KR20120137277A - 패턴 위상차 필름용 액정 조성물, 패턴 위상차 필름 및 입체 표시 장치 - Google Patents

패턴 위상차 필름용 액정 조성물, 패턴 위상차 필름 및 입체 표시 장치 Download PDF

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니폰 제온 가부시키가이샤
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Abstract

표면의 요철이 작은 패턴 위상차 필름을 제조할 수 있는 패턴 위상차 필름용 액정 조성물을 제공한다.
패턴 위상차 필름용 액정 조성물에 (A) 중합성 액정 모노머 70중량부 이상 99중량부 이하와, (B) 중합성 비액정 모노머 1중량부 이상 30중량부 이하와, (C) 광중합 개시제 0.1중량부 이상 10중량부 이하와, (D) 불소 함유 계면활성제 0.01중량부 이상 1중량부 이하를 포함시킨다.

Description

패턴 위상차 필름용 액정 조성물, 패턴 위상차 필름 및 입체 표시 장치{LIQUID CRYSTAL COMPOSITION FOR PATTERNED RETARDATION FILM, PATTERNED RETARDATION FILM, AND STEREOSCOPIC DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물, 및 그것을 이용한 패턴 위상차 필름 및 입체 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치 등의 표시 장치에는, 다양한 광학 필름이 설치된다. 이 광학 필름의 하나로서, 액정 조성물을 경화시킨 층을 구비하는 필름이 종래부터 알려져 있다(특허문헌 1 내지 3 참조). 이러한 필름은, 보통 액정 조성물을 적절한 기재의 표면에 도포하고, 필요에 따라 배향 처리 등을 행한 후에, 액정 조성물을 경화시키는 것에 의해 제조된다.
일본 특허 제4553769호 공보 일본 특허공개 제2008-107823호 공보 일본 특허공개 제2008-242001호 공보
최근 개발이 진행되는 입체 표시 장치에 있어서의 표시 방식 중, 대표적인 방식 중 하나로 패시브 방식이라고 불리는 방식이 있다. 패시브 형식의 입체 표시 장치에서는, 보통 동일 화면 내에 우안(右眼)용 화상과 좌안(左眼)용 화상을 동시에 표시시켜, 이들의 화상을 전용 안경을 이용하여 좌우의 눈 각각으로 나누도록 하고 있다. 그 때문에, 패시브 형식의 입체 표시 장치에는, 좌우의 눈 각각에 대응한 화상을 각각 다른 위치에 다른 편광 상태로 표시시키기 위해서, 다른 면내(面內) 위상차(retardation)를 갖는 2 종류 이상의 영역을 면내의 다른 위치에 갖는 위상차 필름(즉, 「패턴 위상차 필름」)이 설치되는 경우가 있다.
상기 패턴 위상차 필름은, 액정 조성물로부터 제조되는 경우가 있다. 액정 조성물로부터 제조되는 패턴 위상차 필름은, 액정 조성물의 경화물로 이루어지는 층을 구비하고, 이 층이, 다른 위상차를 갖는 2 종류 이상의 영역을 갖도록 되어 있다.
그러나, 액정 조성물로부터 제조되는 패턴 위상차 필름에서는, 액정 조성물의 경화물로 이루어지는 층의 두께가 불균일하게 되어, 그 표면에 요철이 형성되는 경우가 있었다. 상기 두께의 불균일은, 각 영역의 두께가 다름에 따라 생긴 것이며, 특히, 0에 가까운 면내 위상차를 갖는 영역의 두께는, 다른 영역의 두께에 비교하여 현저히 두껍게 되는 경우가 많았다.
액정 조성물의 경화물로 이루어지는 층의 표면에 요철이 있으면, 패턴 위상차 필름을 다른 광학 필름과 접합할 때에, 패턴 위상차 필름과 광학 필름의 계면에 기포가 섞여들기 쉬워질 우려가 있다. 또한, 입체 표시 장치 내에는, 입체 화상(3D 화상)의 표시와 평면 화상(2D 화상)의 표시를 바꿀 수 있는 것이 있지만, 상기와 같은 요철이 있으면, 평면 화상의 사상성(寫像性)(즉, 화상의 선명함)이 저하될 우려가 있었다.
본 발명은 상기의 과제를 감안하여 창안된 것이며, 표면의 요철이 작은 패턴 위상차 필름을 제조할 수 있는 패턴 위상차 필름용 액정 조성물, 표면의 요철이 작은 패턴 위상차 필름, 및 그것을 구비한 입체 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 중합성 액정 모노머와, 중합성 비액정 모노머와, 광중합 개시제와, 불소를 포함하는 계면활성제를 소정의 비율로 조합하여 포함하는 액정 조성물은, 상기 액정 조성물의 경화물로 이루어지는 층에서 다른 위상차를 갖는 2 종류 이상의 영역을 설치하여도, 그들의 영역 사이의 두께 차이가 커지지 않기 때문에, 패턴 위상차 필름의 표면의 요철을 작게 할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 이하의 〔1〕 내지 〔8〕과 같다.
〔1〕 (A) 중합성 액정 모노머와 (B) 중합성 비액정 모노머의 합계량을 100중량부로 하여,
(A) 중합성 액정 모노머 70중량부 이상 99중량부 이하와,
(B) 중합성 비액정 모노머 1중량부 이상 30중량부 이하와,
(C) 광중합 개시제 0.1중량부 이상 10중량부 이하와,
(D) 불소를 포함하는 계면활성제 0.01중량부 이상 1중량부 이하를 함유하는, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물.
〔2〕 〔1〕에 있어서, 상기 (B) 성분으로서, 다작용 중합성 비액정 모노머를 포함하고,
상기 패턴 위상차 필름용 액정 조성물의 네마틱-아이소트로픽 전이 온도가 40℃ 이상 100℃ 이하인, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물.
〔3〕 〔1〕 또는 〔2〕에 있어서, 상기 (A) 성분의 파장 546nm에서의 굴절률 이방성(Δn)이 0.01 내지 0.20인, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물.
〔4〕 〔1〕 내지 〔3〕 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (A) 성분으로서, 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물.
[화학식 1]
Figure pat00001
여기서, 상기 화학식 1에 있어서,
R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 12의 알킬렌기를 나타낸다.
〔5〕 〔1〕 내지 〔4〕 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (D) 성분이 비이온형 계면활성제인, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물.
〔6〕 〔1〕 내지 〔5〕 중 어느 한 항에 기재된 패턴 위상차 필름용 액정 조성물의 경화물로 이루어지는 층을 구비하고,
상기 층이, 다른 위상차를 갖는 2 종류 이상의 영역을 갖는, 패턴 위상차 필름.
〔7〕 〔6〕에 있어서, 상기 층의 최대 두께가 1㎛ 내지 10㎛인, 패턴 위상차 필름.
〔8〕 〔6〕 또는 〔7〕에 기재된 패턴 위상차 필름을 구비하는, 입체 표시 장치.
본 발명에 의하면, 표면의 요철이 작은 패턴 위상차 필름을 제조할 수 있는 패턴 위상차 필름용 액정 조성물, 표면의 요철이 작은 패턴 위상차 필름, 및 그것을 구비한 입체 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 1은 일례로서의 액정 경화물층을 그 두께 방향에 대하여 평행하게 절단한 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 액정 경화물층이 가질 수 있는 패턴의 일례를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 입체 표시 장치로서 이용할 수 있는 액정 표시 장치의 예를 개략적으로 나타내는 분해 평면도이다.
도 4는 거품 혼입 평가에서의 시험의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 비교예 1에서 촬영한 현미경 사진을 나타내는 도면이다.
도 6은 사상성 평가에서 이용한 사상성 평가 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 실시 형태 및 예시물 등을 나타내어 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하에 드는 실시 형태 및 예시물 등에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 특허청구의 범위 및 그의 균등 범위를 일탈하지 않는 범위에서 임의로 변경하여 실시할 수도 있다. 또한, 이하의 설명에서, 「(메트)아크릴」이란, 「아크릴」 및 「메타크릴」임을 의미하고, 「(메트)아크릴레이트」란, 「아크릴레이트」 및 「메타크릴레이트」임을 의미한다. 또한, 「위상차」란, 달리 양해를 구하지 않는 한, 면내 위상차(retardation)임을 의미한다.
[1. 액정 조성물]
본 발명의 패턴 위상차 필름용 액정 조성물(이하, 적절히 「본 발명의 액정 조성물」이라고 하는 경우가 있다.)은, (A) 중합성 액정 모노머와, (B) 중합성 비액정 모노머와, (C) 광중합 개시제와, (D) 불소를 포함하는 계면활성제를 함유한다.
〔1-1. (A) 중합성 액정 모노머〕
(A) 중합성 액정 모노머란, 중합성기를 갖는 액정 화합물을 말한다. 또한, 중합성기란, 적절한 조건에서 중합 반응을 생성시켜 상기 중합성기를 포함하는 화합물을 중합시키는 기이다. 중합성기로서는, 예컨대, 카복실기, (메트)아크릴기, 에폭시기, 싸이오에폭시기, 머캅토기, 아이소사이아네이트기, 아이소싸이오사이아네이트기, 옥세테인기, 씨에탄일기, 아지리딘일기, 피롤기, 바이닐기, 알릴기, 푸마레이트기, 신나모일기, 옥사졸린기, 하이드록실기, 알콕시실릴기, 및 아미노기 등을 들 수 있다. 한편, 1 분자 중에 포함되는 중합성기는, 1 종류이어도 좋고, 2 종류 이상이어도 좋다. 또한, 1 분자당 중합성기의 수는, 보통 1개 이상이며, 바람직하게는 2개 이상이 좋다.
(A) 중합성 액정 모노머가 중합하면, 본 발명의 액정 조성물도 경화된다. 보통, 이렇게 하여 얻어지는 본 발명의 액정 조성물의 경화물에서, 중합 전의 (A) 중합성 액정 모노머의 배향 상태는 유지된다. 따라서, (A) 중합성 액정 모노머의 배향 상태를 제어하는 것에 의해 본 발명의 액정 조성물의 경화물의 굴절률 이방성(Δn)을 조정할 수 있고, 나아가서는 본 발명의 액정 조성물의 경화물로 이루어지는 층(이하, 적절히 「액정 경화물층」이라고 한다.)의 면내 위상차를 조정할 수 있다.
