KR20110113747A - 적층 광학체, 광학 필름, 그 광학 필름을 사용한 액정 표시 장치, 및 적층 광학체의 제조 방법 - Google Patents

적층 광학체, 광학 필름, 그 광학 필름을 사용한 액정 표시 장치, 및 적층 광학체의 제조 방법 Download PDF

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료지 기노시타
다케하루 기타가와
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

제조 효율이 우수하고, 축 어긋남이 극히 작고, 또한 표시 불균일이 작은 액정 표시 장치를 획득할 수 있는 적층 광학체가 개시된다. 이 적층 광학체는, 짧은 방향에 흡수축을 가지며 이색성 재료가 흡착된 친수성 고분자층 및 기재층을 포함하는 장척상 편광 필름; 및 길이 방향에 지상축 (slow axis) 을 갖는 장척상 위상차 필름를 구비한다. 편광 필름은 이색성 재료가 흡착된 친수성 고분자층 및 기재층을 포함한 적층체이다. 이 적층 광학체는 장척상 (elongated) 이다. 친수성 고분자층의 두께는 1∼10 ㎛ 인 것이 바람직하다.

Description

적층 광학체, 광학 필름, 그 광학 필름을 사용한 액정 표시 장치, 및 적층 광학체의 제조 방법{LAMINATE OPTICAL BODY, OPTICAL FILM, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING SAID OPTICAL FILM, AND METHOD FOR MANUFACTURING LAMINATE OPTICAL BODY}
본 발명은 적층 광학체, 광학 필름, 및 그 광학 필름을 사용한 액정 표시 장치, 및 적층 광학체의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 그 표시 메카니즘의 결과로서 편광판을 필수 구성요소로서 포함한다. 폴리비닐 알코올 (PVA) 계 필름에 이색성 물질을 흡착시키고, 그 결과물을 일축 연신함으로써 획득된 제품이 편광판으로서 널리 사용되고 있다. 이러한 편광판의 흡수축은 길이 방향으로 발현되는데, 그 이유는 편광판이 장척상 (elongated) PVA 계 필름을 길이 방향으로 연신함으로써 제조되기 때문이다.
그런데, 액정 표시 장치에서의 액정 셀의 위상차를 광학적으로 보상할 수 있기 위해서는, 많은 경우, 소정의 위상차 필름이, 그 지상축 (slow axis) 이 편광판 (실제로는, 편광판에서의 편광자) 의 흡수축과 직교할 수 있도록 제공되어야 한다. 상술한 점을 감안하여, 편광판과 위상차 필름을 포함하는 적층체 (소위 위상차판 일체형 편광판) 가 또한 많은 경우 사용된다.
위상차판 일체형 편광판의 제조 효율을 고려하면, 소위 롤-투-롤 공정 (장척상 편광판과 장척상 위상차 필름 각각을 그 길이 방향으로 반송시키면서, 그 길이 방향을 정렬시켜 편광판과 위상차 필름을 서로 연속적으로 부착시키는 것) 에 의한 부착이 매우 바람직하다. 이 경우, 종래의 편광판의 흡수축은 원 필름 (raw film) 의 길이 방향 (MD) 에 있기 때문에, 부착되는 위상차 필름의 지상축은 원 필름의 짧은 방향 (TD) 으로 발현되어야 한다. 그러나, 위상차 필름의 지상축을 원 필름의 TD 로 발현시키는 것은 곤란하다. 만일 지상축이 원 필름의 TD 로 발현된다고 해도, 지상축이 발현되는 방향은 많은 경우 소망하는 방향으로부터 크게 엇갈린다. 보다 구체적으로, 위상차 필름이 제조되는 경우, 그 지상축은 압출 또는 캐스팅에 의해 필름을 형성하는 때에 필름의 흐름 방향 (길이 방향) 으로 불가피하게 발현되므로, 지상축을 TD 로 발현시키기 위해서 필름을 그 폭 방향 (짧은 방향) 으로 연신하는 것은 지상축의 방향의 엇갈림을 크게 한다. 따라서, 종래의 편광판 (원 필름의 길이 방향에 흡수축을 가지는 편광판) 을 이용하여 위상차판 일체형 편광판이 제조되는 경우, 롤-투-롤 공정에 의한 부착이 많은 문제들을 수반하므로, 펀칭에 의해 판을 하나씩 부착하지 않을 수 없다. 만일 롤-투-롤 공정에 의한 부착이 달성되더라도, 위상차 필름의 지상축의 엇갈림은 상술한 바와 같이 매우 크기 때문에, 실용에 제공될 수 있는 광학 특성을 실현하는 것이 곤란하다. 또한, 종래 편광판은, 고온, 고습 환경하에서 그 치수가 크게 변하는 문제를 수반한다. 그 결과, 위상차판 일체형 편광판 조차도 하기의 문제를 수반한다. 위상차 필름은 고온, 고습 환경하에서 편광판의 치수 변화로 인해 왜곡되므로, 위상차 불균일이 발생한다.
종래의 위상차판 일체형 편광판 (MD 에 흡수축을 갖는 편광판과 TD 에 지상축을 갖는 위상차 필름의 적층체) 이 액정 표시 장치 상에 탑재되는 경우, 상술한 문제의 결과로서 하기의 문제가 발생한다. 표시 불균일 또는 휘도 불균일이 발생한다.
또한, 특정 위상차 필름이 사용되는 경우에도, 위상차판 일체형 편광판에 공통되는 상술한 문제에 부가하여, 소정의 문제가 발생한다. 예를 들어, 경사 배향된 위상차 필름 (소위 O 플레이트) 을 포함하는 적층체가 TN (Twisted Nematic) 액정 표시 장치의 광학 보상 필름으로서 알려져 있다. 적층체가 위상차 필름으로서 O 플레이트를 사용해 제조되는 경우, O 플레이트의 경사 배향의 방향 (후방측 및 전방측) 이 그 부착시 조절되어야 한다. 그러나, 적층체의 제조시 O 플레이트의 경사 배향의 방향을 명확히 하는 것은 매우 곤란하므로, 판을 한장씩 부착하는 것을 포함하는 방법은, 경사 배향의 방향을 관측하는 동작으로부터 기인하는 제조 효율의 감소 및 오부착에 기인한 수율 감소와 같은 문제들을 수반한다. 판을 하나씩 부착하는 것을 포함하는 방법에서의 이러한 문제들을 해결하기 위해서는, 상기 롤-투-롤 공정에 의한 부착이 매우 바람직하다. 그러나, 상술한 바와 같이, 종래 편광판은 그 제조 방법의 결과로서 원 필름의 MD 에 흡수축을 가지므로, 롤-투-롤 공정에 의한 부착이 흡수축에 직교하는 O 플레이트의 지상축으로 수행되는 경우 O 플레이트의 지상축이 원 필름의 TD 로 발현되어야 한다. 임의의 다른 위상차 필름의 경우에서와 같이, O 플레이트의 지상축을 원 필름의 TD 로 정확히 발현시키는 것이 매우 곤란하다. 또한, 종래의 편광판과 O 플레이트를 사용하는 적층체에 있어서, O 플레이트는 예를 들어 고온, 고습 환경 하에서 편광판의 치수 변화 (예를 들어, 수축) 에 의해서 왜곡되므로, 그 경사 배향의 각도가 엇갈린다. 그 결과, 소망하는 광학 보상을 실현하는 것이 곤란해질 수도 있다.
[특허 문헌 1] JP 2005-49398 A [특허 문헌 2] JP 2000-121831 A [특허 문헌 3] JP 2001-337225 A
본 발명은 상기 서술된 종래의 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 제조 효율이 우수하고, 위상차 필름의 지상축의 축 어긋남이 극히 작고 위상차 필름의 위상차 불균일이 극히 작고, 또한, 고온 고습 환경하에서의 치수 변화가 극히 작은 적층 광학체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 적층 광학체가 제공된다. 적층 광학체는, 짧은 방향에 흡수축을 가지며, 이색성 물질이 흡착되는 친수성 고분자층 및 기재층을 포함하는 장척상 편광 필름; 및 길이 방향에 지상축을 갖는 장척상 위상차 필름을 포함한다. 적층 광학체는 장척상이다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 친수성 고분자층은 1 ㎛ ~ 10 ㎛ 의 두께를 갖는다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 기재층은 또한 친수성 고분자층에 대한 보호층으로서 기능한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 위상차 필름은 경사 배향된 분자들을 함유한다. 바람직하게는, 위상차 필름에서의 분자들은, 위상차 필름의 두께 방향을 따라 연속적으로 또는 간헐적으로 경사져 있고; 분자들이 면에 평행하게 배열되어 있는 경우의 경사각이 0°로 설정될 때, 친수성 고분자층 측에서의 경사각은 친수성 고분자층과는 반대측에서의 경사각보다 20°내지 70°만큼 더 크다. 경사 배향된 분자들은 10°내지 40°의 평균 경사각을 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 위상차 필름에서의 분자들 각각의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz 의 관계를 갖는다. 바람직하게는, 적층 광학체는, 위상차 필름의 친수성 고분자층과는 반대측에, 짧은 방향에 지상축을 가지며 굴절률 타원체가 nx>ny>nz 의 관계를 갖는 장척상 제 2 위상차 필름을 더 포함한다. 바람직하게는, 제 2 위상차 필름은 80 내지 160 nm 의 면내 위상차 값 Re2[590] 및 1.1 내지 1.8 의 Nz 계수를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 위상차 필름에서의 분자들 각각의 굴절률 타원체는 nx=ny>nz 의 관계를 갖는다. 바람직하게는, 위상차 필름은 100 nm 이하의 면내 위상차 값 Re1[590] 및 50 nm 내지 200 nm 의 두께 방향 위상차 값 Rth1[590] 을 갖는다. 바람직하게는, 적층 광학체는, 장척상 제 2 위상차 필름을 더 포함한다. 제 2 위상차 필름은 100 nm 미만의 면내 위상차 값 Re2[590] 및 200 nm 미만의 두께 방향 위상차 값 Rth2[590] 을 갖는다. 바람직하게는, 위상차 필름 및 제 2 위상차 필름은 면내 위상차 값의 합계 Re1 +2[590]가 10 nm 이상 200 nm 미만이고, 두께 방향 위상차 값의 합계 Rth1 +2[590] 가 50 nm 내지 300 nm 이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 장척상 적층 광학체의 제조 방법이 제공된다. 이 방법은, 친수성 고분자를 함유하는 조성물을 장척상 기재에 도포하여 박막을 형성하는 단계; 기재와 함께 박막을 연신하는 단계; 연신된 박막을 염색하여 기재층 및 친수성 고분자층을 포함하는 장척상 편광 필름을 제공하는 단계; 및 편광 필름과 장척상 위상차 필름의 길이 방향들을 정렬시키면서 편광 필름과 장척상 위상차 필름을 서로 연속적으로 부착하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 박막의 연신은 기재와 함께 짧은 방향에서 수행된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 광학 필름이 제공된다. 광학 필름은, 적층 광학체를 재단 또는 펀칭함으로써 획득된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 액정 표시 장치가 제공된다. 액정 표시 장치는 광학 필름 및 액정 셀을 포함한다.
본 발명에 의하면, 짧은 방향에 흡수축을 갖는 매우 얇은 편광 필름이 사용되며, 따라서, 편광 필름을, 길이 방향에 지상축을 갖는 위상차 필름과 롤-투-롤 공정에 의해 적층할 수 있다. 따라서, 위상차 필름의 지상축의 축 어긋남이 극히 작은 적층 광학체를 얻을 수 있다. 또한, 상기 서술된 바와 같이 이러한 매우 얇은 편광 필름의 치수가 (특히, 고온 고습 환경하에서) 작은 비율로 변화하기 때문에, 적층 광학체에서의 편광 필름의 치수 변화에서 기인되는 위상차 필름의 변형도 극히 작아진다. 그 결과, 적층 광학체의 위상차 불균일이 극히 작아진다. 상기 서술된 효과의 상승 작용의 결과로서, 본 발명의 적층 광학체는, 액정 표시 장치에 편입되었을 때, 표시 불균일이 극히 작은 액정 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 적층 광학체는, 적층 광학체가 롤-투-롤 공정에 의해 제조될 수 있기 때문에 제조 효율이 우수하다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 적층 광학체의 개략 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 적층 광학체의 개략 단면도이다.
도 2의 (a)는 분자들이 경사 배향으로 배열된 상태를 설명하기 위한 개략 단면도이며, 도 2의 (b)는 분자들이 하이브리드(hybrid) 배향으로 배열된 상태를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 적층 광학체의 제조 방법에 있어서의 하나의 단계를 설명하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 5a는 실시예 1에서 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면(검은 화상)을 촬영한 사진이다.
도 5b는 실시예 1에서 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면의 휘도 분포를 나타내는 화상이다.
도 6a는 실시예 2에서 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면(검은 화상)을 촬영한 사진이다.
도 6b는 실시예 2에서 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면의 휘도 분포를 나타내는 화상이다.
도 7a는 비교예 1에서 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면(검은 화상)을 촬영한 사진이다.
도 7b는 비교예 1에서 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면의 휘도 분포를 나타내는 화상이다.
도 8a는 비교예 2에서 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면(검은 화상)을 촬영한 사진이다.
도 8b는 비교예 2에서 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면의 휘도 분포를 나타내는 화상이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다. 하지만, 본 발명은 이들 실시형태에 한정되지 않는다.
A. 적층 광학체의 전체 구성
도 1은 각각 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 적층 광학체의 개략 단면도이다. 적층 광학체 (10) 는 편광 필름 (11) 및 위상차 필름 (12) 을 적층함으로써 획득된다. 편광 필름 (11) 은 기재층 (11a) 및 친수성 고분자층 (11b)(본 명세서에서는 이를 "편광 박막"이라고 하기도 함) 의 적층체이다. 이색성 물질이 친수성 고분자층 (11b) 에 흡착된다. 적층 광학체 (10) 는 장척상으로 되어 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "장척상(elongated)"은 폭 (짧은 방향) 보다 10배 이상 긴 길이 (길이 방향) 를 갖는 제품을 말한다. 본 발명의 적층 광학체는 롤 형상인 것이 바람직하다.
편광 필름 (11)(실질적으로 친수성 고분자층 (11b)) 은 그 짧은 방향에 흡수축을 가진다. 위상차 필름 (12) 은 그 길이 방향에 지상축을 가진다. 따라서, 편광 필름의 흡수축 및 위상차 필름의 지상축은 실질적으로 서로 직교한다. 상술한 바와 같이 짧은 방향에 흡수축을 가지는 상기 장척상 편광 필름이 사용되는 경우, 그 필름과 길이 방향에 지상축을 가지는 위상차 필름이 소위 롤-투-롤 공정에 의해 서로 부착될 수 있다. 그 결과, 필름을 하나씩 부착하는 경우와 비교하여 제조 효율이 현저히 개선된다. 또한, 롤-투-롤 공정에 의한 부착은, 필름을 하나씩 부착하는 경우와 비교하여 지상축 방향에서의 변화를 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 길이 방향에 지상축을 가지는 위상차 필름이 채택될 수 있으므로, 장척상 위상차 필름이 제조되는 용이함이 현저히 개선되고 위상차 필름의 지상축 방향이 용이하게 제어될 수 있다. 또한, 짧은 방향에 흡수축을 가지는 장척상 편광 필름이 폭넓게 제작될 수 있기 때문에, 그 필름이 대형 액정 표시 장치 등에 적합하게 적용될 수 있다. 실제로 허용가능한 광학 특성을 가지고 그 짧은 방향에 흡수축을 가지는 장척상 편광 필름이 실제로 제조되었다는 사실이, 본 발명에 있어서는 하나의 주요한 결과이다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "짧은 방향"은 짧은 방향에 실질적으로 평행한 방향을 포함하고, 본 명세서에서 사용되는 용어 "길이 방향"은 길이 방향에 실질적으로 평행한 방향을 포괄하는 것에 유의해야 한다. 문구 "실질적으로 평행"은 두 방향 사이에 형성되는 각도가 0°±1°인 경우를 포함하고, 그 각도가 0°±0.5°인 것이 바람직하다. 또한, 문구 "실질적으로 직교"는 두 방향 사이에 형성되는 각도가 90°±1°인 경우를 포괄하고, 그 각도가 90°±0.5°인 것이 바람직하다.
기재층 (11a) 은 친수성 고분자층 (11b) 의 보호 필름으로서 기능할 수 있다. 친수성 고분자층 (11b) 및 위상차 필름 (12) 은 임의의 적절한 접착제층 또는 점착제층 (도시하지 않음) 을 개재하여 서로 부착될 수 있다. 임의의 적절한 접착 용이층 (예를 들어, 아크릴 수지의 접착 용이층: 도시하지 않음) 이 기재층 (11a) 및 친수성 고분자층 (11b) 사이에, 및/또는 친수성 고분자층 (11b) 및 접착제층 또는 점착제층 사이에 제공될 수도 있다. 또한, 보호 필름 (또한, "내측 보호 필름"이라고도 칭함: 도시하지 않음) 이 친수성 고분자층 (11b) 및 위상차 필름 (12) 사이에 제공될 수도 있다. 또한, 기재층 (11a) 의 친수성 고분자층 (11b) 과는 반대측 (즉, 기재층 (11a) 의 외측) 에 목적에 따라 임의의 적절한 표면 처리층 (도시하지 않음) 이 제공될 수도 있다. 표면 처리층의 예는 하드 코트 처리, 반사 방지 처리, 스티킹 방지 처리, 및 확산 처리 (안티글레어 처리) 가 행해진 처리층들을 포함한다.
임의의 적절한 위상차 필름이 길이 방향으로 지상축을 가져서 본 발명의 효과가 획득되는 한, 그 위상차 필름이 위상차 필름 (12) 으로서 채택될 수 있다. 일 실시형태에서, 위상차 필름 (12) 의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz 또는 nx>ny>nz 의 관계를 나타낸다. 다른 실시형태에서, 위상차 필름 (12) 은 경사 배향된 분자들을 포함하는 소위 O 플레이트이다. 위상차 필름 (12) 에 대한 상세는 이후의 섹션 A-2 에서 설명한다.
일 실시형태에서, 본 발명의 적층 광학체는 제 2 위상차 필름을 더 포함할 수 있다. 제 2 위상차 필름의 광학 특성 및 배치 위치는 예를 들어 목적 및 위상차 필름 (12)(이하, 편의상 "제 1 위상차 필름"이라고 칭하기도 함) 의 광학 특성에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 제 2 위상차 필름 (13) 은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 적층 광학체 (10) 에서 제 1 위상차 필름 (12) 의 친수성 고분자층 (11b) 과는 반대측에 배치될 수 있거나, 또는 제 1 위상차 필름 (12) 및 친수성 고분자층 (11b) 사이에 배치될 수도 있다 (도시하지 않음). 제 2 위상차 필름 (13) 의 상세는 이후의 섹션 A-3 에서 설명한다.
