KR20100074136A - 위상차 제어 부재, 액정 디스플레이 및 위상차층 형성용 액정 재료 조성물 - Google Patents

위상차 제어 부재, 액정 디스플레이 및 위상차층 형성용 액정 재료 조성물 Download PDF

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다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

표면의 단차량을 억제하는 기능을 가짐과 함께, 편광판에 의해 발생되는 광의 위상차에 대한 광학 보상 기능이 우수한 위상차 제어 부재를 제공한다. 위상차 제어 부재 (1) 에서, 위상차층 (4) 의 광축이 위상차층 (4) 의 두께 방향으로 법선을 갖는 면에 대해 기립되어 있고, 위상차층 (4) 표면의 단차량 (T) 이 500 ㎚ 미만이고, 위상차층 (4) 의 굴절률을 x 축 방향, y 축 방향, z 축 방향에 대해 각각 nx, ny, nz 로 했을 경우에, 파장 589 ㎚ 의 광에 대한 nx, ny, nz 와 계수 (P) 가, P = (nz - ((nx + ny) / 2)) 의 관계를 갖고, 계수 (P) 와 위상차층 (4) 의 두께 (d) (㎚) 가 하기 식 1, 식 2, 식 3 의 모두를 만족하고 있다. 0.005
Figure pct00047
P
Figure pct00048
0.04 (식 1) d
Figure pct00049
2000 (식 2) 10
Figure pct00050
P × d
Figure pct00051
40 (식 3)

Description

위상차 제어 부재, 액정 디스플레이 및 위상차층 형성용 액정 재료 조성물{PHASE DIFFERENCE CONTROL MEMBER, LIQUID CRYSTAL DISPLAY, PHASE DIFFERENCE LAYER FORMING LIQUID CRYSTAL MATERIAL COMPOSITION}
본 발명은, 위상차 제어 부재, 액정 디스플레이 및 위상차층 형성용 액정 재료 조성물에 관한 것이다.
IPS (In Plane Switching) 모드를 표시 모드로 하는 액정 디스플레이 (LCD) (IPS-LCD) 는, 흑표시시 (암표시시) 에 액정 분자가 면내에 수평 배향되어 있으므로, 본질적으로 시야각이 넓고, 표시 특성이 우수하다는 이점을 갖는다.
IPS-LCD 로서는, 일반 가정의 텔레비전 용도에서는 컬러 표시할 수 있는 타입의 LCD 가 채용되는 경우가 많고, 또 산업용 모니터 중에서도 의료용 화상을 표시하는 모니터 (엑스레이용 모니터 등) 로서의 용도에서는 해상도를 향상시킬 필요가 있으므로, 컬러 표시 타입보다 1 화소의 면적을 가능한 한 작게 할 수 있는 흑백 표시 타입의 LCD 가 채용되는 것이 대부분이다.
IPS-LCD 가 컬러 표시할 수 있는 타입인 경우의 종래의 예를 도 6 에 나타낸다.
도 6 에 나타내는 IPS-LCD (151) 는, TFT (Thin Film Transistor) 등의 스위칭 소자 (도시 생략) 및 ITO (Indium Tin Oxide) 막 등의 전극 (도시 생략) 을 투명한 유리 기재 (141) 상에 형성한 기판부 (TFT 어레이 (TFT Array) 기판) (223) 와 이 기판부 (223) 에 대향하여 배치된 대향 기판부 (컬러 필터) (222) 로 기판 구조체 (225) 를 구성하고, 1 쌍의 기판부 (222, 223) 사이에 구동용 액정 조성물 (124) 을 봉입하여 액정 (144) 분자의 배향을 전기장의 변화에 따라 변경할 수 있는 구동 액정층 (128) 을 형성하여 이루어지는 구성을 구비한다. 1 쌍의 기판부 (222 와 223) 의 간격에 변동이 발생되지 않도록 하기 위해, 양 기판부 (222, 223) 의 간격을 유지하는 기둥으로서의 기능을 갖는 복수의 기둥체 (柱體) (103) 가 형성되어 있다.
각각의 기판부 (222, 223) 의 외측 위치에는, 편광판 (133, 142) 이 서로 투과축을 직교시키도록 배치되어 있고, 또, 기판부 (223) 에서의 투명한 유리 기재 (141) 와 편광판 (142) 사이에는, 광의 위상차를 제어함으로써 광학 보상하는 위상차 필름 (130) 이 형성되어 있다.
컬러 필터를 구성하는 대향 기판부 (222) 는, 투명한 유리 기재 (102) 표면 상에, 소정 패턴으로 패터닝 형성된 블랙 매트릭스 (115) 를 형성함과 함께, R (빨강), B (파랑), G (초록) 등의 각 색의 색 패턴 (116, 117, 118) 을 형성하여 착색층 (113) 을 형성하고, 착색층 (113) 의 표면에 투명 보호층 (134) 을 적층시켜 구성되어 있다. 블랙 매트릭스 (115) 는, 흑색 안료와 수지를 함유한 포토레지스트나 인쇄용 잉크, 크롬 등의 금속을 사용하여 구성된다. 각 색의 색 패턴 (116, 117, 118) 은, 각 색에 대응하는 안료와 수지를 함유한 포토레지스트나 인쇄용 잉크를 재료로서 사용하여 구성된다. 투명 보호층 (134) 은, 중합할 수 있는 수지 재료를 착색층의 표면에 도포하여 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 투명 보호층 (134) 을 구성하는 재료로서는, 중합 반응 및 가교 반응을 일으키는 재료가 사용되고, 예를 들어, 불포화 이중 결합기를 갖는 (메트)아크릴레이트기 함유 화합물, 에폭시기 함유 화합물, 우레탄기 함유 화합물 등이 사용된다.
IPS-LCD (151) 는, 구동 액정층 (128) 에 함유되는 액정 (144) 분자를 구동시킬 때, 기판부 (223) 에 배치된 전극으로부터 구동 액정층 (128) 의 면내 방향 (구동 액정층 (128) 의 두께 방향으로 법선을 갖는 평면에 대해 평행한 방향) 으로 전계를 발생시켜, 구동 액정층 (128) 의 면내 방향에 대해 액정 (144) 분자의 배향 상태를 스위칭 제어함으로써 구동 액정층 (128) 을 통과하는 광 상태를 제어하여, 제어된 광의 조합으로 액정 표시 화면에 화상을 형성한다.
이와 같이, 구동 액정층 (128) 에 함유되는 액정 (144) 분자의 배향 상태는 액정 표시 화면에 형성되는 화상을 정하는 요소가 되므로, 액정 (144) 이 본래 예정되지 않은 방향으로 배향되어 바람직하지 않은 틸트각을 발생시켜 버리면, 액정 표시 화면에 표시되는 화상의 질에 악영향이 미칠 우려가 있다. 이것으로부터, 기판부 (222, 223) 에서의 구동 액정층 (128) 과의 접촉면은 요철이 없는 평활면을 이루고 있는 것이 바람직하다. 그 접촉면이 단차량이 큰 요철면 (단차면) 을 이루고 있으면, 기판부 (222, 223) 와 구동 액정층 (128) 의 접촉 계면의 위치에서 액정 (144) 분자의 배향에 흐트러짐이 발생되고, 액정 (144) 분자의 배향성에 악영향이 생길 우려가 있다. 이와 같은 단차면에 의한 액정 (144) 의 배향 악화를 고려하여, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 대향 기판 (222) 의 착색층 (113) 상에 투명 보호층 (134) 이 적층되어 있다. 대향 기판부 (222) 에는 착색층 (113) 이 형성되어 있는데, 이 착색층 (113) 은, 색 패턴 (116, 117, 118) 및 블랙 매트릭스 (115) 를 소정 패턴으로 형성하여 구성되어 있으므로, 착색층 (113) 표면에 다수의 요철을 발생시켜 단차면이 형성되기 쉽다는 문제가 있다.
블랙 매트릭스 (115) 가 형성된 부분에서 큰 단차가 형성되면, 구동 액정층 (128) 에 함유되는 액정 (144) 분자에 배향의 흐트러짐이 발생되고, 이 배향의 흐트러짐이 발생되면, 그 주위의 액정 (144) 분자로까지 배향의 흐트러짐이 파급되어 버려, 액정 디스플레이에 표시되는 화상을 형성하기 위한 광이 충분히 제어되지 않게 될 우려가 있다.
그래서, 착색층 (113) 상에 투명 보호층 (134) 을 적층시킴으로써, 착색층 (113) 의 형성시에 구동 액정층 (128) 과의 접촉면에 단차가 생겨도, 그 단차를 투명 보호층 (134) 에 의해 해소하고자 하는 대책이 실시되어 있다.
그런데, 일반적으로 IPS-LCD (151) 는, 다른 모드의 LCD 와 비교하여, 비스듬하게 보았을 경우에 광 누출이 발생되고, 그 결과적으로 시야각을 좁힌다는 문제가 있다. 광 누출의 제 1 원인은, 액정 디스플레이의 화면을 관찰자가 정면 방향에서 보는 경우에는 크로스니콜하게 된 2 장의 편광판의 광 투과축이 이루는 상대 각도가, 화면 정면 방향에 대해 비스듬한 방향에서 관찰자에 의해 관찰된 경우에 변화되어 버려 광 누출이 발생되는 것으로 생각할 수 있다. 제 2 원인으로서는, 편광판에 부착된 보호 필름으로부터의 위상차가 발생되어 광 누출이 발생되는 것으로 생각할 수 있다.
여기에서, 특히 제 2 원인에 대해, 그 상세한 것을 설명한다. 액정 디스플레이에서는, 편광판 (133, 142) 이 배치 형성되어 있는데, 먼저 편광판 (133) 으로서는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 편광 필름 (170) 을 보호 필름 (171, 171) 사이에 끼운 구조를 구비하여 이루어지는 것이 통상적으로 사용되고, 또, 편광 필름 (170) 으로서는, 「PVA (폴리비닐알코올) 필름에 요오드를 함침시키고, 요오드를 함침시킨 PVA 필름을 1 축 연신함으로써 요오드를 1 축 배향시켜 이루어지는 것」이 사용되고, 보호 필름 (171) 으로서는, TAC (트리아세틸셀룰로오스) 필름이 사용되는 것이 통상적이다. 이것은, 편광판 (142) 에 대해서도 동일하다. 그리고, 이 보호 필름 (171) 에 사용되는 TAC 필름은 통상적으로 복굴절 이방성을 구비하고, 구체적으로는, TAC 필름의 법선 방향 (필름면에 대한 법선 방향) 의 굴절률보다 그 면내 방향의 굴절률 쪽이 커, 이른바 부(負)의 C 플레이트 (-C 플레이트) 를 이루는 것이므로, 이 보호 필름 (171) 의 두께 방향으로 진행하는 광과 그 두께 방향에 대해 비스듬하게 경사진 방향으로 진행되는 광에서 광의 위상차에 차이가 발생되어, 시야각에 악영향을 미칠 우려가 있다.
편광판에 의해 발생되는 위상차의 광학 보상은, 법선 방향의 굴절률보다 그 면내 방향의 굴절률 쪽이 작은 위상차 필름 (이른바 정(正)의 C 플레이트 (+C 플레이트) 로서의 위상차 필름) 을 별도 준비하고, 이 위상차 필름을, 투명한 기재와 편광판 사이에 설치함으로써 가능해진다. 구체적으로는, 예를 들어, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 법선 방향의 굴절률보다 그 면내 방향의 굴절률 쪽이 작은 복굴절 특성을 구비하는 위상차 필름 (131) 을 별체로 제조하고, 투명한 유리 기재 (102) 와 편광판 (133) 사이에 위상차 필름 (131) 을 형성한다. 도 6 중, 위상차 필름 (131) 의 복굴절 특성은 굴절률 타원체 (202) 로 나타낸다. 그러나 이와 같은 수법에서는, 결국, 액정 디스플레이의 두께나 1 쌍의 기판의 외측에 별체로 배치되는 필름재의 수를 증가시켜 버리는 문제가 있다.
여기에서, 종래, 시야 각도를 향상시키기 위한 광학 보상에는, 액정 표시 화면의 외측 방향을 향하는 광의 위상차를 제어함으로써 광학 보상을 실시하는 수단을 액정 디스플레이에 실시하는 것이 제안되어 있다. 그 수단으로서, 액정 디스플레이를 구성하는 1 쌍의 기판부의 외면측 위치에 광학 이방성을 갖는 위상차 필름을 점착재로 접착시켜 배치하고, 이것을 통과하는 광을 복굴절시키는 광학 보상 기능을 위상차 필름에 발휘시킴으로써 광학 보상을 실시하는 것이, 여러 가지 표시 모드의 액정 디스플레이에서 일반적으로 채용되어 있다.
그런데, 광학 보상을 실시하는 방법으로서, 위상차 필름을 사용하여 광학 보상을 실시하는 상기 방법 이외에, 액정 디스플레이를 구성하는 기판에 액정 재료 조성물을 사용하여 광학 이방성을 갖는 위상차층을 형성하고, 이 인셀 타입의 위상차층에 광학 보상 기능을 발휘시키는 방법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1).
광학 보상을 실시하는 방법으로서 인셀 타입의 위상차층이 사용되는 경우에는, 위상차 필름이 사용되는 경우에 필요로 하는 점착재에 의한 위상차 필름의 접착이 불필요해져, 점착재의 층을 줄일 수 있으므로, 위상차 필름이 사용되는 경우보다 액정 디스플레이를 더욱 박형화시킬 수 있다. 또, 특히 중합성 액정을 사용하여 형성된 인셀 타입의 위상차층이 액정 디스플레이에 삽입되는 경우에는, 위상차 필름을 사용하는 경우에 비해, 외부로부터의 열이 광학 보상 기능에 대하여 미치는 영향도 적어지므로 액정 디스플레이를 내열성이 우수한 것으로 할 수 있다.
또한, 인셀 타입의 위상차층을 사용하는 경우에는, 위상차 필름을 사용하는 경우에 보이는 필름의 경시적 수축이라는 문제도 발생되지 않는다.
따라서, IPS-LCD 를 비롯한 액정 디스플레이에서는, 인셀 타입의 위상차층을 형성한 액정 디스플레이가 바람직하고, 또한 광학 보상 기능이나 새로운 기능을 구비하여 기능적으로 보다 우수한 것을 인셀 타입의 위상차층으로서 삽입한 액정 디스플레이를 얻는 것이 갈망되고 있다.
일본 공개특허공보 평5-142531호
그러나, IPS-LCD 를 비롯한 액정 디스플레이에서는, 인셀 타입의 위상차층을 형성하여 광학 보상하는 것으로서, 구동 액정층에서 발생되는 위상차를 보상하는 기능을 갖는 것이 개발의 중심이 되어 있는 것이 현실로, 편광판에서 발생되는 위상차를 억제하여 우수한 광학 보상 기능을 발휘하는 인셀 타입의 위상차층을 형성한 액정 디스플레이의 개발은 충분히 이루어지지 않았다.
본 발명은, 액정 디스플레이에 삽입할 수 있는 위상차 제어 부재에 있어서, 인셀 타입의 위상차층에 투명 보호층의 기능을 발휘시켜, 표면의 단차량을 억제할 수 있는 위상차 제어 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은, 편광판에 의해 발생되는 광의 위상차를 광학 보상하는 광학 보상 기능을 효과적으로 발휘할 수 있는 위상차 제어 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 상기한 기능을 갖는 위상차 제어 부재를 삽입하여 이루어지는 액정 디스플레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 하나의 목적은, 위상차 제어 부재의 단차면 상에 적층되는 위상차층을 형성하기 위한 액정 재료 조성물을 제공하는 것에 있다.
본 발명은,
(1) 기재 표면 상에 하지층을 적층시켜 단차면이 형성되고, 그 단차면 상에 위상차층을 적층시켜 이루어지는 위상차 제어 부재에 있어서,
위상차층의 광축이 위상차층의 두께 방향으로 법선을 갖는 면에 대해 기립되어 있고, 위상차층 표면의 단차량 (T) 이 500 ㎚ 미만이고, 서로 직교하는 x 축과 y 축을 위상차층의 면내 방향으로 취하고, 위상차층의 법선 방향으로 z 축을 취하여, 위상차층의 x 축 방향의 굴절률을 nx, y 축 방향의 굴절률을 ny, z 축 방향의 굴절률을 nz 로 한 경우에, 파장 589 ㎚ 의 광에 대한 nx, ny, nz 와 계수 (P) 가, P = (nz - ((nx + ny) / 2)) 의 관계를 갖고, 계수 (P) 와, 위상차층의 두께 (d) (㎚) 가 하기 식 1, 식 2, 식 3 의 모두를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 위상차 제어 부재이고,
[수학식 1]
0.005
Figure pct00001
P
Figure pct00002
0.04 (식 1)
d
Figure pct00003
2000 (식 2)
10
Figure pct00004
P × d
Figure pct00005
40 (식 3)
(2) 하지층은, 블랙 매트릭스와 색 패턴을 구비하는 착색층인 상기 (1) 에 기재된 위상차 제어 부재이고,
(3) 하지층은, 블랙 매트릭스 형성층인 상기 (1) 에 기재된 위상차 제어 부재이고,
(4) 위상차층은, 중합성 관능기를 갖는 액정 분자를 함유하는 액정 재료 조성물을 단차면 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 그 액정 도포막에 함유되는 액정 분자에 배향성을 부여하고, 그 액정 도포막에 활성 방사선을 조사하여 액정 분자를 중합시킴으로써 형성되는 것인 상기 (1) 에 기재된 위상차 제어 부재이고,
(5) 위상차층은, 중합성 관능기를 갖는 액정 분자를 함유하는 액정 재료 조성물을 단차면 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 그 액정 도포막에 함유되는 액정 분자에 배향성을 부여하고, 그 액정 도포막에 활성 방사선을 조사하여 액정 분자를 중합시킴으로써 형성되는 것인 상기 (2) 에 기재된 위상차 제어 부재이고,
(6) 위상차층은, 중합성 관능기를 갖는 액정 분자와 위상차 조정용 첨가물을 함유하는 액정 재료 조성물을 단차면 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 그 액정 도포막에 함유되는 액정 분자에 배향성을 부여하고, 그 액정 도포막에 활성 방사선을 조사하여 액정 분자를 중합시킴으로써 형성되는 것인 상기 (1) 에 기재된 위상차 제어 부재이고,
(7) 위상차층은, 중합성 관능기를 갖는 액정 분자와 위상차 조정용 첨가물을 함유하는 액정 재료 조성물을 단차면 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 그 액정 도포막에 함유되는 액정 분자에 배향성을 부여하고, 그 액정 도포막에 활성 방사선을 조사하여 액정 분자를 중합시킴으로써 형성되는 것인 상기 (2) 에 기재된 위상차 제어 부재이고,
(8) 대향하는 1 쌍의 기판부 중, 적어도 일방의 기판부에 전극을 형성함과 함께, 1 쌍의 기판부 사이에 구동 액정층을 형성하여 이루어지는 액정 디스플레이에서, 1 쌍의 기판부 중 어느 것에, 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 위상차 제어 부재가 삽입되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이이고,
(9) 위상차 제어 부재의 단차면 상에 적층되는 위상차층을 형성하기 위한 액정 재료 조성물로서, 중합성 관능기를 갖는 액정 분자와 위상차 조정용 첨가물을 함유하여 이루어지고, 이 액정 재료 조성물을 사용하여 형성되는 위상차층의 광축이 위상차층의 두께 방향으로 법선을 갖는 면에 대해 기립되어 있고, 위상차층 표면의 단차량 (T) 이 500 ㎚ 미만이고, 서로 직교하는 x 축과 y 축을 위상차층의 면내 방향으로 취하고, 위상차층의 법선 방향으로 z 축을 취하여, 위상차층의 x 축 방향의 굴절률을 nx, y 축 방향의 굴절률을 ny, z 축 방향의 굴절률을 nz 로 한 경우에, 파장 589 ㎚ 의 광에 대한 nx, ny, nz 와 계수 (P) 가, P = (nz - ((nx + ny) / 2)) 의 관계를 갖고, 계수 (P) 와, 위상차층의 두께 (d) (㎚) 가 하기 식 1, 식 2, 식 3 의 모두를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 위상차층 형성용 액정 재료 조성물이다.