(A) 중합성 액정 모노머로서는, 예컨대, 일본 특허공개 평11-130729호 공보, 일본 특허공개 평8-104870호 공보, 일본 특허공개 제2005-309255호 공보, 일본 특허공개 제2005-263789호 공보, 일본 특허공표 2001-519317호 공보, 일본 특허공표 제2002-533742호 공보, 일본 특허공개 제2002-308832호 공보, 일본 특허공개 제2002-265421호 공보, 일본 특허공개 소62-070406호 공보, 일본 특허공개 평11-100575호 공보, 일본 특허공개 제2008-291218호 공보, 일본 특허공개 제2008-242349호 공보, 국제공개 제2009/133290호, 일본 특허출원 제2008-170835호 등등에 기재된 것 등을 들 수 있다.
이 중에서도, 하기 화학식 1로 표시되는 (A) 중합성 액정 모노머가 바람직하다.
[화학식 1]
Figure pat00002
(1) 상기 화학식 1에서, R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다. 또한, 상기 화학식 1에서, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 12의 알킬렌기를 나타낸다. 그 중에서도, 이 알킬렌기의 탄소수는 4 이상 6 이하인 것이 바람직하다. 또한, 이 알킬렌기는, 그 탄소쇄에 분기를 갖고 있어도 좋지만, 탄소쇄에 분기를 갖지 않는 직쇄상의 알킬렌기인 것이 바람직하다. 화학식 1로 표시되는 (A) 중합성 액정 모노머의 예를 제품명으로 들면, BASF사제 「LC242」 등을 들 수 있다.
(A) 중합성 액정 모노머는, 1 종류를 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용하여도 좋다.
(A) 중합성 액정 모노머는, 어떤 온도에서는 액정 상태의 네마틱상이 될 수 있지만, 온도가 높아지면 액정성을 잃어 아이소트로픽상(등방상)이 된다. 이때, 네마틱상으로부터 아이소트로픽상으로 변화되는 경계 온도를 네마틱-아이소트로픽 전이 온도(이하, 적절히 「NI점」이라고 하는 경우가 있다.)라고 부른다. 패턴 위상차 필름을 제조하는 때는 상기 NI점은 낮은 것이 바람직하다. 이것 때문에, (A) 중합성 액정 모노머만으로 측정한 경우의 상기 (A) 중합성 액정 모노머의 NI점은 250℃ 이하가 바람직하고, 200℃ 이하가 보다 바람직하고, 150℃ 이하가 특히 바람직하다. 한편, 하한은 보통 40℃ 이상이다.
(A) 중합성 액정 모노머의 굴절률 이방성(Δn)은, 파장 546nm에서 보통 0.01 이상, 바람직하게는 0.05 이상이다. 또한, 굴절률 이방성(Δn)이 0.30 이상인 (A) 중합성 액정 모노머를 이용하면, 자외선 흡수 스펙트럼의 장파장측의 흡수단이 가시 대역에 미치는 경우가 있을 수 있지만, 그 스펙트럼의 흡수단이 가시 대역에 미치더라도 원하는 광학적 성능에 악영향을 미치게 하지 않는 한, 사용 가능하다. 이러한 높은 굴절률 이방성(Δn)을 갖는 (A) 중합성 액정 모노머를 이용하는 것에 의해, 원하는 광학적 기능을 얻기 위해서 필요한 액정 경화물층의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 배향 균일성을 향상시키거나, 경제 비용을 개선시키거나 할 수 있다. 단, 액정 경화물층의 두께가 과도하게 얇아져 두께 정밀도가 저하되는 것을 방지하는 관점에서는, (A) 중합성 액정 모노머의 굴절률 이방성(Δn)은 0.20 이하가 바람직하고, 0.17 이하가 보다 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물이 (A) 중합성 액정 모노머를 1 종류만 포함하는 경우에는, 상기 (A) 중합성 액정 모노머의 굴절률 이방성(Δn)을 그대로 본 발명의 액정 조성물에서의 (A) 중합성 액정 모노머의 굴절률 이방성(Δn)으로 한다. 또한, 본 발명의 액정 조성물이 (A) 중합성 액정 모노머를 2 종류 이상 포함하는 경우에는, 각 (A) 중합성 액정 모노머 각각의 굴절률 이방성(Δn)의 값과 각 (A) 중합성 액정 모노머의 함유 비율로부터 구한 가중 평균의 값을, 본 발명의 액정 조성물에서의 (A) 중합성 액정 모노머의 굴절률 이방성(Δn)으로 한다. 굴절률 이방성(Δn)의 값은, 세나몬법에 의해 측정할 수 있다.
본 발명의 액정 조성물에서, (A) 중합성 액정 모노머와 (B) 중합성 비액정 모노머의 합계량을 100중량부로 한 경우, (A) 중합성 액정 모노머의 양은, 보통 70중량부 이상, 바람직하게는 75중량부 이상, 보다 바람직하게는 80중량부 이상이며, 보통 99중량부 이하, 바람직하게는 95중량부 이하, 보다 바람직하게는 90중량부 이하이다. (A) 중합성 액정 모노머의 양을 상기 범위의 하한값 이상으로 하는 것에 의해 굴절률 이방성 Δn을 높게 할 수 있고, 상한값 이하로 하는 것에 의해 양호한 성막성을 얻을 수 있다.
〔1-2. (B) 중합성 비액정 모노머〕
(B) 중합성 비액정 모노머란, 중합성기를 갖고, 본 발명의 액정 조성물에 빛이 조사된 경우에 중합 반응을 생성시킬 수 있는 화합물로서, 액정성을 발현하지 않는 화합물을 말한다. (B) 중합성 비액정 모노머를 이용하는 것에 의해 액정 경화물층의 기계적 강도를 높일 수 있다.
본 발명의 액정 조성물은, (B) 중합성 비액정 모노머로서, 다작용 (B) 중합성 비액정 모노머를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 다작용 (B) 중합성 비액정 모노머란, 1 분자당 중합성기를 2개 이상 포함하는 (B) 중합성 비액정 모노머인 것을 가리키고, 그 중에서도 1 분자당 중합성기를 3개 이상 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 다작용 (B) 중합성 비액정 모노머를 이용하는 것에 의해, 본 발명의 액정 조성물의 NI점을 저하시킬 수 있다.
예컨대, 정전 인력, 분자간력 등의 영향에 의해서, 상기 (B) 중합성 비액정 모노머의 중합성기는 (A) 중합성 액정 모노머의 중합성기와 서로 끌어당기거나 반발해 있거나 하는 경향이 있다. 이것에 의해, 다작용 (B) 중합성 비액정 모노머는, (A) 중합성 액정 모노머의 배열의 규칙성을 어지럽히는 작용을 발휘한다. 그 때문에, (A) 중합성 액정 모노머의 액정성을 잃기 쉬워져서, 상기와 같이 본 발명의 액정 조성물의 NI점은 저하되어 있는 것으로 추찰된다.
(B) 중합성 비액정 모노머에 있어서의 다작용 (B) 중합성 비액정 모노머의 구체적인 비율은, 목적으로 하는 액정 조성물의 NI점에 따라 설정할 수도 있지만, 바람직하게는 20중량% 이상, 보다 바람직하게는 30중량% 이상이며, 보통 100중량% 이하이다.
(B) 중합성 비액정 모노머의 예를 들면, 트라이메틸올프로페인트라이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트라이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 2-(2-바이닐옥시에톡시)에틸아크릴레이트, 2-하이드록시-3-아크릴로일옥시프로필메타크릴레이트, 폴리에틸렌글라이콜다이(메트)아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀A 다이(메트)아크릴레이트, 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌, 트라이사이클로데칸다이메탄올다이(메트)아크릴레이트, 1,10-데칸다이올다이(메트)아크릴레이트, 1,6-헥세인다이올다이(메트)아크릴레이트, 1,9-노난다이올다이(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글라이콜다이(메트)아크릴레이트, 4-(ω-프로페노일옥시)에틸옥시-4'-사이아노바이페닐 등의 (메트)아크릴레이트 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 본 발명의 액정 조성물의 NI점을 효율적으로 저하시키는 관점에서는 (메트)아크릴레이트 화합물이 바람직하다.
(B) 중합성 비액정 모노머의 분자량은, 보통 100 이상, 바람직하게는 200 이상, 보다 바람직하게는 300 이상이며, 보통 2000 이하, 바람직하게는 1500 이하, 보다 바람직하게는 1000 이하이다. (B) 중합성 비액정 모노머의 분자량이 상기 범위의 하한값 이상으로 되는 것에 의해, 가열 프로세스 시의 (B) 중합성 비액정 모노머의 휘발을 억제할 수 있고, 상한값 이하로 되는 것에 의해, 양호한 성막성을 얻을 수 있다.
본 발명의 액정 조성물에서, (A) 중합성 액정 모노머와 (B) 중합성 비액정 모노머의 합계량을 100중량부로 한 경우, (B) 중합성 비액정 모노머의 양은, 보통 1중량부 이상, 바람직하게는 5중량부 이상, 보다 바람직하게는 10중량부 이상이며, 보통 30중량부 이하, 바람직하게는 25중량부 이하, 보다 바람직하게는 20중량부 이하이다. 또한, (B) 중합성 비액정 모노머는 1 종류를 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용하여도 좋다. 2 종류 이상인 경우는, 그 합계량이 상기 (B) 중합성 비액정 모노머의 양의 범위에 속하는 것이 바람직하다. (B) 중합성 비액정 모노머의 양을 상기 범위의 하한값 이상으로 하는 것에 의해 NI점을 효율적으로 내릴 수 있고, 상한값 이하로 하는 것에 의해 액정의 상(相) 상태를 안정화시킬 수 있다.