일 실시형태에서, 본 발명의 적층 광학체는 기재층 (11a) 의 친수성 고분자층 (11b) 과는 반대측 (즉, 기재층 (11a) 의 외측) 에 휘도 향상 필름 (도시하지 않음) 을 더 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에서, 휘도 향상 필름이 친수성 고분자층 (11b) 의 위상차 필름 (12) 과는 반대측에 직접 적층될 수도 있다 (즉, 휘도 향상 필름이, 기재층 (11a) 이 박리된 이후, 친수성 고분자층 (11b) 에 적층될 수도 있다: 도시하지 않음). 휘도 향상 필름을 포함하는 적층 광학체는, 예를 들어, 백라이트측의 편광판으로서 적합하게 사용될 수 있다. 이 경우, 적층 광학체는, 대표적으로, 휘도 향상 필름이 백라이트측에 있을 수 있도록 배치된다. 휘도 향상 필름은 바람직하게 임의의 적절한 점착제 또는 접착제를 개재하여 적층 광학체에 적층된다. 점착제 또는 접착제는 바람직하게 휘도 향상 필름과 적층 광학체 (실질적으로는, 기재층 (11a) 또는 친수성 고분자층 (11b)) 사이에 갭 없이 충전 및 배치된다. 이러한 구성으로, 적층 광학체 및 공기 사이의 계면에서의 반사가 억제되므로, 패널 휘도의 감소가 억제될 수 있다. 임의의 적절한 휘도 향상 필름이 목적에 따라서 휘도 향상 필름으로 사용될 수 있다. 휘도 향상 필름의 예는, 굴절률 차이를 가지는 2 종 이상의 재료에 의한 2층 이상의 다층 박막 적층체; 굴절률을 가지는 2종 이상의 수지를 사용한 2층 이상의 수지 적층체를 연신함으로써 획득된 제품; 및 굴절률을 가지는 2종 이상의 재료에 의한 2층 이상의 복굴절층을 가지는 다층 박막 적층체를 포함한다. 휘도 향상 필름은, 예를 들어, 3M의 상품명 "DBEF"로 시판되는 반사 편광자일 수 있다. 반사 편광자가 휘도 향상 필름으로 사용되는 경우, 반사 편광자는, 그 편광 투과축과 편광 필름 (11) 의 흡수축이 서로 직교할 수 있도록 배치된다. 휘도 향상 필름으로서 반사 편광자의 사용은, 장척상 휘도 향상 필름과 장척상 적층 광학체를 롤-투-롤 공정에 의해 서로 부착하게 할 수 있다. 즉, 종래의 편광판의 흡수축은 원 필름의 MD 이므로, 부착되는 휘도 향상 필름의 편광 투과축을 TD 로 발현시키는 것이 필요하였다. 한편, 본 발명에 의하면, 편광 필름의 흡수축이 짧은 방향이기 때문에, 장척상 휘도 향상 필름과 장척상 적층 광학체가 롤-투-롤 공정에 의해 서로 부착될 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 휘도 향상 필름의 두께는 대표적으로 약 50∼200㎛ 임에 유의해야 한다.
상기 적층 광학체 (10) 의 치수 변화율은, 적층 광학체가 80℃의 항온 환경 시험실에서 500 시간 동안 보관되는 조건하에서, 바람직하게 0.2% 이하이며, 보다 바람직하게 0.1% 이하이다. 또한, 치수 변화율은, 60℃ 및 90%RH의 항온-항습시험실에서 500 시간 동안 보관되는 조건하에서 바람직하게 0.12% 이하이며, 보다 바람직하게 0.08% 이하이다.
A-1. 편광 필름
상술한 바와 같이, 편광 필름 (11) 은 기재층 (11a) 및 친수성 고분자층 (11b) 의 적층체이다. 기재층 (11a) 및 친수성 고분자층 (11b) 은, 대표적으로 임의의 접착제층 또는 점착제층 없이도 밀착 방식으로 적층된다. 친수성 고분자층 (11b) 이 매우 얇기 때문에 기재층 (11a) 의 두께가 편광 필름의 두께에서 지배적이며, 편광 필름의 두께는 바람직하게 10㎛∼90㎛, 보다 바람직하게 21㎛∼90㎛, 특히 바람직하게 21㎛∼80㎛ 이다.
편광 필름 (11) 의 치수 변화율은, 80℃의 항온 환경 시험실에서 500 시간 동안 보관되는 조건하에서 바람직하게 2% 이하이며, 보다 바람직하게 0.5% 이하이다. 가장 용이하게 확장 및 수축하는 편광자의 치수 변화가, 편광판의 치수 변화에서 통상 지배적이다. 본 발명에서 사용되는 편광 필름에 의하면, 친수성 고분자층 (섹션 A-1-2 에서 상세히 기재됨) 이 통상의 편광자보다 훨씬 더 얇으므로, 친수성 고분자층의 치수 변화가 매우 작다. 그 결과, 전체 편광 필름의 치수 변화율이 매우 작아진다. 또한, 섹션 A-1-2 에 기재되는 편광 필름의 제조 방법은, 상기 사실과 통합적으로 작용하여, 치수 변화율을 감소시키는 것으로 추측된다.
A-1-1. 기재층
본 발명의 효과가 획득될 수 있는 한, 임의의 적절한 고분자 필름이 기재층 (11a) 으로서 채용될 수 있다. 기재층은 바람직하게 연신성이 우수한 고분자 필름으로 구성되고, 보다 바람직하게 5배 이상의 연신 배율로 연신될 수 있는 고분자 필름으로 구성된다. 임의의 이러한 필름은, 친수성 고분자층을 형성하기 위한 조성물이 필름과 밀착되는 상태로 잘 연신될 수 있다. 또한, 기재층은 바람직하게 우수한 평활성을 가지는 필름으로 구성된다. 친수성 고분자층을 형성하기 위한 조성물은 이러한 필름에 균일하게 도포될 수 있다. 일 실시형태에서, 기재층은, 양의 고유 복굴절을 가지는 고분자 필름으로 구성된다. 이러한 필름이 사용되는 경우, 친수성 고분자층 (편광 박막) 의 흡수축과 기재층의 지상축 (발현되는 경우) 이 연신에 의해 서로 실질적으로 평행하게 될 수 있다. 다른 실시형태에서, 기재층은 음의 고유 복굴절을 가지는 고분자 필름으로 구성된다. 이러한 필름이 사용되는 경우, 친수성 고분자층의 흡수축과 기재층의 지상축 (발현되는 경우) 이 연신에 의해 서로 실질적으로 직교하게 될 수 있다.
기재층을 구성하는 상술한 바와 같은 임의의 고분자의 구체적인 예는 (메타)아크릴 수지, 올레핀계 수지, 환상 올레핀계 수지 (예를 들어, 노르보르넨계 수지), 폴리에스테르계 수지, 및 폴리카보네이트계 수지를 포함한다. 그 중에서, 노르보르넨계 수지 및 폴리에스테르계 수지가 바람직하고, 노르보르넨계 수지가 보다 바람직하다. 노르보르넨계 수지 및 폴리에스테르계 수지 각각은, 이 수지들 각각이 연신성이 양호할 뿐만 아니라 투명성이 우수하고, 또한 이들 수지로 형성된 필름이 투습도가 낮기 때문에, 있는 그대로 편광자의 보호 필름으로서 사용될 수도 있다. 노르보르넨계 수지로 형성된 필름은 치수 안정성이 특히 우수하다. 상기 고분자는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
상기 (메타)아크릴 수지의 예는 폴리메틸 메타크릴레이트 등의 폴리(메타)아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트-(메타)아크릴산 공중합체, 메틸 메타크릴레이트-(메타)아크릴레이트 공중합체, 메틸 메타크릴레이트-아크릴레이트-(메타)아크릴산 공중합체, 메틸 (메타)아크릴레이트-스티렌 공중합체 (예를 들어, MS 수지), 각각 지환족 탄화수소기를 가지는 고분자 (예를 들어, 메틸 메타크릴레이트-시클로헥실 메타크릴레이트 공중합체, 및 메틸 메타크릴레이트-노르보르닐 (메타)아크릴레이트 공중합체), 글루타르산 무수물 구조를 가지는 (메타)아크릴 수지, 락톤 고리 구조를 가지는 (메타)아크릴 수지, 및 글루타르이미드 구조를 가지는 (메타)아크릴 수지를 포함한다. 그 중에서, 락톤 고리 구조를 가지는 (메타)아크릴 수지가 바람직하다. 이것은, 높은 내열성, 높은 투명성, 및 높은 기계적 강도를 가지는 필름이 획득될 수 있기 때문이다.
상기 올레핀계 수지의 예는 에틸렌 또는 탄소수 3∼20의 직쇄상 또는 분기상의 α-올레핀으로 구성된 (공)중합체를 포함한다. α-올레핀의 예는 폴리프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-트리데센, 1-테트라데센, 1-펜타데센, 1-헥사데센, 1-헵타데센, 1-옥타데센, 1-노나데센, 1-에이코센, 3-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 2-에틸-1-헥센, 및 2,2,4-트리메틸-1-펜텐을 포함한다. 올레핀계 수지는 바람직하게 폴리(3-메틸-1-펜텐) 또는 폴리(4-메틸-1-펜텐)이다.
상기 노르보르넨계 수지의 예는 노르보르넨계 모노머의 개환 (공)중합체, 노르보르넨계 모노머의 부가 중합체, 노르보르넨계 모노머와, 에틸렌 및 프로필렌 등의 α-올레핀과의 공중합체 (대표적으로는 랜덤 공중합체), 및 이들 고분자를 불포화 카르복실산 또는 그 유도체로 변성함으로써 획득된 그라프트 변성체, 및 그 수소화물을 포함한다. 노르보르넨계 모노머의 예는 노르보르넨, 그 알킬- 및/또는 알킬리덴-치환체, 예를 들어, 5-메틸-2-노르보르넨, 5-디메틸-2-노르보르넨, 5-에틸-2-노르보르넨, 5-부틸-2-노르보르넨, 및 5-에틸리덴-2-노르보르넨, 및 이들의 할로겐 등의 극성기에 의한 치환체; 디시클로펜타디엔 및 2,3-디히드로디시클로펜타디엔; 디메타노옥타히드로나프탈렌, 그 알킬- 및/또는 알킬리덴-치환체, 및 이들의 할로겐 등의 극성기에 의한 치환체, 예를 들어, 6-메틸-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-에틸-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-에틸리덴-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-클로로-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-시아노-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 6-피리딜-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌, 및 6-메톡시카르보닐-1,4:5,8-디메타노-1,4,4a,5,6,7,8,8a-옥타히드로나프탈렌; 시클로펜타디엔의 3량체 및 4량체, 예를 들어, 4,9:5,8-디메타노-3a,4,4a,5,8,8a,9,9a-옥타히드로-1H-벤조인덴 및 4,11:5,10:6,9-트리메타노-3a,4,4a,5,5a,6,9,9a,10,10a,11,11a-도데카히드로-1H-시클로펜타안트라센을 포함한다.
상기 폴리에스테르계 수지의 예는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리아릴레이트 (PAR), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리부틸렌 테레프탈레이트 (PBT), 이들의 변성물 및 공중합체, 및 이들과 다른 수지와의 혼합체 (고분자 알로이) 를 포함한다. 그 중에서, 아몰퍼스 PET, 그리고 PET/PC 및 PAR/PC 등의 혼합체가 바람직하다.
방향족 폴리카보네이트가 상기 폴리카보네이트계 수지로서 바람직하게 사용된다. 방향족 폴리카보네이트의 대표적인 예는 카보네이트 전구체 물질과 방향족 디페놀 화합물과의 반응에 의해 획득된 것을 포함한다. 카보네이트 전구체 물질의 구체적인 예는 포스겐, 디페놀 비스클로로포르메이트, 디페닐카보네이트, 디-p-톨릴카보네이트, 페닐-p-톨릴카보네이트, 디-p-클로로페닐카보네이트, 및 디나프틸카보네이트를 포함한다. 그 중에서, 포스겐 및 디페닐카보네이트가 바람직하다. 방향족 디페놀 화합물의 구체적인 예는 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)프로판, 비스(4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디메틸페닐)부탄, 2,2-비스(4-히드록시-3,5-디프로필페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산을 포함한다. 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 바람직하게는, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산이 사용된다. 특히 바람직하게는, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)-3,3,5-트리메틸시클로헥산이 조합하여 사용된다.
연신 전의 상기 기재층의 두께는 바람직하게는 50㎛∼200㎛ 이며, 보다 바람직하게는 100㎛∼200㎛ 이다. 연신 후의 기재층의 두께 (즉, 편광 필름에 있어서의 기재층의 두께) 는 바람직하게는 20㎛∼80㎛ 이며, 보다 바람직하게는 30㎛∼60㎛ 이다.
A-1-2. 친수성 고분자층
친수성 고분자층 (11b) 은 편광자로서 기능할 수 있다. 친수성 고분자층 (11b) 은 기재 (결과적으로 기재층으로 기능함) 에 비닐 알코올계 수지를 포함하는 조성물 (이하, "비닐 알코올 조성물"이라 칭하기도 함) 을 도포하여 박막을 형성하고, 이 박막을 기재와 함께 연신하며, 그리고 연신된 박막을 염색함으로써 획득된다 (실질적으로 기재층 및 친수성 고분자층이 서로 일체화된 편광 필름이 획득됨).
비닐 알코올계 수지의 예는 폴리비닐 알코올 및 에틸렌-비닐 알코올 공중합체를 포함한다. 폴리비닐 알코올은 폴리비닐 아세테이트를 비누화함으로써 획득된다. 에틸렌-비닐 알코올 공중합체는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체를 비누화함으로써 획득된다. 상기 비닐 알코올계 수지는 비누화도가 바람직하게는 95.0 몰%∼99.95 몰% 이며, 보다 바람직하게는 99.0 몰%∼99.93 몰% 이다. 상기 비누화도는 JIS K 6726-1994에 준해 결정될 수 있다. 비누화도가 상기의 범위 이내인 비닐 알코올계 수지의 사용은 내구성이 우수한 편광자를 제공할 수 있다.
상기 비닐 알코올계 수지의 평균 중합도는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 상기 평균 중합도는 바람직하게는 1200∼4500, 보다 바람직하게는 1600∼4300이다. 평균 중합도는 JIS K 6726-1994에 준해 결정될 수 있음에 유의해야 한다.
상기 비닐 알코올 조성물은 통상적으로 비닐 알코올계 수지를 적절한 용매에 용해함으로써 조제된 용액이다. 용매의 대표적인 예는 물, 온수, 및 열수를 포함한다. 용액 중의 비닐 알코올계 수지의 농도는 3 wt%∼20 wt% 이다. 이러한 수지 농도는 기재와 밀착된 균일한 코팅 필름의 형성을 가능하게 한다.
상기 비닐 알코올 조성물은 바람직하게 가소제 및/또는 계면활성제를 함유 한다. 상기 가소제의 예는 에틸렌 글리콜 및 글리세린 등의 다가 알코올을 포함한다. 상기 계면활성제는 예를 들어 비이온 계면활성제이다. 상술된 가소제 및 계면활성제는 획득되는 박막의 염색성 및 연신성을 추가로 개선하기 위한 목적으로 사용된다. 상기 비닐 알코올 조성물은 목적에 따라 임의의 적절한 첨가제를 더욱 함유할 수 있다.
상기 비닐 알코올 조성물을 도포하는 방법으로서 임의의 적절한 방법이 채택될 수 있다. 그 방법의 구체적인 예는 롤 코팅법, 스핀 코팅법, 와이어 바 코팅법, 딥 코팅법, 압출법, 커텐 코팅법, 및 분무 코팅법을 포함한다. 본 발명에 따르면, 기재 및 박막은 임의의 접착제층 또는 점착제층을 개재하지 않고 비닐 알코올 조성물을 도포하는 것만으로 밀착 방식으로 적층될 수 있다 그 결과, 획득될 수 있는 편광 필름의 치수 변화율은 감소될 수도 있다. 비닐 알코올 조성물이 도포 이전에 언더코팅될 수 있다.
상기의 도포된 비닐 알코올 조성물을 건조하여 결과적으로 박막을 형성시킨다. 건조는 자연 건조일 수도 있거나, 가열 건조일 수도 있거나, 또는 그 조합일 수도 있다. 건조 후 및 연신 전의 박막의 두께는 바람직하게 2㎛∼50㎛ 이다.
다음, 상술된 기재 및 박막을 함께 연신한다. 기재 및 박막을 함께 연신하는 것은, 획득되는 편광 필름의 내부 응력을 감소시키므로, 치수 변화율이 작은 편광 필름이 획득된다. 임의의 적절한 연신 방법이 상술한 기재 및 박막을 연신하는 방법으로서 채용될 수 있다. 이 방법의 구체적인 예는, 종 일축 연신법, 횡 일축 연신법, 종횡 동시 이축 연신법, 및 종횡 순차 이축 연신법을 포함한다. 임의의 적절한 연신기, 예를 들어, 롤 연신기, 텐터 연신기, 또는 이축 연신기가 연신 수단으로서 사용될 수 있다. 연신 배율 및 연신 온도는, 획득되는 친수성 고분자층에 요구되는 광학 특성에 따라 적절히 설정될 수 있다. 연신 배율은 바람직하게 3배∼7배이며, 연신 온도는 바람직하게 기재의 유리 전이 온도의 ±20℃, 또는 100℃∼180℃ 이다. 일 실시형태에서, 연신 방향은 장척상 기재 및 박막 각각의 짧은 방향이다. 짧은 방향으로의 연신은, 흡수축을 짧은 방향으로 발현시킬 수 있고, 폭넓은 대화면 액정 표시 장치에 적합하게 적용될 수 있는 편광 필름을 제공할 수 있다.
상기의 연신된 기재 및 박막은, 염색 처리, 및 필요에 따라서 팽윤 처리, 가교 처리, 수세 처리 및 건조 처리 (수분 함량을 조절하기 위한 처리) 로 처리된다. 이로써, 구성 "기재층/친수성 고분자층"을 가지는 편광 필름이 획득된다. 연신 이후 염색을 수행하는 것은 획득되는 편광 필름의 내부 응력을 감소시키므로, 치수 변화율이 작은 편광 필름이 획득된다. 염색 처리는 대표적으로 이색성 물질 (대표적으로는 요오드 또는 이색성 염료) 을 포함하는 염색욕에서의 침지를 수반하는 습식 염색이다. 기재 및 박막을 염색욕에 침지하는 총 시간은 바람직하게 5초∼240 초이다. 이러한 침지 시간은 기재에 아무런 영향을 주지 않고서 박막만을 염색하는 것을 가능하게 한다. 염색 처리는 박막 (결과적으로, 친수성 고분자층) 이 이색성 물질을 흡착하게 한다. 일 실시형태에서, 상기의 연신된 기재 및 박막은, 습식 염색 처리되기 이전에, 고온 (예를 들어, 130℃∼180℃) 에서 건식 연신 처리된다. 이러한 절차를 채용하는 것은 획득되는 편광 필름의 내부 응력을 부가적으로 감소시킬 수 있으므로, 치수 변화율이 매우 작은 편광 필름이 획득될 수 있다. 팽윤 처리, 가교 처리, 수세 처리, 및 건조 처리의 상세한 설명은, 당업계에서 통상적으로 수행되는 조건들이 이들 처리에 채용되기 때문에, 생략한다.