[수학식 2]
0.005
Figure pct00006
P
Figure pct00007
0.04 (식 1)
d
Figure pct00008
2000 (식 2)
10
Figure pct00009
P × d
Figure pct00010
40 (식 3)
본 발명의 위상차 제어 부재에 의하면, 이것을 액정 디스플레이에 삽입한 경우에, 인셀 타입의 위상차층에, 투명 보호층의 기능을 효과적으로 발휘시킴과 함께, 편광판에 의해 발생되는 광의 위상차를 광학 보상하는 광학 보상 기능을 효과적으로 발휘시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 위상차 제어 부재에 의하면, 액정 디스플레이에 삽입된 경우에, 위상차 제어 부재 표면의 단차량을 억제하여, 위상차 제어 부재에 과도하게 큰 단차가 발생될 우려를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 이 위상차 제어 부재에 의하면, 액정 디스플레이의 액정 표시 화면의 두께 방향에서 보았을 경우와 그 두께 방향에 대해 비스듬한 방향에서 보았을 경우에, 광이 편광판을 통과할 때 발생되는 위상차에 의해 액정 표시 화면으로부터 경사 방향으로 광 누출이 발생되는 상태가 되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 넓은 시야각을 확보한 액정 디스플레이의 제조가 가능해진다. 또, 본 발명에 의하면, 투명 보호층을 생략할 수 있기 때문에, 액정 디스플레이를 박형화시킬 수 있다.
본 발명의 위상차 제어 부재에 의하면, 블랙 매트릭스를 하지층으로 할 수 있는 것 외에, 블랙 매트릭스와 색 패턴으로 이루어지는 착색층을 하지층으로 할 수 있으므로, 블랙 매트릭스나 색 패턴의 형성에 수반되어 형성되는 단차면을 위상차층으로 피복할 수 있어, 블랙 매트릭스나 색 패턴의 형성시에 과도하게 큰 단차를 갖는 단차면이 형성되어도, 위상차 제어 부재의 최표면의 단차량을 억제하여 단차를 효과적으로 해소할 수 있다.
일반적으로, 액정 디스플레이에서는, 기판과 구동 액정층 사이에 구동 액정층을 구성하는 액정 분자의 배향을 규제하는 배향막이 형성된다. 그러면, 위상차 제어 부재를 삽입한 액정 디스플레이를 제조할 때에는, 위상차 제어 부재와 구동 액정층 사이에 배향막이 개재 형성되는 것이 일반적인 것이 된다. 그런데, 그러한 배향막은 통상적으로 500 Å 정도이고, 위상차층보다 충분히 얇게 형성되는 것이므로, 그 배향막으로는 위상차 제어 부재의 최표면의 단차를 해소하는 것이 곤란하다. 이러한 점에서, 본 발명의 위상차 제어 부재에 의하면, 위상차층의 최표면에 발생되는 단차가 단차량 (T) 의 값으로 500 ㎚ 미만에 들어가도록 구성되어 있으므로, 배향막을 구비하는 일반적인 액정 디스플레이에 대해 보아도, 하지층의 단차에 의해 구동 액정층과 그것에 접촉하는 층과의 접촉 계면 부근에서 구동 액정층에 함유되는 액정의 분자가 예정되지 않은 배향을 부여할 우려를 억제하는 효과, 및 구동 액정층을 구성하는 액정의 배향성에 큰 흐트러짐이 발생되어 버릴 우려를 억제할 수 있다는 효과를 충분히 나타낸다.
본 발명의 위상차 제어 부재에서는, 위상차층은, 중합성 관능기를 갖는 액정 분자 (중합성 액정 분자) 를 함유하는 액정 재료 조성물을 하지면인 단차면 상에 도포하여 액정 도포막을 얻고, 그 얻어진 액정 도포막에 함유되는 중합성 액정 분자를 중합시켜 형성되는 것이므로, 중합성 액정 분자의 고분자 (액정 폴리머) 구조를 형성하고 있고, 따라서 내열성이 우수하고, 위상차층의 광학 특성을 나타내는 복굴절률 특성이 열에 의한 영향을 잘 받지 않고, 예를 들어, 차 내와 같이 비교적 고온이 되기 쉬운 환경하에서도 용이하게 사용할 수 있는 효과를 발휘한다. 이러한 효과는, 중합성 액정 분자가 3 차원 가교 중합할 수 있는 중합성 액정 분자인 경우에는, 그 고분자 구조가 강고한 것이 되므로 특히 크다.
또, 본 발명의 위상차 제어 부재에 의하면, 위상차 조정용 첨가물이 첨가된 액정 재료 조성물을 사용하여 성막된 액정 도포막을 위상차층으로 한 것이어도 되고, 액정 디스플레이의 설계에 따라 위상차층의 광학 보상 기능을 적절히 조정하는 것이 용이해진다.
또한, 본 발명의 위상차 제어 부재는 액정 디스플레이를 구성하는 기판에 삽입됨으로써, 편광판에서 발생되는 위상차를 보상하는 층 구조로서 인셀 타입의 위상차층을 기판에 형성할 수 있어, 편광판에서 발생되는 위상차를 보상하기 위해 광학 보상 기능을 갖는 위상차층을 구비하는 필름재 등의 부재를 별체로 제조하고, 그것을 기재에 부착시켜 배치 형성하는 공정을 거치지 않고 액정 디스플레이를 설계할 수 있게 된다. 그리고 본 발명에 의하면, 편광판에서 발생되는 위상차를 보상하는 위상차 필름을 사용하는 경우에 필요한 점착제 등을 필요로 하지 않아, 편광판에서 발생되는 위상차에 대해 광학 보상 기능을 발휘시키는 구성을 기판에 구비시킬 수 있어, 점착제에 의한 광 산란의 우려를 저감시킬 수 있게 되는 것 외에, 액정 디스플레이를 더욱 박형화시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 위상차 제어 부재의 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2 는 하지층으로서 착색층을 형성한 경우의 위상차 제어 부재의 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3 은 하지층으로서 착색층을 형성한 경우의 위상차 제어 부재의 실시형태를 나타내는 개략 평면도이다.
도 4 는 하지층이 블랙 매트릭스 형성층인 경우의 위상차 제어 부재의 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 위상차 제어 부재를 삽입한 액정 디스플레이의 실시형태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6 은 종래의 액정 디스플레이를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7 은 본 발명의 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해 광축 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 8 은 편광판 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
본 발명에서 제조되는 위상차 제어 부재 (1) 는, 기재 (2) 의 표면에 하지층 (5) 이 적층되어 단차면 (8) 이 형성되고, 단차면 (8) 을 덮고 위상차층 (4) 이 적층되어 구성되어 있다 (도 1).
기재 (2) 는, 광투과성을 갖는 재료로 이루어지고, 1 종류의 재료에 의해 기재 (2) 를 단층으로 구성해도 되고, 혹은 복수 종류의 재료로 다층으로 구성해도 된다. 기재 (2) 의 광선 투과율은 적절히 선정할 수 있다.
기재 (2) 를 형성하는 재료는, 광학적으로 등방성을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서는, 유리 기판 등의 유리재 외에, 여러 가지 재질로 이루어지는 판상체를 적절히 선택할 수 있다. 구체적으로는, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 트리아세틸셀룰로오스 등으로 이루어지는 플라스틱 기판이어도 되고, 또 추가로 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르케톤 등의 필름을 사용할 수도 있다. 단, 특히 위상차 제어 부재를 액정 디스플레이용으로 사용하는 경우에는, 기판 형성재는 무알칼리 유리인 것이 바람직하다.
본 발명의 위상차 제어 부재 (1) 에서는, 기재 (2) 의 표면에 하지층 (5) 이 적층 형성되고, 이 하지층 (5) 표면의 상방으로 튀어나온 볼록 부분 (위상차 제어 부재 (1) 의 상측 표면 중 상대적으로 폭 넓은 부분에 대응하는 부분) 과 하지층 (5) 표면이 하방으로 움푹 들어간 오목 부분 (위상차 제어 부재 (1) 의 상측 표면 중 상대적으로 폭이 좁은 부분에 대응하는 부분) 이 다수 형성되어, 그러한 튀어나온 볼록 부분과 움푹 들어간 오목 부분에 의해 단차가 형성되고, 복수의 단차를 갖는 단차면 (8) 이 형성되어 있다. 하지층 (5) 은, 위상차 제어 부재 (1) 의 설계에 따라 기재 (2) 의 전체면에 형성되거나, 혹은 부분적으로 형성된다. 단차면 (8) 은, 하지층 (5) 과 기재 (2) 양자의 조합에 의해 형성되어 있어도 되고, 혹은 하지층 (5) 만으로 형성되어 있어도 된다.
하지층 (5) 으로서는, 블랙 매트릭스와 색 패턴을 구비하는 착색층을 대표적인 것으로서 들 수 있는데, 블랙 매트릭스만을 형성한 단일 층 (블랙 매트릭스 형성층) 이어도 되고, 또, 색 패턴만을 형성한 단일 층이어도 된다.
본 발명의 위상차 제어 부재 (1) 에서, 하지층 (5) 이 착색층 (13) 인 경우에 대해 설명한다. 특히, 위상차 제어 부재 (1) 에 대해, 기재 (2) 의 표면 상에, 색 패턴과 블랙 매트릭스를 갖는 착색층이 형성되어 있는 경우를 일례로서 설명한다 (도 2, 도 3). 도 2, 도 3 은, 하지층 (5) 이 착색층 (13) 인 경우의 위상차 제어 부재 (1) 의 실시예를 나타내는 각각 개략 단면도, 개략 평면도이다. 또한, 도 3 에서, 위상차층 (4) 의 도시를 생략하고 있다.
위상차 제어 부재 (1) 는, 기재 (2) 의 일방 표면에 차광성인 블랙 매트릭스 (15) 가 종횡으로 격자 형상 (격자 줄무늬 형상) 으로 도공 형성되고, 이로써 블랙 매트릭스에 둘러싸이는 영역이 개구부 (20) 로서 다수 형성된다. 이 때, 블랙 매트릭스 (15) 의 형성 영역이 차광부에 상당하고, 개구부 (20) 가 투과부에 상당한다.
블랙 매트릭스 (15) 는, 예를 들어, 금속 크롬 박막이나 텅스텐 박막 등, 차광성 또는 광흡수성을 갖는 금속 박막을 기재 (2) 면에 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 또, 블랙 매트릭스 (15) 는, 흑색 안료를 함유하는 수지 등의 유기 재료를 소정 형상으로 인쇄함으로써 형성할 수도 있다.
블랙 매트릭스 (15) 를 배치한 기재 (2) 상에는, 개구부 (20) 를 덮도록 3 색의 색 패턴 (16, 17, 18) 이 직사각형 형상으로 배열되고, 이들 색 패턴 (16, 17, 18) 과 블랙 매트릭스 (15) 에 의해 착색층 (13) 이 형성되어 있다 (도 2, 도 3). 색 패턴 (16, 17, 18) 은 광투과성을 갖고 있어 투과하는 가시광을 분광 시켜 각각 적색 (R), 녹색 (G), 청색 (B) 의 착색 영역을 형성한다. 따라서 도 3 에 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, RGB 의 3 색의 색 패턴 (적색 (R) 의 색 패턴 (16), 녹색 (G) 의 색 패턴 (17), 청색 (B) 의 색 패턴 (18)) 에 의해 각각의 화소가 형성되고, 3 색의 색 패턴 (16, 17, 18) 에서의 화소가 조합되어 1 개의 회소(繪素) (21) 가 형성된다.
색 패턴 (16, 17, 18) 은, 색종 (色種) 마다, 각 색종에 대응하는 안료와 수지 등을 배합하여 이루어지는 착색 재료를 용매에 분산시킨 착색 재료 분산액을 기재 (2) 에 도포하여 형성되는 도막을, 예를 들어 포토리소그래피법에 의해, 예를 들어 직사각형 형상 등의 소정 패턴으로 패터닝함으로써 형성되는 것 외에, 착색 재료 분산액을 소정 패턴으로 기재 (2) 에 도포함으로써도 형성할 수 있다.
착색층 (13) 에서 블랙 매트릭스 (15) 가 형성되는 경우, 이 블랙 매트릭스 (15) 는, 차광부로서의 기능 외에, 예를 들어 직사각형 형상으로 도공되는 색 패턴 (16, 17, 18) 의 혼색을 방지하는 기능과, 개구부 (20) 를 평면에서 보았을 때 구획화시켜 회소 (21) 의 윤곽을 선명화시키는 기능, 및 액정 구동 회로 등을 투과광으로부터 은폐하는 기능을 겸비한다.
위상차 제어 부재 (1) 에서, 착색층 (13) 은, 색 패턴 (16, 17, 18) 과 블랙 매트릭스 (15) 에 의해 기재 (2) 표면을 피복하고 있고, 이웃하는 색 패턴 (16, 17, 18) 사이에 간극 영역이 형성되고, 그 간극 영역에서는 블랙 매트릭스 (15) 가 표면으로 노출되어 있다. 이 경우, 위상차 제어 부재 (1) 를 평면에서 보았을 경우에, 이 간극 영역의 블랙 매트릭스 (15) 부분은 색 패턴 (16, 17, 18) 보다 하방으로 움푹 들어간 오목 부분을 이루고, 색 패턴 (16, 17, 18) 은 블랙 매트릭스 (15) 상에 부분적으로 올라타 블랙 매트릭스 (15) 보다 튀어나온 볼록 부분을 이루고 있어, 이들 움푹 들어간 오목 부분과 튀어나온 볼록 부분에 의해 단차가 생겨, 단차면 (8) 이 형성되어 있다.
또한, 본 발명의 위상차 제어 부재 (1) 에서는, 착색층 (13) 을 구성하는 색 패턴 (16, 17, 18) 은, 색종마다 두께를 상이하게 하여 형성되어 있어도 된다. 색 패턴이 색종마다 두께를 상이하게 하여 형성되어 있는 경우에는, 기재 (2) 표면으로부터의 튀어나온 정도가 색 패턴 (16, 17, 18) 에 대해 서로 상이한 것이 되므로, 기재 (2) 표면으로부터의 튀어나온 정도가 서로 다른 이웃하는 색 패턴이 배치되게 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 위상차 제어 부재 (1) 가, 이웃하는 색 패턴에 간극 영역을 형성하지 않아, 블랙 매트릭스 (15) 와 색 패턴 (16, 17, 18) 에 의해 단차를 형성하지 않는 경우여도, 이웃하는 색 패턴 사이에 단차가 형성되어 동일하게 단차면이 형성된다.
또, 위상차 제어 부재 (1) 는, 그 용도나 광학적인 사양에 따라서는 착색층에 블랙 매트릭스 (15) 를 형성하지 않는 경우도 있다. 그러한 양태에서, 상기한 바와 같이 색 패턴을 색종마다 두께를 상이하게 하여 형성한 경우에는, 동일하게 단차면이 형성된다.
본 발명의 위상차 제어 부재 (1) 에서는, 블랙 매트릭스 (15) 의 배치 형상은 직사각형 격자 형상인 경우에 한정되지 않고, 스트라이프 형상이나 삼각 격자 형상 등으로 형성해도 된다. 또 착색층 (13) 을 구성하는 색 패턴에 대해서도, RGB 방식의 3 색의 경우 외에, 그 보색계인 CMY 방식으로 할 수도 있고, 또한 단색 혹은 2 색인 경우, 또는 4 색 이상인 경우 등도 선택할 수 있다. 또 색 패턴의 형상도, 직사각형 형상으로 패턴 형성하는 경우 외에, 직사각형 형상이나 삼각형 형상 등의 미세 패턴을 기재 (2) 상에 다수 분산 배치하는 패턴인 경우 등, 목적에 따라 여러 가지 패턴을 선택할 수 있다.
본 발명의 위상차 제어 부재 (1) 에서, 하지층 (5) 은 블랙 매트릭스 (15) 이어도 된다. 그 경우, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 기재 (2) 의 일방의 표면에, 상기 착색층 (13) 의 경우와 동일하게 차광성의 블랙 매트릭스 (15) 가 종횡으로 격자 형상으로 도공 형성되고, 이로써 블랙 매트릭스 (15) 의 비형성 영역이 개구부 (20) 로서 격자점 형상으로 다수 형성됨과 함께 블랙 매트릭스 (15) 의 형성 영역이 차광부를 이룬다.