〔1-3. (C) 광중합 개시제〕
(C) 광중합 개시제는, 빛이 조사됨에 의해 라디칼을 생성시킬 수 있는 화합물인 것이 바람직하다. (C) 광중합 개시제를 포함하는 것에 의해, 본 발명의 액정 조성물의 경화를 빠르게 행하는 것이 가능해진다. 또한, (C) 광중합 개시제는, 보통 본 발명의 액정 조성물의 NI점을 저하시키는 효과도 나타낸다. 본 발명의 액정 조성물을 경화시킬 때에 이용하는 빛은 보통은 자외선(UV)이기 때문에, (C) 광중합 개시제로서도, 자외선의 조사에 의해 라디칼을 생성시킬 수 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
(C) 광중합 개시제의 예를 들면, 아세토페논, 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논, 다이에톡시아세토페논, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸싸이오)페닐]-2-모폴리노프로페인-1-온, 1,2-벤질-2-메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)뷰탄온, 1,2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로페인-1-온 등의 아세토페논 또는 그 유도체; 벤조페논, 4,4'-비스(다이메틸아미노)벤조페논, 4-트라이메틸실릴벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸다이페닐설파이드 등의 벤조페논 또는 그 유도체; 벤조인, 벤조인에틸에터, 벤조인프로필에터, 벤조인아이소뷰틸에터, 벤조인아이소프로필에터 등의 벤조인 또는 그 유도체; 메틸페닐글리옥실레이트, 벤조인다이메틸케탈, 2,4,6-트라이메틸벤조일다이페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-2,5-다이메틸페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-4-에톡시페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-4-바이페닐릴포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-4-프로필페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-2-나프틸포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-1-나프틸포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-4-클로로페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-2,4-다이메톡시페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-데실포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-4-옥틸페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-2,5-다이메틸페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로벤조일)-페닐포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)-2,5-다이메틸페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로-3,4,5-트라이메톡시벤조일)-2,5-다이메틸페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이클로로-3,4,5-트라이메톡시벤조일)-4-에톡시페닐포스핀옥사이드, 비스(2-메틸-1-나프토일)-2,5-다이메틸페닐포스핀옥사이드, 비스(2-메틸-1-나프토일)-2,5-페닐포스핀옥사이드, 비스(2-메틸-1-나프토일)-4-바이페닐릴포스핀옥사이드, 비스(2-메틸-1-나프토일)-4-에톡시바이페닐포스핀옥사이드, 비스(2-메틸-1-나프토일)-2-나프틸포스핀옥사이드, 비스(2-메틸-1-나프토일)-4-프로필페닐포스핀옥사이드, 비스(2-메톡킬-1-나프토일)-2,5-다이메틸페닐포스핀옥사이드, 비스(2-메톡킬-1-나프토일)-4-메톡시페닐포스핀옥사이드, 비스(2-메톡킬-1-나프토일)-4-바이페닐릴포스핀옥사이드, 비스(2-클로로-1-나프토일)-2,5-다이메틸페닐릴포스핀옥사이드, 비스(2,6-다이메톡시벤조일)-2,4,6-트라이메틸펜틸포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트라이메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다. 한편, (C) 광중합 개시제는, 1 종류를 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용하여도 좋다.
본 발명의 액정 조성물에서, (A) 중합성 액정 모노머와 (B) 중합성 비액정 모노머의 합계량을 100중량부로 한 경우, (C) 광중합 개시제의 양은, 보통 0.1중량부 이상, 바람직하게는 0.5중량부 이상, 보다 바람직하게는 1중량부 이상이며, 보통 10중량부 이하, 바람직하게는 7중량부 이하, 보다 바람직하게는 5중량부 이하이다. (C) 광중합 개시제의 양을 상기 범위의 하한값 이상으로 하는 것에 의해 중합도를 높게 하여 액정 경화물층의 경도를 높이거나, 본 발명의 액정 조성물의 NI점을 효과적으로 내리거나 할 수 있고, 상한값 이하로 하는 것에 의해 액정상을 안정하게 하여 배향 균일성을 향상시킬 수 있다.
〔1-4. (D) 불소를 포함하는 계면활성제〕
본 발명의 액정 조성물이 (D) 불소를 포함하는 계면활성제를 포함하는 것에 의해, 본 발명의 액정 조성물을 이용하여 제조한 액정 경화물층에서, 상기 액정 경화물층이 다른 위상차를 갖는 2 종류 이상의 영역을 갖고 있어도, 그 액정 경화물층의 표면의 요철을 작게 할 수 있다.
도 1은, 일례로서의 액정 경화물층을 그 두께 방향에 대하여 평행하게 절단한 단면을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 액정 경화물층(10)은, 다른 위상차를 갖는 2 종류 이상의 영역(20 및 30)을 면내의 다른 위치에 갖는다. 여기서는, 영역(20) 및 영역(30)은 각각 액정 경화물층(10)의 면내의 1 방향에 대하여 평행하게 연장되는 띠 형상의 영역으로 되어 있어, 각각 복수의 영역(20) 및 영역(30)이 교대로 나란히 있는 것에 의해 전체로서 스트라이프 형상의 패턴을 형성하고 있는 것으로 한다. 또한, 액정 경화물층(10)을 두께 방향으로 투과하는 파장 λ의 빛에 대하여, 한쪽의 영역(20)이 상대적으로 큰 면내 위상차(예컨대, λ/2)를 갖고, 다른 쪽의 영역(30)이 상대적으로 작은 면내 위상차(예컨대, 0)를 갖는 것으로 한다.
보통, 이러한 액정 경화물층(10)은 평탄면을 갖는 기재를 이용하여 제조되기 때문에, 한쪽의 표면(11)은 평탄한 면이 된다. 그런데, 일반적으로 영역(20)보다도 영역(30) 쪽이 두껍게 되기 때문에, 액정 경화물층(10)의 다른 쪽의 표면(12)에서는 영역(30) 쪽이 영역(20)보다도 돌출하게 되어, 표면(12)에 요철이 생긴다. 종래는, 이 표면(12)에서 영역(30)의 높이(즉, 영역(20)을 기준으로 한 영역(30)의 두께 방향의 치수의 차이) H가 컸기 때문에, 요철이 커져 있었다. 이러한 요철이 생기는 원인은 반드시 명확하진 않지만, 영역(20)과 영역(30)의 물리적인 밀도 차이가 한가지 원인으로 되어 있는 것으로 추찰된다.
그러나, 본 발명의 액정 조성물이 (D) 불소를 포함하는 계면활성제를 포함하는 것에 의해, 영역(30)의 높이 H를 작게 할 수 있기 때문에, 액정 경화물층(10)의 표면(12)의 요철을 작게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 액정 조성물을 이용하는 것에 의해, 표면의 요철이 작은 패턴 위상차 필름을 제조하는 것이 가능해진다.
(D) 불소를 포함하는 계면활성제를 이용하는 것에 의해, 상기와 같이 액정 경화물층(10)의 표면(12)의 요철을 작게 할 수 있는 이유는 명확하진 않지만, 본 발명자의 검토에 의하면, 이하의 이유에 의한 것으로 추찰된다.
즉, (D) 불소를 포함하는 계면활성제가 미경화 상태의 아이소트로픽 액체의 표면에 효율좋게 배열하는 것에 의해 요철을 작게 할 수 있는 것으로 추찰된다.
(D) 불소를 포함하는 계면활성제는, 양이온형, 음이온형, 비이온형 등의 어느 유형이어도 좋다. 그중에서도, 비이온형 계면활성제이면, 액정 경화물층의 표면의 요철을 효과적으로 작게 할 수 있기 때문에, 바람직하다.
(D) 불소를 포함하는 계면활성제의 예를 들면, OMNOVA사 PolyFox의 PF-151N, PF-636, PF-6320, PF-656, PF-6520, PF-3320, PF-651, PF-652; 네오스사 후터젠트의 FTX-204D, FTX-208G, FTX-209F, FTX-212P, FTX-215M, FTX-222F, FTX-602A; DIC사 메가팍의 F-477, F-553, F-554, F-555, F-556, TF-1367; 스미토모스리엠사 노벡의 FC-430, FC-4430, FC-4432; AGC세이미케미칼사 사플론의 KH-40 등을 들 수 있다.
한편, (D) 불소를 포함하는 계면활성제는, 1 종류를 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용하여도 좋다.
본 발명의 액정 조성물에서, (A) 중합성 액정 모노머와 (B) 중합성 비액정 모노머의 합계량을 100중량부로 한 경우, (D) 불소를 포함하는 계면활성제의 양은, 보통 0.01중량부 이상, 바람직하게는 0.05중량부 이상, 보다 바람직하게는 0.10중량부 이상이며, 보통 1중량부 이하, 바람직하게는 0.50중량부 이하, 보다 바람직하게는 0.30중량부 이하이다. (D) 불소를 포함하는 계면활성제의 양을 상기 범위의 하한값 이상으로 하는 것에 의해 본 발명의 액정 조성물의 NI점을 저하시킬 수 있고, 상한값 이하로 하는 것에 의해 액정상을 안정하게 하여 배향 균일성을 향상시킬 수 있다.
〔1-5. 그 밖의 성분〕
본 발명의 액정 조성물은, 본 발명의 효과를 현저히 손상시키지 않는 한, 상기한 것 이외에도 그 밖의 성분을 포함하고 있어도 좋다. 또한, 이들의 성분은, 1 종류를 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용하여도 좋다.
예컨대, 본 발명의 액정 조성물은 용매를 포함하고 있어도 좋다. 용매를 포함하는 것에 의해, 본 발명의 액정 조성물의 도포성을 향상시킬 수 있다.
용매 중 바람직한 예를 들면, 케톤류, 알킬할라이드류, 아마이드류, 설폭사이드류, 헤테로환 화합물, 탄화수소류, 에스터류, 및 에터류 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 케톤류, 환형 에터류가 액정 화합물을 용해시키기 쉽기 때문에 바람직하다. 케톤류로서는, 예컨대, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤 등의 비환형 케톤류; 사이클로프로판온, 사이클로펜탄온, 사이클로헥산온 등의 환형 케톤류 등을 들 수 있다. 또한, 환형 에터 용매로서는, 예컨대, 테트라하이드로퓨란, 1,3-다이옥솔레인, 1,4-다이옥세인 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 케톤류가 바람직하다. 한편, 용매는 1 종류를 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용하여도 좋고, 액정 조성물로서의 상용성, 점성 및 표면 장력의 관점 등에서 최적화되는 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물에서, (A) 중합성 액정 모노머와 (B) 중합성 비액정 모노머의 합계량을 100중량부로 한 경우, 용매의 양은, 보통 50중량부 이상, 바람직하게는 100중량부 이상, 특히 바람직하게는 150중량부 이상이며, 보통 400중량부 이하, 바람직하게는 300중량부 이하, 특히 바람직하게는 200중량부 이하이다.