획득된 친수성 고분자층은 두께가 바람직하게 1㎛∼10㎛ 이며, 보다 바람직하게 1㎛∼6㎛ 이며, 특히 바람직하게 1㎛∼4㎛ 이다. 본 발명에서 사용되는 친수성 고분자층은 통상의 편광자 (비닐 알코올계 필름을 연신 및 염색함으로써 획득되는 편광자: 대표적인 두께는 약 10㎛∼25㎛) 보다 훨씬 더 얇기 때문에, 친수성 고분자층 자체가 매우 작은 치수 변화를 나타낸다. 또한 상기에서 설명된 바와 같이, 본 발명에서 채용되는 편광 필름의 제조 방법에 의하면, (1) 기재 및 박막을 밀착 방식으로 직접 적층, (2) 기재 및 박막을 함께 연신, 그리고 (3) 연신 후의 염색의 각각은, 획득되는 편광 필름의 치수 변화율의 감소에 기여하는 것으로 추측된다. 친수성 고분자층 자체의 치수 변화가 매우 작다는 사실, 및 그 제조 방법으로부터 기인하는 치수 변화율의 감소는, 서로 통합적으로 작용하여, 전체 편광 필름의 치수 변화율을 매우 작게 하는 것으로 추측된다.
상기 친수성 고분자층 (편광 박막) 의 23℃에서 측정한 파장 550 nm 에서의 투과율 (또한, "단일축 투과율"이라고도 함) 은, 바람직하게 39%∼46% 이며, 보다 바람직하게 42%∼46% 이다.
상기 친수성 고분자층 (편광 박막) 은 편광도가 바람직하게 99.0% 이상이다. 편광도의 이론적 상한은 100% 임에 유의해야 한다. 단일축 투과율 및 편광도의 상기의 범위 내로의 설정은, 정면 방향에서의 광누출이 작은 (결과적으로 콘트라스트가 높은) 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
상기 친수성 고분자층 (편광 박막) 의 국제 표준국 (NBS, National Bureau of Standards) 에 의한 색조 a 값 (단일 a 값) 은 바람직하게 -2.0 이상이며, 보다 바람직하게 -1.8 이상이다. 상기 a 값의 이상적인 값은 0임에 유의해야 한다. 또한, 상기 친수성 고분자층의 국제 표준국 (NBS) 에 의한 색조 b 값 (단일 b 값) 은 바람직하게 4.2 이하이며, 보다 바람직하게 4.0 이하이다. 상기 b 값의 이상적인 값은 0임에 유의해야 한다. 친수성 고분자층의 a 값 및 b 값 각각을 0에 가까운 값으로 설정하는 것으로, 선명한 컬러를 가지는 화상을 표시하는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다. 종래의 편광자보다 훨씬 더 얇고 (따라서, 치수 변화율이 작고), 상술한 바와 같은 실용적으로 허용가능한 광학 특성을 가지는 편광 박막 (친수성 고분자층), 결과적으로 편광 필름이 실제로 제작되었다는 사실이, 본 발명에 있어서는 하나의 주요한 결과이다.
A-2. 위상차 필름
상술한 바와 같이, 위상차 필름 (12) 은 그 길이 방향에 지상축을 가진다. 필름이 그 길이 방향에 지상축을 가지고, 상기 편광 필름 (11) 과 적층될 수 있는 한, 임의의 적절한 위상차 필름이 목적에 따라서 위상차 필름 (12) 으로서 채용될 수 있다. 이하, 본 발명에서 사용되는 위상차 필름의 대표적인 예를 설명한다.
A-2-1. 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 또는 nx>ny>nz 의 관계를 나타내는 위상차 필름
일 실시형태에서, 위상차 필름 (12) 의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz 또는 nx>ny>nz 의 관계를 나타낸다. 여기서, nx는 굴절률이 필름 면내에서 최대가 되는 방향 (지상축 방향) 의 굴절률을 나타내고, ny는 필름 면내에서 지상축 방향에 직교하는 방향 (진상축 방향) 의 굴절률을 나타내며, 그리고 nz는 필름의 두께 방향의 굴절률을 나타낸다.
일 실시형태에서, 위상차 필름 (12) 의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz 의 관계를 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "ny=nz"는 ny 및 nz가 서로 엄밀하게 동일한 경우뿐만 아니라, ny 및 nz가 서로 실질적으로 동일한 경우도 포함한다. 보다 구체적으로, 용어 "ny=nz"는 Nz 계수 (=Rth/Re) 가 0.9 초과 및 1.1 미만인 것을 의미한다. 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내는 위상차 필름의 파장 590 nm 에서의 면내 위상차 값 (Re[590]) 은, 목적에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, 위상차 필름의 Re[590]은 바람직하게 20 nm∼150 nm 이며, 보다 바람직하게 30 nm∼130 nm 이며, 특히 바람직하게 40 nm∼120 nm 이다. 면내 위상차 값을 상기 범위 내로 설정하는 경우, 추가적으로 적절한 액정 셀의 광학 보상이 수행되므로, 경사 방향으로 높은 콘트라스트비를 가지는 액정 표시 장치가 획득될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "면내 위상차 값 (Re[λ])" 은, 파장 λ(nm) 및 23℃ 에서의 면내 위상차 값을 말하는 것임에 유의해야 한다. 필름의 두께를 d(nm)로 나타내는 경우, Re[λ]는 식 Re[λ]=(nx-ny)×d 로부터 결정될 수 있다. 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내는 위상차 필름의 파장 590 nm 에 있어서의 두께 방향 위상차 값 (Rth[590]) 도 또한 목적에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 용어 "두께 방향 위상차 값 (Rth[λ])" 은, 파장 λ(nm) 및 23℃ 에서의 두께 방향 위상차 값을 말하는 것임에 유의해야 한다. 필름의 두께를 d(nm)로 나타내는 경우, Rth[λ] 는 식 Rth[λ]=(nx-nz)×d 로부터 결정될 수 있다. 따라서, 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내는 위상차 필름에 있어서, 면내 위상차 Re 및 두께 방향 위상차 Rth 는 실질적으로 서로 동일하다.
상기 위상차 필름의 두께는 목적, 소망하는 면내 위상차 및 소망하는 두께 방향 위상차에 따라서 적절히 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, 위상차 필름의 두께는 바람직하게 20∼150㎛ 이다.
상기 위상차 필름은 고분자 필름을 연신 처리함으로써 형성될 수 있다. 구체적으로, 소망하는 광학 특성 (예를 들어, 굴절률 타원체, 면내 위상차, 및 두께 방향 위상차) 을 가지는 위상차 필름은 고분자의 종류, 연신 조건 (예를 들어, 연신 온도, 연신 배율, 및 연신 방향), 연신 방법 등을 적절히 선택함으로써 획득될 수 있다. 일 실시형태에서, 연신 온도는 바람직하게 110∼170℃ 이며, 연신 배율은 바람직하게 1.10∼1.67 배이다. 연신 방법은 예를 들어 종 일축 연신이다. 임의의 이러한 연신 방법의 채용은, 길이 방향에 지상축을 가지는 장척상 위상차 필름을 제공할 수 있다.
임의의 적절한 수지가 상기 고분자 필름을 형성하는 수지로서 채용될 수 있다. 그 구체적인 예는, 노르보르넨계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리비닐 알코올계 수지, 및 폴리술폰계 수지와 같이 각각 양의 고유 복굴절을 가지는 수지를 포함한다. 그 중에서도, 노르보르넨계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 및 셀룰로오스계 수지가 바람직하고, 노르보르넨계 수지가 특히 바람직하다. 노르보르넨계 수지 및 폴리카보네이트계 수지에 대한 상세는 상기 섹션 A-1-1 에서 설명한 바와 같다.
임의의 적절한 셀룰로오스계 수지 (대표적으로는, 셀룰로오스 및 산의 에스테르) 가 상기 셀룰로오스계 수지로서 채용될 수 있다. 바람직하게, 셀룰로오스계 수지는 아세틸기 및 프로피오닐기에 의해 치환된다. 셀룰로오스계 수지의 치환도, "아세틸 치환도 (DSac) + 프로피오닐 치환도 (DSpr)"(셀룰로오스의 반복 단위 중에 존재하는 3개의 수산기가 아세틸기 또는 프로피오닐기에 의해 평균 얼마나 많이 치환되는지를 나타냄) 의 하한은, 바람직하게 2 이상, 보다 바람직하게 2.3 이상, 보다 더 바람직하게 2.6 이상이다. "DSac + DSpr"의 상한은 바람직하게 3 이하, 보다 바람직하게 2.9 이하, 보다 더 바람직하게 2.8 이하이다. 셀룰로오스계 수지의 치환도를 상기 범위에서 설정하는 것은, 소망하는 굴절률 프로파일을 가지는 위상차 필름을 제공할 수 있다.
상기 프로피오닐 치환도 (DSpr) 의 하한은 바람직하게 1 이상, 보다 바람직하게 2 이상, 보다 더 바람직하게 2.5 이상이다. DSpr 의 상한은 바람직하게 3 이하, 보다 바람직하게 2.9 이하, 보다 더 바람직하게 2.8 이하이다. DSpr 을 상기 범위로 설정하는 것으로, 셀룰로오스계 수지의 용매에 대한 용해성을 향상시킬 수 있고, 획득되는 위상차 필름의 두께를 용이하게 제어할 수 있다. 또한 "DSac+DSpr"를 상기 범위로 설정하고, DSpr 를 상기 범위로 설정하는 것은, 소망한 광학 특성을 가지고, 역 파장 분산 의존성을 가지는 위상차 필름을 제공할 수 있다.
상기 아세틸 치환도 (DSac) 및 프로피오닐 치환도 (DSpr) 는, JP 2003-315538 A 의 단락 [0016]∼[0019]에 기재된 방법에 의해 결정될 수 있다. 임의의 적절한 방법이 수지를 아세틸기 및 프로피오닐기에 의해 치환하는 방법으로서 채용될 수 있다. 예를 들어, 셀룰로오스를 강 가성 소다 용액으로 처리하여 알칼리 셀룰로오스를 조제하고, 그 알칼리 셀룰로오스, 및 소정량의 무수 아세트산과 무수 프로피온산의 혼합물을 아실화를 위해 혼합한다. 아실기를 부분적으로 가수분해하여, 치환도 "DSac + DSpr"를 조정한다.
상기 셀룰로오스계 수지는 아세틸기 및 프로피오닐기를 제외한 임의의 다른 치환기를 가질 수 있다. 다른 치환기의 예는, 부티레이트 등의 에스테르기; 및 알킬 에테르기 및 아르알킬렌 에테르기 등의 에테르기를 포함한다.
다른 실시형태에서, 위상차 필름 (12) 의 굴절률 타원체가 nx>ny>nz 의 관계를 나타낸다. 이 경우, Nz 계수는 바람직하게 1.1∼3.0 이며, 보다 바람직하게 1.1∼2.0 이다. 굴절률 타원체가 nx>ny>nz 의 관계를 나타내는 위상차 필름의 파장 590 nm 에서의 면내 위상차 값 (Re[590]) 은 목적에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, 위상차 필름의 Re[590]은 바람직하게 20 nm∼150 nm 이며, 보다 바람직하게 30 nm∼130 nm 이며, 특히 바람직하게 40 nm∼120 nm 이다. 굴절률 타원체가 nx>ny>nz 의 관계를 나타내는 위상차 필름의 파장 590 nm 에 있어서의 두께 방향 위상차 값 (Rth[590]) 도 또한 목적에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 위상차 필름의 Rth[590]은 바람직하게 22 nm∼300 nm 이며, 보다 바람직하게 40 nm∼200 nm 이며, 특히 바람직하게 50 nm∼150 nm 이다. 면내 위상차 값 및 두께 방향 위상차 값을 상기 범위 내로 설정하는 경우, 추가적으로 적절한 액정 셀의 광학 보상이 수행되므로, 경사 방향으로 높은 콘트라스트비를 가지는 액정 표시 장치가 획득될 수 있다.
일 실시형태에서, 굴절률 타원체가 nx>ny>nz 의 관계를 나타내는 위상차 필름은 고분자 필름을 연신 처리함으로써 형성될 수 있다. 소망하는 광학 특성 (예를 들어, 굴절률 타원체, 면내 위상차, 및 두께 방향 위상차) 을 가지는 위상차 필름은, 고분자의 종류, 연신 조건 (예를 들어, 연신 온도, 연신 배율, 및 연신 방향), 연신 방법 등을 적절히 선택함으로써 획득될 수 있다. 고분자 필름의 재료 및 연신 조건은, 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 나타내는 위상차 필름에 대해서 상술한 바와 같다. 연신 방법은, 예를 들어, 고정단 이축 연신 또는 순차 이축 연신이다.
다른 실시형태에서, 상기 위상차 필름은 비액정 고분자의 용액을 도포하고, 용매를 제거함으로써 형성될 수 있다. 이 방법에서는, 광학적 이축성 (nx>ny>nz) 을 부여하기 위한 처리 (예를 들어, 연신 처리) 를 수행하는 것이 바람직하다. 상기 비액정 고분자의 예는, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 및 폴리에스테르이미드를 포함한다. 그 중에서, 폴리이미드가 바람직하다. 상기 폴리이미드의 구체적인 예 및 위상차 필름의 형성 방법에 대한 상세는 JP 2004-46065 A 에 기재되어 있음에 유의해야 한다. 위상차 필름이 코팅 필름인 경우, 그 두께는 대표적으로 0.1∼10㎛, 보다 바람직하게 0.1∼8㎛, 특히 바람직하게 0.1∼5㎛ 이다.
A-2-2. 경사 배향된 분자를 포함하는 위상차 필름 (경사 배향 필름)
상기 위상차 필름 (12) 은 경사 배향된 분자를 포함하는 소위 O 플레이트일 수도 있다. 경사 배향된 분자가 전체적으로 액정 셀 중의 액정 분자 전체의 복굴절을 보상할 수 있다. 경사 배향된 분자는, 전체 분자들 중에서, 액정 셀과 기판의 계면에서의 액정 분자의 복굴절을 적합하게 보상할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "O 플레이트"는, 분자가 일정 각도에서 경사 배향되는 상태 뿐만 아니라, 하이브리드 배향도 포함한다. 용어 "하이브리드 배향"은 분자의 경사각 (tilt angle) 이 두께 방향에 따라서 연속적 또는 간헐적으로 증가 또는 감소하고, 편광 필름측의 경사각 (θA) 이 반대측 (도시된 예에서는 공기와의 계면측) 의 경사각 (θB) 과 상이한 상태를 말한다. 여기서, 경사각 (θ) 은, 인접 층 표면과 각 분자 사이에 형성되는 각도를 나타내고, 분자가 면에 평행하도록 배열되는 경우에 0°로 설정된다. 도 2(a) 는 분자가 경사 배향으로 배열되는 대표적인 상태를 개략적으로 나타내고, 도 2(b) 는 분자가 하이브리드 배향으로 배열되는 대표적인 상태를 개략적으로 나타낸다. 도 2(a) 및 도 2(b)의 각각에 있어서, 상부 측은 편광 필름측이다.
하기 식 (I) 및 식 (II)에 나타낸 바와 같이, 경사각은 Journal of Applied Physics, 38 권 (1999년), 748 페이지에 기재된 Witte의 식에, 미리 측정한 ne, no, 및 위상차 값 (지상축에 평행한 방향으로 극각 -40°∼ +40°(법선 방향을 0°으로 함) 에서 5°씩 증가시키면서 측정한 각각의 값) 을 대입함으로써 결정될 수 있다. 여기서,θair 는 경사 배향된 분자의 일측 (예를 들어, 공기와의 계면) 에서의 경사각을 나타내고, θAL 은 타측 (예를 들어, 기재 또는 배향 필름과의 계면) 에서의 경사각을 나타내며, d는 경사 배향된 분자를 포함하는 위상차 필름의 두께를 나타내고, ne는 분자의 이상광 굴절률을 나타내며, 그리고 no는 분자의 정상광 굴절률을 나타낸다.
[수식 1]
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위상차 필름 (12) 이 단순한 경사 배향을 채용하는 경우, 그 평균 경사각은 일 실시형태에서 바람직하게 10°∼40°이다. 평균 경사각을 상기 범위로 설정하는 경우, 추가적으로 적절한 액정 셀의 광학 보상이 수행되므로, 경사 방향으로 큰 콘트라스트비를 가지는 액정 표시 장치가 획득될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "평균 경사각"은 통계상으로 전체 분자의 경사 배향의 평균 각도를 말한다.
위상차 필름 (12) 이 하이브리드 배향을 채용하는 경우, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 편광 필름측 (친수성 고분자층측) 의 경사각 (θA) 은 바람직하게 반대측의 경사각 (θB) 보다 크다. 일 실시형태에서, 편광 필름측 (친수성 고분자층측) 의 경사각 (θA) 및 반대측의 경사각 (θB) 사이의 차이 (Δθ=θA-θB) 는, 바람직하게 1°∼40°이고, 보다 바람직하게 1°∼10°이며, 상기 편광 필름측의 경사각 (θA) 은 바람직하게 20°∼90°이고, 보다 바람직하게 25°∼35°이며, 그리고 상기 반대측의 경사각 (θB) 은 바람직하게 19°∼50°이고, 특히 바람직하게는 24°∼34°이다. 다른 실시형태에서,Δθ은 바람직하게 20°∼70°이고, 보다 바람직하게 40°∼65°이며, θA는 바람직하게 20°∼90°이고, 보다 바람직하게 40°∼85°이며, 그리고 θB는 바람직하게 0°∼20°이고, 보다 바람직하게 0°∼10°이고, 특히 바람직하게 0°∼5°이다.