기재 (2) 표면 상에 형성된 블랙 매트릭스 (15) 는, 블랙 매트릭스의 형성 영역에서 기재 (2) 의 표면이 덮여 기재 (2) 보다 튀어나온 볼록 부분을 이루고, 블랙 매트릭스 (15) 의 비형성 영역에서 기재 (2) 의 표면이 노출되어, 블랙 매트릭스 (15) 의 형성 영역보다 상대적으로 움푹 들어간 오목 부분을 이루고 있고, 이들 튀어나온 볼록 부분과 움푹 들어간 오목 부분에 의해 단차를 다수 형성하여 기재 (2) 상에 단차면 (8) 이 형성된다.
또한, 하지층 (5) 은, TFT 등의 스위칭 소자, ITO 막 등의 투명 전극으로 구성되는 층 구조로 할 수도 있다. 투명 전극은, 스퍼터링법 등 공지된 수단을 적절히 선택하여 기재 표면 상에 적절히 패터닝함으로써 형성할 수 있다.
위상차층 (4) 은, 그 두께 방향으로 위상차층 (4) 의 내부를 진행하여 일방측의 표면에서 입사되고 타방측의 표면으로 출사되는 광에 대해, 그 광이 위상차층 (4) 의 내부를 진행할 때에 광을 복굴절시키는 기능을 갖는 층이다.
위상차층 (4) 은, 그 굴절률 nx, ny, nz 에 대해, nx < nz, ny < nz 를 만족하고, nx 과 ny 는 동등하거나, 혹은 대부분 동등한 관계가 되어 있고, 이른바 「+C 플레이트」(정의 C 플레이트) 로서 기능한다. 단, 위상차층 (4) 의 굴절률에 대해, 위상차층 (4) 의 두께 방향 (위상차층 (4) 의 법선 방향) 으로 z 축 (도 7 에서 z) 을 취하고, 위상차층 (4) 의 면내 방향 (위상차층 (4) 의 두께 방향으로 법선을 갖는 면 (평면) 에 대한 면내 방향 (그 평면에 평행한 방향)) 으로 x 축 (도 7 에서 x), y 축 (도 7 에서 y) 을 서로 직교하도록 취하여 xyz 공간을 상정한 경우, x 축, y 축, z 축 방향의 광의 굴절률을 각각 nx, ny, nz 로서 정의한다.
위상차층 (4) 은, 분자 구조 중에 중합성 관능기를 갖는 액정 분자 (중합성 액정 분자라고 한다) 를 중합 반응시켜 이루어지는 고분자 구조를 형성하고 있다.
위상차층 (4) 은, 액정 분자를 특정한 방향으로 배향시킨 상태에서 형성되어 있다. 액정 분자는, 그 분자 구조에 따른 광축을 갖고, 그 광축 상태에 따라 정해지는 복굴절 특성을 구비하고 있고, 특정한 방향으로 액정 분자를 배향시켜 고정시킴으로써, 그 배향 상태에 따른 복굴절 특성을 갖는 층 구조를 구성할 수 있고, 구체적으로는, 이른바 정의 C 플레이트의 기능을 갖는 층으로서 위상차층 (4) 이 구성된다.
위상차층 (4) 을 구성하는 액정 분자는, 위상차층 (4) 을 정의 C 플레이트의 기능을 갖는 층으로 할 수 있는 것에서 적절히 선택할 수 있다. 그러한 액정 분자로서는, 네마틱 액정상을 형성할 수 있는 액정 분자나 스멕틱 액정상을 형성할 수 있는 액정 분자를 사용할 수 있다.
위상차층 (4) 을 구성하는 액정 분자는, 그 액정 분자의 구조 중에 불포화 2 중 결합을 중합성 관능기로서 갖는 중합성 액정 분자가 바람직하다. 또, 중합성 액정 분자에는, 내열성의 점에서 액정상 상태에서 가교 중합 반응할 수 있는 중합성 액정 분자 (가교 중합성 액정 분자, 혹은 가교성 액정 분자라고 한다) 가 보다 바람직하게 사용되고, 가교 중합성 액정 분자로서는 분자 구조의 양 말단에 불포화 2 중 결합을 갖는 것 (불포화 2 중 결합을 2 이상 갖는 것) 이 바람직하다. 또한, 가교 중합성 액정 분자를 사용하여 위상차층 (4) 이 형성되는 경우, 위상차층 (4) 에는, 가교 중합성 액정 분자를 서로 가교시켜 이루어지는 가교 고분자 구조가 형성되게 된다.
위상차층 (4) 을 얻기 위해 사용되는 가교성 액정 분자로서는, 가교성을 갖는 네마틱 액정 분자 (가교성 네마틱 액정 분자) 등을 들 수 있다. 가교성 네마틱 액정 분자로서는 예를 들어, 1 분자 중에 (메트)아크릴로일기, 에폭시기, 옥타센기, 이소시아네이트기 등의 중합성기를 적어도 1 개 갖는 모노머, 올리고머, 폴리머 등을 들 수 있다. 또, 이와 같은 가교성 액정 분자로서, 보다 구체적으로는, 하기 화학식 1 에 나타내는 일반식 1 로 나타내는 화합물 중 1 종의 화합물 (화합물 (I)) 혹은 2 종 이상의 혼합물, 하기 화학식 2 에 나타내는 일반식 2 로 나타내는 화합물 중 1 종의 화합물 (화합물 (II)) 혹은 2 종 이상의 혼합물, 화학식 3, 화학식 4 에 나타내는 화합물 (화합물 (III)) 중 1 종의 화합물 혹은 2 종 이상의 혼합물, 또는 이들을 조합한 혼합물을 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure pct00011
[화학식 2]
Figure pct00012
[화학식 3]
Figure pct00013
[화학식 4]
Figure pct00014
화학식 1 에 나타내는 일반식 1 에서, R1 및 R2 는, 각각, 수소 또는 메틸기를 나타내는데, 가교성 액정 분자가 액정상을 나타내는 온도의 범위를 보다 넓게 하려면 적어도 R1 및 R2 중 어느 일방이 수소인 것이 바람직하고, 양방이 수소인 것이 보다 바람직하다. 또 일반식 1 에서의 X 및 일반식 2 의 Y 는, 수소, 염소, 브롬, 요오드, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 메톡시기, 시아노기 또는 니트로기 중 어느 것이어도 되는데, 염소 또는 메틸기인 것이 바람직하다. 또, 일반식 1 의 분자 사슬 양단의 (메트)아크릴로일옥시기와 방향고리 사이의 알킬렌기의 사슬 길이를 나타내는 a 및 b 그리고, 일반식 2 에서의 d 및 e 는 각각 개별적으로 1 ∼ 12 의 범위에서 임의의 정수를 취할 수 있는데, 4 ∼ 10 의 범위인 것이 바람직하고, 6 ∼ 9 의 범위인 것이 더욱 바람직하다. a = b = 0 인 일반식 1 의 화합물 (I) 또는 d = e = 0 인 일반식 2 의 화합물 (II) 은 안정성이 부족하여 가수 분해되기 쉬운 데다가, 화합물 (I) 또는 (II) 자체의 결정성이 높다. 또, a 나 b, 혹은 d 나 e 가 각각 13 이상인 일반식 1 의 화합물 (I) 또는 일반식 2 의 화합물 (II) 은 등방상 전이 온도 (TI) 가 낮다. 이러한 이유로부터, 이들 화합물은, 어느 쪽에 대해서도 액정 분자가 액정성을 안정적으로 나타내는 온도 범위 (액정상을 유지하는 온도 범위) 가 좁은 것이 되어, 위상차층 (4) 에 사용하는 데는 바람직하지 않다.
가교성 액정 분자로서, 상기한 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3, 화학식 4 에서는 중합성을 구비하는 액정 (중합성 액정) 의 모노머를 예시하였는데, 중합성 액정의 올리고머나 중합성 액정의 폴리머 등을 사용해도 되고, 이들에 대해서도, 상기한 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3, 화학식 4 등의 올리고머나 폴리머 등과 같은 공지된 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
위상차층 (4) 에서는, 액정 분자의 중합도 (가교 중합성 액정 분자의 경우에는 가교 중합도) 가 80 이상 정도인 것이 바람직하고, 90 이상 정도인 것이 보다 바람직하다. 위상차층 (4) 을 구성하는 액정 분자의 중합도가 80 보다 작으면 균일한 배향성을 충분히 유지하지 못할 우려가 있다. 또한, 상기 중합도, 가교 중합도는, 액정 분자의 중합성 관능기 중 액정 분자의 중합 반응에 소비된 비율을 나타낸다.
상기한 바와 같은 액정 분자를 사용하여 위상차층 (4) 은, 다음과 같이 정의 C 플레이트로서의 광학 보상 기능을 갖는 층을 이루어 형성된다.
위상차층 (4) 은, 그 광축이 상기에서 상정한 xyz 공간에서의 z 축 방향을 향하도록, 정의 복굴절 이방성의 액정 분자를 배향시켜 고정시킴으로써 형성된다.
구체적으로는, 위상차층 (4) 은, 다음과 같이 하여 형성할 수 있다.
먼저, 위상차층 (4) 을 구성하는 상기한 화합물 (I), 화합물 (II), 화합물 (III) 과 같은 액정 분자와, 용매를 배합하여 액정 재료 조성물이 조정된다. 액정 재료 조성물에는, 필요에 따라, 액정 분자를 수직으로 배향시키는 배향 보조제 (수직 배향 보조제라고 하는 경우가 있다) 등을 함유하는 첨가제가 적절히 첨가되어도 된다.
액정 재료 조성물의 조정에 사용하는 용매로서는, 위상차층 (4) 을 구성하는 액정 분자를 용해시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 구체적으로는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, n-부틸벤젠, 디에틸벤젠, 테트랄린 등의 탄화수소류, 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 2,4-펜탄디온 등의 케톤류, 아세트산에틸, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 등의 에스테르류, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 디메틸아세토아미드 등의 아미드계 용매, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 오르토디클로로벤젠 등의 할로겐계 용매, t-부틸알코올, 디아세톤알코올, 글리세린, 모노아세틴, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 헥실렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 알코올류, 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류 등의 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 단일종의 용매를 사용한 것만으로는, 가교성 액정 분자 등의 배합물 성분의 용해성이 불충분한 경우나, 액정 재료 조성물을 도포할 때 도포의 상대방이 되는 소재 (기재를 구성하는 소재) 가 침해될 우려가 있는 경우 등에는, 2 종 이상의 용매를 혼합 사용함으로써 이러한 문제를 회피할 수 있다. 상기한 용매 중에서, 단독 용매로서 바람직한 것은, 탄화수소계 용매와 글리콜모노에테르아세테이트계 용매이고, 혼합 용매로서 바람직한 것은, 에테르류 또는 케톤류와, 글리콜류를 혼합한 혼합계 용매이다. 액정 재료 조성물 용액의 배합물 성분의 농도는, 액정 재료 조성물에 사용하는 배합물 성분의 용매로의 용해성이나 위상차층에 요망되는 층두께 등에 따라 상이한데, 통상적으로는 1 ∼ 60 중량%, 바람직하게는 3 ∼ 40 중량% 의 범위이다.
액정 재료 조성물에 함유되는 수직 배향 보조제로서는, 폴리이미드나, 계면활성제나 커플링제가 구체적으로 예시된다.
수직 배향 보조제로서 폴리이미드를 사용하는 경우, 폴리이미드는 장사슬 알킬기를 갖는 것이 위상차 제어 부재에 형성되는 위상차층 (4) 의 두께를 넓은 범위에서 선택할 수 있어 바람직하다. 또한, 수직 배향 보조제가 폴리이미드인 경우, 폴리이미드로서는, 구체적으로는 닛산 화학사 제조의 SE-7511 이나 SE-1211, 혹은 JSR 사 제조의 JALS-2021-R2 등을 예시할 수 있다.
수직 배향 보조제로서 계면 활성제를 사용하는 경우, 계면 활성제는, 중합성 액정 분자를 호메오트로픽 배향시킬 수 있는 것이면 되는데, 위상차층의 형성시에 액정 분자를 액정상으로의 전이 온도까지 가열시킬 필요가 있으므로, 액정상으로의 전이 온도에서도 분해되지 않을 정도로 내열성을 갖고 있는 것이 요청된다. 또, 위상차층 (4) 의 형성시, 액정 분자는 유기 용매에 용해되는 경우가 있으므로, 그러한 경우에는 액정 분자를 용해시키는 유기 용매와의 친화성이 양호하다는 것이 요청된다. 이와 같은 요청을 만족시키는 것이면, 계면 활성제는 노니온계, 카티온계, 아니온계 등의 종류가 한정되지 않으며, 1 종류의 계면 활성제만을 사용해도 되고, 복수종의 계면 활성제를 병용해도 된다.
수직 배향 보조제로서 커플링제를 사용하는 경우, 커플링제로서는, 구체적으로는 n-옥틸트리메톡시실란, n-옥틸트리에톡시실란, 데실트리메톡시실란, 데실트리에톡시실란, n-도데실트리메톡시실란, n-도데실트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란 등의 실란 화합물을 가수 분해하여 얻어지는 실란 커플링제나, 아미노기 함유 실란 커플링제, 불소기 함유 실란 커플링제 등을 예시할 수 있다. 이들 커플링제는 복수종 선택되어, 액정 재료 조성물에 첨가되어도 된다.
또, 액정 재료 조성물에는, 필요에 따라 광중합 개시제, 증감제가 첨가된다.
광중합 개시제로서는, 예를 들어, 벤질 (혹은 비벤조일), 벤조인이소부틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조페논, 벤조일벤조산, 벤조일벤조산메틸, 4-벤조일-4'메틸디페닐술파이드, 벤질메틸케탈, 디메틸아미노메틸벤조에이트, 2-n-부톡시에틸-4-디메틸아미노벤조에이트, p-디메틸아미노벤조산이소아밀, 3,3'-디메틸-4-메톡시벤조페논, 메티로벤조일포메이트, 2-메틸-1-(4-(메틸티오)페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온, 1-(4-도데실페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 2,4-디이소프로필티옥산톤, 2,4-디메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 1-클로로-4-프로폭시티옥산톤 등을 들 수 있다.
액정 재료 조성물에 광중합 개시제가 배합되는 경우, 광중합 개시제의 배합량은 0.01 ∼ 10 중량% 이다. 또한, 광중합 개시제의 배합량은 중합성 액정 분자의 배향을 가능한 한 해치지 않는 정도인 것이 바람직하고, 이 점을 고려하여 0.1 ∼ 7 중량% 인 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 5 중량% 인 것이 보다 바람직하다.
또, 액정 재료 조성물에 증감제가 배합되는 경우, 증감제의 배합량은 중합성 액정 분자의 배향을 크게 해치지 않는 범위에서 적절히 선택할 수 있고, 구체적으로는 0.01 ∼ 1 중량% 의 범위 내에서 선택된다. 광중합 개시제 및 증감제는, 각각 1 종류만 사용되어도 되고, 2 종류 이상이 병용되어도 된다.
이와 같이 액정 재료 조성물이 조정되면, 이어서, 이 액정 재료 조성물을 기재 (2) 에 하지층을 적층시켜 형성된 단차면 상에 도포하여 액정 도포막을 제조한다.
이 액정 재료 조성물의 도포 방법으로서는, 다이코트, 바코트, 슬라이드코트, 롤코트 등과 같은 각종 인쇄법이나 스핀코트 방법 등을, 적절히 채용할 수 있다.
다음으로, 기재 (2) 의 단차면측 표면에 도포하여 제조된 액정 도포막에 함유되는 중합성 액정 분자로는, 예를 들어 다음에 나타내는 바와 같이 배향성이 부여된다. 여기에 위상차 제어 부재 (1) 가 정의 C 플레이트이므로, 액정 분자는 호메오트로픽 배향시킨 위상차층을 구성하게 된다. 액정 분자에 대한 배향성의 부여는, 액정 도포막을 가열하여 액정 도포막의 온도를 액정 도포막 중에 함유되는 액정 분자가 액정상이 되는 온도 (액정상 온도) 이상, 액정 도포막 중에 함유되는 액정 분자가 등방상 (액체상) 이 되는 온도 미만으로 함으로써 실시된다. 이 때 액정 도포막의 가열 수단은 특별히 한정되지 않아, 액정 도포막을 형성한 기재를 가열 분위기하에 두는 수단이어도 되고, 액정 도포막에 적외선을 조사하여 가열하는 수단이어도 된다.
또한, 중합성 액정 분자를 배향시키는 방법은, 상기 방법에 의한 것 외에, 액정 도포막에 함유되는 중합성 액정 분자나 이 액정 도포막 상태에 따라 액정 도포막을 일단 등방상 온도까지 가열시키고, 그 후에 액정 도포막을 냉각시켜, 그 냉각의 과정에서 자발적으로 액정 분자에 배향을 야기시키는 방법이나, 액정 도포막에 대해 소정 방향으로부터 전기장이나 자기장을 부하하는 방법에 의해서도 실현할 수 있다.
또, 액정상이 되는 온도 범위가 실온보다 높아, 통상적으로 실온에서는 액정상을 나타내지 않는 중합성 액정 분자가 액정 재료 조성물에 함유되는 액정 분자로서 사용된 경우라도, 실온에서 과냉각 상태의 액정상을 나타내는 액정 분자를 함유 한 액정 재료 조성물이면, 그 액정 재료 조성물을, 액정 분자가 액정상을 나타내는 시간의 범위 내에서, 실온에서도 배향성이 부여된 액정 분자를 함유하는 액정 도포막을 형성하기 위해 사용할 수 있다.
이와 같이 하여 액정 도포막 중에 함유되는 액정 분자에 배향성이 부여된 상태가 형성되면, 액정 분자끼리를 중합 반응 (액정 분자가 가교 중합성 액정 분자인 경우에는, 가교 중합 반응) 시킨다.
이 중합 반응은, 액정 재료 조성물 중에 첨가된 광중합 개시제의 감광 파장의 광 (구체적으로는 예를 들어 자외선) 등의 활성 방사선을, 액정상의 상태로 되어 있는 액정 분자를 함유하고 있는 액정 도포막을 향하여, 그 액정 도포막 전체면에 조사함으로써 진행시킨다. 이 때, 액정 도포막에 조사하는 광의 파장은, 이 도막 중에 함유되어 있는 광중합 개시제의 종류에 따라 적절히 선택된다. 또한, 액정 도포막에 조사하는 광은, 단색광에 한정되지 않고, 광중합 개시제의 감광 파장을 함유하는 일정한 파장역을 가진 광이어도 된다.
