 평가)>
다음의 방법에 따라 실시예 1 내지 실시예 5, 및 비교예 1 및 비교예 2 용 액정 디스플레이 디바이스들의 시야각들을 평가하였다.
25℃ 인 온도 및 50% 인 상대 습도에서 백 라이드에 각각 제조된 액정 디스플레이 디바이스를 배치하고, 55Hz 구형파 (rectangular wave) 로 밴드 배향 액정셀에 전압을 인가하였다.
그 전압을 조정하면서 휘도계 (BM-5, Topcon Corporation 제조) 를 이용하여 흑 휘도 (전면 휘도) 가 최소인 전압을 측정하였다.
다음으로, 휘도계를 이용한 유사한 방식으로 스크린의 중앙에서 흑 휘도 및 백 휘도 (전면 휘도) 를 측정하고, 각각의 액정 디스플레이 디바이스에 대한 콘트라스트 시야각을 측정하였다.
후속하여, 25℃ 인 온도 및 80% 인 상대 습도에서 유사한 방식으로 각각의 액정 디스플레이 디바이스에 대한 콘트라스트 시야각을 측정하였다.
습도의 변화 때문에 시야각들이 변화하는지 여부를 판단하였다. 그 결과는 표 2 에 나타난다. 표 2 에서, A 는 시야각이 전혀 변화하지 않은 것을 의미하고, B 는 거의 변화하지 않은 것을 의미하며, C 는 시야각이 변화한 것을 의미한다.
Figure 112008067806458-PAT00012
Figure 112008067806458-PAT00013
표 1 및 표 2 의 결과로부터 판단하여 다음을 발견하였다. 실시예 1 및 실시예 3 은 광학 이방성층들의 지상축들이 서로 직교 (수직) 하게 배치되고, 위의 식 (1) 을 만족하는 경우들이다. 이들 실시예들에서, 상대 습도가 50% 에서 80% 까지 변화한 경우에도 시야각 변화가 감소되는 것을 발견하였다.
한편, 비교예 2 는 광학 이방성층들의 지상축들이 서로 직교 (수직) 하게 배치되고, 위의 식 (1) 을 만족하지 않은 경우이다. 이 비교예에서, 상대 습도가 변화하는 경우 그 시야각이 변화하는 것을 발견하였다.
실시예 2, 실시예 4 및 실시예 5 는 광학 이방성층들의 지상축들이 서로 평행하게 배치되고, 위의 식 (2) 를 만족하는 경우들이다. 이들 실시예들에서, 상대 습도가 50% 에서 80% 까지 변화한 경우에도 시야각 변화가 감소되는 것을 발견하였다.
한편, 비교예 1 은 광학 이방성층들의 지상축들이 서로 평행하게 배치되고, 위의 식 (2) 를 만족하지 않은 경우이다. 이 비교예에서, 상대 습도가 변화하는 경우 그 시야각이 변화하는 것을 발견하였다.
특히 실시예 5 에 대해서, 위의 식 (2) 를 만족하는 경우, 위의 식 (3) 도 만족하지 않은 것을 주목해야 한다, 다시말해, 실시예 5 의 적층된 광학 필름에 대해서, 상대 습도가 50% 에서 80% 까지 변화한 경우에도 두께 방향 리타데이션 값 Rth 가 감소되고, 시야각의 변화가 가장 감소되는 것을 발견하였다.
도 1 은 식 (1) 을 도시하는 그래프.
도 2 는 식 (2) 를 도시하는 그래프.
도 3 은 식 (3) 및 식 (4) 를 도시하는 그래프.