A-2-2-1. 구성분자가 각각 nx>ny≥nz 의 굴절률 타원체를 나타내는 경사 배향 필름
일 실시형태에서, 분자의 경사 배향의 방향을 위상차 필름 (12) 의 면내에 투영함으로써 획득된 방향은 위상차 필름의 지상축과 실질적으로 평행하다. 이러한 위상차 필름에서, 필름을 구성하는 분자는 nx>ny≥nz 의 굴절률 타원체를 나타내고, 그 분자는 경사 배향된다. 이러한 위상차 필름은, 예를 들어, nx>ny≥nz 의 굴절률 타원체를 나타내는 위상차 필름을 경사 배향 처리함으로써 획득될 수 있다 (경사 배향을 위한 방법은 후술된다). 일 실시형태에서, 위상차 필름 (12) 을 구성하는 분자의 굴절률비는 바람직하게 0.9∼4 이다. 분자의 굴절률비는 분자의 형상에 관련되는 파라미터이고, 대표적으로 하기 식: (nx-nz)/(nx-ny) 로 나타낸다. 용어 "분자의 굴절률 타원체" 또는 "분자의 굴절률비"가 본 명세서에서 사용되는 경우, nx는 분자의 장축 (major axis) 방향에서의 굴절률을 나타내고, ny는 분자의 장축을 포함하는 면내에서 분자의 장축 방향 (nx 방향) 에 직교하는 방향에서의 굴절률을 나타내며, 그리고 nz는 nx 방향 및 ny 방향의 양자에 직교하는 방향에서의 굴절률을 말한다. 용어 "위상차 필름의 굴절률 타원체"가 사용되고 필름의 광학 특성 (예를 들어, 면내 위상차) 이 나타나는 경우, nx는 굴절률이 필름 면내에서 최대가 되는 방향 (지상축 방향) 에서의 굴절률을 나타내고, ny는 필름 면내의 지상축 방향에 직교하는 방향 (진상축 방향) 에서의 굴절률을 나타내고, 그리고 nz는 필름의 두께 방향에서의 굴절률을 나타낸다. 말할 것도 없이, 용어 "분자의 굴절률 타원체" 또는 "분자의 굴절률비"가 사용되는 경우 분자의 장축 방향 (nx 방향) 에서의 굴절률은, 필름을 구성하는 분자 전체의 통계적 평균이다. 분자의 굴절률 타원체 및 분자의 굴절률비는 경사 배향 필름의 면내 위상차 값, 두께 방향 위상차 값 및 평균 경사각으로부터 산출할 수 있다.
상기 위상차 필름의 파장 590 nm 에서의 면내 위상차 값 (Re[590]) 은, 목적에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 위상차 필름의 Re[590]은 바람직하게 20 nm∼150 nm 이며, 보다 바람직하게 30 nm∼130 nm 이며, 특히 바람직하게 40 nm∼120 nm 이다. 면내 위상차 값이 상기 범위 내로 설정되는 경우, 추가적으로 적절한 액정 셀의 광학 보상이 수행되므로, 경사 방향에서 높은 콘트라스트비를 가지는 액정 표시 장치가 획득될 수 있다.
상기 위상차 필름의 파장 590 nm 에서의 두께 방향 위상차 값 (Rth[590]) 은, 목적에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 위상차 필름의 Rth[590]은 바람직하게 45 nm∼800 nm 이며, 보다 바람직하게 60 nm∼720 nm 이며, 특히 바람직하게 80 nm∼640 nm 이다. 두께 방향 위상차 값이 상기 범위 내로 설정되는 경우, 추가적으로 적절한 액정 셀의 광학 보상이 수행되므로, 경사 방향에서 높은 콘트라스트비를 가지는 액정 표시 장치가 획득될 수 있다.
상술한 바와 같이, 위상차 필름 (12) 을 구성하는 분자의 굴절률비는 바람직하게 0.9∼4이며, 또한 바람직하게 2∼3.5이다. 굴절률비가 이러한 범위 이내에 있는 한, 액정 셀의 각 액정 분자에 대한 광학 보상이 적절히 수행될 수 있으므로, 경사 방향에서 높은 콘트라스트비를 가지는 액정 표시 장치가 획득될 수 있다.
경사 배향 처리 이전에 nx>ny≥nz 의 굴절률 타원체를 나타내고, 후술되는 경사 배향 처리로 처리될 수 있는 필름을 형성할 수 있는 임의의 적절한 화합물이 상기 위상차 필름을 구성하는 재료로서 채용될 수 있다. 이러한 재료는 일 실시형태에서 열가소성 수지이거나, 또는 다른 실시형태에서 액정 화합물이다. 열가소성 수지의 구체적인 예는 노르보르넨계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리비닐 알코올계 수지, 및 폴리술폰계 수지를 포함한다. 그 중에서도, 노르보르넨계 수지가 바람직하다. 노르보르넨계 수지에 대한 상세는 상기 섹션 A-1-1에서 기재된 바와 같다. 또한, 열가소성 수지는 양의 고유 복굴절을 가지는 수지일 수도 있고, 또는 음의 고유 복굴절을 가지는 수지일 수도 있다.
위상차 필름이 열가소성 수지로 구성되는 경우, 위상차 필름은 열가소성 수지로 형성된 고분자 필름의 각각의 표면에 상이한 전단력을 가함으로써 획득될 수 있다. 고분자 필름은 바람직하게 위상차 필름이며, 보다 바람직하게 nx>ny≥nz 의 굴절률 타원체를 나타내는 위상차 필름이다. 필름의 각각의 표면에 상이한 전단력을 가하는 방법은, 예를 들어, 상이한 재료로 제조된 한 쌍의 롤 (예를 들어, 마찰 계수가 상이한 한 쌍의 롤) 로 필름을 압연 (rolling) 하는 것, 직경이 상이한 한 쌍의 롤로 필름을 압연하는 것, 또는 회전 속도가 상이한 한 쌍의 롤로 필름을 압연하는 것이다. 이들 방법을 조합할 수도 있다. 예를 들어, 필름의 흐름 방향의 하류측이 상측으로 향할 수 있도록 경사 배향된 위상차 필름은, 하부 롤의 회전 속도를 상부 롤의 회전 속도보다 빠르게 함으로써 획득될 수 있다. 일 실시형태에서, 압연은 가열 (바람직하게, 고분자 필름의 Tg 근방의 온도에서의 가열) 하에서 수행될 수 있다. 평균 경사각 및 경사 방향은 롤들 사이의 마찰 계수의 차이, 롤들의 직경 사이의 비율, 롤들의 회전 속도 사이의 비율, 롤들의 닙 압력, 가열 온도, 및 고분자 필름을 구성하는 수지의 종류를 적절히 설정함으로써, 제어될 수 있다. 예를 들어, 미연신의 노르보르넨계 수지 필름을 사용하고, 롤의 가열 온도 및 하부 롤/상부 롤의 회전 속도비를 각각 120℃ 및 1.1 로 설정하는 경우, 하기 위상차 필름이 획득될 수 있다. 필름은 길이 방향에 지상축을 가지고, 필름을 구성하는 분자의 굴절률비는 3이며, 필름의 흐름 방향의 하류측이 상측으로 향할 수 있도록 필름은 평균 경사각 30°로 경사 배향된다. 경사 배향 처리 이전 및 그 처리 이후에 필름을 구성하는 분자의 굴절률비가 서로 상이함에 유의해야 한다. 즉, 경사 배향 처리는 고분자 필름을 구성하는 각각의 수지 분자를 단순히 경사시키지 않으며, 대신에 경사 배향과 함께 수지 분자를 연신 처리하여 분자의 형상 자체를 변화시킨다. 분자가 경사 배향 처리시 단순히 경사지는 한, 위상차 필름 (12) 을 구성하는 분자의 굴절률비는 경사 배향 전후로 변하지 않는다. 하지만, 분자의 형상 변화는 경사 배향 처리의 전후로 분자의 굴절률비에 대해 상이한 값을 야기할 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 롤의 가열 온도가 120℃ 이고, 하부 롤/상부 롤의 회전 속도비가 1.1 인 처리 조건의 경우, 분자의 굴절률비가 3인 경사 배향된 위상차 필름을 획득하려고 하면, 사용되는 고분자 필름을 구성하는 분자의 굴절률비는 1∼1.35 일 수 있고, 고분자 필름의 Nz 계수는 1∼1.35 일 수 있다. 위상차 필름이 열가소성 수지로 구성되는 경우, 위상차 필름의 두께는 목적, 및 소망하는 면내 위상차 및 소망하는 두께 방향 위상차에 따라 적절히 설정되고, 바람직하게는 60∼150㎛ 임에 유의해야 한다.
위상차 필름이 액정 화합물로 구성되는 경우, 액정 화합물은 막대형상 액정 화합물일 수 있다. 이 경우, 분자의 굴절률 타원체는 대표적으로 nx>ny=nz 의 관계를 나타낸다. 여기서, 용어 "ny=nz"는 ny 및 nz가 서로 엄밀하게 동일한 경우 뿐만 아니라, ny 및 nz가 서로 실질적으로 동일한 경우도 포함한다. 구체적으로, ny-nz 는 -0.005 초과 및 0.005 미만일 수 있고, 바람직하게 -0.001 초과 및 0.001 미만이다. 전체 위상차 필름의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz 의 관계를 갖지 않을 수 있고, 그 이유는 굴절률 타원체의 상기 관계를 나타내는 분자가 위상차 필름에서 경사 배향되기 때문임에 유의해야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "막대형상 액정 화합물"은 하기 화합물을 말한다. 그 화합물은 분자 구조중에 메소겐기를 가지며, 그 장축 방향에서의 메소겐기의 굴절률은 그 단축 (minor axis) 방향에서의 메소겐기의 굴절률보다 더 크고, 그리고 그 화합물은 가열 또는 냉각 등의 온도 변화에 의해, 또는 소정 량의 용매의 작용에 의해, 액정상을 나타낸다. 임의의 적절한 화합물이 막대형상 액정 화합물로 선택될 수 있다. 막대형상 액정 화합물은 실온에서는 결정 또는 유리 상태를 나타내고, 고온에서는 네마틱 액정상을 발현하는 것이 바람직하다. 막대형상 액정 화합물은 후술되는 바와 같을 수 있다. 그 화합물은 필름으로 형성되기 이전에 액정상을 나타내지만, 필름으로 형성된 이후에는, 화합물이 예를 들어, 가교 반응의 결과로서 네트워크 구조를 형성해, 화합물이 더 이상 어떠한 액정상도 나타내지 않을 수도 있다. 상술한 바와 같은 성질을 갖는 막대형상 액정 화합물이 사용되는 경우, 하이브리드 배향은, 예를 들어, 화합물이 액정상을 나타내는 상태로 형성되고, 이후 그 배열 상태는 냉각 또는 가교에 의해 고정될 수 있다.
상기 메소겐기는 액정상을 형성하기 위해 필요한 구조 부분이며, 통상적으로 환상 단위를 포함한다. 상기 메소겐기의 구체적인 예는 비페닐기, 페닐벤조에이트기, 페닐시클로헥산기, 아족시벤젠기, 아조메틴기, 아조벤젠기, 페닐피리미딘기, 디페닐아세틸렌기, 디페닐벤조에이트기, 비시클로헥산기, 시클로헥실벤젠기, 및 터페닐기를 포함한다. 이러한 고리 단위 각각의 말단은 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 또는 할로겐기와 같은 치환기를 가질 수도 있음에 유의해야 한다. 그 중에서도, 비페닐기 또는 페닐벤조에이트기를 가지는 것이 고리 단위 등으로 형성된 메소겐기로서 바람직하게 사용된다.
상기 막대형상 액정 화합물은 바람직하게 분자 구조의 부분에 적어도 하나의 가교성 관능기를 가진다. 이것은 그 기계적 강도가 가교 반응에 의해 증가되므로, 내구성이 우수한 위상차층이 획득되기 때문이다. 상기 가교성 관능기의 예는 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 에폭시기, 및 비닐 에테르기를 포함한다. 시판품이 그 자체로 상기 막대형상 액정 화합물로서 사용될 수도 있다. 선택적으로, 시판 또는 합성된 막대형상 액정 화합물에 임의의 다른 액정 화합물, 또는 중합 개시제 또는 레벨링제와 같은 임의의 적절한 첨가제를 첨가함으로써 획득된 생성물이 액정성 조성물로서 사용될 수도 있다. 시판되는, 가교성 관능기를 가지는 막대형상 액정 화합물은, 예를 들어, BASF 로부터의 상품명 "Paliocolor LC242" 하에서의 시판품 또는 HUNTSMAN 로부터의 상품명 "CB483" 하에서의 시판품이다.
위상차 필름이 액정 화합물로 구성되는 경우, 위상차 필름은 막대형상 액정 화합물을 경사 배향시키고, 그 배향 상태를 고정시키면서 결과물을 고화 또는 경화시킴으로써 획득될 수 있다. 구체적으로, 위상차 필름은, 장척상 배향 기재의 배향 처리된 표면 상에 막대형상 액정 화합물을 포함한 액정성 조성물을 도포하여, 도포층을 형성하고; 그 도포층을 건조하여 경사 배향된 액정 고화층을 형성하고; 그리고 액정 고화층에 자외선을 조사하여 경사 배향된 액정 경화층을 형성함으로써 형성될 수 있다. 즉, 위상차 필름은 액정 경화층일 수 있다. 이 경우, 액정 분자의 형상은 경사 배향 처리의 전후로 변화하지 않으므로, 분자의 굴절률비도 또한 경사 배향 처리의 전후로 변화하지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "고화층"은 연화, 용융 또는 용액 상태의 액정성 조성물이 냉각에 의해 고화 상태로 되는 층을 말하는 것이고, 본 명세서에서 사용되는 용어 "경화층"은 액정성 조성물의 일부 또는 전부가 열, 촉매, 광 및/또는 방사선에 의해 가교되어, 불용성, 비용융 상태 또는 난용 상태 또는 난용융 상태가 되는 층을 말하는 것임에 유의해야 한다.
액정성 조성물이 기재 상에 전개될 수 있는 한, 임의의 적절한 기재가 배향 기재로서 채용될 수 있다. 배향기재는 바람직하게 고분자 기재이다. 배향 기재는 단일층일 수도 있고, 또는 복수의 층으로 형성되는 적층체 (예를 들어, 기재 및 배향 필름의 적층체) 일 수도 있다.
상기 기재의 표면은 임의의 적절한 배향 처리로 처리된다. 배향 처리의 구체적인 예는 기계적 배향 처리, 물리적 배향 처리, 및 화학적 배향 처리를 포함한다. 기계적 배향 처리의 구체적인 예는 러빙 처리 및 연신 처리를 포함한다. 물리적 배향 처리의 구체적인 예는 자기장 배향 처리 및 전기장 배향 처리를 포함한다. 화학적 배향 처리의 구체적인 예는 사방 증착법 및 광배향 처리를 포함한다. 그 중에서, 러빙 처리가 바람직하다. 임의의 적절한 조건이 목적에 따라 각종 배향 처리를 위한 처리 조건으로서 채용될 수 있음에 유의해야 한다.
상기 액정성 조성물은 고분자 액정 화합물 (액정 고분자) 을 더 포함할 수 있다. 고분자 액정 화합물은 막대형상 액정 화합물의 배향성을 향상시키는 목적을 위해 사용된다. 상기 고분자 액정 화합물의 함량은 액정성 조성물 중의 전체 고형분 100 중량부에 대해서 바람직하게 10 중량부∼40 중량부이며, 보다 바람직하게 15 중량부∼30 중량부이다. 상기 고분자 액정 화합물은, 예를 들어, 하기 일반식 (III)으로 나타낸 화합물이다.
[화학식 1]
Figure pct00002
(식 중, h는 14∼20의 정수이며, 그리고 m 및 n 의 합을 100으로 하는 경우, m은 50∼70을 나타내고, n은 30∼50을 나타낸다.)
상기 배향 기재 상에 액정성 조성물을 임의의 적절한 방법으로 도포하는 것으로, 도포층이 형성된다. 도포층의 두께는 바람직하게 1㎛∼50㎛, 보다 바람직하게 1㎛∼30㎛ 이다.
상기 도포층의 건조로 액정 고화층이 형성된다. 건조 시간은 바람직하게 20초∼20분이고, 보다 바람직하게 1분∼10분이며, 특히 바람직하게 1분∼5분이다. 건조 온도는 바람직하게 30℃ 이상이고, 액정상-등방상 전이 온도 (Ti) 이하이며, 보다 바람직하게 30℃∼120℃ 이다. 액정상-등방상 전이 온도 (Ti) 는 액정 화합물을 포함한 액정성 조성물의 샘플을 가열하면서, 편광 현미경으로 관찰함으로써 알 수 있음에 유의해야 한다.
상기 액정 고화층을 UV 광으로 조사하는 것으로, 경사 배향된 액정 경화층이 형성된다. UV 광의 파장 365 nm 에서의 조사량은 바람직하게 400 mJ/㎠∼1500 mJ/㎠ 이다. 액정 경화층의 두께는 목적, 및 소망하는 면내 위상차 및 소망하는 두께 방향 위상차에 따라 적절히 설정되고, 바람직하게 1㎛∼5㎛ 이고, 보다 바람직하게 1㎛∼3㎛ 이다. 액정 경화층은, 액정 화합물이 경사 배향된 것이고, 바람직하게는 화합물이 하이브리드 배열을 가지도록 배향된 것이다.
A-2-2-2. 구성 분자 각각이 nx=ny>nz 의 굴절률 타원체를 나타내는 경사 배향 필름
다른 실시형태에서, 분자의 경사 배향의 방향을 위상차 필름 (12) 의 면내에 투영함으로써 획득된 방향은 위상차 필름의 지상축과 실질적으로 직교한다. 즉, 경사 배향된 분자의 경사 배향 방향은 위상차 필름의 짧은 방향이다. 이러한 위상차 필름에 있어서는, 필름을 구성하는 분자가 nx=ny>nz 의 굴절률 타원체를 나타내고, 분자가 경사 배향된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "nx=ny"는 nx 및 ny가 서로 엄밀하게 동일한 경우뿐만 아니라, nx 및 ny가 서로 실질적으로 동일한 경우도 포함한다. 구체적으로, nx-ny 는 0.005 미만일 수 있고, 바람직하게는 0.001 미만이다. 굴절률 타원체의 이러한 관계를 가지는 분자는 경사 배향되어, 흑 표시시의 액정 셀내의 양의 일축 액정 분자와 경면 대칭 상태가 되므로, 모든 방위로의 광학적 보상이 실시되고 시야각 특성이 향상될 수 있다. 상기 위상차 필름의 굴절률 타원체는 nx=ny>nz 의 관계를 만족하지 않을 수도 있는데, 그 이유는 경사 배향된 분자가 위상차 필름에서 굴절률 타원체의 상기 관계를 나타내기 때문임에 유의해야 한다.
임의의 적절한 화합물이 상기 경사 배향된 분자로서 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 분자는 열가소성 수지일 수 있다. 다른 실시형태에서, 분자는 디스코틱 액정 화합물일 수 있다.
상기 열가소성 수지의 예는 노르보르넨계 수지 및 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 등의 셀룰로오스계 수지를 포함한다. 그 중에서도, 노르보르넨계 수지가 바람직하다. 노르보르넨계 수지에 대한 상세는 상기 섹션 A-1-1 에서 설명한 바와 같다.
상기 디스코틱 액정 화합물은 일반적으로 하기의 디스크 형상 분자 구조를 갖는 액정성 화합물을 말한다. 벤젠, 1,3,5-트리아진, 또는 칼릭사렌 등의 환상 모핵이 분자의 중심에 제공되고, 그 측쇄로서 예를 들어 직쇄 알킬기, 알콕시기, 또는 치환 벤조일옥시기에 의해 방사상으로 치환된다. 디스코틱 액정 화합물의 대표적인 예는 C. Destrade 등에 의한 연구 보고, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 71 권, 111 페이지 (1981년) 에 기재되어 있는 벤젠 유도체, 트리페닐렌 유도체, 트룩센 (truxene) 유도체, 및 프탈로시아닌 유도체, B. Kohne 등에 의한 연구 보고, Angew. Chem. 96권, 70 페이지 (1984년) 에 기재되어 있는 시클로헥산 유도체, 및 J. M. Lehn 등에 의한 연구 보고, J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1794 페이지 (1985년) 및 J. Zhang 등에 의한 연구 보고, J. Am. Chem. Soc. 116 권, 2655 페이지 (1994년) 에 기재되어 있는 아자크라운계 및 페닐아세틸렌계 매크로환을 포함한다.