또, 액정 분자의 중합 반응은, 액정 도포막이 액정상을 나타내는 상태에서, 광중합 개시제의 감광 파장의 광 등의 활성 방사선을, 차광 패턴을 갖는 포토 마스크 등을 개재하여 액정 도포막에 조사하여 (노광하여) 중합 반응을 부분적으로 진행시키고 (부분적 중합 공정이라고 한다), 부분적 중합 공정의 후, 액정 분자가 등방상이 되는 온도 (Ti) 까지 액정 도포막을 가열하여, 이 상태에서 추가로 감광 파장의 광 등의 활성 방사선을 액정 도포막에 조사하여 중합 반응을 진행시키는 방법이나, 부분적 중합 공정 후에 액정 도포막을 온도 (Ti) 이상으로 가열하여 액정 분자를 열중합시키는 처리를 함으로써 액정 도포막에 함유되는 액정 분자의 중합 반응을 소정의 중합도에 이를 때까지 진행시키는 방법으로 실시되어도 된다. 또한, 상기한 온도 (Ti) 는, 중합 반응을 진행시키기 전의 액정 도포막에서 액정 분자가 등방상이 되는 온도이다.
또, 액정 분자의 중합 반응이 포토 마스크를 사용한 부분적 중합 공정을 거쳐 실시되는 경우, 액정 도포막을 형성한 기재에 대해 부분적 중합 공정이 실시된 후, 그 기재를, 액정 분자의 중합 반응이 불충분하여 미경화 상태에 있는 액정 재료 조성물을 용해시킬 수 있는 용액에 침지함으로써, 액정 도포막에서 액정 분자의 중합 반응이 진행되지 않은 부분을 기재면으로부터 제거하고, 기재 상에 액정상의 액정 분자를 함유하는 층 구조를 소정 패턴으로 형성 (패터닝) 할 수도 있다.
또한 활성 방사선을 조사하여 액정 도포막 중의 액정 분자를 중합 반응시키는 것에 의한 액정 도포막의 경화는, 공기 분위기하에서 실시될 뿐만 아니라, 불활성 가스 분위기 중에서도 실시할 수 있다.
위상차층 (4) 에서는, 그 고분자 구조 (액정 분자가 가교 중합성 액정 분자인 경우에는, 가교 고분자 구조) 를 구성하는 개개의 액정 분자의 틸트각에 대해, 위상차층 (4) 의 두께 방향 및 면내 방향으로 상이한 위치에 존재하는 액정 분자의 틸트각이 대략 제로인 것이 바람직하고 제로인 것이 이상적이다. 또, 액정 분자의 틸트각이 제로 혹은 대략 제로가 아닌 경우에는, 틸트각이 동일하고 또한 방위각 (위상차층 (4) 의 평면에서 보았을 때, 액정 분자의 광축이 향하는 방향) 이 180 ° 혹은 그 전후 상이한 관계에 있는 액정 분자의 수가 동등하거나 혹은 거의 동등한 것이 바람직하다.
즉, 개개의 액정 분자에 대해 서로 직교하도록 3 개의 축으로 이루어짐과 함께 그 중 1 개의 축이 분자의 길이 방향을 향하고 있는 3 차원 좌표계를 상정한 경우에, 그 3 개의 축의 각 축 방향에 대한 액정 분자의 굴절률 (N1, N2, N3 으로 한다) 중 굴절률이 큰 것을 액정 분자의 장축 (혹은 액정 분자의 광축) 으로서 정하면, 예를 들어, N1 내지 N3 중 N1 이 최대인 경우에, 크기 N1 또한 N1 을 제공하는 축이 액정 분자의 장축으로서 정해지는데, 그러한 액정 분자의 광축은, 위상차층 (4) 의 두께 방향으로 맞추어져 있는 것이 이상적이다. 또한, 개개의 액정 분자에 대해 서로 직교하는 3 개의 축으로 이루어지는 3 차원 좌표계는, 상기에서 위상차층에 대해 상정한 x 축, y 축, z 축과는 독립한 상이한 3 차원 좌표계이다.
또, 위상차층 (4) 에 대해, 액정 분자의 틸트각이 제로 혹은 대략 제로가 아닌 경우에는, 틸트각이 동일하고 또한 방위각 (위상차층 (4) 의 평면에서 보았을 때, 액정 분자의 광축이 향하는 방향) 이 180 ° 혹은 그 전후 상이한 관계에 있는 액정 분자의 수가 동등하거나 혹은 거의 동등한 것이 바람직하다.
이와 같은 경우, 위상차층 (4) 의 광축으로서는 위상차층 (4) 의 두께 방향으로 맞추어지거나 혹은 대략 맞추게 되어, 위상차층 (4) 은 그 복굴절 특성이 균일한 것이 되어, 위상차층 (4) 의 면내 방향에 불균일이 적게 된다.
또한, 위상차층 (4) 은, 그 굴절률 특성을 다음과 같이 적절히 조정하여, 위상차층 (4) 을 통과하는 광에 발생되는 위상차량이 조정된 것, 즉 광학 보상 기능을 조정된 것으로 할 수 있다.
예를 들어, 액정 재료 조성물에 함유되는 액정 분자로서 자외선 중합형의 서모트로픽 액정 분자를 사용하고, 액정 도포막에 자외선을 조사할 때의 온도를 제어함으로써 위상차층 (4) 의 광학 보상 기능을 적절히 조정할 수 있다. 이것은, 서모트로픽한 액정 재료 조성물이 액정상을 나타내는 온도 범위 내에서 등방상 온도에 보다 가까워짐에 따라 (즉 액정상을 나타내는 온도 범위 내에서의 온도 상승에 따라) 액정 분자의 열 흔들림이 증대되고, 액정 재료 조성물의 굴절률 이방성이 저하되는 것에서 유래하고 있기 때문으로 사료된다. 또, 이 액정 도포막에 자외선을 조사할 때의 온도를 제어하는 방법 이외에도, 액정 분자로서 자외선 중합형의 서모트로픽 액정 분자를 사용하고, 자외선 조사 후의 소성 온도나, 소성 시간을 조정함으로써도, 위상차층 (4) 의 광학 보상 기능의 조정이 가능해진다.
또, 액정 재료 조성물에, 정의 C 플레이트로서의 기능을 구비하는 위상차층을 형성할 수 있는 범위에서, 액정성을 나타내지 않은 첨가물을 첨가하고, 그 첨가물을 첨가된 액정 재료 조성물을 사용하여 액정 도포막을 성막하고 이것을 위상차층 (4) 으로 하는 것에 의해서도, 효과적으로 위상차층 (4) 의 광학 보상 기능을 조정할 수 있다. 그 경우, 액정 재료 조성물에 첨가되는 첨가물 (위상차 조정용 첨가물) 로서는, 위상차층 (4) 의 투명성을 유지할 수 있고, 또한 경화 후에 충분한 경도를 유지할 수 있으면, 무기물, 유기물에 상관없이 적용할 수 있고, 구체적으로는, (메트)아크릴레이트나 에폭시아크릴레이트 올리고머, 반응성 에폭시 수지, 실리카 비즈, 황산바륨 등을 사용할 수 있다.
액정 재료 조성물에 위상차 조정용 첨가물을 첨가하는 경우에는, 위상차 조정용 첨가물은, 그 분자 중에 중합성 관능기를 갖고, 중합성 액정 분자의 중합에 의해 구성되는 액정 분자의 고분자 사슬의 네트워크 중 (고분자 사슬 중) 과 분리되지 않고 삽입될 수 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 위상차 조정용 첨가물이 사용되는 경우, 위상차 조정용 첨가물이 액정 재료 조성물로부터 상분리되어 버릴 우려나, 위상차 조정용 첨가물의 첨가에 의해 위상차층의 경도가 과도하게 저하되어 버릴 우려를 억제할 수 있다. 또, 이와 같은 관점에서, 위상차 조정용 첨가물은 중합성 액정 분자와 공중합체를 구성하는 것이 보다 바람직하고, 또한 1 분자 중에 복수의 중합성 관능기를 가짐으로써, 3 차원 가교가 가능하다는 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 위상차 조정용 첨가물에 의하면, 위상차층 (4) 의 경도를 유지하여 투명 보호층으로서의 기능을 유지한 채, 굴절률 nz 를 nx, ny 의 값에 적절히 접근하도록 조정할 수 있고, 위상차층 (4) 의 외관상 굴절률 이방성을 낮게 조정할 수 있어, 위상차층 (4) 의 광학 보상 기능의 조정을 도모할 수 있다.
중합성 액정 분자와 공중합체를 구성하는 위상차 조정용 첨가물로서는, 중합 성의 다관능 아크릴레이트를 바람직하게 사용할 수 있고, 중합성의 다관능 아크릴레이트로서는, 디프로필렌글리콜디아크릴레이트, 알콕시화 헥산디올디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디아크릴레이트, 알콕시화 지방족 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 에톡시화 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, 에톡시화(4)펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 등을 사용할 수 있고, 구체적인 상품명으로서는, KAYARAD 시리즈 (니혼 화약사 제조), 라이트 에스테르 시리즈 (쿄에이샤 화학사 제조), SR & CD 시리즈 (사토머사 제조), 아로닉스 시리즈 (토아 합성사 제조) 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 에폭시아크릴레이트 올리고머로서는, CN115, CN116, CN118 등, CN 시리즈 (사토머사 제조) 를 바람직하게 사용할 수 있다. 반응성 에폭시 수지로서는, 에피코트 시리즈 (재팬 에폭시 레진사 제조) 를 바람직하게 사용할 수 있다. 실리카 비즈로서는, 스노덱스 시리즈 (닛산 화학 공업사 제조) 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 또, 황산바륨으로서는 BARIFINE/BF 시리즈 (사카이 화학사 제조) 를 사용할 수 있다.
또한, 위상차층 (4) 의 형성에 있어서, 기재 (2) 와 위상차층 (4) 사이에 미리 수직 배향막을 개재시켜, 수직 배향막의 표면에 대해 직접 위상차층 (4) 이 적층 형성되어도 되고, 이렇게 함으로써, 위상차층 (4) 의 광축을 보다 균일화시키면서 z 축 방향을 향하게 할 수 있어 바람직하다.
수직 배향막은, 수직 배향막을 구성하는 성분을 함유하는 수직 배향막 조성액을 플렉소 인쇄나 스핀코트 등의 방법으로 기재 (2) 상에 도포하여 수직 배향막 형성용 도막을 형성하고, 이 도막을 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 수직 배향막 조성액으로서는 폴리이미드를 함유하는 용액을 들 수 있다. 그러한 폴리이미드를 함유하는 수직 배향막 조성액으로서는, 구체적으로는, 닛산 화학사 제조의 SE-7511 이나 SE-1211, 혹은 JSR 사 제조의 JALS-2021-R2 등을 들 수 있다.
수직 배향막은, 그 막두께가 100 Å 내지 1000 Å 정도의 범위인 것이 바람직하다. 수직 배향막의 막두께가 100 Å 보다 얇으면, 액정 분자를 호메오트로픽 배향시키는 효과를 발휘시키는 것이 곤란해질 우려가 커진다. 또, 수직 배향막의 막두께가 1000 Å 보다 두꺼우면, 이 수직 배향막에 의한 광 산란의 정도가 커져 위상차 제어 부재의 광 투과율의 저하를 초래할 우려가 커진다. 따라서, 수직 배향막이 개재되어도 또한, 위상차층 (4) 은 기재 (2) 의 단차면을 해소하는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 수직 배향막이 발수성 또는 발유성이 높은 것인 경우에는, 수직 배향막 상에 액정 재료 조성물을 도포하여 위상차층 (4) 을 형성하기 전에, 액정 분자를 호메오트로픽 배향시킬 수 있는 범위 내에서 UV 세정이나 플라즈마 처리를 실시하여, 액정 조성액을 도포하고자 하는 수직 배향막 표면의 젖음성을 미리 높여 두어도 된다.
위상차 제어 부재 (1) 는, 그 최표면이 노출되는 위상차층 (4) 에 대해, 위상차층 (4) 표면의 단차 크기 (단차량 (T) (예를 들어, 도 1, 도 2, 도 4 에서의 T)) 가 500 ㎚ 미만인데, 그 위상차층 (4) 에 단차가 발생되지 않은 (단차량 (T) = 0 (제로)) 것이 이상적이다.
위상차 제어 부재 (1) 에서 가장 상면에 위치하는 위상차층 (4) 에, 상방으로 튀어나온 볼록 부분과 하방으로 움푹 들어간 오목 부분이 형성되어 단차가 존재하는 경우에, 단차량 (T) 은, 튀어나온 볼록 부분과 움푹 들어간 오목 부분 사이에 평탄하거나 혹은 거의 평탄한 영역이 존재하고 있는 경우, 위상차 제어 부재 (1) 의 두께 방향의 간격으로서 특정되는 값으로 각 튀어나온 볼록 부분에서 그 선단부와 기저부와의 차 값, 혹은, 위상차 제어 부재 (1) 의 두께 방향의 길이로서 특정되는 값으로 각 움푹 들어간 오목 부분에서 그 단연부 (端緣部) (능선을 형성하는 부분) 와 바닥부와의 차 값을 나타내는 것이다.
또, 튀어나온 볼록 부분과 움푹 들어간 오목 부분 사이에 평탄하거나 혹은 거의 평탄한 영역이 존재하지 않고 튀어나온 볼록 부분과 움푹 들어간 오목 부분이 서로 연결되어 있는 경우, 단차량 (T) 은, 위상차 제어 부재 (1) 의 두께 방향의 길이로서 특정되는 값으로 튀어나온 볼록 부분의 선단부와 움푹 들어간 오목 부분의 바닥부와의 차 값을 나타내는 것이다.
예를 들어, 도 2 에 나타내는 예와 같이, 위상차 제어 부재 (1) 가, 블랙 매트릭스와 색 패턴을 갖는 착색층을 하지층으로 하고, 착색층의 표면에서 단차면이 형성되어 있는 경우에는, 위상차층 (4) 은, 평탄하거나 혹은 거의 평탄한 영역 (Fs) 사이에 움푹 들어간 오목 부분 (Ws) 을 형성하고 있다. 즉, 움푹 들어간 오목 부분 (Ws) 에 대해 무시할 수 있는 정도로 단차가 작은 거의 평탄한 영역 (Fs) 사이에, 움푹 들어간 오목 부분 (Ws) 이 존재하고 있다. 이 경우, 단차량 (T) 은, 위상차 제어 부재 (1) 의 두께 방향의 길이로서 특정되는 값으로 각 움푹 들어간 오목 부분 (Ws) 에서 그 단연부 (9) 위치와 바닥부 (10) 위치와의 차 값 (도 2 에서의 T) 을 나타낸다.
위상차 제어 부재 (1) 는, 위상차층 (4) 의 표면에 단차를 발생시키지 않거나, 혹은 위상차층 (4) 의 표면에 단차가 발생되어 있다고 해도 그 단차가 단차량 (T) 의 값으로 500 ㎚ 미만에 들어가는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 위상차층 (4) 과 접촉하는 구동 액정층의 액정 분자가 위상차층 (4) 의 단차에 의해 예정되지 않은 배향을 부여할 우려가 없고, 또는, 구동 액정층의 배향성에 큰 흐트러짐을 발생시킬 우려가 없다.
본 발명에서, 위상차층의 광축은 위상차층의 두께 방향으로 법선을 갖는 면에 대해 기립되어 있다. 여기에서, 서로 직교하는 x 축과 y 축을 위상차층의 면내 방향으로 취하고, 위상차층의 법선 방향으로 z 축을 취하여, 위상차층의 x 축 방향의 굴절률을 nx, y 축 방향의 굴절률을 ny, z 축 방향의 굴절률을 nz 로 한 경우에, 파장 589 ㎚ 의 광에 대한 nx, ny, nz 와 계수 (P) 가, 하기 식 A 의 관계를 갖는다.
위상차층 (4) 은, 하기 식 A 로 정의되는 계수 (P) 가, 하기 식 1 에 나타내는 바와 같이 0.005 이상 0.04 이하의 범위에 있고, 위상차층 (4) 의 두께 (d) (㎚) 가 하기 식 2 에 나타내는 바와 같이 2000 ㎚ 이하이고, 또한, 계수 (P) 와 위상차층 (4) 의 두께 (d) 의 곱이 하기 식 3 에 나타내는 바와 같이 10 이상 40 이하의 범위에 있는 것이다.
[수학식 3]
P = nz - ((nx + ny) / 2)···식 A
[수학식 4]
0.005
Figure pct00015
P
Figure pct00016
0.04 ···식 1
d
Figure pct00017
2000 ···식 2
10
Figure pct00018
P × d
Figure pct00019
40 ···식 3
또한, 식 2, 식 3 에 나타내는 위상차층 (4) 의 두께 (d) 는, 위상차 제어 부재 (1) 를 액정 디스플레이에 삽입했을 때에, 화소에 대응한 부분에서의 위상차층 (4) 의 두께이다. 이 경우에, 화소에 대응한 부분이 매크로적으로 보아 거의 평탄한 면이고, 부분적으로 미세한 요철을 형성하는 정도인 경우에는, 그 거의 평탄한 면 부분의 두께를 상기 두께 (d) 로 하고, 또, 화소에 대응한 부분이 매크로적으로 전체적으로 요철면으로 형성되는 경우에는, 그 부분의 두께의 최대값을 상기 두께 (d) 로 한다.
구체적으로는, 상기한 d 의 값은, 위상차층 (4) 에서 화소에 대응시키는 부분이 튀어나온 볼록 부분이나 하방으로 움푹 들어간 오목 부분을 가지면서도 그러한 부분 사이에 평탄하거나 혹은 거의 평탄한 영역이 존재하고 있는 경우에는, 그 평탄한 영역의 두께로 하고, 위상차층 (4) 에서 화소에 대응시키는 부분이 튀어나온 볼록 부분과 하방으로 움푹 들어간 오목 부분을 갖고 평탄한 영역이 확인되지 않는 경우에는, 위상차층 (4) 의 최대 두께의 존재가 예정되는 소정 부분 중 두께의 극대값을 제공하는 위치 혹은 대체로 그것에 근접하는 위치에서의 위상차층 (4) 의 두께로 함으로써 정해진다. 보다 상세하게는, 위상차층 (4) 의 두께 (d) 는, 다음과 같이 정해진다.