또한, 본 발명의 액정 조성물은, 예컨대, 자외선 흡수제, 산화 방지제 등을 포함하고 있어도 좋다.
〔1-6. 물성〕
본 발명의 액정 조성물의 NI점은, 100℃ 이하가 바람직하고, 90℃ 이하가 보다 바람직하고, 80℃ 이하가 특히 바람직하다. 본 발명의 액정 조성물의 NI점을 낮추는 것에 의해 패턴 위상차 필름을 제조할 때에, 기재에의 열 손상을 작게 하거나, 열에 의해서 의도하지 않은 반응이 진행하거나, 열에 의해 패턴 위상차 필름에 치수 변화가 생기거나, 열에 의해 패턴의 직진성이 변화되거나, 제조 비용이 상승하거나 하는 것을 억제할 수 있다. 특히, 액정 조성물의 NI점을 100℃ 이하로 하는 것은 종래는 곤란한 것으로 인식되어 있었기 때문에, 본 발명과 같이 100℃ 이하의 NI점을 실현할 수 있는 것은 공업적으로 의의가 있다. 단, NI점이 지나치게 낮으면 액정 경화물층에서 위상차가 다른 복수의 영역을 형성할 때의 온도 제어가 복잡하게 될 가능성이 있기 때문에, 본 발명의 액정 조성물의 NI점은, 40℃ 이상이 바람직하고, 50℃ 이상이 보다 바람직하고, 60℃ 이상이 특히 바람직하다.
본 발명의 액정 조성물의 NI점을 낮게 하기 위해서는, (A) 성분 내지 (D) 성분을 상기한 특정 배합비로 조합하고, 또한 (B) 중합성 비액정 모노머가 다작용 중합성 비액정 모노머를 포함하도록 한다. 이때, (A) 중합성 액정 모노머로서 NI점이 낮은 것을 이용하거나, 다작용 (B) 중합성 비액정 모노머의 양을 많게 하거나, (C) 광중합 개시제의 양을 조정하거나 함에 의해 본 발명의 액정 조성물의 NI점을 효과적으로 내릴 수 있다.
[2. 패턴 위상차 필름]
본 발명의 액정 조성물을 이용하는 것에 의해, 본 발명의 패턴 위상차 필름을 제조할 수 있다. 본 발명의 패턴 위상차 필름은, 본 발명의 액정 조성물의 경화물로 이루어지는 층(즉, 액정 경화물층)을 구비하고, 상기 액정 경화물층이, 다른 위상차를 갖는 2 종류 이상의 영역을 갖는 것이다. 보통, 액정 경화물층이 갖는 2 종류 이상의 영역은 소정의 패턴을 형성하도록 되어 있다. 상기 2 종류 이상의 영역은, 구체적으로는, 등방인 영역 및 이방성을 갖는 영역으로 하여도 좋다.
이방성을 갖는 영역은, 보다 구체적으로는, 1/2 파장판으로서 기능할 수 있는 영역으로 하여도 좋다. 1/2 파장판으로서 기능할 수 있는 영역은, 측정 파장 546nm에서 측정한 면내 위상차의 값이, 225nm 이상이 바람직하고, 245nm 이상이 보다 바람직하고, 또한 285nm 이하가 바람직하고, 265nm 이하가 보다 바람직하다.
등방인 영역은, 측정 파장 546nm에서 측정한 면내 위상차가 거의 0인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 측정 파장 546nm에서 측정한 면내 위상차의 값이, 1nm 이상이 바람직하고, 3nm 이상이 보다 바람직하고, 또한 10nm 이하가 바람직하고, 5nm 이하가 보다 바람직하다.
면내 위상차 Re는, 수학식 I: Re = (nx-ny)×d로 표시되는 값이다. 이 수학식 I 중, nx는 두께 방향에 수직 방향(면내 방향)으로서 최대 굴절률을 제공하는 방향의 굴절률을 나타내고, ny는 두께 방향에 수직 방향(면내 방향)으로서 nx 방향에 직교하는 방향의 굴절률을 나타내고, d는 막 두께를 나타낸다. 면내 위상차는, 시판되는 위상차 측정 장치(예컨대, 오우지계측기기사제, 「KOBRA-21ADH」, 2차원 복굴절 평가 시스템 「포토닉 라티스사제; WPA-micro」) 또는 세나몬법을 이용하여 측정할 수 있다.
액정 경화물층에서 2 종류 이상의 영역에 의해 구성되는 패턴의 구체적 형상은, 입체 표시 장치에서 본 발명의 패턴 위상차 필름과 조합하는 액정 패널의 화소의 배치에 따라 선택할 수 있다. 예컨대, 입체 표시 장치가 패시브형 입체 표시 장치인 경우, 액정 패널은 보통 2 조의 화소군(즉, 우안으로 관찰되기 위한 화소군 및 좌안으로 관찰되기 위한 화소군)을 갖는다. 이 경우, 패턴 위상차 필름이 갖는 패턴은, 이들의 화소군 중의 한쪽에 대응하는 영역이 등방인 영역이며, 다른 쪽에 대응하는 영역이 이방성을 갖는 영역인 패턴으로 하여도 좋다. 보다 구체적으로는, 복수의 영역이 길이 방향을 따라 띠 형상으로 연장된 패턴을, 바람직하게 들 수 있다.
도 2는, 액정 경화물층이 가질 수 있는 패턴의 일례를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 2의 예에서, 패턴 위상차 필름(100)의 액정 경화물층(110)은, 복수의 이방성을 갖는 영역(111)(이방성 영역; 사선을 붙인 부분으로서 나타냄)과, 복수의 등방인 영역(112)(등방성 영역)을 교대로 갖고, 따라서 이들로 이루어지는 스트라이프 형상의 패턴을 갖고 있다. 이방성 영역(111) 및 등방성 영역(112)은 어느 것이든 그 길이 방향(좌표축 X로 나타내는 방향)을 따라 연장되는, 띠 형상을 갖고 있다. 이방성 영역(111)의 폭 W111 및 등방성 영역(112)의 폭 W112는, 이용하는 액정 패널 중의 화소의 치수나 종횡 해상도에 적합하게 적절히 설정하고, 예컨대 20인치 해상도(횡 1600×종 1200 픽셀)에서는 200㎛ 내지 260㎛이며, 예컨대 27인치 해상도(횡 1920×종 1200 픽셀)에서는 280㎛ 내지 340㎛이다.
또한, 본 발명의 패턴 위상차 필름에 있어서는, 액정 경화물층은, 본 발명의 액정 조성물을 경화시키는 것에 의해 수득된 것이다. 그 때문에, 액정 경화물층(110)의 표면의 요철을 작게 할 수 있고, 나아가서는 표면의 요철이 작은 패턴 위상차 필름을 실현하는 것이 가능해져 있다(도 1 참조).
본 발명의 패턴 위상차 필름을 제조하는 경우, 예컨대, 본 발명의 액정 조성물을 기재에 도포하여 미경화 상태의 액정 조성물층을 얻어, 그 액정 조성물층의 일부를 어떤 배향 상태로 경화시키고, 다른 일부를 등방상의 배향 상태(즉, 배향하지 않고 있는 상태)로 경화시켜 액정 경화물층을 얻는 것에 의해, 본 발명의 패턴 위상차 필름을 제조할 수도 있다. 이러한 제조 방법은, 기재로서 장척의 기재 필름을 이용하여 행하는 것이 가능하고, 그 때문에 패턴 위상차 필름을 장척의 필름으로서 제조할 수 있기 때문에, 생산 효율의 점에서 우수하다. 여기서 「장척」의 필름이란, 필름의 폭에 비하여, 적어도 5배 이상의 길이를 갖는 것을 말하며, 바람직하게는 10배 또는 그 이상의 길이를 갖고, 구체적으로는 롤 형상으로 권취되어 보관 또는 운반되는 정도의 길이를 갖는 것을 말한다.
구체예를 들면,
i. 기재 필름의 한쪽의 표면에, 에너지선을 차광하는 차광부와 상기 에너지선을 투광하는 투광부를 갖는 마스크층을 제작하는 공정과,
ii. 상기 기재 필름의 상기 마스크층과는 반대측의 표면에 미경화 상태의 액정 조성물층을 설치하는 공정과,
iii. 상기 기재 필름의 상기 마스크층 측으로부터, 상기 차광부에서 차광되지만 상기 투광부을 투광하는 파장의 에너지선을 조사하여, 상기 액정 조성물층의 일부의 영역을 경화시키는 제 1 경화 공정과,
iv. 상기 액정 조성물층의 미경화 상태의 영역에서의 배향 상태를 변화시키는 공정과,
v. 상기 기재 필름의 상기 마스크층과는 반대측으로부터 에너지선을 조사하여 상기 액정 조성물층의 미경화 상태의 영역을 경화시키는 제 2 경화 공정을 갖는 제조 방법에 의해 제조할 수도 있다.
이들과 같이 하여 제조된 패턴 위상차 필름은, 보통은 기재 필름 및 마스크층을 벗긴 후에 사용된다. 단, 적절한 경우, 기재 필름 및 마스크층은 벗기지 않고 사용할 수도 있다.
상기의 패턴 위상차 필름의 제조 방법에서, 기재 필름의 재료로서는, 미경화 상태의 액정 조성물층을 경화시키는 공정에서 액정 조성물이 경화되는 정도로 자외선 등의 에너지선을 투과하는 재료를 이용할 수 있다. 보통은, 1mm 두께에서 전광선 투과율(JIS K7361-1997에 준거하여, 탁도계(니혼전색공업사제, NDH-300A)를 이용하여 측정)이 80% 이상인 재료가 적합하다.