상기 위상차 필름의 파장 590 nm 에서의 면내 위상차 값 (Re[590]) 은, 목적에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 위상차 필름의 Re[590]은 바람직하게 100 nm 이하이며, 보다 바람직하게 5 nm∼80 nm 이며, 특히 바람직하게 5 nm∼60 nm 이다. 면내 위상차 값이 상기 범위 내로 설정되는 경우, 추가적으로 적절한 액정 셀의 광학 보상이 수행되므로, 경사 방향으로 높은 콘트라스트비를 갖는 액정 표시 장치가 획득될 수 있다.
상기 위상차 필름의 파장 590 nm 에서의 두께 방향 위상차 값 (Rth[590]) 은, 목적에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 위상차 필름의 Rth[590]은 바람직하게 50 nm∼200 nm 이며, 보다 바람직하게 60 nm∼180 nm 이며, 특히 바람직하게 80 nm∼160 nm 이다. 두께 방향 위상차 값이 상기 범위 내로 설정되는 경우, 추가적으로 적절한 액정 셀의 광학 보상이 수행되므로, 경사 방향으로 높은 콘트라스트비를 갖는 액정 표시 장치가 획득될 수 있다.
위상차 필름이 열가소성 수지로 구성되는 경우, 그 위상차 필름은 섹션 A-2-2-1에 기재된 방법을 채용함으로써 열가소성 수지로 형성된 고분자 필름의 각 표면에 상이한 전단력을 가하고; 그리고 그 결과물을 짧은 방향으로 연신 처리함으로써 획득될 수 있다. 짧은 방향으로의 연신 방법은, 예를 들어, 횡일축 연신법이다. 위상차 필름의 제조 방법의 구체적인 예를 이하에 설명한다. 즉, 미연신 노르보르넨계 수지 필름이 사용되고, 롤들의 가열 온도 및 하부 롤/상부 롤의 회전 속도비가 각각 120℃ 및 1.25로 설정되는 경우, 하기 위상차 필름이 획득될 수 있다. 필름은 그 길이 방향에 지상축을 가지고, 필름의 흐름 방향의 하류측이 상측을 향할 수 있도록 경사 배향된 분자를 포함한다. 필름이 연신 온도 120℃ 에서 연신 배율 1.35배로 짧은 방향으로 연신되는 경우, 하기 위상차 필름이 획득될 수 있다. 필름은 짧은 방향으로 18°의 평균 경사각으로 경사 배향된 분자를 포함하며, 분자 각각은 nx=ny>nz 의 관계의 굴절률 타원체를 가지며, 그리고 필름은 그 길이 방향에 지상축을 가진다. 위상차 필름이 열가소성 수지로 구성되는 경우, 위상차 필름의 두께는 목적, 및 소망하는 면내 위상차 및 소망하는 두께 방향 위상차에 따라 적절히 설정되고, 바람직하게는 60∼150㎛ 임에 유의해야 한다.
위상차 필름이 액정 화합물로 구성되는 경우, 위상차 필름은 디스코틱 액정 화합물을 사용하여 섹션 A-2-2-1에 기재된 방법에서와 동일한 방식으로 획득될 수 있다. 액정 화합물의 경사 배향 상태는, 예를 들어, 화합물의 종류 및 분자 구조, 배향 필름의 종류, 및 첨가제 (예를 들어, 가소제, 바인더, 또는 계면활성제) 를 조절함으로써 제어될 수 있다. 위상차 필름이 디스코틱 액정 화합물로 구성되는 경우, 위상차 필름의 두께는 바람직하게 1㎛∼5㎛ 이다.
A-3. 제 2 위상차 필름
상술한 바와 같이, 본 발명의 적층 광학체는 제 2 위상차 필름을 더 포함할 수 있다. 제 2 위상차 필름의 광학 특성 및 배치 위치는, 예를 들어, 목적, 및 위상차 필름 (12) 의 광학 특성에 따라 적절히 설정될 수 있다. 이하, 대표적인 예를 설명한다. 이 섹션에 있어서는 편의상 위상차 필름 (12) 을 "제 1 위상차 필름"이라고 칭함에 유의해야 한다. 또한, 첨자 1은 제 1 위상차 필름을 나타내고, 첨자 2는 제 2 위상차 필름을 나타낸다.
A-3-1. 제 1 위상차 필름이 그 경사 배향된 분자의 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 의 관계를 가지는 경사 배향 필름인 경우
이 경우, 제 2 위상차 필름 (13) 은 그 짧은 방향에 지상축을 가지고 (즉, 지상축이 제 1 위상차 필름의 지상축과 실질적으로 직교함), 그 굴절률 타원체는 nx>ny>nz 의 관계를 가진다. 이 경우, 제 2 위상차 필름 (13) 은 본 발명의 적층 광학체에서 위상차 필름 (12) 의 친수성 고분자층 (11b) 과는 반대측에 배치된다.
제 2 위상차 필름은 바람직하게 80∼160 nm, 보다 바람직하게 90∼150 nm, 특히 바람직하게 100∼140 nm 의 면내 위상차 값 Re2[590] 을 가진다. 제 2 위상차 필름은 편광 필름의 광학 축을 보상할 수 있다. 그 Nz 계수 (Rth/Re) 는 바람직하게 1.1∼1.8 이며, 보다 바람직하게 1.2 초과 및 1.7 미만이다.
상기 제 2 위상차 필름은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 그 재료의 구체적인 예는 고분자 필름의 연신된 필름이다. 고분자 필름을 형성하는 수지는 바람직하게 노르보르넨계 수지 또는 폴리카보네이트계 수지이다. 노르보르넨계 수지 및 폴리카보네이트계 수지에 대한 상세는 상기 섹션 A-1-1에서 설명한 바와 같다.
상기 연신 필름의 제조 방법으로서 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 연신 방법의 예는, 횡 일축 연신, 고정단 이축 연신, 순차 이축 연신을 포함한다. 고정단 이축 연신은, 구체적으로, 예를 들면, 고분자 필름을 그 길이 방향으로 주행시키면서, 고분자 필름을 그 짧은 방향(횡방향)으로 연신하는 단계를 수반하는 방법을 들 수 있다. 이 방법은, 겉보기에는 횡 일축 연신일 수 있다. 연신 온도는 135~165℃가 바람직하고, 140~160℃가 더욱 바람직하다. 연신 배율은 1.2~3.2배가 바람직하고, 1.3~3.1배가 더욱 바람직하다. 이 경우, 필름의 두께는 대표적으로 20~80㎛이고, 25~75㎛가 바람직하고, 30~60㎛가 더욱 바람직하다.
상기 서술된 제 2 위상차 필름을 형성하는 재료의 다른 구체예는 비액정성 재료를 들 수 있고, 비액정성 고분자가 바람직하다. 고분자의 바람직한 구체예는, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르 케톤, 폴리아미드이미드, 폴리에스테르이미드와 같은 고분자를 포함한다. 이들 고분자는 단독으로 또는 혼합물로서 사용될 수도 있다. 이들 중에서도, 폴리이미드가 고투명성, 고배향성 및 고연신성이기 때문에 특히 바람직하다.
이 경우, 상기 제 2 위상차 필름은, 대표적으로, 기재 필름에 상기 비액정성 고분자의 용액을 도포하고 용매를 제거함으로써 형성될 수 있다. 제 2 위상차 필름의 형성 방법에 있어서, 광학적 이축성(nx>ny>nz)을 부여하기 위한 처리(예를 들어, 연신 처리)가 수행되는 것이 바람직하다. 이와 같은 처리가 수행되면, 면내에 굴절률 차이(nx>ny)를 확실하게 제공할 수 있다. 상기 폴리이미드의 구체예 및 제 2 위상차 필름의 형성 방법의 구체예는, JP 2004-46065 A에 기재된 고분자 및 광학 보상 필름의 제조 방법을 들 수 있다. 이 경우, 필름의 두께는, 대표적으로 0.1~10㎛이고, 0.1~8㎛가 더욱 바람직하고, 0.1~5㎛가 특히 바람직하다.
A-3-2. 제 1 위상차 필름이, 경사 배향된 분자들의 굴절률 타원체가 nx=ny>nz의 관계를 갖는 경사 배향 필름인 경우
이 경우, 제 2 위상차 필름은, 본 발명의 적층 광학체에 있어서 위상차 필름 (12) 의 친수성 고분자층 (11b) 과는 반대측에 배치될 수도 있고, 또는 위상차 필름 (12) 과 친수성 고분자층 (11b) 사이에 배치될 수도 있다. 목적 및 배치 위치에 따라, 적절한 광학 특성을 갖는 위상차 필름이 이용될 수 있다. 제 2 위상차 필름 (13) 은, 단일층의 필름일 수도 있고, 2층 이상을 적층함으로써 획득된 필름일 수도 있다.
상기 제 2 위상차 필름의 파장 590 nm 에서의 면내 위상차 값(Re2[590])은, 목적에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 면내 위상차 값 Re2[590]은 100 nm 미만이 바람직하고, 80 nm 미만이 더욱 바람직하다. 면내 위상차 값이 상기 범위 내로 설정되면, 액정 셀의 보다 적절한 광학 보상이 수행되고, 따라서 경사 방향의 콘트라스트 비가 높은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
상기 제 2 위상차 필름의 파장 590 nm 에서의 두께 방향의 위상차 값(Rth2[590])은, 목적에 따라 임의의 적절한 값으로 설정될 수 있다. 두께 방향 위상차 값 Rth2[590]은, 200 nm 미만이 바람직하고, 50 nm~180 nm가 더욱 바람직하다. 두께 방향 위상차 값이 상기 범위 내로 설정되면, 액정 셀의 보다 적절한 광학 보상이 수행되고, 따라서 경사 방향의 콘트라스트 비가 높은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
제 1 위상차 필름과 제 2 위상차 필름의 면내 위상차 값의 합계 Re1 + 2[590]은, 10 nm 이상 200 nm 미만이 바람직하고, 10 nm~160 nm가 더욱 바람직하다. 또한, 그 두께 방향 위상차 값의 합계 Rth1 + 2[590]은, 50 nm~300 nm가 바람직하고, 100 nm~280 nm가 더욱 바람직하다. 이와 같이 면내 위상차의 합계와 두께 방향위상차의 합계가 소정의 범위 내로 설정되면, 액정 셀의 보다 적절한 광학 보상이 수행되고, 따라서 경사 방향의 콘트라스트 비가 높은 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
상기 제 2 위상차 필름은, 상기 바람직한 Re2[590] 및 Rth2[590]가 얻어지는 한, 굴절률 타원체의 임의의 적절한 관계를 가질 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 제 2 위상차 필름은, 굴절률 타원체가 nx>ny=nz의 관계를 갖는 소위 포지티브 A 플레이트일 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 제 2 위상차 필름은, 굴절률 타원체가 nx=ny>nz의 관계를 갖는 소위 네거티브 C 플레이트일 수 있다.
포지티브 A 플레이트인 제 2 위상차 필름을 형성하는 재료로서는 임의의 적절한 재료가 채용될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 액정 재료가 바람직하고, 액정 상이 네마틱 상인 액정 재료(네마틱 액정)가 더욱 바람직하다. 다른 실시형태에 있어서, 열가소성 수지가 바람직하다. 열가소성 수지는, 양의 고유 복굴절을 갖는 수지일 수도 있고, 음의 고유 복굴절을 갖는 수지일 수도 있다.
상기 액정 재료로서는, 예를 들어, 액정 고분자나 액정 모노머가 사용될 수 있다. 액정 재료의 액정성의 발현 메커니즘은, 리오트로픽 타입일 수도 있고 또는 서모트로픽 타입일 수도 있다. 액정의 배향 상태는 호모지니어스 배향이 바람직하다. 액정 고분자 및 액정 모노머는 각각 단독으로 또는 조합하여 사용될 수도 있다. 상기 액정 모노머 및 제 2 위상차 필름의 형성 방법의 구체예는, JP 2006-178389 A에 기재된 모노머 및 형성 방법을 들 수 있다. 이 경우, 필름의 두께는 0.5~10㎛가 바람직하고, 0.5~8㎛가 더욱 바람직하고, 0.5~5㎛가 특히 바람직하다.
상기 열가소성 수지의 예는, 노르보르넨계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리비닐 알코올계 수지 및 폴리술폰계 수지를 포함한다. 그 중에서도, 노르보르넨계 수지 및 폴리카보네이트계 수지가 바람직하다. 노르보르넨계 수지 및 폴리카보네이트계 수지는 상기 서술한 바와 같다. 임의의 이러한 수지로 형성된 고분자 필름을, 수지 종류에 따라, 적절히 선택된 연신 조건(예를 들어, 연신 온도, 연신 배율, 및 연신 방향), 연신 방법 등을 이용하여 연신함으로써, 상기 원하는 광학 특성(예를 들어, 면내 위상차 및 두께 방향 위상차)을 갖는 제 2 위상차 필름을 얻을 수 있다. 이 경우, 필름의 두께는 5~55㎛가 바람직하고, 10~50㎛가 더욱 바람직하고, 15~45㎛가 특히 바람직하다.
네거티브 C 플레이트인 제 2 위상차 필름을 형성하는 재료로서는 임의의 적절한 재료가 채용될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 제 2 위상차 필름은 콜레스테릭 배향 고정층일 수 있다. 콜레스테릭 배향 고정층은, 구체적으로, 예를 들면, JP 2003-287623 A에 기재된 콜레스테릭 층을 들 수 있다. 이 경우, 필름의 두께는 0.5~10㎛가 바람직하고, 0.5~8㎛가 더욱 바람직하고, 0.5~5㎛가 특히 바람직하다.
다른 실시형태에 있어서, 네거티브 C 플레이트로서 기능하는 제 2 위상차 필름은, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르케톤, 폴리아미드이미드, 또는 폴리에스테르이미드와 같은 비액정성 고분자에 의해 형성될 수 있다. 그 중에서도, 폴리이미드가 고투명성, 고배향성 및 고연신성이기 때문에 특히 바람직하다. 폴리이미드 및 제 2 위상차 필름의 형성 방법의 구체예는, JP 2004-46065 A에 기재된 고분자 및 광학 보상 필름의 제조 방법을 들 수 있다. 이 경우, 필름의 두께는 0.5~10㎛가 바람직하고, 0.5~8㎛가 더욱 바람직하고, 0.5~5㎛가 특히 바람직하다.
또 다른 실시형태에 있어서, 네거티브 C 플레이트인 제 2 위상차 필름은, 예를 들면, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)와 같은 셀룰로오스계 수지, 또는 노르보르넨계 수지로 형성된 고분자 필름, 또는 그 연신 필름일 수 있다. 셀룰로오스계 수지 및 노르보르넨계 수지는 상기 서술된 바와 같다. 연신 방법은, 예를 들어, 이축 연신(종횡 방향으로 동등 배율 연신)이다. 이 경우, 필름의 두께는 45~105㎛가 바람직하고, 55~95㎛가 더욱 바람직하고, 50~90㎛가 특히 바람직하다.
또 다른 실시형태에 있어서, 네거티브 C 플레이트인 제 2 위상차 필름은, 상기 콜레스테릭 배향 고정층과 플라스틱 필름 층을 갖는 적층체일 수 있다. 플라스틱 필름 층을 형성하는 수지는, 예를 들어, 상기 셀룰로오스계 수지, 또는 상기 노르보르넨계 수지이다.
A-4. 보호 필름
상기 보호 필름(내측 보호 필름)은 광학 등방성을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 내측 보호 필름의 두께 방향 위상차 Rth[550]은, -20 nm ~ +20 nm가 바람직하고, -10 nm ~ +10 nm가 더욱 바람직하고, -6 nm ~ +6 nm가 특히 바람직하고, -3 nm ~ +3 nm가 가장 바람직하다. 내측 보호 필름의 면내 위상차 Re[550]은 0 nm이상 10 nm이하가 바람직하고, 0 nm이상 6 nm이하가 더욱 바람직하고, 0 nm이상 3 nm이하가 특히 바람직하다. 이와 같은 광학 등방성을 갖는 보호 필름에 대한 상세는, JP 2008-180961 A에 기재되어 있고, 그 기재내용은 본 명세서에 참조로서 통합되어 있다.
A-5. 적층 광학체의 제조 방법
본 발명의 적층 광학체 (10) 은, 상기 장척상 편광 필름 (11) 과 상기 장척상 위상차 필름 (12) 각각을 그 길이 방향으로 반송시키면서, 그 길이 방향을 정렬시켜 상기 장척상 편광 필름 (11) 과 상기 장척상 위상차 필름 (12) 을 서로 연속적으로 부착함으로써(소위 롤-투-롤 공정) 제조된다. 일 실시형태에 있어서, 상기 장척상 편광 필름 (11) 및 상기 장척상 위상차 필름 (12) 각각은 부착 단계에 제공되기 전에 롤로서 보관된다. 다른 실시형태에 있어서, 상기 장척상 편광 필름 (11) 은, 상기 섹션 A-1-2에 기재된 제조 단계로부터 연속적으로 부착 단계에 제공되고, 상기 장척상 위상차 필름 (12) 은, 상기 섹션 A-2에 기재된 제조 단계로부터 연속적으로 부착 단계에 제공된다.
상기 편광 필름 (11) 과 상기 위상차 필름 (12) 은, 점착제 조성물 또는 접착제 조성물을 개재하여 서로 부착된다. 구체적인 부착 방법은: 편광 필름 및 위상차 필름의 하나 필름의 편면에 점착제 조성물 또는 접착제 조성물을 도포하는 단계; 도포한 후 편광 필름과 위상차 필름을 서로 부착하는 단계; 및 결과물을 건조시키는 단계를 수반한다.
상기 점착제 조성물 또는 접착제 조성물로서는 임의의 적절한 점착제 조성물 또는 접착제 조성물이 채용될 수 있다. 점착제 조성물은, 아크릴 점착제 조성물이 투명성이 우수하고, 저비용이고 입수 용이하기 때문에 바람직하다. 접착제 조성물은, 폴리비닐 알코올계 수지 및 가교제를 함유하는 것이 바람직하다. 폴리비닐 알코올계 수지는, 아세토아세틸기 함유 폴리비닐 알코올 수지가 바람직하다. 이는 편광 필름과 위상차 필름 간의 밀착성이 한층 더 향상될 수 있고 적층 광학체의 내구성이 향상될 수 있기 때문이다. 폴리비닐 알코올계 수지 및 가교제에 대한 상세는, 예를 들어 JP 2008-180961 A에 기재되어 있고, 그 기재내용은 본 명세서에 참조로서 통합되어 있다.