먼저, 위상차층 (4) 의 하지를 이루는 단차면 (8) 면내로부터 소정 위치 (위상차층 두께 지정 위치 (예를 들어, 도 2, 도 4 에서 부호 Q 로 나타내는 위치)) 가 선택된다. 위상차층 두께 지정 위치 (Q) 는, 위상차 제어 부재 (1) 를 통과하여 광에 위상차를 발생시키는 부분에 대응하는 부분에서 선택되고, 또한, 단차면 (8) 에서 튀어나온 볼록 부분이나 하방으로 움푹 들어간 오목 부분 사이에 평탄하거나 혹은 거의 평탄한 영역이 존재하고 있는 경우에는, 평탄하거나 혹은 거의 평탄한 영역 내에서 선택된다. 또한, 위상차 제어 부재 (1) 를 통과하여 광에 위상차를 발생시키는 부분에 대응하는 부분은, 위상차 제어 부재 (1) 를 삽입한 액정 디스플레이의 설계에 따라 화소에 대응시키는 것이 예정된 부분으로서 적절히 정해진다.
그리고, 선택된 위상차층 두께 지정 위치 (Q) 상에 적층된 위상차층 (4) 부분의 두께로서 위상차층 (4) 의 두께 (d) 가 특정된다 (예를 들어, 도 2, 도 4 에서 부호 d).
단, 위상차 제어 부재 (1) 에 대해 단차면 (8) 에서 튀어나온 볼록 부분이나 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 양자 혹은 일방이 그 자체 평탄하거나 혹은 거의 평탄한 부분을 갖고 있는 경우, 즉 평탄한 부분이 복수 종류 존재하는 경우에는, 위상차층 두께 지정 위치는, 튀어나온 볼록 부분이나 하방으로 움푹 들어간 오목 부분 등 중 평탄한 부분으로서 위상차 제어 부재 (1) 를 통과하여 광에 위상차를 발생시키는 부분에 대응하는 부분의 영역에서 선택된 위치이다. 또한, 튀어나온 볼록 부분과 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 양자가 위상차 제어 부재 (1) 를 통과하여 광에 위상차를 발생시키는 부분에 대응하는 부분에 상당하는 경우에는, 위상차층 두께 지정 위치 (Q) 는, 하방으로 움푹 들어간 오목 부분에서 선택된다.
또한, 통상적으로는 위상차층 (4) 의 부분 중 d 의 값을 제공하는 위치가 될 것으로 예상되는 부분을 포함하여 평탄하거나 혹은 거의 평탄한 부분을 복수 부분 선택하고, 또한, 각각의 부분에서 거의 중심인 위치 (혹은 중심 위치) 가 선택되어, 각 위치에서의 위상차층 (4) 의 두께를 특정함으로써 위상차층 (4) 두께의 값을 복수 얻고, 그들 값의 평균값을 위상차층 (4) 의 두께 (d) 로 한다.
보다 구체적으로는 예를 들어, 도 2 에 나타내는 예와 같이, 위상차 제어 부재 (1) 가, 블랙 매트릭스 (15) 와 색 패턴 (16, 17, 18) 을 갖는 착색층 (13) 을 하지층으로 하고, 착색층 (13) 의 표면에서 단차면 (8) 이 형성되어 있는 경우에는, 단차면 (8) 은, 튀어나온 볼록 부분 (S) 을 색 패턴 (16, 17, 18) 으로 구성하고, 하방으로 움푹 들어간 오목 부분 (W) 을 블랙 매트릭스 (15) 로 구성하고, 튀어나온 볼록 부분 (S) 사이에 거의 평탄한 부분 (F) 을 형성하고 있다. 도 2 의 예인 경우에는, 위상차 제어 부재 (1) 를 통과하여 광에 위상차를 발생시키는 부분에 대응하는 부분은, 평탄한 부분 (F) 과 튀어나온 볼록 부분 (S) 의 일부로 구성되는 부분에 대응하고 있는데, 위상차층 두께 지정 위치 (Q) 는, 대략 평탄한 부분 (F) 의 영역의 중앙 위치에 선택되어 있다. 그리고, 그 위치 (Q) 에서의 위상차층의 두께를 d 로 한다.
여기에서, 도 2 에 나타내는 착색층 (13) 으로서는, 색 패턴 (16, 17, 18) 의 3 종류가 있는데, 통상적으로 인간의 시감도가 높은 광이 550 ㎚ 나 그 주위 파장의 광 (즉, 녹색의 광) 이므로, 착색층 (13) 을 구비하는 위상차 제어 부재 (1) 에는, 550 ㎚ 나 그 주위 파장의 광에 대응하는 엄밀한 위상차 제어가 강력히 요청된다. 그래서, 바람직하게는, 위상차 제어 부재 (1) 가 착색층 (13) 을 구비하는 경우에는, 착색층 (13) 을 구성하는 색 패턴 (16, 17, 18) 중, 녹색에 대응하는 색 패턴 (17) 을 기준으로 하여 위상차층 (4) 의 두께 (d) 를 제공하는 위치가 정해진다.
도 4 에 나타내는 위상차 제어 부재 (1) 의 다른 실시형태에서, 튀어나온 볼록 부분 (S) 은 블랙 매트릭스 (15) 의 형성층으로 구성되고, 하방으로 움푹 들어간 오목 부분 (W) 은 기재 (2) 의 표면에 형성되어 있다. 이와 같은 구성에서는, 위상차층 두께 지정 위치 (Q) 는, 위상차 제어 부재 (1) 를 통과하여 광에 위상차를 발생시키는 부분에 대응하는 부분으로서 하방으로 움푹 들어간 오목 부분 (W) 의 영역에서 선택된다. 그리고, 그 위치 (Q) 에서의 위상차층의 두께를 d 로 한다.
또, 위상차 제어 부재 (1) 에 대해, 도 1 의 예에서 나타내는 구성을 구비하고, 또한, 튀어나온 볼록 부분과 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 양자가 위상차 제어 부재 (1) 를 통과하여 광에 위상차를 발생시키는 부분에 대응하는 부분에 상당하는 경우에는, 위상차층 두께 지정 위치 (Q) 는, 하방으로 움푹 들어간 오목 부분에서 선택된다. 도 1 에서는, 위상차층 두께 지정 위치 (Q) 는, 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 중앙 위치에 선택되고, 그 위치에서의 두께로서 위상차층의 두께 (d) 가 정해진다.
위상차 제어 부재 (1) 에서, 위상차층 (4) 의 두께 (d) 가 식 2 에 나타내는 바와 같이 2000 ㎚ 이하이면, 위상차층 (4) 을 형성하는 액정 재료 조성물에서 기인하여 위상차층 (4) 이 황색으로 착색된 상태가 육안으로도 무시할 수 없을 정도로에 이를 우려를 억제할 수 있게 된다.
또, 위상차 제어 부재 (1) 에서, 위상차층 (4) 의 두께 (d) 가 식 2 를 만족하는 범위에서, 계수 (P) 가 식 1, 식 3 에 나타내는 범위를 만족함으로써, 위상차층 (4) 을 통과하는 광에 적당한 위상차를 발생시켜, 위상차층 (4) 에 효과적으로 광학 보상 기능을 발휘시킬 수 있다.
또한, 위상차 제어 부재 (1) 의 단차면 (8) 을 덮어 위상차층 (4) 을 보다 두껍게 형성할수록, 위상차층 (4) 의 형성 부분에서의 면내 방향 전체에 대해 단차량 (T) 의 값을 작게 할 수 있고, 도 2 에 나타내는 위상차 제어 부재 (1) 의 예에서는, 위상차층 (4) 은, 위상차층 (4) 의 두께 (d) (㎚) 가 1000 이상 (혹은 거의 1000 이상) 인 경우에, 단차량 (T) 의 값을 500 ㎚ 미만으로 할 수 있다.
위상차층 (4) 에서, 계수 (P) 의 값은, 파장이 589 ㎚ 인 광 (나트륨 D 선) 에 대한 굴절률 nx, ny, nz 의 값에 기초하는 값이다. 또한, 파장 589 ㎚ 의 광을 사용하는 것은, 다음의 이유에 기초한다. 즉, 위상차 제어 부재 (1) 가 액정 디스플레이에 삽입된 경우, 위상차층 (4) 에 의한 광학 보상 기능은, 관찰자가 인식하는 광 누출을 효과적으로 억제하는 것을 주로 하는 기능이므로, 관찰자인 인간의 시감도가 높은 파장의 광에 대한 광학 보상을 효과적으로 실시할 수 있는 것이 광학 보상 기능을 효과적으로 하는 점에서 바람직하다. 그래서, 일반적으로, 인간의 시감도가 높은 광은, 파장 550 ㎚ 나 그 주변 부근의 파장역에 있는 녹색의 광이므로, 그 광에 주목하여 위상차층으로서 녹색 부근 광의 광 누출이 가장 효과적으로 억제되도록 위상차량이 설정된 것을 얻는 것으로 하였다. 그 때, 녹색의 파장역에 가까운 파장의 광으로서 쉽게 얻어지고, 또한, 위상차량의 측정을 비교적 용이하게 실시할 수 있으며, 파장 550 ㎚ 보다 장파장측에서는 광의 굴절률에 대한 상이를 거의 볼 수 없다는 점에서 파장 589 ㎚ 의 광이 채용되고, 그 광을 기준으로 하여 위상차층 (4) 에 대한 계수 (P) 가 정해졌다.
단, 상기 식 A, 식 1, 식 2 를 만족하는 광학 보상 기능을 갖는 위상차층 (4) 을 설정할 때의 기준으로서 상기의 파장 589 ㎚ 의 광에 대한 굴절률이 기준이 되면, 엄밀하게는 589 ㎚ 의 주변 부근에서만 올바르게 광학 보상되기 때문에, 결과적으로 녹색의 광 누출만을 효과적으로 억제하는 광학 보상 기능을 발휘하는 위상차층 (4) 이 얻어지게 된다. 그렇게 하면, 경사 방향에서 관찰했을 경우에, 누출된 광을 구성하는 성분으로서는 상대적으로 청색 성분과 적색 성분이 많아져 보라빛이 도는 광의 누출이 관찰되는 결과가 된다. 이 경우, 정면 방향으로부터 정면에 대해 서서히 비스듬해지는 방향으로 관찰 각도를 변화시킴에 따라, 정면에서는 거의 가시광 전역에 걸쳐 광 누출이 억제되어 무채색으로 암표시가 실현되는데, 관찰 각도를 경사 방향으로 변화시킴에 따라 보라빛이 도는 누출 광이 발생됨으로써, 암표시시에 흑에서 보라로 색상이 시프트되는 것 (색 시프트) 이 문제가 되어, 정면 방향에서 보았을 경우의 화상과 경사 방향에서 보았을 경우의 화상이 크게 상이한 색상이 되어 버리는 경우가 있다.
따라서, 위상차 제어 부재 (1) 로서, 파장 589 ㎚ 의 광을 기준으로 하여 광 누출을 방지하는 광학 보상 기능을 효과적으로 발휘하는 위상차층 (4) 을 형성한 것을 얻고자 하면 색 시프트가 큰 것이 얻어지고, 색 시프트를 방지하면서 광학 보상 기능을 발휘하는 위상차층 (4) 을 형성한 것을 얻고자 하면, 광 누출을 효과적으로 억제할 수 없는 것이 얻어진다. 따라서, 위상차층을 삽입하는 대상물의 설계에 따른 광 누출과 색 시프트 양자의 밸런스를 고려하여 위상차층에 요구되는 굴절률을 결정할 필요가 있다.
여기에서, 본 발명의 위상차 제어 부재는, 액정 디스플레이에 삽입되어 사용되는 경우에, 편광판에서 발생되는 위상차를 보상한다는 광학 보상 기능을 발휘하는 것이다. 즉 위상차층 (4) 을 형성한 위상차 제어 부재를 삽입한 액정 디스플레이에는 편광판이 사용되는데, 이 편광판에는, TAC 필름 (트리아세틸셀룰로오스 필름) 으로 이루어지는 보호 필름이 부착되어 있는 경우가 많고, 이 TAC 필름은 통과하는 광에 위상차를 발생시키는 성질을 갖고 있어, 본 발명의 위상차 제어 부재에 형성되는 위상차층은, 이와 같은 TAC 필름에서 발생되는 위상차를 보상하는 것이다. 그래서, 이 위상차층 (4) 에 요구되는 광학 보상 기능을 발휘시키는 굴절률이나 두께는, 파장 589 ㎚ 의 광을 기준으로, TAC 필름으로 이루어지는 편광판에 의한 광의 위상차에 의해 발생되는 광 누출을 색 시프트의 밸런스를 고려하여 결정할 필요가 있게 된다.
본 발명의 위상차 제어 부재 (1) 에 의하면, 위상차층 (4) 의 두께 (d) 가 식 2 를 만족하는 범위에 있고, 계수 (P) 가 식 1, 식 3 에 나타내는 범위를 만족하면서 위상차층 (4) 이 형성됨으로써, 액정 디스플레이가 삽입되었을 때 (특히, IPS-LCD 에 삽입된 때) 에 액정 디스플레이를 구성하는 위상차층 (4) 이외의 다른 부재에 의해 위상차가 발생되어도, 액정 디스플레이를 상기한 바와 같은 광 누출의 방지와 색 시프트 억제라는 양자의 광학 보상 기능의 균형을 맞춘 것으로 할 수 있다.
위상차층 (4) 의 계수 (P) 는, 다음과 같이 하여 구체적으로 정해진다. 먼저, 위상차 제어 부재 (1) 를 사용하고, 전자 현미경 (JEOL 사 주사형 전자 현미경 JSM-5300 등) 에 의해 위상차 제어 부재 (1) 의 단면을 확대 관찰함으로써 단차면 (8) 에서의 위상차층 두께 지정 위치 상에 형성된 위상차층 (4) 의 두께 (d) 를 측정한다. 다음으로, 광학 간섭식 박막 측정 장치 (예를 들어, 필메트릭스사 제조 F20 등) 를 사용하고, 상기에서 구한 위상차층 (4) 의 막두께 정보 (d (㎚) 의 값) 를 사용하여 위상차층 (4) 의 상광 굴절률 (통상광에 대한 굴절률) 을 구한다. 여기에, 통상적으로 nx = ny 이고, 상광 굴절률은 nx 및 ny 에 대응한다.
또한, 위상차 측정 장치 (예를 들어, 오우지 계측기사 제조 : KOBRA-21ADH) 를 사용하고, 위상차층 두께 지정 위치 상에 형성된 위상차층 (4) 부분의 표면을 향하여, 파장 589 ㎚ 의 광을 조사하여 위상차 값 (Rtilt) 을 측정한다. 이것을, 위상차층 (4) 의 법선 방향에 대한 경사 각도 (위상차층 (4) 에 대한 입사각) 를 여러 가지로 변화시켜, 입사각을 변수로 한 위상차 값 (Rtilt) 의 프로파일 (프로파일 a) 을 얻는다. 여기에서, 위상차층 (4) 은, 광축 (도 7 에서 a) 이 위상차층 (4) 의 두께 방향을 향한 상태 (도 7 에서 θ 의 값을 제로로 간주할 수 있는 상태)) 에 있는데, 이와 같은 위상차층 (4) 에 대해 Journal of Applied Physics, 48, 1783-1792 (1977) 에 기재된 방법 등을 참조하면, 입사각을 변수로 한 위상차 값의 프로파일은, 위상차층의 이상광 굴절률 (이상광에 대한 굴절률) 에 따라 정해진다. 따라서, 프로파일 a 에 대응하는 이상광 굴절률을 정할 수 있다. 여기에, 이 이상광 굴절률은, 위상차층 (4) 에 대한 두께 방향의 굴절률에 대응하고 있고, 즉 위상차층 (4) 에 대한 nz 에 대응한다.
이렇게 하여 얻어진 nx, ny, nz 와 식 A 에 기초하여, 계수 (P) 가 특정된다.
위상차층 (4) 에서는, 위상차층 (4) 의 두께 방향에 평행한 법선을 갖는 평면을 상정한 경우에, 그 평면에 대해, 위상차층 (4) 의 광축 (도 7 에서 a) 이 기립되어 있다. 구체적으로는, 광축 (a) 이 위상차층 (4) 의 두께 방향 (혹은 거의 두께 방향) 을 향하고 있다.