기재 필름의 재료의 예를 들면, 쇄형 올레핀폴리머, 사이클로올레핀폴리머, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리스타이렌, 폴리바이닐알코올, 아세트산셀룰로스계 폴리머, 폴리염화바이닐, 폴리메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 쇄형 올레핀폴리머 및 사이클로올레핀폴리머가 바람직하고, 투명성, 저흡습성, 치수 안정성, 경량성 등의 관점에서, 사이클로올레핀폴리머가 특히 바람직하다. 한편, 이들은 1 종류를 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용하여도 좋다. 또한, 기재 필름의 재료에는, 본 발명의 효과를 현저히 손상시키지 않는 한, 임의의 배합제를 포함시켜도 좋다. 바람직한 재료의 구체예를 들면, 니혼제온사제 「제오노아1420」을 들 수 있다.
기재 필름의 두께는, 제조 시의 취급성, 재료의 비용, 박형화(薄型化) 및 경량화의 관점에서, 바람직하게는 30㎛ 이상, 보다 바람직하게는 60㎛ 이상이며, 바람직하게는 300㎛ 이하, 보다 바람직하게는 200㎛ 이하이다.
기재 필름은, 연신되어 있지 않은 미연신 필름이어도 좋고, 연신된 연신 필름이어도 좋다. 또한, 등방인 필름이어도, 이방성을 갖는 필름이어도 좋다.
기재 필름은, 일층만으로 이루어지는 단층 구조의 필름이어도 좋고, 2층 이상의 층으로 이루어지는 복층 구조의 필름이어도 좋다. 보통은, 생산성 및 비용의 관점에서 단층 구조의 필름을 이용한다.
기재 필름은, 그 한 면 또는 양면에 표면 처리가 실시된 것이어도 좋다. 표면 처리를 실시하는 것에 의해, 기재 필름의 표면에 직접 형성되는 다른 층과의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 표면 처리로서는, 예컨대, 에너지선 조사 처리나 약품 처리 등을 들 수 있다.
마스크층의 재료로서는, 에너지선, 특히 자외선을 차광할 수 있고, 또한 패턴의 형성이 용이한 마스크용 조성물을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
보통, 마스크용 조성물로서는 수지를 이용한다. 상기 수지로서는, 예컨대, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 폴리아마이드 수지, 셀룰로스에스터 수지, 폴리에스터 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미도이미드 수지, 우레탄아크릴레이트 경화 수지, 에폭시아크릴레이트 경화 수지 및 폴리에스터아크릴레이트 경화 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종류 이상의 수지가 바람직하다. 이들의 수지를 포함하는 것에 의해, 자외선을 차광하는 재료를 고온 환경 하에서도 유지하고, 안정된 차광부를 제작할 수 있다. 상기 수지는, 1 종류를 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용하여도 좋다.
마스크용 조성물에 포함되는 수지의 유리전이온도는, 보통 80℃ 이상, 바람직하게는 100℃ 이상이며, 보통 400℃ 이하, 바람직하게는 350℃ 이하이다. 유리전이온도를 80℃ 이상으로 하는 것에 의해 마스크층의 내열성을 높일 수 있어, 예컨대 액정 조성물층의 가열 시에 마스크층이 변형하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유리전이온도를 400℃ 이하로 하는 것에 의해, 수지의 용해성을 높여 마스크용 조성물의 인쇄를 간단히 할 수 있다. 인쇄 전 상태와 마스크층을 형성한 후의 상태에서 수지의 유리전이온도가 변화되는 경우에는, 마스크층을 형성한 후의 상태에서 유리전이온도가 상기 범위에 속하는 것이 바람직하다.
마스크용 조성물은, 자외선 흡수제를 포함하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 마스크층의 차광부가 자외선 흡수제를 포함하는 것으로 되어, 차광부에서 자외선을 안정되게 차광할 수 있게 된다. 자외선 흡수제로서는, 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트라이아졸계 자외선 흡수제 및 트라이아진계 자외선 흡수제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종류 이상의 자외선 흡수제를 이용하는 것이 바람직하다. 자외선 흡수제는, 1 종류를 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용하여도 좋다. 자외선 흡수제의 사용량은, 마스크층 중의 모노머, 올리고머 및 폴리머 100중량부에 대하여, 보통 5중량부 이상, 바람직하게는 8중량부 이상, 보다 바람직하게는 10중량부 이상이며, 보통 20중량부 이하, 바람직하게는 18중량부 이하, 보다 바람직하게는 15중량부 이하이다.
마스크용 조성물은, 추가로 착색제, 금속 입자, 용매, 광중합 개시제, 가교제, 그 밖의 성분을 포함하고 있어도 좋다.
기재 필름 및 마스크용 조성물을 준비한 후에, 기재 필름의 한쪽의 표면에 마스크층을 형성한다. 마스크용 조성물을 이용하여 마스크층을 형성하는 방법으로서는, 그라비어 인쇄법, 스크린 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 로터리 스크린 인쇄법, 그라비어 오프셋 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 또는 이들의 조합 인쇄법을 바람직하게 들 수 있다. 투광부와 차광부는, 예컨대, 마스크층의 두께가 얇은 층과 두꺼운 층을 형성하는 것에 의해 설치하여도 좋다.
또한, 기재 필름의 상기 마스크층과는 반대측의 표면에는, 미경화 상태의 액정 조성물층을 설치한다. 미경화 상태의 액정 조성물층을 설치하는 경우, 보통은, 도포법을 이용한다. 액정 조성물의 도포 방법으로서는, 예컨대, 리버스 그라비어 코팅법, 다이렉트 그라비어 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법 등의 방법을 들 수 있다. 액정 조성물을 기재 필름의 표면에 도포함에 의해 도막으로서 미경화 상태의 액정 조성물층이 형성된다.
액정 조성물은, 기재 필름의 표면에 직접적으로 도포할 수도 있지만, 기재 필름의 표면에, 예컨대 배향막 등을 통해서 간접적으로 도포할 수도 있다. 배향막을 이용하면, 액정 조성물층에서 액정 화합물을 용이하게 배향시킬 수 있다.
배향막은, 예컨대, 셀룰로스, 실레인 커플링제, 폴리이미드, 폴리아마이드, 폴리바이닐알코올, 에폭시아크릴레이트, 실란올올리고머, 폴리아크릴로나이트릴, 페놀 수지, 폴리옥사졸, 환화 폴리아이소프렌 등을 이용하여 형성할 수도 있다. 이들은 1 종류를 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 임의의 비율로 조합하여 이용하여도 좋다.
배향막의 두께는, 소망하는 액정 조성물층의 배향 균일성을 얻을 수 있는 두께이면 좋고, 바람직하게는 0.001㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상이며, 바람직하게는 5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 2㎛ 이하이다. 또한, 예컨대, 일본 특허공개 평6-289374호 공보, 일본 특허공표 제2002-507782호 공보, 일본 특허 제4022985호 공보, 일본 특허 제4267080호 공보, 일본 특허 제4647782호 공보, 미국 특허 제5389698호 명세서 등에 나타난 것과 같은 광 배향막과 편광 UV를 이용하는 방법에 의해서, 액정 화합물을 배향시키도록 하여도 좋다.
또한, 상기한 배향막 이외의 수단에 의해서, 액정 화합물을 배향시키도록 하여도 좋다. 예컨대, 배향막을 사용하지 않고서 기재 필름의 표면을 직접 러빙(rubbing)하는 것과 같은 배향 처리를 실시하여도 좋다. 보통, 기재 필름의 반송 방향과 러빙 방향은 평행하게 된다.
상기 배향막의 형성, 기재 필름의 표면의 러빙 등의 처리 공정은, 마스크층 형성 공정의 공정 전, 공정 중 및 공정 후의 어느 시점에서 행하여도 좋지만, 미경화 상태의 액정 조성물층을 설치하는 공정 전에 행하는 것이 바람직하다.
미경화 상태의 액정 조성물층을 설치하는 공정을 행한 후에, 제 1 경화 공정에 앞서서, 필요에 따라, 액정 조성물층의 액정 화합물을 배향시키는 배향 공정을 행하여도 좋다. 배향 공정에서의 구체적인 조작으로서는, 예컨대, 오븐 내에서 미경화 상태의 액정 조성물층을 소정의 온도로 가열하는 조작을 들 수 있다.
배향 공정에서 액정 조성물층을 가열하는 온도는, 보통 40℃ 이상, 바람직하게는 50℃ 이상이며, 보통 200℃ 이하, 바람직하게는 140℃ 이하이다. 또한, 가열 처리에 있어서의 처리 시간은, 보통 1초 이상, 바람직하게는 5초 이상이며, 보통 3분 이하, 바람직하게는 120초 이하이다. 이에 의해, 액정 조성물층 중의 액정 화합물을 배향시킬 수 있다. 또한, 액정 조성물에 용매가 포함되어 있었던 경우, 상기 가열에 의해서 보통은 용매가 건조되기 때문에, 액정 조성물층으로부터 용매가 제거된다. 따라서, 배향 공정을 행하면, 보통은 액정 조성물층을 건조시키는 건조공정도 동시에 진행한다. 보통, 액정 조성물층의 배향축은 러빙 방향과 평행하게 되어, 배향축이 지상축(遲相軸)으로 된다.
필요에 따라 배향 공정을 행한 후에, 액정 조성물층의 일부의 영역을 경화시키는 제 1 경화 공정을 행한다. 이때, 경화되는 영역에서는 액정 조성물에서 중합 반응이 진행하고, 중합성 액정 모노머가 이방성의 배향 상태를 유지한 채로 고정화된다.
제 1 경화 공정은, 보통 자외선의 조사에 의해 행한다. 자외선의 조사 시간, 조사량 및 그 밖의 조건은, 액정 조성물의 조성 및 액정 조성물층의 두께 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 조사 시간은 보통 0.01초 내지 3분의 범위이며, 조사량은 보통 0.01mJ/cm2 내지 50mJ/cm2의 범위이다. 또한, 자외선의 조사는, 예컨대 질소 및 아르곤 등의 불활성 가스 중에서 행하여도 좋고, 공기 중에서 행하여도 좋다.