점착제 조성물 또는 접착제 조성물의 도포 방법으로는, 예를 들어, 롤법, 분무법, 침지법을 들 수 있다. 점착제 조성물을 사용하는 경우, 코팅 필름의 두께는, 건조 후의 두께가 바람직하게 10㎛~60㎛가 되도록 설정될 수 있다. 접착제 조성물을 사용하는 경우, 코팅 필름의 두께는, 건조 후의 두께가 바람직하게 20 nm~150 nm가 되도록 설정될 수 있다. 이러한 두께는, 충분한 접착 강도를 제공할 수 있다. 건조 온도는, 대표적으로 5~150℃이고, 30~120℃가 바람직하다. 건조 시간은, 대표적으로는 120초 이상이고, 400초 이상이 바람직하다.
도 3 은 본 발명의 적층 광학체의 제조 방법의 일례에 있어서의 하나의 단계를 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 편광 필름 (11) 과 상기 점착제 조성물 또는 접착제 조성물(도시하지 않음)이 도포된 위상차 필름 (12) 를 화살표 방향으로 보낸 후, 각각의 길이 방향이 정렬된 상태로 서로 부착된다. 즉, 편광 필름 (11) 과 위상차 필름 (12) 을, 롤-투-롤 공정에 의해 서로 연속적으로 부착함으로써, 적층 광학체 (10) 를 얻는다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 참조부호 111 및 112는 각각, 장척상 편광 필름 및 장척상 위상차 필름을 권취하는 롤을 나타내고, 참조부호 113은 편광 필름과 위상차 필름을 서로 부착하기 위한 가이드 롤을 나타낸다. 위상차 필름이 코팅 필름인 경우, 위상차 필름은, 대표적으로, 임의의 적절한 기재 상에 도포에 의해 형성된 후 편광 필름에 전사될 수 있음(도시하지 않음)에 유의해야 한다.
본 발명의 적층 광학체 (10) 가 제 2 위상차 필름 (13) 을 더 포함하는 경우, 일 실시형태에 있어서, 적층 광학체 (10) 는, 상기 장척상 편광 필름 (11), 상기 장척상 위상차 필름 (12) 및 장척상 제 2 위상차 필름 (13) 각각을 길이 방향으로 반송시키면서, 그 길이 방향을 정렬시켜 상기 장척상 편광 필름 (11), 상기 장척상 위상차 필름 (12) 및 장척상 제 2 위상차 필름 (13) 을 서로 연속적으로 부착함으로써 제조된다. 다른 실시형태에 있어서, 적층 광학체는, 장척상 제 1 위상차 필름 (12) 과 장척상 제 2 위상차 필름 (13) 을 롤-투-롤 공정에 의해 서로 부착하여 장척상 적층체를 제공하고; 그리고 그 적층체와 장척상 편광 필름 (11) 을 롤-투-롤 공정에 의해 부착함으로써 제조될 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 적층 광학체는, 장척상 편광 필름 (11) 과 장척상 위상차 필름 (12) 를 롤-투-롤 공정에 의해 서로 부착하여 장척상 적층체를 제공하고; 그리고 그 적층체와 제 2 위상차 필름 (13) 을 롤-투-롤 공정에 의해 부착함으로써 제조될 수 있다.
B. 광학 필름
본 발명의 광학 필름은, 상기 서술된 바와 같이 얻어진 적층 광학체를 재단 또는 펀칭함으로써 얻어진다. 재단 또는 펀칭은 임의의 적절한 방법을 채용할 수 있다. 본 발명의 적층 광학체는 편광 필름의 제조 방법의 결과로서 넓기 때문에, 대형 액정 표시 장치용 광학 필름은 적층 광학체로부터 용이하게 펀칭 또는 재단될 수 있다. 또한, 적층 광학체는, 펀칭 등으로 인해 폐기되는 재료의 양을 줄일 수 있으므로, 비용적으로 유리하다. 얻어진 적층 광학체를, 이 적층 광학체가 적용되는 액정 표시 장치의 치수에 대응하는 치수로 재단할 때, 제조 효율 면에서 서로 겹쳐진 이런 종류의 2개 이상의 적층 광학체를 재단하는 것이 바람직하다. 동일한 구성을 갖는 종래의 적층 광학체(편광판)는 큰 두께를 가지기 때문에, 서로 겹쳐진 이런 종류의 2개 이상의 적층 광학체를 재단하기 위해서는 큰 힘을 가할 필요가 있다. 그 결과, 서로 겹쳐진 적층 광학체가 어긋나기 쉽고, 따라서 얻어지는 광학 필름의 치수 정확도가 불충분할 수도 있다. 한편, 본 발명의 적층 광학체는 서로 겹쳐진 이런 종류의 2개 이상의 적층 광학체를 재단하더라도 재단이 정확하게 수행될 수 있을 정도로 적층 광학체의 두께가 작기 때문에, 제조 효율 면에서 매우 바람직하다.
C. 액정 표시 장치
본 발명의 액정 표시 장치는, 본 발명의 상기 광학 필름과 액정 셀을 포함한다. 도 4는, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 개략 단면도이다. 액정 표시 장치 (100) 는, 액정 셀 (20) 및 이 액정 셀 (20) 의 적어도 일측에 배치된 광학 필름 (10')을 포함한다. 광학 필름 (10') 은, 기재층 (11a) 이 외측이 되도록 배치된다. 광학 필름 (10') 이 액정 셀의 일측에만 배치되는 경우, 다른 측에는 통상적인 편광판이 배치된다. 액정 셀 (20) 의 구동 모드로서는 임의의 적절한 구동 모드가 채용될 수 있다. 구동 모드의 대표적인 예는, STN (Super Twisted Nematic) 모드, TN (Twisted Nematic) 모드, IPS (In-Plane Switching) 모드, VA (Vertical Aligned) 모드, OCB (Optically Compensated Birefringence) 모드, HAN (Hybrid Aligned Nematic) 모드 및 ASM (Axially Symmetric Aligned Microcell) 모드를 포함한다. 광학 필름 (10') 의 위상차 필름으로서 굴절률 타원체가 nx>ny=nz 또는 nx>ny>nz의 관계를 나타내는 위상차 필름을 사용하는 경우에, 구동 모드는 VA 모드가 바람직하다. 광학 필름 (10') 의 위상차 필름으로서 O 플레이트를 사용하는 경우에, 구동 모드는 TN 모드가 바람직하다. 이는 광학 필름 (10') 의 위상차 필름에 의해 매우 양호한 광학 보상이 실현되기 때문이다.
광학 필름 (10') 은, 도 4에 나타내는 바와 같이 액정 셀 (20) 의 양측 각각에 배치되는 것이 바람직하다. 액정 셀의 양측에 배치된 광학 필름들 (10', 10') 은, 동일한 원 필름 (적층 광학체) 으로부터 재단 또는 펀칭되는 것이 더욱 바람직하다. 광학 필름들이 동일한 원 필름 (적층 광학체) 으로부터 재단 또는 펀칭되는 경우에, 광학 축의 어긋남이 매우 작다. 만일 축 어긋남이 있다하더라도, 축 어긋남의 정도가 서로 실질적으로 동일한 1 쌍의 광학 필름이 얻어지며, 따라서 매우 우수한 표시 특성을 갖는 액정 표시 장치가 얻어진다. 광학 필름 (10', 10') (또는, 광학 필름 (10') 과 편광판) 은, 각각의 흡수축들이 서로 직교하도록 배치될 수도 있고, 또는 흡수축들이 서로 평행하도록 배치될 수도 있다. 대표적으로, 각각의 흡수축이 서로 직교하도록 배치가 수행된다. 따라서, 액정 셀이 TN 모드인 경우에, 전압 무인가시에 명 상태 (백 표시) 가 되고 (노멀리 화이트 모드), 또는 액정 셀이 VA 모드인 경우에, 전압 무인가시에 암 상태 (흑 표시) 가 된다 (노멀리 블랙 모드).
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 실시예에 있어서의 측정 방법은 이하와 같다. 또한, 각각의 실시예에 있어서 경사각 이외의 각도를 나타내는 경우에, 필름의 길이 방향을 0°로 설정하고, 길이 방향으로부터 시계반대방향이 양 (positive) 으로 정의된다.
(1) 치수 변화율
실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 적층 광학체를 10 cm×10 cm 조각으로 재단하고, 그 조각을 시험편으로 하였다. 시험편에 대해 소정의 간격으로 소정의 위치에 마킹했다. 마킹된 시험편을 오븐 (ESPEC Corp. 제조, 제품명: PH-201)에 넣은 후, 80℃에서 500 시간 동안 방치하였다. 그후, 시험편을 꺼냈다. 이와 같이 꺼낸 시험편의 마킹의 간격을 측정하고, 그후 이하의 식으로부터 치수 변화율을 구하였다.
치수 변화율(%) = {(DA-DB)/DA}×100
DA: 시험편을 오븐에 넣기 전의 마킹 거리
DB: 시험편을 오븐에 넣은 후의 마킹 거리
또, 상기와 마찬가지로 마킹한 시험편을 항온-항습 오븐 (ESPEC Corp. 제조, 제품명: PL-2KT)에 넣고, 60℃ 및 90%RH의 조건하에서 500 시간 동안 방치하였다. 그후, 시험편을 꺼냈다. 이와 같이 꺼낸 시험편의 마킹의 간격을 측정하고, 그후 상기 서술된 바와 동일한 식을 이용하여 치수 변화율을 구하였다.
(2) 축 정확도
참고예 4~7 각각에서 제조한 위상차 필름을 5 cm×3 cm 조각으로 재단하고, 이 조각을 시험편으로 하였다. Oji Scientific Instruments 제조의 제품명 "KOBRA-21ADH"로 입수가능한 장치를 이용하여, 시험편의 지상축의 15개의 각도를 원 필름의 폭방향에서 등간격으로 측정하였다. 15개의 각도의 평균을 구하고, 그 평균으로부터의 표준 편차를 축 정확도의 지표로서 정의하였다.
(3) 휘도 불균일
실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 액정 표시 장치의 백라이트를, 23℃의 암실에서 점등하였다. 20분 경과한 후, 측정을 수행하였다. 구체적으로, KONICA MINOLTA 제조의 2 차원 색 분포 측정 장치 "CA-1500"을 이용하여 표시 화면을 촬영하였다. 표시 화면 전체로부터 무작위로 선택한 24,235 포인트에서의 휘도를 상기 서술된 장치로 측정하였다. 휘도의 평균을 구하고, 평균으로부터의 표준 편차를 휘도 불균일로서 정의하였다.
(4) 위상차 값(Re[590], Rth[590]) 및 편차
참고예에서 제조한 위상차 필름의 위상차를, AXOMETRICS INC. 제조의 제품명 "Axoscan"로 입수가능한 장치를 이용하여, 파장 590 nm 및 23℃에서 측정하였다. 소정의 방향에 있어서의 위상차 값의 최대와 최소 간의 차이를 편차로 정의하였다.
(5) 평균 경사각
하기 식 (I) 및 (II) 에 나타내는 바와 같이, Journal of Applied Phisics, 38 권 (1999년) 748 페이지에 기재된 Witte의 식에, ne, no, 및 위상차 값 (지상축에 평행한 방향으로, 극각 -40°~ +40°(법선 방향을 0°로 설정함)에서 5°씩 증가시키면서 측정한 각각의 값)을 대입함으로써, θair 및θAL 을 구하고, 이들의 각도의 평균을 평균 경사각으로 정의하였다. AXOMETRICS INC. 제조의 제품명 "Axoscan"으로 입수가능한 장치를 이용하여, 파장 590 nm 및 23℃에서 측정한 값을 위상차 값으로서 사용하였다. 또한, Abbe 굴절률계 (ATAGO CO., LTD. 제조, 제품명: "DR-M4")를 이용하여 측정한 값을 ne 및 no로서 사용하였다.
[수식 2]
Figure pct00003
(6) Nz 계수, 분자의 굴절률비, 및 분자의 굴절률 타원체
Nz 계수는 상기 서술된 섹션 (4) 에 기재된 바와 같이 측정한 Re[590] 및 Rth[590]으로부터 산출되었다. 또한, 분자의 굴절률비 및 굴절률 타원체는 Re[590] 및 Rth[590], 그리고 상기 평균 경사각으로부터 산출되었다.
(7) 콘트라스트
참고예에서 제조한 위상차 필름, 편광 필름 및 액정 셀을 비롯하여 액정 표시 장치에 사용되는 모든 광학 부재의 광학 특성을 통상적인 방법으로 실측하였다. 이들 실측된 값들과 Shintech Inc. 제조의 제품명 "LCD Master"으로 입수가능한 장치를 이용하여, 액정 표시 장치의 콘트라스트를 시뮬레이션하였다.
(8) 축각
상기 서술된 섹션 (2)에 기재된 축 정확도 이외의 축각은, Oji Scientific Instruments 제조의 제품명 "KOBRA 21-WPR"로 입수가능한 장치를 이용하여 측정되었다.
(9) 두께
측정은 Otsuka Electronics Co., Ltd. 제조의 제품명 "MCPD-3000"로 입수가능한 장치를 이용하여 수행되었다.
(참고예 1)
(편광 필름의 제조)
폴리비닐 알코올 수지(Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 제품명: "Gohsenol NH-18", 비누화도: 98~99%)를 열수에 용해시킨 후, 그 용액을 냉각시켰다. 그리하여, 7 wt%의 폴리비닐 알코올 수용액을 조제하였다. 한편, 기재로서 노르보르넨계 수지 필름(JSR Corporation 제조, 제품명: "ARTON", 두께: 100㎛)를 준비하였다. 상기 수용액을 기재 표면에 도포한 후, 100℃에서 10분간 건조하였다. 그리하여, 기재 상에 두께 7㎛의 폴리비닐 알코올 박막을 형성하였다. 이와 같이 얻어진 기재와 박막의 적층체를, 연신 온도 140℃ 및 연신 배율 4.5배에서 그 짧은 방향으로 연신하였다. 연신된 적층체의 전체 두께는 60㎛이고, 폴리비닐 알코올 박막의 두께는 3㎛이었다. 이와 같이 연신된 적층체를, 30℃의 요오드 수용액(요오드:요오드화 칼륨:물=1:10:200(중량비))에 30초간 침지한 후, 55℃의 붕산 수용액(5 wt%)에 60초간 침지하였다. 게다가, 적층체를 30℃의 요오드화 칼륨 수용액(5 wt%)에 10초간 침지하여, 폴리비닐 알코올 박막을 염색 및 가교하였다. 이것을 80℃에서 4분간 건조하였다. 그리하여, "기재층/친수성 고분자층"의 구성을 갖는 롤 형상의 편광 필름을 얻었다. 얻어진 편광 필름의 투과율은 41.5%이고, 편광도는 99%이었다. 또한, 얻어진 편광 필름은 그 짧은 방향(TD)에 흡수축을 가지고 있었다.
(참고예 2)
(편광 필름의 제조)
폴리비닐 알코올 수지(Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 제품명: "Gohsenol NH-18", 비누화도: 98~99%)를 열수에 용해시킨 후, 그 용액을 냉각시켰다. 그리하여, 7 wt%의 폴리비닐 알코올 수용액을 조제하였다. 한편, 기재로서 노르보르넨계 수지 필름(JSR Corporation 제조, 제품명: "ARTON", 두께: 100㎛)를 준비하였다. 상기 수용액을 기재 표면에 도포한 후, 100℃에서 10분간 건조하였다. 그리하여, 기재 상에 두께 7㎛의 폴리비닐 알코올 박막을 형성하였다. 이와 같이 얻어진 기재와 박막의 적층체를, 연신 온도 140℃ 및 연신 배율 4.5배에서 그 짧은 방향으로 연신하였다. 연신된 적층체의 전체 두께는 60㎛이고, 폴리비닐 알코올 박막의 두께는 3㎛이었다. 이와 같이 연신된 적층체를, 20℃의 요오드 수용액(요오드:요오드화 칼륨:물=1:10:200(중량비))에 60초간 침지한 후, 55℃의 붕산 수용액(10 wt%)에 420초간 침지하였다. 게다가, 적층체를 30℃의 요오드화 칼륨 수용액(4 wt%)에 10초간 침지하여, 폴리비닐 알코올 박막을 염색 및 가교하였다. 이것을 60℃에서 4분간 건조하였다. 그리하여, "기재층/편광 박막"의 구성을 갖는 롤 형상의 편광 필름을 얻었다. 얻어진 편광 필름의 투과율은 41.5%이고, 편광도는 99%이었다. 또한, 얻어진 편광 필름은 짧은 방향에 흡수축을 가지고 있었다.
(참고예 3)
(편광판)
"보호 필름/편광자/보호 필름"의 구성을 갖는 시판되는 편광판(Nitto Denko Corporation 제조, 제품명: "NPF-TEG1465DU")을 사용하였다. 편광판의 액정 셀 측의 보호 필름의 면내 위상차는 실질적으로 제로이다. 또한, 편광판의 단일축 투과율은 약 44%이며, 길이 방향(MD)에 흡수축을 가지고 있다.
(참고예 4)
(위상차 필름의 제조)
노르보르넨계 수지 필름(JSR Corporation 제조, 상품명: "ARTON", 두께: 100㎛, 폭: 1.2 m, 길이: 500 m)의 롤 형상 권취체로부터 필름을 순차적으로 조출하면서, 필름을 롤 타입 종 일축 연신법에 의해 150℃에서 길이 방향으로 1.3배로 연신한 후, 폭 1 m를 갖도록 재단하였다. 그리하여, 장척상 위상차 필름을 얻었다. 얻어진 위상차 필름은, 길이 방향(MD)에 지상축을 가지고 있었다. 얻어진 위상차 필름의 두께는 70㎛이고, 면내 위상차 Re[590]은 55 nm, 폭방향에서의 Re[590]의 편차는 5 nm, 지상축의 축 정확도는 0.5°이었다. 얻어진 위상차 필름의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz의 관계를 가지고 있었다.
(참고예 5)
(위상차 필름의 제조)
노르보르넨계 수지 필름(Zeon Corporation 제조, 상품명: "ZEONOR", 두께: 100㎛, 폭: 1.3 m, 길이: 1,000 m)의 롤 형상 권취체로부터 필름을 순차적으로 조출하면서, 필름을 롤 타입 종 일축 연신법에 의해 140℃에서 길이 방향으로 1.15배로 연신한 후, 폭 1 m를 갖도록 재단하였다. 그리하여, 장척상 위상차 필름을 얻었다. 얻어진 위상차 필름은, 그 길이 방향(MD)에 지상축을 가지고 있었다. 얻어진 위상차 필름의 두께는 94㎛이고, 면내 위상차 Re[590]은 64 nm, 폭방향에서의 Re[590]의 편차는 4 nm, 지상축의 축 정확도는 0.8°이었다. 얻어진 위상차 필름의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz의 관계를 가지고 있었다.