여기에서, 액정 재료 조성물로 형성되는 위상차층 (4) 은, 정의 C 플레이트로서의 기능을 갖는 층이고, 위상차층 (4) 을 구성하는 액정 분자는, 액정 분자 굴절률의 장축을 위상차층 (4) 의 두께 방향에 대해 평행하게 배향시켜 이루어지는 상태로 되어 있는 것이 이상적이다. 위상차층 (4) 을 구성하는 액정 분자가 이상적인 배향을 이루고 있는 경우, 즉 위상차층 (4) 을 구성하는 모든 액정 분자의 광축이 그 위상차층 (4) 의 두께 방향과 완전하게 평행한 경우에는, 위상차층 (4) 의 광축 (a) 은 위상차층 (4) 의 두께 방향에 일치하고 (도 7 에서 경사각 (θ) 이 제로), 위상차층 (4) 의 굴절률 이방성과 개개의 액정 분자 자체의 굴절률 이방성이 일치하게 된다. 그러나, 원래 모든 액정 분자의 광축을 위상차층 (4) 의 두께 방향에 대해 완전하게 평행하게 배향시키는 것은 사실상 곤란하고, 실제로는 액정 분자 중에는 위상차층 (4) 의 두께 방향으로부터 어느 정도 그 광축을 경사시켜 배치되어 있는 경우도 있어, 일정 범위의 편차를 갖고 액정 분자가 배열되어 있다. 단, 이와 같이 액정 분자의 광축에 편차가 있어도, 그 편차가 소정 범위 내에 들어가면, 위상차층 (4) 의 광축 (a) 을 보았을 경우에, 광축 (a) 이 위상차층 (4) 의 두께 방향 (혹은 거의 두께 방향) 을 향하고 있다고 인정되는 상태가 유지된다. 이 점을 고려하여, 위상차층 (4) 을 구성하는 액정 분자의 광축 방향은, 위상차층 (4) 의 두께 방향에 대한 경사각으로 5 ° 의 범위를 넘지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 위상차 제어 부재 (1) 에서는, 위상차층 (4) 은, 기재 (2) 에 하지층 (5) 을 적층시켜 최표면에 형성되는 단차면 (8) 을 덮어 적층 형성되어 있다. 이 때, 위상차 제어 부재 (1) 는, 위상차층 (4) 에 의해 최표면 상태를 단차면 (8) 보다 평탄화시킬 수 있게 된다. 최표면 상태가 평탄화되는 정도에 대해서는, 위상차 제어 부재 (1) 의 설계와 위상차층 (4) 의 구성에 따라 적절히 설정할 수 있다. 또, 위상차 제어 부재 (1) 는 위상차층 (4) 을 형성함으로써, 위상차층 (4) 의 내열성이 비교적 높으므로, 위상차층 (4) 으로 피복되는 하지층 (5) 의 내열성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 하지층 (5) 이 착색층 (13) 인 경우, 위상차층 (4) 이 형성됨으로써 착색층 (13) 의 내열성을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 경우, 위상차층 (4) 은, 지금까지의 액정 디스플레이에서 착색층 (13) 표면 상에 적층된 투명 보호층이 하는 기능을 발휘할 수 있다. 게다가, 위상차층 (4) 은, 정의 C 플레이트로서의 광학 보상 기능을 발휘할 수 있다. 따라서, 위상차 제어 부재 (1) 의 위상차층 (4) 은, 투명 보호층으로서의 기능과 광학 보상 기능을 겸비하는 것이 된다.
본 발명의 위상차 제어 부재 (1) 는, 다음에 나타내는 바와 같이 하여 제조된다.
기재 (2) 상에 하지층 (5) 을 적층시켜 최표면에 단차면 (8) 을 형성하고, 단차면 (8) 상에, 상기에 나타내는 바와 같이 조정된 액정 재료 조성물을 도공하여 액정 도포막을 제조한다.
기재 (2) 상의 하지층 (5) 의 표면 (단차면) 에 액정 재료 조성물을 도공하는 방법으로서는, 다이코트, 바코트, 슬라이드코트, 롤코트, 슬릿코트 등과 같은 각종 인쇄법이나 스핀코트 등의 방법이나 이들을 조합한 방법을 적절히 이용할 수 있다.
또, 기재 (2) 상의 하지층 (5) 의 단차면에 액정 재료 조성물을 도포하여 액정 도포막이 성막되면, 기재 (2) 와 하지층 (5) 과 액정 도포막의 적층체가 건조되는데, 그 건조는 감압 건조에 의해 감압 상태 하에서 실시되는 것 외에, 대기압 하에서 실시되어도 되며, 대기압 하에서 자연 건조되는 것이 액정 분자에 보다 균일하게 배향성을 부여할 수 있어 바람직하다. 그리고, 액정 도포막에 함유되는 액정 분자를 중합시켜 위상차층 (4) 으로 하고, 위상차 제어 부재 (1) 를 얻을 수 있다.
또한, 위상차층 (4) 은, 단차면 (8) 상에 전체적으로 형성되어 있는 경우에 한정되지 않고, 부분적으로 형성되어 있어도 된다.
위상차층 (4) 을 부분적으로 형성하는 방법으로서는, 예를 들어 각종 인쇄 방법이나 포토리소그래피법을 이용하여, 기재 (2) 상에 패터닝 형성하는 방법 등을 구체적으로 예시할 수 있다. 이것에 의하면, 위상차 제어 부재 (1) 에서 화소를 이루는 영역 등, 미리 소정 영역을 정하고, 그 영역을 노려 위상차층 (4) 을 소정 패턴으로 형성할 수 있게 된다.
이와 같이 하여 필요에 따라 광학 보상 기능을 발휘하는 위상차층 (4) 을 형성한 위상차 제어 부재 (1) 를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 위상차 제어 부재 (1) 에 대해서는, 액정 도포막에 함유되는 액정 분자를 중합시켜 위상차층 (4) 으로 한 후에, 중합된 액정 분자를 함유하는 위상차층 (4) 을 추가로 가열시키는 처리 (중합 후 가열 처리라고 하는 경우가 있다) 가 실시되는 것이, 위상차층 (4) 의 경도를 향상시킬 수 있어 바람직하다. 단, 중합 후 가열 처리를 실시하는 경우, 기재 (2) 는 내열성을 갖는 것이 필요하므로, 기재 (2) 를 구성하는 기재 형성재로서 내열성을 갖는 유리 기판 등이 바람직하게 사용된다.
중합 후 가열 처리할 때, 위상차층 (4) 의 가열 온도는 150 ∼ 260 ℃ 인데, 200 ∼ 250 ℃ 인 것이 중합 후 가열 처리 후에 위상차층 (4) 을, 중합 후 가열 처리 전보다도 효과적으로 단단하게 할 수 있는 관점에서 바람직하다. 중합 후 가열 처리를 실시하는 시간에 대해서는 5 ∼ 90 분인데, 중합 후 가열 처리할 때의 가열 온도에 대한 상기 관점과 동일한 관점에서 15 ∼ 30 분 정도인 것이 바람직하다. 또한, 가열 온도가 260 ℃ 혹은 가열 시간이 90 분을 초과하면, 위상차층 (4) 의 경도·강도는 상승되지만 위상차층 (4) 자체가 강하게 황변되어 버릴 우려가 커지고, 한편 가열 온도가 150 ℃ 혹은 가열 시간이 5 분을 하회하면, 충분한 경도·강도가 얻어지지 않을 우려가 커진다.
그리고, 위상차층 (4) 은 가열된 후 강온된다.
중합 후 가열 처리는, 위상차층 (4) 을 형성한 기재 (2) 를 오븐 장치 등의 소성 장치에 도입하고, 압력이 대기압, 공기 분위기의 조건하에서 소성됨으로써 구체적으로 실시할 수 있다. 그 밖에, 적외선 조사에 의한 방법으로도 실시할 수 있다.
또, 중합 후 가열 처리의 공정을 실시할 때, 위상차층 (4) 가열시의 승온, 가열 후의 강온은 서서히 실시되는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 위상차 제어 부재 (1) 를 사용한 액정 디스플레이에 대해 설명한다.
도 5 에 나타내는 본 발명의 실시형태는, IPS 모드의 액정 디스플레이이고, 하지층 (5) 으로서 착색층 (13) 을 형성하여 이루어지는 위상차 제어 부재 (1) 를 삽입하여 구성되어 있다.
본 발명의 액정 디스플레이 (51) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, TFT 어레이 기판을 갖는 기판부 (23) 와, 이 기판부 (23) 에 대향하여 배치된 대향 기판부 (22) 로 기판 구조체 (25) 를 형성하고, 1 쌍의 기판부 (22, 23) 사이에 전기장의 변화에 따라 액정 분자의 배향이 변동되는 액정 디스플레이 구동용의 액정 조성물 (24) 을 봉입하여 구동 액정층 (28) 을 형성해서 구성된다. 기판부 (23) 의 하방 위치에는, 기판부 (23) 를 향하여 광을 조사하는 백라이트 (도시 생략) 가 형성되어 있다.
대향 기판부 (22) 에서, 기재 (2) 상에 블랙 매트릭스 (15) 와 색 패턴 (16, 17, 18) 을 구비한 착색층 (13) 이 형성되어 있다. 기재 (2) 에 착색층 (13) 을 적층시켜 이루어지는 적층체 표면에 단차면이 형성되어 있고, 이 단차면측에 위상차층 (4) 이 적층되어 있다.
또한 위상차층 (4) 상에는, 다수의 기둥체 (3) 가 포토리소그래피법 등의 공지 방법을 이용하여 형성되고, 위상차층 (4) 상에 분산 배치되어 있다. 기둥체 (3) 는, 착색층 (13) 에서의 화소와 위치적으로 대응하지 않는 부분, 즉 화소 비형성부에 형성된다.
기둥체 (3) 는, 다관능 아크릴레이트를 함유하는 아크릴계, 및 아미드계 또는 에스테르계 폴리머 등의 광경화시킬 수 있는 감광성을 갖는 수지 재료로 구성되어 있다.
기재 (2) 에서의 착색층 (13) 형성면과는 반대측의 면에, 직선 편광판 (33) 이 배치되어 있다.
기판부 (23) 에서, 투명한 기재 (41) 의 인셀측 (구동 액정층 (28) 에 접하는 측) 표면에, 구동 액정층 (28) 의 액정 (44) 에 대해 전압 인가 유무의 스위칭 구동을 실시하는 구동용 회로를 구성하기 위한 TFT 와, 이로써 구동 액정층 (28) 으로의 전압의 부하량이 제어되는 액정 구동용 전극이 형성되어 있다 (도시 생략). 액정 구동용 전극은, 구동 액정층 (28) 의 면내 방향의 전기장을 발생시킴과 함께, 구동 액정층 (28) 의 면내 방향으로 액정 (44) 의 배향을 변화시킨다.
기재 (41) 의, 구동 액정층 (28) 에 접하는 측의 면에 다수의 기둥체 (3) 선단부가 맞닿아 있다. 또, 기재 (41) 의, 구동 액정층 (28) 에 접하는 측의 면과는 반대측의 면에서의 하방부에 직선 편광판 (42) 이 배치되어 있다.
대향 기판부 (22) 의 직선 편광판 (33) 과 기판부 (23) 의 직선 편광판 (42) 은, 서로의 투과축이 직교하도록 배치되어 있다. 직선 편광판 (33, 42) 의 투과축은, 도 5 에서 화살표로 나타나 있다.
액정 디스플레이 (51) 는, 대향 기판부 (22) 에서 기재 (2) 와 착색층 (13) 과 위상차층 (4) 이 적층되어 이루어지는 층 구조를 구비하고 있고, 이 층 구조는 본 발명에서의 위상차 제어 부재 (1) 를 구성한다. 즉, 액정 디스플레이 (51) 에는 위상차 제어 부재 (1) 가 삽입되어 구성되어 있다.
액정 디스플레이 (51) 에서, 기판부 (23) 에 배치되는 기재 (41) 와 직선 편광판 (42) 사이의 위치에, 필요에 따라 위상차 필름 (30, 30) 이 형성된다. 도 5 에 나타내는 실시형태에서는, 액정 디스플레이 (51) 로서, 위상차층 (4) 을 정의 C 플레이트의 광학 보상 기능을 갖는 층으로서 형성한 위상차 제어 부재 (1) 를 삽입하고, 또한, 위상차 필름 (30, 30) 으로서, 정의 A 플레이트로서의 광학 보상 기능을 갖는 것과 정의 C 플레이트로서의 광학 보상 기능을 갖는 것을 삽입한 것이 개시되어 있다. 여기에, 위상차층 (4) 은, 편광판을 광이 통과할 때에 발생되는 광의 위상차에 대한 광학 보상을 실시하는 정의 C 플레이트에 상당하는 광학 보상 기능을 갖는 층으로서 액정 디스플레이 (51) 에 삽입되어 있다. 또, 위상차 필름 (30, 30) 은, 시야 각도가 변화된 경우에 크로스니콜의 편광판의 외관상 축 각도가 변화되어 발생되는 광 누출을 방지하는 위상차 필름으로서 삽입되어 있다. 또한, 도 5 중, 위상차층 (4), 위상차 필름 (30) 의 광학 보상 기능을 규정하는 복굴절 특성은, 각각 굴절률 타원체 (99, 100, 101) 로 나타낸다.
위상차 필름 (30, 30) 으로서, 정의 A 플레이트나 정의 C 플레이트로서의 광 학 보상 기능을 갖는 것을 사용하는 경우에, 이들에 또 다른 기능을 갖는 것을 조합하여 사용할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시형태는, 액정 디스플레이가 IPS 모드인 경우에 대해 설명하였는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 위상차 제어 부재 (1) 를 예를 들어 MVA 모드나 OCB 모드 (Optically Compensated Birefringence 모드) 등의 다른 모드의 액정 디스플레이에 삽입하여 구성할 수도 있다.
실시예
(실시예 1)
기재로서의 유리 기판 (코닝사 제조, 1737 재) 을 준비하고, 착색 재료 분산액을 사용하여 유리 기판에 블랙 매트릭스를 하지층으로서 형성하였다. 블랙 매트릭스의 형성은 다음에 나타내는 바와 같이 하여 실시되었다.
[블랙 매트릭스의 형성]
블랙 매트릭스 (BM) 의 착색 재료 분산액으로서, 안료 분산형 포토레지스트를 사용하였다. 안료 분산형 포토레지스트는, 착색 재료로서 안료를 사용하고, 분산액 조성물 (안료, 분산제 및 용제를 함유한다) 에 비즈를 첨가하여 분산기로 3 시간 분산시키고, 그 후 비즈를 제거한 분산액과 클리어 레지스트 조성물 (폴리머, 모노머, 첨가제, 개시제 및 용제를 함유한다) 을 혼합함으로써 얻었다. 얻어진 안료 분산형 포토레지스트는, 하기에 나타내는 조성이다. 또한, 분산기로서는, 페인트 쉐이커 (아사다 철공사 제조) 를 사용하였다.
(블랙 매트릭스용 포토레지스트)
·흑안료……14.0 중량부
(다이이치 정화 공업 (주) 제조, TM 블랙 #9550)
·분산제……1.2 중량부
(빅케미 (주) 제조, Disperbyk111)
·폴리머……2.8 중량부
(쇼와 고분자 (주) 제조, VR60)
·모노머……3.5 중량부
(사토머 (주) 제조, SR399)
·첨가제……0.7 중량부
(소켄 화학 (주) 제조 L-20)
·개시제……1.6 중량부
(2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논-1)
·개시제……0.3 중량부
(4,4′-디에틸아미노벤조페논)
·개시제……0.1 중량부
(2,4-디에틸티옥산톤)
·용제……75.8 중량부
(에틸렌글리콜모노부틸에테르)
세정 처리를 실시한 유리 기판 상면에, 상기 서술에서 조제한 BM 용 포토레지스트를 스핀코트법으로 도포하여, 90 ℃, 3 분간의 조건으로 프리베이크 (예비 소성) 하고, 소정 패턴으로 형성된 마스크를 사용하여 노광 (100 mJ/㎠) 시키고, 계속해서 0.05 % KOH 수용액을 사용한 스프레이 현상을 60 초 실시한 후, 200 ℃, 30 분간 포스트베이크 (소성) 하여, BM 을 형성한 유리 기판 (BM 형성 기재) 을 제조하였다. BM 은, 두께가 1.2 ㎛ 이고 평면에서 보았을 때 종횡 격자 형상의 패턴으로 형성되었다.
BM 의 형성에 의해, 유리 기판 표면보다 튀어나온 볼록 부분을 이루는 BM 과, BM 이 형성된 부분에 대해 상대적으로 하방으로 움푹 들어간 유리 기판 표면의 노출된 부분에 의해 단차가 형성되어, 최표면에 단차면이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
단차면을 형성하는 BM 을 하지층으로서 구비한 유리 기판이 얻어지면, 이것을 스핀코터 (미카사사 제조, 1H-360S) 에 설치하고, BM 의 표면 (단차면) 상에, 다음에 나타내는 바와 같이 하여 조정된 액정 재료 조성물을 스핀코팅함으로써, 액정 재료 조성물 (3 ㎖) 을 기재 상에 도포하여 액정 도포막을 제조하였다. 또한, 이 예에서는, 액정 도포막은 BM 상 (단차면 상) 에 형성되게 된다.
[액정 재료 조성물의 제조]
하기 화합물 (a) ∼ (d) 에 나타내는 중합성 액정 분자, 광중합 개시제, 실란 커플링제, 용매를 혼합하여 하기 조성의 액정 재료 조성물을 조정하였다.
[화학식 5]
Figure pct00020
<액정 재료 조성물의 조성>
화합물 (a) 8.3 중량부
화합물 (b) 4.7 중량부
화합물 (c) 5.4 중량부
화합물 (d) 5.4 중량부
광중합 개시재 1.3 중량부
(치바 스페샬티 케미컬즈사 제조, 이르가큐어 907)
실란 커플링제 0.05 중량부
(아민기 함유 실란 커플링제 (GE 토시바 실리콘사 제조, TSL-8331))
용매 75.0 중량부
(클로로벤젠)
[액정 도포막에 함유되는 액정에 대해 액정상 상태의 형성]
액정 도포막이 형성된 기판을, 핫 플레이트 상에서 100 ℃, 5 분간 가열시키고, 용매를 제거함과 함께 액정 도포막 중에 함유되는 액정 분자를 액정상으로 전이시켰다. 이 액정상으로의 전이의 확인은, 액정 도포막이 백탁 상태에서 투명 상태로 된 것을 육안으로 확인함으로써 이루어졌다. 또한, 이 때, 액정 분자는 호메오트로픽 배향성이 부여된다.
[액정 분자의 가교 중합 반응]
다음으로, 액정 도포막이 형성된 유리 기판의 온도를 60 ℃ 로 하고, 질소 분위기하에서 투명 상태의 액정 도포막 전체면에 자외선 조사 장치 (해리슨 토시바 라이팅사 제조, 「상품명 TOSCURE751」) 를 사용하여 출력이 500 mJ/㎠ 인 자외선 (365 ㎚) 을 조사하고, 240 ℃ 의 핫 플레이트 상에 1 시간 정치시킴으로써 소성하여 액정 도포막 중의 액정 분자를 가교 중합 반응시키고 액정 분자를 이것에 배향성을 부여한 상태에서 고정시켜, 액정 도포막을 위상차층으로 하여, 하지층 상에 위상차층이 적층된 위상차 제어 부재를 얻을 수 있었다.
얻어진 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해 그 두께 (d) 가 측정되었다. 위상차층의 두께를 측정할 때, 단차면에서의 위상차 두께 지정 위치로서, 기재면 상의 위치로서, 블랙 매트릭스에 의해 평면에서 보았을 때 격자 형상으로 구획화된 1 구획 내의 중심 위치가 선택되었다.