제 1 경화 공정 후에, 액정 조성물층의 미경화 상태의 영역에서의 배향 상태를 변화시키는 공정을 행한다. 이 공정에서, 배향 상태를 변화시키는 방법으로서는, 예컨대, 히터에 의해 액정 조성물층을 액정 조성물의 NI점 이상으로 가열할 수도 있다. 이에 의해, 액정 화합물 분자의 배향은 랜덤으로 되기 때문에, 액정 조성물층의 미경화 상태의 영역은 등방상으로 된다. 이때, 본 발명의 액정 조성물은 NI점을 낮게 하는 것이 가능하기 때문에, 종래보다도 낮은 온도까지 가열하면 액정 조성물층의 미경화 상태의 영역을 등방상으로 할 수 있다. 따라서, 기재 필름에의 열 손상을 작게 할 수 있다. 또한, 액정 조성물층에서 열에 의해서 의도하지 않은 반응이 진행되거나, 열에 의해 치수 변화가 생기거나, 열에 의해 패턴의 직진성이 변화되거나, 제조 비용이 상승하거나 하는 것을 억제할 수 있다.
액정 조성물층의 미경화 상태의 영역에서의 배향 상태를 변화시킨 후에, 제 2 경화 공정을 행한다. 이때, 경화되는 영역에서는 액정 조성물에서 중합 반응이 진행되고, 중합성 액정 모노머는 등방성의 배향 상태를 유지한 채로 고정화된다.
제 2 경화 공정은, 자외선의 조사에 의해 행하여도 좋다. 자외선의 조사 시간, 조사량 등은, 액정 조성물의 조성 및 액정 조성물층의 두께 등에 따라 적절히 설정할 수 있지만, 조사량은 보통 50mJ/cm2 내지 10,000mJ/cm2의 범위이다. 또한, 자외선의 조사는, 예컨대 질소 및 아르곤 등의 불활성 가스 중에서 행하여도 좋고, 공기 중에서 행하여도 좋다. 조사에 있어서, 필요에 따라 히터에 의한 가열을 계속하여, 미경화 상태의 액정 조성물층의 등방상을 유지한 상태로 조사를 행하여도 좋다.
또한, 패턴 위상차 필름의 제조 방법의 다른 구체예를 들면, 패턴 위상차 필름은,
i. 기재 필름의 한쪽의 표면에, 미경화 상태의 액정 조성물층을 설치하는 공정과,
ii. 액정 조성물층에, 스트라이프 패턴의 투광부 및 차광부를 유리 상에 설치한 유리 마스크를 통해서, 에너지선을 조사하여, 상기 액정 조성물층의 일부의 영역을 경화시키는 제 1 경화 공정과,
iii. 상기 액정 조성물층의 미경화 상태의 영역에서의 배향 상태를 변화시키는 공정과,
iv. 액정 조성물층에 에너지선을 조사하여 상기 액정 조성물층의 미경화 상태의 영역을 경화시키는 제 2 경화 공정을 갖는
제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 이 제조 방법에서는, 먼저 설명한 제조 방법과 동일한 조작은, 먼저 설명한 제조 방법과 동일한 조건으로 행하여도 좋다.
또한, 제 1 경화 공정으로서는, 일본 특허공개 평4-299332호 공보에 나타낸 방법을 사용할 수도 있다. 또한, 유리 마스크는, 예컨대, 유리 표면에 크롬 스패터를 실시하고, 추가로 포토레지스트를 도포하고, 스트라이프 형상으로 노광하여 포토레지스트를 감광시켜 세정하고, 크롬을 에칭한 것을 사용할 수 있다. 또는, 예컨대 감광성 유제를 도포한 PET 필름을 스트라이프 형상으로 레이저 묘화(描畵)하고, 세정하고, 상기 PET 필름을 유리 상에 접착층을 통해서 접합한 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기한 제조 방법에서는, 패턴 위상차 필름이 얻어지는 한, 각 공정의 순서는 임의이다. 예컨대, 먼저 예시한 제조 방법에서, 기재 필름에 미경화 상태의 액정 조성물층을 설치하는 공정을 행하고 나서, 기재 필름에 마스크층을 제작하는 공정을 행하도록 할 수도 있다.
또한, 필요에 따라, 상기한 공정 이외의 공정을 행하도록 할 수도 있다.
상기한 제조 방법에 의하면, 어느 것이든, 기재 필름의 표면에 액정 경화물층이 형성되기 때문에, 본 발명의 패턴 위상차 필름이 얻어진다. 얻어지는 액정 경화물층에서는, 다른 위상차를 갖는 각 영역이, 차광부 및 투광부에 의해 형성되는 마스크층 또는 유리 마스크의 마스크 패턴을 정밀도 좋게 전사(轉寫)한 패턴을 형성한다. 또한, 상기 방법에 의해 수득된 패턴 위상차 필름에서는, 다른 위상차를 갖는 영역끼리의 사이에는, 물질적인 연속성이 있다. 따라서, 상기한 제조 방법은, 영역 사이의 공극에 의한 반사 및 산란 등을 생성시키지 않는다는 점에서 광학적으로 유리하며, 또한, 영역 사이의 공극을 기점으로 한 파손 등을 생성시키지 않는다는 점에서 기계적 강도의 점에서도 유리하다.
패턴 위상차 필름의 액정 경화물층의 두께는, 액정 조성물에서의 액정 화합물의 굴절률 이방성(Δn)의 값에 따라, 액정 경화물층의 영역 각각에 원하는 면내 위상차 Re가 얻어지도록 적절한 두께로 설정할 수 있다. 보통은, 액정 경화물층의 최대 두께 T는 1㎛ 이상 10㎛ 이하의 범위이다(도 1 참조).
[3. 입체 표시 장치]
본 발명의 입체 표시 장치는, 본 발명의 패턴 위상차 필름을 구비한다. 이하, 그 입체 표시 장치의 구체적인 예에 대하여 도면을 나타내고 설명한다.
도 3은, 본 발명의 입체 표시 장치로서 이용할 수 있는 액정 표시 장치의 예를 개략적으로 나타내는 분해 평면도이다. 도 3은, 관찰자가 입체 표시 장치의 표시면에 대하여 수직 방향으로부터, 우안 및 좌안에 의해 영상을 시인하는 태양을 상측에서 관찰한 예를 나타내고 있다. 입체 표시 장치는, 도면 중 좌측에 세로 배치하고(즉, 표시면이 연직 방향에 평행해지도록 배치하고), 따라서 도면 중 우측에서 관찰하는 관찰자의 관찰 방향은, 수평 방향으로 된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 입체 표시 장치(200)는, 액정 패널(210)과, 1/4 파장판인 위상차 필름(220)과, 패턴 위상차 필름(230)을, 이 순서로 구비한다. 사용의 태양에서, 액정 패널(210), 위상차 필름(220) 및 패턴 위상차 필름(230)은, 보통은 부착된 상태로 되지만, 도 3에서는 도시를 위해 이들을 분해하여 나타내고 있다.
액정 패널(210)은, 광원측으로부터의 순서로, 직선 편광판인 광원측 편광판(211)과, 액정셀(212)과, 직선 편광판인 시인측 편광판(213)을 구비한다. 이들에 의해, 액정 패널(210)을 투과한 빛은, 직선 편광이 되어 출사(出射)된다. 시인측 편광판(213)의 투과축은, 화살표 A213으로 나타낸 대로 연직 방향에 평행이며, 따라서 시인측 편광판(213)으로부터 출사되는 빛의 편광 방향도 화살표 A213으로 나타내는 연직 방향이 된다.
액정 패널(210)에는, 두께 방향으로부터 보아 각각 다른 위치에, 우안용 화상을 표시하는 화소 영역과 좌안용 화상을 표시하는 화소 영역이 설정되어 있다. 이들의 화소 영역은 어느 것이든 수평 방향으로 연장되는 띠 형상의 영역으로 되어 있다. 또한, 우안용 화상을 표시하는 화소 영역 및 좌안용 화상을 표시하는 화소 영역은 폭이 일정한 영역으로 되어 있어, 그들의 배치는, 우안용 화상을 표시하는 화소 영역과 좌안용 화상을 표시하는 화소 영역이 연직 방향에서 교대로 되도록 나란히 있어 스트라이프 형상의 배치로 되어 있다.
위상차 필름(220)은, 투과광에 대하여 대략 1/4 파장판으로서 기능할 수 있는 필름으로서, 면내에 동일한 면내 위상차를 갖는다. 구체적으로는, 위상차 필름(220)의 위상차가, 투과광의 파장 범위의 중심값에서, 중심값의 1/4의 값으로부터, 보통 ±65nm, 바람직하게는 ±30nm, 보다 바람직하게는 ±10nm의 범위인 경우에, 투과광에 대하여 대략 1/4 파장으로서 기능할 수 있다고 할 수 있다. 보통, 화상 표시에 사용되는 빛은 가시광이기 때문에, 가시광의 파장 범위의 중심값인 파장 550nm에 대하여 상기 요건을 만족시키면, 대략 1/4 파장판으로서 기능할 수 있게 된다.
위상차 필름(220)의 지상축은, 화살표 A220으로 나타낸 대로, 시인측 편광판(213)의 편광 투과축에 대하여 45°의 각도가 되는 방향이다. 시인측 편광판(213)으로부터 출사된 직선 편광은, 이 위상차 필름(220)을 투과하는 것에 의해 화살표 A240으로 나타내는 회전 방향을 갖는 원 편광으로 변환된다.
패턴 위상차 필름(230)은, 화면의 길이 방향에 대하여 평행하고 균일하게 설치된 띠 형상의 이방성 영역(231)과 띠 형상의 등방성 영역(232)을 갖는다. 이방성 영역(231) 및 등방성 영역(232)은, 연직 방향에서 교대로 나란히 있어 스트라이프 형상의 배치로 되어 있다. 또한, 두께 방향으로부터 보면, 이방성 영역(231)은 액정 패널(210)의 좌안용 화상을 표시하는 화소 영역에 겹치고, 등방성 영역(232)은 액정 패널의 우안용 화상을 표시하는 화소 영역에 겹치게 되어 있다.