(참고예 6)
(위상차 필름의 제조)
노르보르넨계 수지 필름(JSR Corporation 제조, 상품명: "ARTON", 두께: 100㎛, 폭: 1.2 m, 길이: 500 m)의 롤 형상 권취체로부터 필름을 순차적으로 조출하면서, 필름을 텐터 타입 횡 일축 연신법에 의해 150℃에서 그 횡 방향으로 1.3배로 연신한 후, 폭 1 m를 갖도록 재단하였다. 그리하여, 장척상 위상차 필름을 얻었다. 얻어진 위상차 필름은, 그 짧은 방향(TD)에 지상축을 가지고 있었다. 얻어진 위상차 필름의 두께는 72㎛이고, 면내 위상차 Re[590]은 53 nm, 폭방향에서의 Re[590]의 편차는 8 nm, 지상축의 축 정확도는 1.5°이었다. 얻어진 위상차 필름의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz의 관계를 가지고 있었다.
(참고예 7)
(위상차 필름의 제조)
노르보르넨계 수지 필름(Zeon Corporation 제조, 상품명: "ZEONOR", 두께: 100㎛, 폭: 1.3 m, 길이: 1,000 m)의 롤 형상 권취체로부터 필름을 순차적으로 조출하면서, 필름을 텐터 타입 횡 일축 연신법에 의해 140℃에서 횡 방향으로 1.15배로 연신한 후, 폭 1 m를 갖도록 재단하였다. 그리하여, 장척상 위상차 필름을 얻었다. 얻어진 위상차 필름은, 짧은 방향(TD)에 지상축을 가지고 있었다. 얻어진 위상차 필름의 두께는 94㎛이고, 면내 위상차 Re[590]은 60 nm, 폭방향에서의 Re[590]의 편차는 4.5 nm, 지상축의 축 정확도는 1.8°이었다. 얻어진 위상차 필름의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz의 관계를 가지고 있었다.
(참고예 8)
(위상차 필름(O 플레이트)의 제조)
롤들을 120℃로 가열하고 하부 롤/상부 롤의 회전 속도비를 1.1로 설정하면서, 미연신의 노르보르넨계 수지 필름(Zeon Corporation 제조, "ZEONOR" 필름)을 압연하였다. 그리하여, 롤 형상의 위상차 필름을 얻었다. 얻어진 위상차 필름의 면내 위상차 값은 90 nm이고, 평균 경사각은 30°이고, 분자의 굴절률비는 3이고, 지상축 방향은 길이 방향이었다. 얻어진 경사 배향된 위상차 필름의 분자의 굴절률 타원체는 nx>ny>nz의 관계를 가지고 있었다.
(참고예 9)
(위상차 필름(O 플레이트)의 제조)
하부 롤/상부 롤의 회전 속도비를 1.25로 설정한 것 이외에는 참고예 8과 동일한 조작을 수행하였다. 이어서, 얻어진 필름을, 연신 온도 120℃ 및 연신 배율 1.15배에서 필름의 짧은 방향(TD방향)으로 연신하였다. 그리하여, 롤 형상의 위상차 필름을 얻었다. 얻어진 위상차 필름의 면내 위상차 값은 30 nm이고, 평균 경사각은 50°이고, 분자의 굴절률비는 5.2이고, 지상축 방향은 짧은 방향이었다. 얻어진 경사 배향된 위상차 필름의 분자의 굴절률 타원체는 nx>ny>nz의 관계를 가지고 있었다.
(참고예 10)
(위상차 필름 A(O 플레이트)의 제조)
하기 식(IV)으로 나타내는 고분자 액정 화합물(중량 평균 분자량: 5,000) 20 중량부와 중합성 액정 화합물(BASF 제조, 상품명: "PaliocolorLC242", ne=1.654, no=1.523) 80 중량부를, 시클로펜타논 30 중량부에 용해시켰다. 얻어진 용액에 표면 조정제(BYK Chemie 제조, 상품명: "BYK375") 0.3 중량부를 첨가한 후, 혼합물에 중합 개시제(Ciba 제조, 상품명: "IRGACURE 907") 5 중량부를 첨가하였다. 게다가, 고형분 농도가 20 wt% 이도록 시클로펜타논을 혼합물에 첨가하였다. 그리하여, 도포 용액을 얻었다.
[화학식 2]
Figure pct00004
폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(Toray Industries, Inc. 제조, 상품명: "RC06")을 필름의 길이 방향으로 러빙 처리하였다. 그리하여, 배향 기재를 얻었다. 배향 기재의 러빙 처리 표면에 상기 도포 용액을 균일하게 도포하였다. 그리하여, 도포층(Re[590]=90 nm)을 형성하였다. 도포층을 80℃에서 공기 순환식 오븐 내에서 2분간 가열 건조하였다. 그리하여, 경사 배향된 액정 고화층(Re[590]=90 nm)을 형성하였다. 고화층 표면의 파장 365 nm 에서의 조사량이 500 mJ/cm2가 되도록, 공기 분위기하에서 컨베이어식 자외선 조사 장치를 이용하여 자외선을 조사함으로써 고화층을 경화시켰다. 그리하여, 배향 기재 상에 액정 경화층인 위상차 필름 A(두께:1.5㎛)가 적층된 적층체 A를 형성하였다. 얻어진 위상차 필름 A의 면내 위상차 값 Re[590]은 90 nm이고, 평균 경사각은 35°이고, 지상축 방향은 0°이었다(모든 값은 중간값임). 얻어진 경사 배향된 위상차 필름의 분자의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz의 관계를 가지고 있었다.
(참고예 11)
(위상차 필름 B의 제조)
이미 연신되어 있는 시판되는 장척상 노르보르넨계 수지 필름(Zeon Corporation 제조, 상품명: "ZEONOR")을 위상차 필름 B로서 사용하였다. 위상차 필름 B의 면내 위상차 값 Re[590]은 130 nm이고, Nz 계수는 1.5이고, 지상축 방향은 90°이었다(모든 값은 중간값임). 필름의 굴절률 타원체는 nx>ny>nz의 관계를 가지고 있었다.
(참고예 12)
(위상차 필름(O 플레이트)의 제조)
롤들을 120℃로 가열하고 하부 롤/상부 롤의 회전 속도비를 1.25로 설정하면서, 미연신의 노르보르넨계 수지 필름(Zeon Corporation 제조, "ZEONOR" 필름)을 압연하였다. 그리하여, 롤 형상의 위상차 필름을 얻었다. 필름을, 연신 온도 120℃ 및 연신 배율 1.35배에서 필름의 짧은 방향(TD 방향)으로 연신하였다. 그리하여, 롤 형상의 위상차 필름 I를 얻었다. 얻어진 위상차 필름의 면내 위상차 값 Re[590]은 50 nm이고, 두께 방향 위상차 값 Rth[590]은 150 nm이고, 평균 경사각은 18°이고, 지상축 방향은 0°(길이 방향)이었다(모든 값은 중간값임). 게다가 얻어진 경사 배향 위상차 필름의 분자의 굴절률 타원체는 nx=ny>nz의 관계를 가지고 있었다.
(참고예 13)
(액정 셀)
VA 모드의 액정 셀을 포함하는 액정 표시 장치(SONY Corporation 제조, 32인치 액정 텔레비전, 모델: S-2500)로부터 액정 패널을 꺼낸 후, 액정 셀의 상하에 배치된 모든 광학 필름을 제거하였다. 그후, 액정 셀의 상하의 유리 기판의 표면을 사용하기 전에 세정하였다.
(참고예 14)
(액정 셀)
TN 모드의 액정 셀을 포함하는 액정 표시 장치(BENQ 제조, 17인치 액정 모니터, 모델: "FP71+")로부터 액정 패널을 꺼낸 후, 액정 셀의 상하에 배치된 모든 광학 필름을 제거하였다. 그후, 액정 셀의 상하의 유리 기판의 표면을 사용하기 전에 세정하였다.
(실시예 1)
(적층 광학체의 제조)
참고예 1에서 얻어진 편광 필름과 참고예 4에서 얻어진 위상차 필름을, 아크릴 점착제(두께:20㎛)를 개재하여 도 3에 나타내는 바와 같이 롤-투-롤 공정에 의해 서로 부착하였다. 그리하여, 롤 형상의 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 1은 사용된 위상차 필름의 축 정확도, 및 얻어진 적층 광학체의 총 두께와 치수 변화율을, 후술하는 액정 표시 장치의 휘도 불균일과 함께 나타낸다.
(액정 표시 장치의 제조)
상기 서술된 바와 같이 얻어진 롤 형상의 적층 광학체(원 필름)를, 참고예 13의 액정 셀의 사이즈에 대응하도록 재단하였음에 유의해야 한다. 그리하여, 광학 필름을 얻었다. 광학 필름의 길이 방향과 편광 필름의 흡수축이 서로 직교하도록 재단하였음에 유의해야 한다. 동일한 원 필름으로부터 2개의 광학 필름을 재단한 후, 필름들 각각을 참고예 13의 액정 셀의 상하에 아크릴 점착제(두께:20㎛)를 개재하여 부착하였다. 그리하여, 액정 패널을 얻었다. 이 액정 패널을, 상기 액정 셀을 꺼낸 액정 표시 장치의 백라이트 유닛과 결합하였다. 그리하여, 액정 표시 장치를 얻었다. 하기 표 1은 얻어진 액정 표시 장치의 휘도 불균일을 나타내고, 도 5a 는 장치의 표시 화면(검은 화상)을 촬영한 사진을 나타내고, 도 5b 는 표시 화면의 휘도 분포를 나타낸다. 휘도 분포는, 검은 화상으로부터 면내의 휘도를 측정하고 휘도 범위에 따라 휘도를 색 코딩 (color-coding) 함으로써 획득된다.

 편광 필름
(흡수축 방향)		 위상차 필름 두께
(㎛)		 치수 변화율 (고온) 치수 변화율 (고온,고습) 휘도 불균일(cd)
지상축
방향		 축
정확도
실시예 1 참고예 1
(TD)		 참고예 4
(MD)		 0.5° 116 ±0.07% ±0.03% 0.0269
실시예 2 참고예 1
(TD)		 참고예 5
(MD)		 0.8° 140 ±0.09% ±0.05% 0.0280
비교예 1 참고예 3
(MD)		 참고예 6
(TD)		 1.5° 166 ±0.33% ±0.18% 0.0379
비교예 2 참고예 3
(MD)		 참고예 7
(TD)		 1.8° 190 ±0.38% ±0.19% 0.0439
(실시예 2)
위상차 필름으로서 참고예 5에서 얻어진 위상차 필름을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 롤 형상의 적층 광학체를 얻었다. 이 적층 광학체(원 필름)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 액정 표시 장치를 제조하였다. 상기 표 1은, 사용된 위상차 필름의 축 정확도, 얻어진 적층 광학체의 총두께 및 치수 변화율, 그리고 액정 표시 장치의 휘도 불균일을 나타낸다. 게다가, 도 6a는 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면(검은 화상)을 촬영한 사진을 나타내고, 도 6b는 표시 화면의 휘도 분포를 나타낸다.
(비교예 1)
참고예 1의 편광 필름 대신에 참고예 3의 시판되는 편광판을 사용한 것; 그리고 위상차 필름으로서 참고예 6에서 얻어진 위상차 필름을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 롤 형상의 적층 광학체를 얻었다. 이 적층 광학체(원 필름)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 액정 표시 장치를 제조하였다. 상기 표 1은, 사용된 위상차 필름의 축 정확도, 얻어진 적층 광학체의 총두께 및 치수 변화율, 그리고 액정 표시 장치의 휘도 불균일을 나타낸다. 게다가, 도 7a는 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면(검은 화상)을 촬영한 사진을 나타내고, 도 7b는 표시 화면의 휘도 분포를 나타낸다.
(비교예 2)
참고예 1의 편광 필름 대신에 참고예 3의 시판되는 편광판을 사용한 것; 그리고 위상차 필름으로서 참고예 7에서 얻어진 위상차 필름을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 롤 형상의 적층 광학체를 얻었다. 이 적층 광학체(원 필름)를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 액정 표시 장치를 제조하였다. 상기 표 1은, 사용된 위상차 필름의 축 정확도, 얻어진 적층 광학체의 총두께 및 치수 변화율, 그리고 액정 표시 장치의 휘도 불균일을 나타낸다. 게다가, 도 8a는 얻어진 액정 표시 장치의 표시 화면(검은 화상)을 촬영한 사진을 나타내고, 도 8b는 표시 화면의 휘도 분포를 나타낸다.
(실시예 1~2 및 비교예 1~2에 대한 평가)
표 1로부터 분명한 바와 같이, 길이 방향에 지상축을 갖는 위상차 필름은, 짧은 방향에 지상축을 갖는 위상차 필름에 비해 지상축의 축 정확도가 더 우수하다. 게다가, 실시예 1~2의 적층 광학체는, 비교예 1~2의 적층 광학체에 비해 치수 변화율이 현저하게 우수하다. 이들의 특성으로 인해, 실시예 1~2의 액정 표시 장치 각각의 휘도 불균일은, 비교예 1~2의 액정 표시 장치 각각의 휘도 불균일에 비해 현저하게 작다. 게다가, 도 5a 및 도 5b ~ 도 8a 및 도 8b를 비교하면 분명한 바와 같이, 실시예 1~2의 액정 표시 장치 각각의 표시 불균일은, 비교예 1~2의 액정 표시 장치 각각의 표시 불균일에 비해 현격히 개선되어 있다.
(실시예 3)
(적층 광학체의 제조)
참고예 2에서 얻어진 편광 필름과 참고예 8에서 얻어진 위상차 필름을, 아크릴 점착제(두께: 20㎛)를 개재하여 도 3에 나타내는 바와 같이 롤-투-롤 공정에 의해 서로 부착하였다. 그리하여, 롤 형상의 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 2 는 적층 광학체의 개요를 나타낸다.
(비교예 3)
상기 편광 필름 대신에 참고예 3의 시판되는 편광판을 사용한 것 이외에는 실시예 3과 동일한 방식으로 롤 형상의 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 2 는 적층 광학체의 개요를 나타낸다.
(비교예 4)
상기 편광 필름 대신에 참고예 3의 시판되는 편광판을 사용하였다. 참고예 8에서 얻어진 편광판과 위상차 필름을 펀칭 머신을 이용하여 소정의 사이즈로 펀칭한 후, 얻어진 조각들을 단일판 부착 머신을 이용하여 아크릴 점착제(두께: 20㎛)를 개재하여 서로 부착하였다. 그리하여, 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 2 는 적층 광학체의 개요를 나타낸다.
(비교예 5)
상기 편광 필름 대신에 참고예 3의 시판되는 편광판을 사용한 것; 그리고 참고예 8에서 얻어진 위상차 필름 대신에 참고예 9에서 얻어진 위상차 필름을 사용한 것 이외에는 실시예 3과 동일한 방식으로 롤 형상의 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 2는 적층 광학체의 개요를 나타낸다.
실시예 3 비교예 3 비교예 4 비교예 5
편광 필름의 흡수축 방향 (°) 90 0 90 0
위상차 필름의 지상축 방향 (°) 0 0 0 90
제조 방법 롤-투-롤 롤-투-롤 펀칭 롤-투-롤
(실시예 4)
(액정 표시 장치의 제조)
실시예 3에서 얻어진 롤 형상의 적층 광학체(원 필름)를, 참고예 14의 액정 셀의 사이즈에 대응하도록 재단하였음에 유의해야 한다. 그리하여, 광학 필름을 얻었다. 광학 필름의 길이 방향과 편광 필름의 흡수축 간에 형성된 각도가 45°가 되도록 재단하였음에 유의해야 한다. 동일한 원 필름으로부터 2개의 광학 필름을 재단한 후, 필름들을 각각 참고예 14의 액정 셀의 상하에 아크릴 점착제(두께:20㎛)를 개재하여 부착하였다. 그리하여, 액정 패널을 얻었다. 이 액정 패널을, 상기 액정 셀을 꺼낸 액정 표시 장치의 백라이트 유닛과 결합하였다. 그리하여, 액정 표시 장치를 얻었다. 하기 표 3은 액정 표시 장치에 있어서의 각 층의 광학 축의 위치 관계를 나타낸다.
(비교예 6)
실시예 3에서 얻어진 적층 광학체 대신에 비교예 3에서 얻어진 적층 광학체를 사용한 것 이외에는 실시예 4와 동일한 방식으로 액정 표시 장치를 얻었다. 하기 표 3은 액정 표시 장치에 있어서의 각 층의 광학 축의 위치 관계를 나타낸다.
(비교예 7)
실시예 3에서 얻어진 적층 광학체 대신에 비교예 4에서 얻어진 적층 광학체를 사용한 것 이외에는 실시예 4와 동일한 방식으로 액정 표시 장치를 얻었다. 하기 표 3은 액정 표시 장치에 있어서의 각 층의 광학 축의 위치 관계를 나타낸다.
(비교예 8)
실시예 3에서 얻어진 적층 광학체 대신에 비교예 5에서 얻어진 적층 광학체를 사용한 것 이외에는 실시예 4와 동일한 방식으로 액정 표시 장치를 얻었다. 하기 표 3은 액정 표시 장치에 있어서의 각 층의 광학 축의 위치 관계를 나타낸다.
각 층의 광학 축 등의 방향 (°) 실시예 4 비교예 6 비교예 7 비교예 8
광학 필름 편광 필름의 흡수축 45 135 45 45
위상차 필름의 지상축 -45 135 -45 -45
액정 셀 액정 셀의 상부판 러빙 방향 -135 -135 -135 -135
액정 셀의 하부판 러빙 방향 -45 -45 -45 -45
광학 필름 위상차 필름의 지상축 45 45 45 45
편광 필름의 흡수축 135 45 135 135
(실시예 3~4 및 비교예 3~8에 대한 평가)
(1) 콘트라스트
실시예 4의 액정 표시 장치 및 비교예 6의 액정 표시 장치의, 극각 40°방향으로부터 상하 좌우 방향에 있어서의 콘트라스트를 산출하였다. 표 4는 결과를 나타낸다.
실시예 4 비교예 6
상 2,503 17
하 124 57
좌 198 39
우 90 44
표 4로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예의 광학 필름을 사용한 액정 표시 장치의 모든 방향에서의 콘트라스트는, 비교예 6의 액정 표시 장치에 비해 현격히 크다. 비교예 6에서는, 위상차 필름의 지상축과 편광 필름의 흡수축이 롤-투-롤 공정에 의해 직교할 수 없기 때문에, 시야각 보상이 불충분하다.
(2) 축 어긋남: 롤-투-롤 공정과 단일판 부착 간의 비교
실시예 3에서 얻어진 적층 광학체로부터 재단된 광학 필름과 비교예 4에서 얻어진 적층 광학체(광학 필름)에 대해, 편광 필름의 흡수축과 위상차 필름의 지상축 간의 축 어긋남의 관점에서 서로 비교하였다. 구체적으로, 실시예 3 및 비교예 4 각각의 10개의 광학 필름을 제조한 후, 광학 필름 각각의 90°로부터의 어긋남을 측정하였다. 표 5는 어긋남의 평균 및 최대를 나타낸다.