단차면의 위상차 두께 지정 위치 상에 형성된 위상차층의 부분에 대해, 전자 현미경 (JEOL 사 주사형 전자 현미경 JSM-5300) 을 사용하여 위상차층의 두께를 측정하고, 위상차층의 두께 (d) 의 값을 얻었다. 위상차층의 두께 (d) 는 1.02 ㎛ (1020 ㎚) 였다.
또한, 위상차 제어 부재를 사용하여 다음과 같이, 위상차층의 굴절률 nx, ny, nz 를 계측하여 계수 (P) 를 도출하였다.
먼저, 위상차 제어 부재를 사용하여 광학 간섭식 박막 측정 장치 (필메트릭스사 제조 F20) 를 사용하고, 상기에서 구한 막두께 정보 (d 의 값) 를 이용하여 위상차층의 nx 및 ny 를 얻었다. 또한, 위상차 측정 장치 (오우지 계측기사 제조 : KOBRA-21ADH) 를 사용하고, 위상차층 두께 지정 위치 상에 형성된 위상차층 (4) 부분의 표면을 향하여 파장 589 ㎚ 의 광을 조사하여 광의 입사각을 변수로 한 위상차 값 (Rtilt) 의 프로파일을 얻고, 그 프로파일에 기초하여 위상차 제어 부재의 nz 가 정해졌다. 그리고, nx, ny, nz 에 기초하여 위상차 제어 부재에서의 위상차층의 계수 (P) 가 산출되었다. P 의 값은 0.03 으로 정해졌다. 이로써 위상차 제어 부재의 두께 방향의 위상차량 (Rth) 은 30.6 ㎚ 인 것이 되어, 편광판에서 발생되는 위상차에 대해 광학 보상 기능을 발휘시키는 정의 C 플레이트로서 유효한 위상차량 (10
Figure pct00021
Rth
Figure pct00022
40) 임이 확인되었다.
위상차 제어 부재를 사용하여 그 최표면을 이루는 위상차층 표면에 형성되어 있는 단차량에 대해서는, 위상차 제어 부재의 두께 방향의 단면 형상의 프로파일 (profile) (단면 프로파일) 을 측정함으로써 정해진다. 단면 프로파일의 측정은, 전자 현미경 (JEOL 사 주사형 전자 현미경 JSM-5300) 에 의한 관측으로 실시되었다. 이 위상차 제어 부재에 대해, 단차량은 500 ㎚ 미만으로 되어 있음이 확인되었다.
위상차 제어 부재를 삽입한 액정 디스플레이를 제조하고, 구동용 액정의 배향 불균일 유무, 및 광학 보상이 올바르게 실시되어 있는지를 검증하였다. 검증은 액정 디스플레이를 암표시했을 때의 광 누출에 의해 판정하였다.
[광 누출의 측정]
<액정 디스플레이의 제조>
먼저, 위상차 제어 부재의 위상차층 표면 상에서, 평면에서 보았을 때, 비화소부의 소정 위치를 기둥체 형성 예정 위치로 하고, 기둥체 형성 예정 위치에 기둥체를 배치 형성하였다. 기둥체로서는 JSR 사 제조, NN770 을 사용하였다.
다음으로, 액정 디스플레이에 봉입되는 구동 액정의 분자를 수평으로 배향시키는 수평 배향막을 구성하는 배향막 조성물로서 AL1254 (JSR 사 제조) 가 준비되었다. 이 배향막 조성물을, 플렉소 인쇄법을 이용하여 위상차 제어 부재의 위상차층과 기둥체를 피복하도록 도포하여 도포막을 얻고, 이 도포막을 소성시키고, 추가로 그 도포막의 표면에 레이온제 러빙천을 사용하여 러빙 처리하여, 그 도포막을 수평 배향막 (막두께 500 Å) 으로 하였다.
다음으로, 표면 상에 화소마다 TFT 와 전극이 배치 형성된 유리 기판 (TFT 어레이 기판) 을 준비하고, 추가로 유리 기판의 TFT 형성면 상의 전체면에, 위상차 제어 부재와 동일하게 하여 수평 배향막을 형성하였다.
수평 배향막을 형성한 위상차 제어 부재와, 수평 배향막이나 TFT 나 전극을 형성한 TFT 어레이 기판에 대해, 위상차 제어 부재의 수평 배향막의 형성면과 TFT 어레이 기판의 수평 배향막의 형성면을 대면시킴과 함께, 추가로 에폭시 수지를 시일재로 하고, 그 시일재를 사용하여 위상차 제어 부재와 이것에 대향하는 TFT 어레이 기판과의 간극을, 위상차 제어 부재와 이것에 대향하는 TFT 어레이 기판의 주위 위치에서 시일하고, 150 ℃ 에서 0.3 ㎏/㎡ 의 압력을 가함으로써 위상차 제어 부재와 이것에 대향하는 TFT 어레이 기판을 접합하고, 또한, 대면하는 위상차 제어 부재와 TFT 어레이 기판 사이에 형성된 공간부에, 전기장의 변화에 따라 배향을 변화시키는 구동용 액정 (ZLI4792, 머크사 제조) 을 봉입하여 구동 액정층을 형성해서 일체의 구조체 (액정 셀) 를 얻었다. 그리고, 이 액정 셀의 두께 방향 외측 위치에, 시야 각도의 증가에 의한, 크로스니콜 편광판의 외관축의 각도 변화의 광학 보상을 실시하는 위상차 필름으로서, A 플레이트 및 C 플레이트를 TFT 어레이 기판측에 부착하고, 추가로 2 장의 편광판을, 액정 셀과 위상차 필름을 사이에 끼움과 함께, 투과축을 직교시켜 배치하고 부착하여 액정 디스플레이가 제조되었다. 이 액정 디스플레이는, 위상차 제어 부재를 삽입한 기판 (대향 기판) 과, TFT 와 전극을 배치한 TFT 어레이 기판으로 이루어지는 1 쌍의 기판 사이에 구동 액정층이 형성된 구조를 구비하고 있다.
<배향 불균일의 확인>
얻어진 액정 디스플레이의 TFT 어레이 기판측의 외측 위치로부터 광을 조사함과 함께, 액정 표시 화면을 암표시시키고 액정 표시 화면의 광 누출 상태를 현미경으로 관찰하였다.
액정 표시 화면을 구성하는 화소의 전체 영역에 걸쳐 광 누출은 관찰되지 않고, 양호한 흑표시가 실현되고 있어, 구동용 액정 분자에 균일한 1 축 배향이 부여되어 있는 것을 알 수 있었다.
<광 누출의 측정>
다음으로 대향 기판 표면의 정면 방향에서 액정 표시 화면을 보았을 경우의 액정 표시 화면 상태와, 1 쌍의 편광판의 투과축 사이의 중심이 되는 방위 각도 방향에서, 정면 방향으로부터 경사진 방향에서 액정 표시 화면을 보았을 경우의 액정 표시 화면 상태를 비교하여, 광의 누출을 관찰자가 즉시 확인할 수 있는 상태가 되어 문제가 있는 레벨인지의 여부를 판정하였다. 그리고, 관찰자가 광 누출은 문제가 없는 레벨로 판정한 경우에는, 액정 디스플레이는 광 누출 발생이 억제되어 양호한 것으로 하고, 관찰자가 문제가 된다고 판정한 경우에는, 광 누출 발생이 충분히 억제되지 않아 액정 디스플레이는 불량한 것으로 평가하였다.
본 실시예 1 에서 얻어진 위상차 제어 부재를 사용한 액정 디스플레이에서는, 배향 불균일도 광 누출도 확인되지 않아 그 액정 디스플레이는 양호한 것으로 평가되고, 위상차 제어 부재가 광학 보상 기능을 양호하게 발휘하는 것으로 확인되었다.
(실시예 2)
실시예 1 에서 사용한 액정 재료 조성물에, 위상차 조정용 첨가물로서 중합성 다관능 아크릴레이트 (펜타에리트리톨트리아크릴레이트) 를 3.6 중량부 추가로 첨가한 것 (위상차 조정용 첨가물 함유 액정 재료 조성물) 을 조정하고, 위상차 조정용 첨가물 함유 액정 재료 조성물을, 실시예 1 과 동일한 「BM 을 하지층으로 하여 형성한 유리 기판」상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 액정 도포막이 형성된 유리 기재를 40 ℃ 로 하여 이것에 실시예 1 과 동일하게 자외선을 조사하여 위상차층의 형성을 실시한 것 외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 위상차 제어 부재를 얻었다.
이 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해, 막두께 (d) 가 1.25 ㎛ (1250 ㎚), 계수 (P) 가 0.020 이었다. 이로써 위상차 제어 부재의 두께 방향의 위상차량 (Rth) 은 25.0 ㎚ 가 되어, 정의 C 플레이트로서의 광학 보상 기능을 발휘시키는 것에 유효한 위상차량 (10
Figure pct00023
Rth
Figure pct00024
40) 인 것으로 확인되었다. 또, 위상차 제어 부재에 대해 단차량은 500 ㎚ 미만으로 되어 있는 것으로 확인되었다.
위상차 제어 부재를 사용하여 실시예 1 과 동일하게 액정 디스플레이를 제조하고, 그 양부 (良否) 에 대해 실시예 1 과 동일하게 평가하였다. 위상차 제어 부재를 사용한 액정 디스플레이에서는, 배향 불균일도 광 누출도 확인되지 않아 그 액정 디스플레이는 양호한 것으로 평가되고, 위상차 제어 부재가 광학 보상 기능을 양호하게 발휘하는 것으로 확인되었다.
(비교예 1)
실시예 1 에서 사용한 액정 재료 조성물을, 실시예 1 과 동일하게 하여 형성된 하지층 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 액정 도포막이 형성된 유리 기재를 30 ℃ 로 하고 이것에 실시예 1 과 동일하게 자외선을 조사하여 위상차층의 형성을 실시한 것 외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 기판에 위상차층을 구비한 것 (비교용 부재 1) 을 얻었다.
비교용 부재 1 의 위상차층에 대해서는, 막두께 (d) 가 0.900 ㎛ (900 ㎚), 계수 (P) 가 0.072 였다. 이로써 위상차층 두께 방향의 위상차량 (Rth) 은 64.8 ㎚ 인 것이 되어, 정의 C 플레이트로서의 광학 보상 기능을 발휘시키는 데 유효한 위상차량 (10
Figure pct00025
Rth
Figure pct00026
40) 에서 벗어나는 것으로 확인되었다. 또, 비교용 부재 1 에 대해, 위상차층의 단차량 (T) 이 600 ㎚ 인 부분, 즉 500 ㎚ 이상으로 되어 있는 부분이 확인되었다.
또, 비교용 부재 1 을 사용하여 실시예 1 과 동일하게 액정 디스플레이를 제조하고, 그 양부에 대해 실시예 1 과 동일하게 평가하였다.
이 비교용 부재 1 을 삽입한 액정 디스플레이는, 착색층에 의해 발생된 단차가 위상차층의 적층에 의해 억제되지 않고, 또한, 배향 불균일도 확인되어 불량한 것으로 평가되어, 위상차 제어 부재가 투명 보호막의 기능에 대해서는 양호하게 발휘하지 않는 것으로 확인되고, 또한, 광 누출이 확인되고, 이 점에서도 액정 디스플레이는 불량으로 평가되어 위상차 제어 부재가 광학 보상 기능을 충분히 발휘하는 것은 아니었다.
(실시예 3)
기재로서의 유리 기판 (코닝사 제조, 1737 재) 을 준비하고, 유리 기판에 블랙 매트릭스와 색 패턴을 갖고 이루어지는 착색층을 하지층으로서 형성한 것 외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 위상차 제어 부재를 얻었다.
착색층은, 다음과 같이 유리 기판 상에 형성되었다.
[착색층의 형성]
먼저, 실시예 1 과 동일하게 하여, 유리 기판 표면 상에 착색 재료 분산액을 사용하여 블랙 매트릭스를 형성하고, BM 이 형성된 유리 기판 (BM 형성 기재) 을 얻었다.
<색 패턴의 형성에 사용하는 착색 재료 분산액의 조정>
적색 (R), 녹색 (G), 청색 (B) 의 색 패턴의 착색 재료 분산액을 조정하였다. 적색 (R), 녹색 (G), 청색 (B) 의 색 패턴의 착색 재료 분산액으로서는, 안료 분산형 포토레지스트가 사용되었다.
색 패턴의 안료 분산형 포토레지스트의 조정은 실시예 1 에 나타내는 BM 용 포토레지스트의 조정과 동일하게 실시되어, 즉, 분산액 조성물 (안료, 분산제 및 용제를 함유한다) 에 비즈를 첨가하여 분산기 (페인트 쉐이커 (아사다 철공사 제조)) 로 3 시간 분산시키고, 그 후 비즈를 제거한 분산액과 클리어 레지스트 조성물 (폴리머, 모노머, 첨가제, 개시제 및 용제를 함유한다) 을 혼합함으로써 안료 분산형 포토레지스트가 얻어졌다. 또한, 각 색의 색 패턴에 대해, 안료 분산형 포토레지스트는 다음에 나타내는 조성인 것이 사용되었다.
(적색 (R) 색 패턴용 안료 분산형 포토레지스트)
·빨강 안료……4.8 중량부
(C.I.PR254 (치바 스페샬리티 케미칼즈사 제조, 크로모프탈 DPP Red BP))
·노랑 안료……1.2 중량부
(C.I.PY139 (BASF 사 제조, 파리오톨 옐로우 D1819))
·분산제……3.0 중량부
(제네카 (주) 제조, 솔스퍼스 24000)
·모노머……4.0 중량부
(사토머 (주) 제조, SR399)
·폴리머 1……5.0 중량부
·개시제……1.4 중량부
(치바 가이기사 제조, 이르가큐어 907)
·개시제……0.6 중량부
(2,2′-비스(o-클로로페닐)-4,5,4′,5′-테트라페닐-1,2′-비이미다졸)
·용제……80.0 중량부
(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트)
(녹색 (G) 색 패턴용 안료 분산형 포토레지스트)
·초록 안료……3.7 중량부
(C.I.PG7 (다이니치 정화 제조, 세이카 퍼스트그린 5316P))
·노랑 안료……2.3 중량부
(C.I.PY139 (BASF 사 제조, 파리오톨 옐로우 D1819))
·분산제……3.0 중량부
(제네카 (주) 제조, 솔스퍼스 24000)
·모노머……4.0 중량부
(사토머 (주) 제조, SR399)
·폴리머 1……5.0 중량부
·개시제……1.4 중량부
(치바 가이기사 제조, 이르가큐어 907)
·개시제……0.6 중량부
(2,2′-비스(o-클로로페닐)-4,5,4′,5′-테트라페닐-1,2′-비이미다졸)
·용제……80.0 중량부
(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트)
(청색 (B) 색 패턴용 안료 분산형 포토레지스트)
·파랑 안료……4.6 중량부
(C.I.PB15 : 6 (BASF 사 제조, 헬리오겐 블루 L6700F))
·보라 안료……1.4 중량부
(C.I.PV23 (클라리언트사 제조, 포스타팜 RL-NF))
·안료 유도체……0.6 중량부
(제네카 (주) 제조, 솔스퍼스 12000)
·분산제……2.4 중량부
(제네카 (주) 제조, 솔스퍼스 24000)
·모노머……4.0 중량부
(사토머 (주) 제조, SR399)
·폴리머 1……5.0 중량부
·개시제……1.4 중량부
(치바 가이기사 제조, 이르가큐어 907)
·개시제……0.6 중량부
(2,2′-비스(o-클로로페닐)-4,5,4′,5′-테트라페닐-1,2′-비이미다졸)
·용제……80.0 중량부
(프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트)
또한, 상기 폴리머 1 은, 벤질메타크릴레이트 : 스티렌 : 아크릴산 : 2-히드록시에틸메타크릴레이트 = 15.6 : 37.0 : 30.5 : 16.9 (몰비) 의 공중합체 100 몰% 에 대해, 2-메타크릴로일옥시에틸이소시아네이트를 16.9 몰% 부가한 것이고, 중량 평균 분자량은 42500 이다.
<착색층의 형성>
미리 적색의 색 패턴에 대응하는 위치에 대응하도록 조정한 적색 (R) 의 안료 분산형 포토레지스트를 상기 BM 형성 기재 상에 스핀코트법으로 도포하여, 80 ℃, 3 분간의 조건으로 프리베이크하고, 각 색의 색 패턴에 따른 소정 착색 패턴용 포토 마스크를 사용하여 자외선 노광 (300 mJ/㎠) 하였다. 또한, 0.1 % KOH 수용액을 사용한 스프레이 현상을 60 초 실시한 후, 200 ℃, 60 분간 포스트베이크 (소성) 하여 BM 의 배치 패턴에 대해 소정 위치에 막두께 1.3 ㎛ 의 적색 (R) 의 색 패턴을 직사각형 형상으로 형성하였다. 또한, 색 패턴의 막두께는, 표시 화소 중심부 (거의 평탄한 부분의 중앙 부분) 에서의 막두께를 측정하였다. 이 때, 색 패턴은, 그 직사각형 형상의 길이 방향이, BM 의 격자 형상 패턴에서의 종횡 2 방향으로 연장되는 포토레지스트의 패턴 중 일방향으로 연장되는 패턴에 대해 평행하도록 형성되어 있었다. 또, 색 패턴 중 직사각형 형상의 색 패턴의 길이 방향을 따른 단연 (端緣) 부분이, 색 패턴과 평행하는 블랙 매트릭스의 일방향으로 연장되는 패턴의 길이 방향을 따른 단연 부분에 대해 겹쳐짐으로써, 색 패턴과 블랙 매트릭스가 서로 부분적으로 겹쳐진 부분으로서의 오버랩부가 형성되었다.
계속해서, 상기 적색 (R) 의 색 패턴의 패턴 형성 방법과 동일한 방법을 이용하여, 녹색 (G) 의 색 패턴 (막두께 1.2 ㎛), 청색 (B) 의 색 패턴 (막두께 1.2 ㎛) 각각에 대해 패턴 형성하였다. 색 패턴의 막두께에 대해서는, 적색의 색 패턴과 동일하게, 표시 화소 중심부 (거의 평탄한 부분의 중앙 부분) 에서의 막두께를 측정하였다.