이방성 영역(231)의 면내 위상차는 투과광의 대략 1/2 파장이다. 이방성 영역(231)의 지상축은, 화살표 A231로 나타낸 대로, 시인측 편광판(213)의 편광 투과축에 대하여 직교하는 방향(즉, 수평 방향)이다. 이에 의해, 위상차 필름(220)으로부터 출사된 원 편광 중, 이방성 영역(231)을 투과한 빛은, 화살표 A252로 표시되는 반전(反轉)한 회전 방향을 갖는 원 편광으로 변환된다. 다른 쪽, 등방성 영역(232)의 면내 위상차는 대략 0이며, 따라서, 위상차 필름(220)으로부터 출사된 원 편광 중 등방성 영역(232)을 투과한 빛은, 화살표 A251로 나타낸 대로, 투과 전과 동일한 회전 방향을 갖는 원 편광으로서 출사된다.
이 예에 있어서, 관찰자는, 편광 안경(300)을 통해서 입체 표시 장치(200)의 표시면을 관찰한다. 편광 안경(300)은, 1/2 파장판(310), 1/4 파장판(320) 및 직선 편광판(330)을 이 순서로 구비한다. 1/2 파장판(310)의 지상축은, 화살표 A310으로 나타낸 대로, 패턴 위상차 필름(230)의 이방성 영역(231)의 지상축에 대하여 직교한다(즉, 연직 방향에 평행하다.). 1/4 파장판(320)의 지상축은, 화살표 A320으로 나타낸 대로, 입체 표시 장치의 위상차 필름(220)의 지상축에 대하여 직교한다. 직선 편광판(330)의 편광 투과축은, 화살표 A330으로 나타낸 대로, 입체 표시 장치(200)의 시인측 편광판(213)의 편광 투과축과 직교하는 방향(즉, 수평 방향)이다. 또한, 1/2 파장판(310)은, 편광 안경(300)의 우안에 대응하는 부분에 설치되어 있지만, 좌안에 대응하는 부분에는 설치되지 않는다.
편광 안경(300)의 파장판의 배치를 이와 같이 함으로써, 우안에 도달하는 빛 R과 좌안에 도달하는 빛 L이 통과해 온 파장판의 구성은, 입체 표시 장치(200)와 편광 안경(300)의 사이를 경계로 하여 대칭이 된다. 이에 의해, 각각의 파장판에서 발생하는 파장 분산을 해소하여, 우안에 도달하는 빛 R과 좌안에 도달하는 빛 L의 파장 분산은 동일하게 되고, 우안과 좌안으로 보는 영상의 색조에 차이가 생기지 않는다.
이방성 영역(231)으로부터 출사된 빛 L이, 편광 안경(300)의 좌안에 대응하는 부분에 입사하면, 그 빛 L은 1/4 파장판(320)에 입사한다. 1/4 파장판(320)을 투과한 광은, 수평 방향에 편광축을 갖는 직선 편광으로 변환되고, 따라서 직선 편광판(330)을 투과할 수 있다. 따라서, 이방성 영역(231)을 투과한 빛 L은 사용자의 좌안으로 시인된다.
한편, 이방성 영역(231)으로부터 출사된 빛 L이, 편광 안경(300)의 우안에 대응하는 부분에 입사하면, 그 빛 L은 1/2 파장판(310)을 투과하고, 반전한 회전 방향(즉, 화살표 A340과 반대 방향)을 갖는 원 편광으로 변환되어, 1/4 파장판(320)에 입사한다. 1/4 파장판(320)을 투과한 빛은, 연직 방향으로 편광축을 갖는 직선 편광으로 변환되고, 따라서 직선 편광판(330)을 투과할 수 없다. 따라서, 이방성 영역(231)을 투과한 빛 L은 사용자의 우안으로 시인되지 않는다.
또한, 등방성 영역(232)으로부터 출사된 빛 R이, 편광 안경(300)의 우안에 대응하는 부분에 입사하면, 그 빛 R은 1/2 파장판(310)을 투과하고, 화살표 A340으로 나타낸 바와 같이, 반전한 회전 방향을 갖는 원 편광으로 변환되고, 1/4 파장판(320)에 입사한다. 1/4 파장판(320)을 투과한 빛은, 수평 방향으로 편광축을 갖는 직선 편광으로 변환되고, 따라서 직선 편광판(330)을 투과할 수 있다. 따라서, 등방성 영역(232)을 투과한 빛 R은 사용자의 우안으로 시인된다.
한편, 등방성 영역(232)으로부터 출사된 빛 R이, 편광 안경(300)의 좌안에 대응하는 부분에 입사하면, 그 빛 R은 1/4 파장판(320)에 입사한다. 1/4 파장판(320)을 투과한 빛은, 연직 방향으로 편광축을 갖는 직선 편광으로 변환되고, 따라서 직선 편광판(330)을 투과할 수 없다. 따라서, 등방성 영역(232)을 투과한 빛 R은 사용자의 좌안으로 시인되지 않는다.
이와 같이, 사용자는, 이방성 영역(231)을 투과한 빛을 좌안으로 보고, 또한, 등방성 영역(232)을 투과한 빛을 우안으로 보게 된다. 따라서, 액정 패널(210)의 이방성 영역(231)에 대응하는 영역에서 좌안용의 화상을 표시하고, 액정 패널(210)의 등방성 영역(232)에 대응하는 영역에서 우안용의 화상을 표시함으로써 사용자는, 입체 화상을 시인할 수 있다.
또한, 입체 표시 장치(200)의 패턴 위상차 필름(230)은, 본 발명의 액정 조성물로부터 제조된 것이기 때문에, 표면의 요철을 작게 할 수 있다. 따라서, 패턴 위상차 필름(230)을 다른 필름과 접합할 때의 기포의 발생을 방지하거나, 평면 화상을 표시할 때의 사상성을 향상시키거나 하는 것이 가능하다.
한편, 상기의 입체 표시 장치(200)는, 추가로 변경하여 실시할 수도 있다.
예컨대, 위상차 필름(220)과 패턴 위상차 필름(230)의 순서를 교체하여, 위상차 필름(220)을 패턴 위상차 필름(230)보다도 시인측에 설치하여도 좋다.
또한, 예컨대, 입체 표시 장치(200)에, 반사 방지 필름, 번쩍임 방지 필름, 눈부심 방지 필름, 하드 코팅 필름, 휘도 향상 필름, 접착층, 점착층, 하드 코팅층, 반사 방지막, 보호층 등을 설치하여도 좋다.
또한, 편광 안경(300)의 우안에 대응하는 부분과 좌안에 대응하는 부분의 구성을 교체하고, 또한, 액정 패널(210)의 이방성 영역(231)에 대응하는 영역의 화상과 액정 패널(210)의 등방성 영역(232)에 대응하는 영역의 화상을 교체하여 실시하여도 좋다.
또한, 입체 화상을 적절히 표시할 수 있는 한, 각 광학 요소의 지상축, 투과축 등의 광축의 방향은 변경하여 실시하여도 좋다.
[4. 위상차 필름]
상기한 예와 같이, 패턴 위상차 필름은, 위상차 필름과 조합하여 이용하는 경우가 있다. 이러한 위상차 필름은, 예컨대, 수지에 의해 형성된 연신 필름을 사용할 수 있다.
보통, 수지는 폴리머(중합체)를 포함한다. 위상차 필름의 재료가 되는 수지가 포함하는 폴리머의 예를 들면, 쇄형 올레핀폴리머, 사이클로올레핀폴리머, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리스타이렌, 폴리바이닐알코올, 아세트산셀룰로스계 폴리머, 폴리염화바이닐, 폴리메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 쇄형 올레핀폴리머 및 사이클로올레핀폴리머가 바람직하고, 투명성, 저흡습성, 치수 안정성, 경량성 등의 관점에서, 사이클로올레핀폴리머가 특히 바람직하다.
한편, 수지는, 1 종류의 폴리머를 단독으로 포함하는 것을 이용하여도 좋고, 2 종류 이상의 폴리머를 임의의 비율로 조합하여 포함하는 것을 이용하여도 좋다. 또한, 수지에는, 본 발명의 효과를 현저히 손상시키지 않는 한, 임의의 배합제를 포함하게 할 수 있다.
또한, 위상차 필름으로서는, 단층 구조의 필름을 이용하여도 좋고, 복층 구조의 필름을 이용하여도 좋다.
바람직한 위상차 필름의 예를 들면, 시판되는 장척의 경사 연신 필름, 횡 연신 필름, 예컨대, 니혼제온사제, 제품명「경사 연신 제오노어 필름」,「횡 연신 제오노어 필름」을 들 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하에 나타내는 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 특허청구의 범위 및 그의 균등 범위를 일탈하지 않는 범위에서 임의로 변경되어 실시할 수도 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 양을 나타내는 「%」 및 「부」는, 달리 양해를 구하지 않는 한 중량 기준이다. 또한, 이하의 설명에서 위상차 Re의 측정 파장은, 달리 양해를 구하지 않는 한 550nm이다. 또한, 이하에 설명하는 조작은, 달리 양해를 구하지 않는 한, 상온 및 상압의 조건에서 행했다.
[평가 방법]
〔NI점의 측정〕
편광 현미경을 구비한 융점 측정 장치의 핫 플레이트에 시료를 두고, 1℃/분의 속도로 가열했다. 시료의 일부가 네마틱 상태로부터 아이소트로픽 액체로 변화되었을 때의 온도를 측정하고, 이것을 액정 조성물의 NI점으로 했다.
〔액정 조성물의 도포 건조 후의 외관의 평가〕
패턴 위상차 필름의 제조 시, 액정 조성물을 기재 필름에 도포하고, 건조시킨 때의 액정 조성물층의 모양을 육안 관찰했다.
〔λ/2 제 1 영역의 Δn의 측정〕
패턴 위상차 필름의 λ/2 영역을 형성하는 액정 조성물의 굴절률 이방성(Δn)을 2차원 복굴절 평가 시스템 「포토닉 라티스사제; WPA-micro」에 의해 측정했다.