어긋남 (°) 실시예 3 비교예 4
평균 0.04 0.06
최대 0.29 0.77
표 5로부터 분명한 바와 같이, 롤-투-롤 공정에 기초한 실시예 3의 광학 필름의 축 어긋남 정도는, 단일판 부착에 기초한 비교예 4의 광학 필름에 비해 현저하게 더 작다.
(3) 축 어긋남: 롤-투-롤 공정에 기초한 원 필름들 간의 비교
실시예 3에서 얻어진 롤 형상의 적층 광학체(원 필름)와 비교예 5에서 얻어진 롤 형상의 적층 광학체(원 필름)에 대해, 편광 필름의 흡수축과 위상차 필름의 지상축 간의 축 어긋남을 비교하였다. 구체적으로, 각각의 롤(원 필름) 에 있어서 90°로부터의 어긋남은 50 mm 마다 측정되었다. 표 6은 어긋남의 평균, 최대, 최소 및 3σ(σ는 표준 편차)을 나타낸다.
어긋남 (°) 실시예 3 비교예 5
평균 0.140368 0.672500
최대 0.527117 1.500000
최소 0.007117 0.150000
3σ 0.387394 0.911803
표 6으로부터 분명한 바와 같이, 실시예 3의 적층 광학체의 축 어긋남 정도는, 비교예 5의 적층 광학체에 비해 휠씬 작다. 비교예 5의 적층 광학체는 (길이 방향에 흡수축을 갖는) 통상적인 편광판을 사용하기 때문에, 흡수축과 위상차 필름 (O 플레이트) 의 지상축이 직교하도록 O 플레이트의 지상축은 짧은 방향으로 발현되어야 한다. O 플레이트의 지상축을 짧은 방향으로 발현시키는 처리는 매우 어렵다. 또한, 만일 지상축이 발현될 수 있더라도 표 6에 나타낸 바와 같이 축 어긋남이 커지는 것을 알 수 있다.
(실시예 5)
(적층 광학체의 제조)
참고예 10에서 얻어진 적층체 A와 참고예 2에서 얻어진 편광 필름을, 아크릴 점착제(두께:20㎛)를 개재하여, 도 3에 나타내는 바와 같이 롤-투-롤 공정에 의해 서로 부착하였다. 그 후, 배향 기재(PET 필름)를 제거하였다. 그리하여, 편광 필름에 위상차 필름 A가 전사된 롤 형상의 적층체 B를 얻었다. 이어서, 적층체 B와 참고예 11의 위상차 필름 B를, 위상차 필름 A와 위상차 필름 B가 서로 대향하도록 아크릴 점착제(두께:20㎛)를 개재하여 롤-투-롤 공정에 의해 서로 부착하였다. 그리하여, 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 7은 얻어진 적층 광학체의 개요를 나타낸다.
(비교예 9)
상기 편광 필름 대신에 참고예 3의 시판되는 편광판을 사용한 것 이외에는 실시예 5와 동일한 방식으로 롤 형상의 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 7은 적층 광학체의 개요를 나타낸다.
(비교예 10)
참고예 3의 시판되는 편광판, 그리고 상기 위상차 필름 A 및 위상차 필름 B를 펀칭 머신을 이용하여 소정의 사이즈로 펀칭한 후, 얻어진 조각들을 아크릴 점착제(두께:20㎛)를 개재하여, 단일판 부착 머신을 이용하여 서로 부착하였다. 그리하여, 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 7은 적층 광학체의 개요를 나타낸다.
실시예 5 비교예 9 비교예 10
편광 필름의 흡수축 방향 (°) 90 0 90
위상차 필름 A의 지상축 방향 (°) 0 0 0
위상차 필름 B의 지상축 방향 (°) 90 90 90
제조 방법 롤-투-롤 공정 롤-투-롤 공정 펀칭
(실시예 6)
(액정 표시 장치의 제조)
실시예 5에서 얻어진 롤 형상의 적층 광학체(원 필름)를 참고예 14의 액정 셀의 사이즈에 대응하도록 재단하였음에 유의해야 한다. 그리하여, 광학 필름을 얻었다. 광학 필름의 길이 방향과 편광 필름의 흡수축 간에 형성된 각도가 45°가 되도록 재단하였음에 유의해야 한다. 동일한 원 필름으로부터 2개의 광학 필름을 재단한 후, 필름들을 각각 참고예 14의 액정 셀의 상하에 아크릴 점착제(두께:20㎛)를 개재하여 서로 부착하였다. 그리하여, 액정 패널을 얻었다. 이 액정 패널을, 상기 액정 셀을 꺼낸 액정 표시 장치의 백라이트 유닛과 결합하였다. 그리하여, 액정 표시 장치를 얻었다. 하기 표 8 은 액정 표시 장치에 있어서의 각 층의 광학 축의 위치 관계를 나타낸다.
(비교예 11)
실시예 5에서 얻어진 적층 광학체 대신에 비교예 9에서 얻어진 적층 광학체를 사용한 것; 그리고 광학 필름의 길이 방향과 편광 필름의 흡수축 간에 형성된 각도가 135°가 되도록 재단한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 방식으로 액정 표시 장치를 얻었다. 하기 표 8은 액정 표시 장치에 있어서의 각 층의 광학 축의 위치 관계를 나타낸다.
(비교예 12)
실시예 5에서 얻어진 적층 광학체 대신에 비교예 10에서 얻어진 적층 광학체를 사용한 것 이외에는 실시예 6과 동일한 방식으로 액정 표시 장치를 얻었다. 하기 표 8은 액정 표시 장치에 있어서의 각 층의 광학 축의 위치 관계를 나타낸다.
각 층의 광학 축 등의 방향 (°) 실시예 6 비교예 11 비교예 12
광학 필름 편광 필름의 흡수축 135 45 135
위상차 필름 A의 지상축 45 45 45
위상차 필름 B의 지상축 315 315 315
액정 셀 액정 셀의 상부판 러빙 방향 315 315 315
액정 셀의 하부판 러빙 방향 45 45 45
광학 필름 위상차 필름 B의 지상축 45 45 45
위상차 필름 A의 지상축 135 135 135
편광 필름의 흡수축 45 135 45
(실시예 5~6 및 비교예 9~12에 대한 평가)
(1) 콘트라스트
실시예 6의 액정 표시 장치 및 비교예 11의 액정 표시 장치의, 극각 40°방향으로부터 상하 좌우 방향에 있어서의 콘트라스트를 산출하였다. 표 9는 결과를 나타낸다.
실시예 6 비교예 11
상 178 10
하 144 15
좌 700 23
우 489 25
표 9로부터 분명한 바와 같이, 실시예 6의 액정 표시 장치의 모든 방향에서의 콘트라스트는, 비교예 11의 액정 표시 장치에 비해 현격히 크다. 비교예 11에서는, 위상차 필름의 지상축과 편광 필름의 흡수축이 롤-투-롤 공정에 의해 서로 직교할 수 없기 때문에, 시야각 보상이 불충분하다.
(2) 축 어긋남: 롤-투-롤 공정과 단일판 부착 간의 비교
실시예 5에서 얻어진 적층 광학체로부터 재단된 광학 필름과 비교예 10에서 얻어진 적층 광학체(광학 필름)에 대해, 편광 필름(편광자)의 흡수축과 위상차 필름 A 및 위상차 필름 B 각각의 지상축 간의 축 어긋남의 관점에서 서로 비교하였다. 구체적으로, 실시예 5 및 비교예 10 각각의 10개의 광학 필름을 제조한 후, 광학 필름 각각의 90°로부터의 어긋남을 측정하였다. 표 10은 어긋남의 평균, 최대, 최소, 및 최대와 최소 간의 차이(range)를 나타낸다.
어긋남
(°)		 편광 필름-
위상차 필름 A		 편광 필름-
위상차 필름 B		 위상차 필름 A-
위상차 필름 B
실시예 5 비교예 10 실시예 5 비교예 10 실시예 5 비교예 10
평균 0.04 0.06 90.02 90.03 0.03 0.03
최대 0.29 0.54 90.12 90.32 0.22 0.46
최소 -0.21 -0.79 89.91 89.34 -0.2 -0.73
Range 0.5 1.33 0.21 0.98 0.42 1.19
표 10으로부터 분명한 바와 같이, 롤-투-롤 공정에 기초한 실시예 5의 광학 필름의 축 어긋남 정도는, 단일판 부착에 기초한 비교예 10의 광학 필름에 비해 휠씬 작다.
(실시예 7)
(적층 광학체의 제조)
참고예 12에서 얻어진 위상차 필름 I와 참고예 2에서 얻어진 편광 필름을, 수계 접착제(두께: 80 nm)를 개재하여, 도 3에 나타내는 바와 같이 롤-투-롤 공정에 의해 서로 부착하였다. 그리하여, 롤 형상의 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 11은 적층 광학체의 개요를 나타낸다.
(비교예 13)
상기 편광 필름 대신에 참고예 3의 시판되는 편광판을 사용한 것 이외에는 실시예 7과 동일한 방식으로 롤 형상의 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 11은 적층 광학체의 개요를 나타낸다.
(비교예 14)
참고예 12에서 얻어진 위상차 필름 I와 참고예 2에서 얻어진 편광 필름을 펀칭 머신을 이용하여 소정의 사이즈로 펀칭한 후, 얻어진 조각들을 수계 접착제(두께: 80 nm)를 개재하여, 단일판 부착 머신을 이용하여 서로 부착하였다. 그리하여, 적층 광학체를 얻었다. 하기 표 11은 적층 광학체의 개요를 나타낸다.
실시예 7 비교예 13 비교예 14
편광 필름의 흡수축 방향 (°) 90 0 90
위상차 필름 I의 지상축 방향 (°) 0 0 0
제조 방법 롤-투-롤 공정 롤-투-롤 공정 펀칭
(실시예 8)
(액정 표시 장치의 제조)
실시예 7에서 얻어진 롤 형상의 적층 광학체(원 필름)를, 참고예 14의 액정 셀의 사이즈에 대응하도록 재단하였다. 그리하여, 광학 필름을 얻었다. 광학 필름의 길이 방향과 편광 필름의 흡수축 간에 형성된 각도가 135°가 되도록 재단하였음에 유의해야 한다. 동일한 원 필름으로부터 2개의 광학 필름을 재단한 후, 필름들을 각각 참고예 14의 액정 셀의 상하에 아크릴 점착제(두께:20㎛)를 개재하여 서로 부착하였다. 그리하여, 액정 패널을 얻었다. 이 액정 패널을, 상기 액정 셀을 꺼낸 액정 표시 장치의 백라이트 유닛과 결합하였다. 그리하여, 액정 표시 장치를 얻었다. 하기 표 12는 액정 표시 장치에 있어서의 각 층의 광학 축의 위치 관계를 나타낸다.
(비교예 15)
실시예 7에서 얻어진 적층 광학체 대신에 비교예 13에서 얻어진 적층 광학체를 사용한 것; 그리고 광학 필름의 길이 방향과 편광 필름의 흡수축 간에 형성된 각도가 45°가 되도록 재단한 것 이외에는 실시예 8과 동일한 방식으로 액정 표시 장치를 얻었다. 하기 표 12는 액정 표시 장치에 있어서의 각 층의 광학 축의 위치 관계를 나타낸다.
각 층의 광학 축 등의 방향 (°) 실시예 8 비교예 15
광학 필름 편광 필름의 흡수축 45 135
위상차 필름 I의 지상축 -45 -45
액정 셀 액정 셀의 상부판 러빙 방향 -135 -135
액정 셀의 하부판 러빙 방향 -45 -45
광학 필름 위상차 필름 I의 지상축 45 45
편광 필름의 흡수축 135 45
(실시예 7~8 및 비교예 13~15에 대한 평가)
(1) 콘트라스트
실시예 8의 액정 표시 장치 및 비교예 15의 액정 표시 장치의, 극각 40°방향으로부터 상하 좌우 방향에 있어서의 콘트라스트를 산출하였다. 표 13은 결과를 나타낸다.
실시예 8 비교예 15
상 309 9
하 204 24
좌 862 28
우 443 31
표 13으로부터 분명한 바와 같이, 실시예 8의 액정 표시 장치의 모든 방향에서의 콘트라스트는, 비교예 15의 액정 표시 장치에 비해 현격히 크다. 비교예 15에서는, 위상차 필름 I의 지상축과 편광 필름의 흡수축이 롤-투-롤 공정에 의해 서로 직교할 수 없기 때문에, 시야각 보상이 불충분하다.
(2) 축 어긋남: 롤-투-롤 공정과 단일판 부착 간의 비교
실시예 7에서 얻어진 적층 광학체로부터 재단된 광학 필름과 비교예 14에서 얻어진 적층 광학체(광학 필름)에 대해, 편광 필름의 흡수축과 위상차 필름 I의 지상축 간의 축 어긋남의 관점에서 서로 비교하였다. 구체적으로, 실시예 및 비교예 각각의 10개의 광학 필름을 제조한 후, 광학 필름 각각의 90°로부터의 어긋남을 측정하였다. 표 14는 어긋남의 평균, 최대, 최소, 및 최대와 최소 간의 차이(range)를 나타낸다.
어긋남 (°) 실시예 7 비교예 14
평균 0.18 0.17
최대 0.56 1.27
최소 -0.48 -0.99
range 1.04 2.36
표 14로부터 분명한 바와 같이, 롤-투-롤 공정에 기초한 실시예 7의 광학 필름의 축 어긋남 정도는, 단일판 부착에 기초한 비교예 14의 광학 필름에 비해 휠씬 작다.
(실시예 전체에 대한 평가)
실시예 1~8 및 비교예 1~15로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 다음의 적층 광학체가 얻어진다. 적층 광학체는 제조 효율이 우수하고, 위상차 필름의 지상축의 축 어긋남이 극히 작고, 그 필름의 위상차 불균일이 극히 작고, 또한, 고온 고습 환경하에서의 치수 변화가 극히 작다. 휘도 불균일, 표시 불균일 및 콘트라스트 각각이 우수한 액정 표시 장치가 얻어진다는 것을 알 수 있다.
산업상이용가능성
본 발명의 적층 광학체 및 광학 필름은 각각 액정 표시 장치에 바람직하게 이용될 수 있다. 본 발명의 적층 광학체 및 광학 필름은 각각 대형 화면 용도의 액정 표시 장치에 특히 바람직하게 이용될 수 있다. 본 발명의 액정 표시 장치는, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터 모니터, 노트북 퍼스널 컴퓨터 또는 복사기와 같은 OA 디바이스, 휴대전화, 시계, 디지털 카메라, 휴대 정보 단말 (PDA) 또는 휴대 게임기와 같은 휴대용 디바이스, 비디오 카메라, 텔레비전 세트 또는 전자레인지와 같은 가정용 전기 기기, 백 모니터, 카 내비게이션 시스템용 모니터 또는 카 오디오와 같은 차재용 디바이스, 상업 점포용 인포메이션 모니터와 같은 디스플레이 디바이스, 감시용 모니터와 같은 경비 디바이스, 또는 간호용 모니터 또는 의료용 모니터와 같은 간호/의료 디바이스에 바람직하게 이용될 수 있다.
10: 적층 광학체
10': 광학 필름
11: 편광 필름
11a: 기재층
11b: 친수성 고분자층
12: 위상차 필름
13: 제 2 위상차 필름
20: 액정 셀
100: 액정 표시 장치

Claims (17)

  1. 장척상 (elongated) 적층 광학체로서,
    짧은 방향에 흡수축을 가지며, 이색성 물질이 흡착되는 친수성 고분자층 및 기재층을 포함하는 장척상 편광 필름; 및
    길이 방향에 지상축 (slow axis) 을 갖는 장척상 위상차 필름을 포함하는, 장척상 적층 광학체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 친수성 고분자층은 1 ㎛ 내지 10 ㎛ 의 두께를 갖는, 장척상 적층 광학체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기재층은 또한 상기 친수성 고분자층에 대한 보호층으로서 기능하는, 장척상 적층 광학체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상차 필름은 경사 배향된 분자들을 함유하는, 장척상 적층 광학체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위상차 필름에서의 상기 분자들은, 상기 위상차 필름의 두께 방향을 따라 연속적으로 또는 간헐적으로 경사져 있고,
    상기 분자들이 면에 평행하게 배열되어 있는 경우의 경사각이 0°로 설정될 때, 상기 친수성 고분자층 측에서의 경사각이 상기 친수성 고분자층과는 반대측에서의 경사각보다 20°내지 70°만큼 더 큰, 장척상 적층 광학체.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 경사 배향된 분자들은 10°내지 40°의 평균 경사각을 갖는, 장척상 적층 광학체.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상차 필름에서의 상기 분자들 각각의 굴절률 타원체는 nx>ny=nz 의 관계를 갖는, 장척상 적층 광학체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 위상차 필름의 상기 친수성 고분자층과는 반대측에, 짧은 방향에 지상축을 가지며 굴절률 타원체가 nx>ny>nz 의 관계를 갖는 장척상 제 2 위상차 필름을 더 포함하는, 장척상 적층 광학체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 위상차 필름은 80 내지 160 nm 의 면내 위상차 값 Re2[590] 및 1.1 내지 1.8 의 Nz 계수를 갖는, 장척상 적층 광학체.
  10. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상차 필름에서의 상기 분자들 각각의 굴절률 타원체는 nx=ny>nz 의 관계를 갖는, 장척상 적층 광학체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위상차 필름은 100 nm 이하의 면내 위상차 값 Re1[590] 및 50 nm 내지 200 nm 의 두께 방향 위상차 값 Rth1[590] 을 갖는, 장척상 적층 광학체.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    장척상 제 2 위상차 필름을 더 포함하며,
    상기 제 2 위상차 필름은 100 nm 미만의 면내 위상차 값 Re2[590] 및 200 nm 미만의 두께 방향 위상차 값 Rth2[590] 을 갖는, 장척상 적층 광학체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 위상차 필름 및 상기 제 2 위상차 필름은, 면내 위상차 값의 합계 Re1+2[590] 가 10 nm 이상이고, 두께 방향 위상차 값의 합계 Rth1 +2[590] 가 50 nm 내지 300 nm 인, 장척상 적층 광학체.
  14. 장척상 (elongated) 적층 광학체의 제조 방법으로서,
    친수성 고분자를 함유하는 조성물을 장척상 기재에 도포하여 박막을 형성하는 단계;
    상기 기재와 함께 상기 박막을 연신하는 단계;
    상기 연신된 박막을 염색하여 기재층 및 친수성 고분자층을 포함하는 장척상 편광 필름을 제공하는 단계; 및
    상기 편광 필름과 장척상 위상차 필름의 길이 방향들을 정렬시키면서 상기 편광 필름과 상기 장척상 위상차 필름을 서로 연속적으로 부착하는 단계를 포함하는, 장척상 적층 광학체의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 박막의 연신은 상기 기재와 함께 짧은 방향에서 수행되는, 장척상 적층 광학체의 제조 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 장척상 적층 광학체를 재단 또는 펀칭함으로써 획득되는, 광학 필름.
  17. 제 16 항에 기재된 광학 필름; 및
    액정 셀을 포함하는, 액정 표시 장치.
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