Claims (8)

  1. 제 1 광학 이방성층; 및
    제 2 광학 이방성층을 포함하고,
    상기 제 1 광학 이방성층의 지상축 (slow phase axis) 이 상기 제 2 광학 이방성층의 지상축과 사실상 수직인 경우 식 (1) 을 만족하고,
    -10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm 식 (1)
    상기 제 1 광학 이방성층의 지상축이 상기 제 2 광학 이방성층의 지상축과 사실상 평행한 경우 식 (2) 를 만족하며,
    -10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm 식 (2)
    적층된 광학 필름의 전체 면내 리타데이션 값 (in-plane retardation value) (Re) 이 30nm≤Re≤500nm 를 만족하고,
    여기서, ΔRe1 은 상기 제 1 광학 이방성층에 대해 Re1 (80% 인 상대 습도에서) - Re1 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내고, ΔRe2 는 상기 제 2 광학 이방성층에 대해 Re2 (80% 인 상대 습도에서) - Re2 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내는, 적층된 광학 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 이방성층의 Rth1 및 상기 제 2 광학 이방성층의 Rth2 는 식 (3) 및 식 (4) 중 하나를 만족하고,
    ΔRth1≥0nm 및 ΔRth2≤0nm 식 (3)
    ΔRth1<0nm 및 ΔRth2>0nm 식 (4)
    상기 적층된 광학 필름의 전체 두께 방향 리타데이션 값 (Rth) 이 50nm≤Rth≤500nm 를 만족하며,
    여기서, ΔRth1 은 상기 제 1 광학 이방성층에 대해 Rth1 (80% 인 상대 습도에서) - Rth1 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내고, ΔRth2 는 상기 제 2 광학 이방성층에 대해 Rth2 (80% 인 상대 습도에서) - Rth2 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내는, 적층된 광학 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 이방성층 및 상기 제 2 광학 이방성층은 양쪽 모두가 롤 형태인 경우, 롤-투-롤 (roll-to-roll) 처리에 의해 서로 부착되는, 적층된 광학 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 3 광학 이방성층을 더 포함하고,
    상기 제 3 광학 이방성층은 하이브리드 배향 디스코틱 액정층 (hybrid aligned discotic liquid crystal layer) 으로 형성되는, 적층된 광학 필름.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3 광학 이방성층이 형성되는 경우, 러빙 방향 (rubbing direction) 은 상기 제 1 광학 이방성층의 지상축과 상기 제 2 광학 이방성층의 지상축에 대해 40°내지 50° 각도를 이루는, 적층된 광학 필름.
  6. 적층된 광학 필름, 및
    편광자를 포함하고,
    상기 적층된 광학 필름은 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 포함하고,
    상기 제 1 광학 이방성층의 지상축 (slow phase axis) 이 상기 제 2 광학 이방성층의 지상축과 사실상 수직인 경우 식 (1) 을 만족하고,
    -10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm 식 (1)
    상기 제 1 광학 이방성층의 지상축이 상기 제 2 광학 이방성층의 지상축과 사실상 평행한 경우 식 (2) 를 만족하며,
    -10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm 식 (2)
    상기 적층된 광학 필름의 전체 면내 리타데이션 값 (in-plane retardation value) Re 가 30nm≤Re≤500nm 를 만족하고,
    여기서, ΔRe1 은 상기 제 1 광학 이방성층에 대해 Re1 (80% 인 상대 습도에서) - Re1 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내고, ΔRe2 는 상기 제 2 광학 이방성층에 대해 Re2 (80% 인 상대 습도에서) - Re2 (50% 인 상 대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내는, 편광판.
  7. 적층된 광학 필름 및 편광자를 포함하는 편광판, 및
    액정셀을 포함하고,
    상기 적층된 광학 필름은 제 1 광학 이방성층 및 제 2 광학 이방성층을 포함하고,
    상기 제 1 광학 이방성층의 지상축 (slow phase axis) 이 상기 제 2 광학 이방성층의 지상축과 사실상 수직인 경우 식 (1) 을 만족하고,
    -10nm≤ΔRe1-ΔRe2≤10nm 식 (1)
    상기 제 1 광학 이방성층의 지상축이 상기 제 2 광학 이방성층의 지상축과 사실상 평행한 경우 식 (2) 를 만족하며,
    -10nm≤ΔRe1+ΔRe2≤10nm 식 (2)
    상기 적층된 광학 필름의 전체 면내 리타데이션 값 (in-plane retardation value) Re 가 30nm≤Re≤500nm 를 만족하고,
    여기서, ΔRe1 은 상기 제 1 광학 이방성층에 대해 Re1 (80% 인 상대 습도에서) - Re1 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내고, ΔRe2 는 상기 제 2 광학 이방성층에 대해 Re2 (80% 인 상대 습도에서) - Re2 (50% 인 상대 습도에서) 인 식을 계산하여 획득된 값을 나타내는, 액정 디스플레이 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 액정셀은 OCB 모드의 액정셀인, 액정 디스플레이 디바이스.
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