이렇게 하여, 유리 기판 상에 BM 및, 적색의 색 패턴, 녹색의 색 패턴, 청색의 색 패턴으로 구성되는 착색층이 형성되었다. 착색층은, 이웃하는 색 패턴에 대해서는 서로 겹쳐지지 않도록 간격을 벌려 간극 영역을 형성하고, 그 간극 영역으로부터 블랙 매트릭스의 일부가 노출되도록 패턴 형성되어 있었다.
그리고, 착색층의 형성에 의해, 이웃하는 색 패턴과, 이웃하는 색 패턴 사이의 간극 영역으로부터 노출된 블랙 매트릭스에 의해 단차가 형성되어, 착색층의 최표면에 단차면이 형성되어 있는 것으로 확인되었다.
착색층을 구비한 유리 기판에 대해, 그 최표면에 형성되는 단차면의 단차는, 전자 현미경 (JEOL 사 주사형 전자 현미경 JSM-5300) 을 사용하여 측정된 위상차 제어 부재의 단면 프로파일에 기초하여 특정된다. 그 결과, 색 패턴에서의 오버랩부에 대응하는 영역 (튀어나온 볼록 부분의 영역) 과, 색 패턴 사이의 간극 영역으로부터 노출된 블랙 매트릭스의 부분 (하방으로 움푹 들어간 오목 부분) 의 단차 크기는, 적색 패턴에서의 오버랩부의 선단 위치와 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 바닥 위치에 의해 형성되는 단차에서 최대가 되고, 구체적으로는 800 ㎚ 였다.
이렇게 하여 단차면을 형성하는 착색층을 구비한 유리 기판을 얻고, 추가로 이 착색층 상에 실시예 1 과 동일하게 하여 위상차층을 적층시켜 위상차 제어 부재를 얻었다.
얻어진 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해, 막두께 (d) 는 1.100 ㎛ (1100 ㎚), 계수 (P) 가 0.031 이었다. 또한, 막두께 (d) 를 정할 때, 위상차층 두께 지정 위치로서는, 녹색 (G) 의 색 패턴의 표시 화소 중심이 선택되었다.
이 결과에 따라, 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해, 두께 방향의 위상차량 (Rth) 은 34.1 ㎚ 인 것이 되어, 편광판에서 발생되는 위상차에 대한 광학 보상 기능을 발휘하는 정의 C 플레이트로서 유효한 위상차량 (10
Figure pct00027
Rth
Figure pct00028
40) 인 것으로 확인되었다. 또, 위상차층의 단차량 (T) 이, 전자 현미경 (JEOL 사 주사형 전자 현미경 JSM-5300) 을 사용하여 측정된 위상차 제어 부재의 단면 프로파일에 기초하여 특정되었다. 그 결과, 위상차층의 단차량 (T) 은, 적색 패턴에서의 오버랩부의 선단 위치와 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 바닥 위치에 의해 형성되는 단차에서 최대가 되었는데, 구체적으로 800 ㎚ 에서 400 ㎚ 로 해소되어 있었다.
이 위상차 제어 부재를 사용하여, 실시예 1 과 동일하게 액정 디스플레이를 제조하고, 그 양부에 대해 실시예 1 과 동일하게 평가되었다. 위상차 제어 부재를 사용한 액정 디스플레이에서는 광 누출이 인식되지 않아 그 액정 디스플레이는 양호한 것으로 평가되고, 위상차 제어 부재가 광학 보상 기능을 양호하게 발휘하는 것으로 확인되었다.
(실시예 4)
실시예 3 과 동일하게 하여 유리 기판에 블랙 매트릭스와 색 패턴을 갖고 이루어지는 착색층을 하지층으로서 형성한 것 외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 위상차 제어 부재를 얻었다. 이 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해, 막두께 (d) 가 1.440 ㎛ (1440 ㎚), 계수 (P) 가 0.020 이었다. 또한, 막두께 (d) 를 정할 때, 실시예 3 과 동일하게, 위상차층 두께 지정 위치로서는 녹색 (G) 의 색 패턴의 표시 화소 중심이 선택되었다.
이 결과에 따라, 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해, 두께 방향의 위상차량 (Rth) 은 28.8 ㎚ 인 것이 되어, 편광판에서 발생되는 위상차에 대한 광학 보상 기능을 발휘하는 정의 C 플레이트로서 유효한 위상차량 (10
Figure pct00029
Rth
Figure pct00030
40) 인 것으로 확인되었다. 또, 위상차층의 단차량 (T) 은 실시예 3 과 동일하게 측정되고, 적색 패턴에서의 오버랩부의 선단 위치와 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 바닥 위치에 의해 형성되는 단차에서 최대가 되었는데, 구체적으로 800 ㎚ 에서 360 ㎚ 로 해소되어 있었다.
위상차 제어 부재를 사용하여 실시예 3 과 동일하게 액정 디스플레이를 제조하고, 그 양부에 대해 실시예 3 과 동일하게 평가하였다. 위상차 제어 부재를 사용한 액정 디스플레이에서는 광 누출이 인식되지 않아 그 액정 디스플레이는 양호한 것으로 평가되고, 위상차 제어 부재가 광학 보상 기능을 양호하게 발휘하는 것으로 확인되었다.
(비교예 2)
기재로서의 유리 기판 (코닝사 제조, 1737 재) 을 준비하고, 실시예 3 과 동일하게 유리 기판에 블랙 매트릭스와 색 패턴을 갖고 이루어지는 착색층을 하지층으로서 형성한 것 외에는 비교예 1 과 동일하게 하여, 위상차층을 구비한 구조물 (비교용 부재 2) 을 얻었다.
비교용 부재 2 의 위상차층에 대해서는, 막두께 (d) 가 0.940 ㎛ (940 ㎚), 계수 (P) 가 0.077 이었다. 또한, 막두께 (d) 를 정할 때, 위상차층 두께 지정 위치로서는, 실시예 3 과 동일하게, 녹색 (G) 의 색 패턴의 표시 화소 중심이 선택되었다. 이 결과에 따라, 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해, 두께 방향의 위상차량 (Rth) 이 72.4 ㎚ 로, 편광판에서 발생되는 위상차에 대한 광학 보상 기능을 발휘하는 정의 C 플레이트로서 유효한 위상차량 (10
Figure pct00031
Rth
Figure pct00032
40) 에서 벗어나는 것으로 확인되었다. 위상차층의 단차량 (T) 은 실시예 3 과 동일하게 측정되고, 적색 패턴에서의 오버랩부의 선단 위치와 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 바닥 위치에 의해 형성되는 단차에서 최대가 되었는데, 구체적으로 800 ㎚ 에서 570 ㎚ 로 해소되어 있는 것에 그쳤다.
또, 비교용 부재 2 를 사용하여 실시예 3 과 동일하게 액정 디스플레이를 제조하고, 그 양부에 대해 실시예 3 과 동일하게 평가되었다. 이 비교용 부재 2 를 삽입한 액정 디스플레이는 광 누출이 확인되어 그 액정 디스플레이는 불량으로 평가되었다.
(실시예 5)
기재로서의 유리 기판 (코닝사 제조, 1737 재) 을 준비하고, 실시예 3 과 동일하게 유리 기판에 블랙 매트릭스와 색 패턴 (단, 적색 (R), 녹색 (G), 청색 (B) 의 색 패턴의 막두께를, 각각 2.4 ㎛, 2.2 ㎛, 2.3 ㎛ 로 하였다) 을 갖고 이루어지는 착색층을 하지층으로서 형성하였다. 하지층을 이루는 착색층 표면에는, 단차면이 형성되어 있었다. 단차면에서, 색 패턴에서의 오버랩부에 대응하는 영역 (튀어나온 볼록 부분의 영역) 과, 색 패턴 사이의 간극 영역으로부터 노출된 블랙 매트릭스의 부분 (하방으로 움푹 들어간 오목 부분) 과의 단차 크기는, 적색 패턴에서의 오버랩부의 선단 위치와 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 바닥 위치에 의해 형성되는 단차에서 최대가 되고, 구체적으로는 1.7 ㎛ 였다.
그리고, 실시예 3 에서 사용한 액정 재료 조성물에, 위상차 조정용 첨가물로서 중합성 다관능 아크릴레이트 (펜타에리트리톨트리아크릴레이트) 를 3.6 중량부 추가로 첨가한 것 (위상차 조정용 첨가물 함유 액정 재료) 을 조정하고, 위상차 조정용 첨가물 함유 액정 재료를 착색층 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 액정 도포막이 형성된 유리 기재를 40 ℃ 로 하여 이것에 실시예 1 과 동일하게 자외선을 조사하여 위상차층의 형성을 실시한 것 외에는 실시예 3 과 동일하게 하여 위상차 제어 부재를 얻었다.
이 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해, 막두께 (d) 가 1.96 ㎛ (1960 ㎚), 계수 (P) 가 0.019 였다. 또한, 막두께 (d) 를 정할 때, 실시예 3 과 동일하게, 위상차층 두께 지정 위치로서는, 녹색 (G) 의 색 패턴의 표시 화소 중심이 선택되었다.
이 결과에 따라, 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해, 두께 방향의 위상차량 (Rth) 은 39.5 ㎚ 인 것이 되어, 편광판에서 발생되는 위상차에 대한 광학 보상 기능을 발휘하는 정의 C 플레이트로서 유효한 위상차량 (10
Figure pct00033
Rth
Figure pct00034
40) 인 것으로 확인되었다. 또, 위상차층의 단차량 (T) 은 실시예 3 과 동일하게 측정되고, 적색 패턴에서의 오버랩부의 선단 위치와 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 바닥 위치에서 형성되는 단차에서 최대가 되었는데, 구체적으로 1700 ㎚ 에서 480 ㎚ 로 해소되어 있었다.
위상차 제어 부재를 사용하여 실시예 3 과 동일하게 액정 디스플레이를 제조하고, 그 양부에 대해 실시예 3 과 동일하게 평가되었다. 위상차 제어 부재를 사용한 액정 디스플레이에서는 광 누출이 확인되지 않아 그 액정 디스플레이는 양호한 것으로 평가되어, 위상차 제어 부재가 광학 보상 기능을 양호하게 발휘하는 것으로 확인되었다.
(비교예 3)
기재로서의 유리 기판 (코닝사 제조, 1737 재) 을 준비하고, 실시예 5 와 동일하게 유리 기판에 블랙 매트릭스와 색 패턴을 갖고 이루어지는 착색층을 하지층으로서 형성하였다.
그리고, 실시예 5 에서 사용한 액정 재료 조성물을 착색층 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 액정 도포막이 형성된 유리 기재를 60 ℃ 로 하여 이것에 실시예 5 와 동일하게 자외선을 조사하고, 액정 도포막 중의 액정 분자를 가교 중합 반응시킨 것 외에는, 실시예 5 와 동일하게 하여 기판에 위상차층을 구비한 것 (비교용 부재 3) 을 얻었다.
비교용 부재 3 의 위상차층에 대해서는, 막두께 (d) 가 2.010 ㎛ (2010 ㎚), 계수 (P) 가 0.009 였다. 또한, 막두께 (d) 를 정할 때, 위상차층 두께 지정 위치로서는, 실시예 5 와 동일하게, 녹색 (G) 의 색 패턴의 표시 화소 중심이 선택되었다.
이 결과에 따라, 위상차 제어 부재의 위상차층에 대해, 두께 방향의 위상차량 (Rth) 이 18.1 ㎚ 로, 편광판에서 발생되는 위상차에 대한 광학 보상 기능을 발휘하는 정의 C 플레이트로서 유효한 위상차량 (10
Figure pct00035
Rth
Figure pct00036
40) 인 것으로 확인되었다. 위상차층의 단차량 (T) 은, 실시예 3 과 동일하게 측정되고, 적색 패턴에서의 오버랩부의 선단 위치와 하방으로 움푹 들어간 오목 부분의 바닥 위치에 의해 형성되는 단차에서 최대가 되었는데, 구체적으로 1700 ㎚ 에서 490 ㎚ 로 해소되어 있었다.
또, 비교용 부재 3 을 사용하여 실시예 3 과 동일하게 액정 디스플레이를 제조하고, 그 양부에 대해 실시예 3 과 동일하게 평가되었다.
이 비교용 부재 3 을 삽입한 액정 디스플레이는, 착색층에 의해 발생된 단차가 위상차층의 적층에 의해 억제된 것으로 되어 있고, 또한, 광 누출도 확인되지 않아 양호한 것으로 평가되어, 위상차 제어 부재가 투명 보호막의 기능에 대해서는 양호하게 발휘하는 것으로 확인되었다. 그러나, 비교용 부재 3 에서는, 위상차층은 원래 위상차층의 두께 (d) 가 2000 ㎚ 를 초과하여 제막되어 있고, 황색의 착색이 문제가 되며, 특히 디스플레이를 청색 표시로 했을 경우에 액정 표시 화면 전체에 황색 상태가 확인되어, 황색의 착색에 의한 악영향이 시인되었다.
산업상 이용가능성
본 발명의 위상차 제어 부재는, 이것을 액정 디스플레이에 삽입한 경우에, 위상차 제어 부재 표면의 단차량을 억제할 수 있고, 게다가 편광판에 의해 발생되는 광의 위상차를 광학 보상하는 광학 보상 기능이 우수하여, 액정 디스플레이를 구성하는 부품으로서 유익한 것이다.

Claims (9)

  1. 기재 표면 상에 하지층을 적층시켜 단차면이 형성되고, 그 단차면 상에 위상차층을 적층시켜 이루어지는 위상차 제어 부재로서,
    위상차층의 광축이 위상차층의 두께 방향으로 법선을 갖는 면에 대해 기립되어 있고,
    위상차층 표면의 단차량 (T) 이 500 ㎚ 미만이고, 서로 직교하는 x 축과 y 축을 위상차층의 면내 방향으로 취하고, 위상차층의 법선 방향으로 z 축을 취하여, 위상차층의 x 축 방향의 굴절률을 nx, y 축 방향의 굴절률을 ny, z 축 방향의 굴절률을 nz 로 한 경우에, 파장 589 ㎚ 의 광에 대한 nx, ny, nz 와 계수 (P) 가, P = (nz - ((nx + ny) / 2)) 의 관계를 갖고, 계수 (P) 와, 위상차층의 두께 (d) (㎚) 가 하기 식 1, 식 2, 식 3 의 모두를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 위상차 제어 부재.
    [수학식 1]
    0.005
    Figure pct00037
    P
    Figure pct00038
    0.04 (식 1)
    d
    Figure pct00039
    2000 (식 2)
    10
    Figure pct00040
    P × d
    Figure pct00041
    40 (식 3)
  2. 제 1 항에 있어서,
    하지층은 블랙 매트릭스와 색 패턴을 구비하는 착색층인, 위상차 제어 부재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하지층은 블랙 매트릭스 형성층인, 위상차 제어 부재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    위상차층은, 중합성 관능기를 갖는 액정 분자를 함유하는 액정 재료 조성물을 단차면 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 그 액정 도포막에 함유되는 액정 분자에 배향성을 부여하고, 그 액정 도포막에 활성 방사선을 조사하여 액정 분자를 중합시킴으로써 형성되는 것인, 위상차 제어 부재.
  5. 제 2 항에 있어서,
    위상차층은, 중합성 관능기를 갖는 액정 분자를 함유하는 액정 재료 조성물을 단차면 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 그 액정 도포막에 함유되는 액정 분자에 배향성을 부여하고, 그 액정 도포막에 활성 방사선을 조사하여 액정 분자를 중합시킴으로써 형성되는 것인, 위상차 제어 부재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    위상차층은, 중합성 관능기를 갖는 액정 분자와 위상차 조정용 첨가물을 함유하는 액정 재료 조성물을 단차면 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 그 액정 도포막에 함유되는 액정 분자에 배향성을 부여하고, 그 액정 도포막에 활성 방사선을 조사하여 액정 분자를 중합시킴으로써 형성되는 것인, 위상차 제어 부재.
  7. 제 2 항에 있어서,
    위상차층은, 중합성 관능기를 갖는 액정 분자와 위상차 조정용 첨가물을 함유하는 액정 재료 조성물을 단차면 상에 도포하여 액정 도포막을 성막하고, 그 액정 도포막에 함유되는 액정 분자에 배향성을 부여하고, 그 액정 도포막에 활성 방사선을 조사하여 액정 분자를 중합시킴으로써 형성되는 것인, 위상차 제어 부재.
  8. 대향하는 1 쌍의 기판부 중, 적어도 일방의 기판부에 전극을 형성함과 함께, 1 쌍의 기판부 사이에 구동 액정층을 형성하여 이루어지는 액정 디스플레이로서,
    1 쌍의 기판부 중 어느 것에, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 위상차 제어 부재가 삽입되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  9. 위상차 제어 부재의 단차면 상에 적층되는 위상차층을 형성하기 위한 액정 재료 조성물로서,
    중합성 관능기를 갖는 액정 분자와 위상차 조정용 첨가물을 함유하여 이루어지고, 이 액정 재료 조성물을 사용하여 형성되는 위상차층의 광축이 위상차층의 두께 방향으로 법선을 갖는 면에 대해 기립되어 있고, 위상차층 표면의 단차량 (T) 이 500 ㎚ 미만이고, 서로 직교하는 x 축과 y 축을 위상차층의 면내 방향으로 취하고, 위상차층의 법선 방향으로 z 축을 취하여, 위상차층의 x 축 방향의 굴절률을 nx, y 축 방향의 굴절률을 ny, z 축 방향의 굴절률을 nz 로 한 경우에, 파장 589 ㎚ 의 광에 대한 nx, ny, nz 와 계수 (P) 가, P = (nz - ((nx + ny) / 2)) 의 관계를 갖고, 계수 (P) 와, 위상차층의 두께 (d) (㎚) 가 하기 식 1, 식 2, 식 3 의 모두를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 위상차층 형성용 액정 재료 조성물.
    [수학식 2]
    0.005
    Figure pct00042
    P
    Figure pct00043
    0.04 (식 1)
    d
    Figure pct00044
    2000 (식 2)
    10
    Figure pct00045
    P × d
    Figure pct00046
    40 (식 3)
KR1020107005865A 2007-09-28 2008-09-29 위상차 제어 부재, 액정 디스플레이 및 위상차층 형성용 액정 재료 조성물 KR20100074136A (ko)

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