〔Iso 영역의 높이의 측정〕
촉침식(觸針式) 표면 형상 측정기(알박사제 Dektak150)에 의해, 패턴 위상차 필름의 Iso 영역의 높이를 측정했다. 여기서, Iso 영역의 높이란, 상기 Iso 영역의 주위에 있는 λ/2 영역을 기준으로 한 Iso 영역의 두께 방향의 치수를 의미한다.
[실시예 1]
〔액정 조성물의 제조〕
(A) 중합성 액정 모노머인 LC242(BASF사제; NI점 = 125℃; 파장 546nm에서의 Δn=0.15) 80부와, (B) 중합성 비액정 모노머인 하기 화합물 1 16부 및 ATMPT(트라이메틸올프로페인트라이아크릴레이트; 신나카무라화학공업사제) 4부와, (C) 광중합 개시제인 Irgacure379(BASF사제) 3부와, (D) 불소를 포함하는 계면활성제인 후터젠트 209F(네오스사제)의 1% 메틸에틸케톤 용액 10부와, 용매인 메틸에틸케톤 190.2부를 혼합하여, 액정 조성물을 제조했다.
수득된 액정 조성물에 대하여 상기한 요령으로 NI점을 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00003
Figure pat00004
〔패턴 위상차 필름의 제조〕
기재 필름으로서, 장척의 노보넨 수지 필름(니혼제온사 제품 제오노어 필름 ZF14-100)을 준비했다. 이 기재 필름을 필름 반송 장치의 조출부에 장착하고, 상기 기재 필름을 반송하면서 반송 방향과 평행한 장척 방향으로 러빙 처리를 실시하여, 러빙 처리를 실시한 면에 상기에서 준비한 액정 조성물을 다이 코팅을 사용하여 도포했다. 이것에 의해, 기재 필름의 한 면에, 도막으로서 미경화 상태의 액정 조성물층을 형성했다.
상기 액정 조성물층에 대하여 40℃에서 2분간 배향 처리를 실시하여, 액정 조성물층 중의 (A) 중합성 액정 모노머를 배향시켰다. 그 후, 액정 조성물층에 대하여, 기재 필름의 액정 조성물층이 형성된 것과 반대측에서 유리 마스크을 통해서 0.1mJ/cm2 내지 45mJ/cm2의 미약한 자외선을 조사했다. 상기 유리 마스크로서는, 기재 필름의 장척 방향으로 연장되는 투광부 및 차광부가 서로 평행하게 나란히 있어 스트라이프 형상으로 형성된 것을 이용했다. 유리 마스크의 투광부의 폭은 269㎛, 차광부의 폭은 284㎛로 했다. 유리 마스크의 차광부에 상당하는 위치에서는 노광되지 않았기 때문에 액정 조성물층은 미경화 상태대로 있지만, 유리 마스크의 투광부에 상당하는 위치에서는 노광되었기 때문에 액정 조성물층이 경화됐다. 이에 의해, 액정 조성물층의 노광 부분에서, 1/2 파장판으로서 기능할 수 있는 면내 위상차 Re를 갖는 영역(λ/2 영역)을 형성했다.
다음으로, 액정 조성물층을 90℃에서 10초간 가열 처리하여, 액정 조성물층의 미경화 상태의 부분(유리 마스크의 차광부에 상당한 부분)의 액정상을 등방상으로 전이시켰다. 이 상태를 유지하면서, 기재 필름의 액정 조성물층 측에서 질소 분위기 하에서 액정 조성물층에 대하여 2000mJ/cm2의 자외선을 조사하여, 액정 조성물층의 미경화 부분을 경화시켰다. 이에 의해, 면내 위상차 Re가 작은 영역(Iso 영역)이 형성되었다.
이렇게 하여, 1/2 파장판으로서 기능할 수 있는 면내 위상차 Re를 갖는 λ/2 영역과 면내 위상차 Re가 작은 Iso 영역을 동일 면내에 갖는 액정 경화물층을 수득했다. 이 액정 경화물층을 구비하는 패턴 위상차 필름은, (기재 필름)-(액정 경화물층)의 층 구성을 갖는 장척의 필름이다. λ/2 영역 및 Iso 영역은 서로 평행한 띠 형상의 영역으로서 형성되고, 각각의 띠의 폭은 276.6㎛였다. 또한, 액정 경화물층의 건조막 두께는 최대로 10㎛였다.
수득된 패턴 위상차 필름에 대하여, 상기한 요령으로 평가를 했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
(A) 중합성 액정 모노머인 LC242의 양을 76부로 한 것, 및 (B) 중합성 비액정 모노머인 화합물 1의 양을 15부로 하고, 트라이메틸올프로페인트라이아크릴레이트의 양을 9부로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 조성물 및 패턴 위상차 필름을 제조하고, 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
(A) 중합성 액정 모노머인 LC242의 양을 76부로 한 것, (B) 중합성 비액정 모노머인 화합물 1의 양을 15부로 하고, 트라이메틸올프로페인트라이아크릴레이트의 양을 9부로 한 것, 및 (D) 불소를 포함하는 계면활성제로서 메가팍 F477(DIC사 제)의 1% 메틸에틸케톤 용액을 10부 이용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 조성물 및 패턴 위상차 필름을 제조하고, 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
(A) 중합성 액정 모노머로서 LC1057(BASF사제; NI점 = 207℃; 파장 546nm에서의 Δn=0.21) 80부를 이용한 것, 및 (B) 중합성 비액정 모노머로서 ABPE4(에톡시화 비스페놀A 다이아크릴레이트; 신나카무라화학공업사제) 20부를 이용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 조성물 및 패턴 위상차 필름을 제조하고, 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
(A) 중합성 액정 모노머인 LC242의 양을 76부로 한 것, (B) 중합성 비액정 모노머인 화합물 1의 양을 15부로 하고, 트라이메틸올프로페인트라이아크릴레이트의 양을 9부로 한 것, 및 (D) 불소를 포함하는 계면활성제인 후터젠트 209F의 1% 메틸에틸케톤 용액의 양을 110부로 변경한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 조성물 및 패턴 위상차 필름을 제조하고, 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 2]
(A) 중합성 액정 모노머인 LC242의 양을 76부로 한 것, (B) 중합성 비액정 모노머인 화합물 1의 양을 15부로 하고, 트라이메틸올프로페인트라이아크릴레이트의 양을 9부로 한 것, 및 (D) 불소를 포함하는 계면활성제 대신에 실리콘계의 계면활성제인 BYK-3510(빅케미재팬사제)의 1% 메틸에틸케톤 용액을 10부 이용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 액정 조성물 및 패턴 위상차 필름을 제조하고, 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00005
[평가]
실시예 1 내지 4로부터, 중합성 액정 모노머, 중합성 비액정 모노머, 계면활성제 및 광중합 개시제를 특정한 비율로 포함하는 액정 조성물에 있어서, 계면활성제로서 불소를 포함하는 것을 이용하는 것에 의해, Iso 영역의 높이를 작게 할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 액정 조성물을 이용하는 것에 의해, 표면의 요철이 작은 패턴 위상차 필름을 실현할 수 있음이 확인되었다.
이때, 중합성 비액정 모노머로서 다작용의 것(실시예에서는, ATMPT)을 이용한 것은, NI점을 낮게 할 수 있다는 것도 확인되었다.
[거품 혼입 평가]
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2에서 제작한 패턴 위상차 필름과 위상차 필름(니혼제온사제, 제품명 「경사 연신 제오노어 필름」)을 준비했다. 이 위상차 필름은, 길이 방향에 대하는 배향각 45°, 측정 파장 550nm에서의 면내 위상차 Re 140nm, 면내에서의 면내 위상차 Re의 격차 ±10nm 이하였다.
아크릴 점착제(소켄화학사제, 제품명 「SK 다인 2094」)에 경화제(소켄화학사제, 제품명 「E-AX」)를 아크릴 점착제 중의 폴리머 100중량부에 대하여 경화제가 5중량부의 비율이 되도록 첨가한 것을 준비했다. 이하, 이것을 적절히 「PSA」라고 약칭한다.
도 4는, 거품 혼입 평가에 있어서의 시험의 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 패턴 위상차 필름(410)을 평활한 유리판(420) 상에 배치했다. 위상차 필름(430)의 한쪽의 면(431)에 PSA를 도포하고, PSA를 도포한 면(431)이 패턴 위상차 필름(410)에 합해지도록 약 1kg의 롤러(440)를 꽉 누르면서 접합시켰다.
이 접합 샘플을 광학 현미경으로 관찰하고, 거품 혼입 상태를 조사했다. 공기 거품이 관찰되지 않은 것을 「양호」, 관찰된 것을 「불량」으로서 평가하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 공기 거품은 주로 이방성 영역에 보였다. 또한, 비교예 1의 현미경 사진을 도 5에 나타내었다. 도 5에서, 빛깔이 짙은 부분이 λ/2 영역이며, 빛깔이 엷은 부분이 Iso 영역이다.
[사상성 평가]
패턴 위상차 필름의 지상축과 위상차 필름의 지상축이 45°의 각도가 되도록 상기 PSA에서 접합시키고, 시험편을 제작했다.
도 6은, 사상성 평가에서 이용한 사상성 평가 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 광원(510)과, 광원 슬릿(520)과, 렌즈(530)와, 렌즈(540)와, 광학 빗(550)과, 수광기(560)를 이 순서로 구비하는 사상성 평가 장치(스가시험기제 ICM-1T)를 준비했다. 이 사상성 평가 장치의 렌즈(530)와 렌즈(540)의 사이에 상기 시험편(570)을 장착하고, 상의 뒤틀림을, 하기 수학식에 의해 구해지는 상 선명도 C(n)으로서 정량 평가했다. 상 선명도 C(n)값이 클수록, 상이 선명한 것을 나타낸다. 측정은, 광원 슬릿(520)에 대하여, 패턴 위상차 필름의 패턴 방향을 45°로 배치하고, 광학 빗(550)의 폭을 0.25mm에서 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
C(n) = (M-m)/(M+m)×100(%)
C(n): 광학 빗의 폭 n(mm)일 때의 상 선명도(%)
M: 광학 빗의 폭 n(mm)일 때의 최고 광량
m: 광학 빗의 폭 n(mm)일 때의 최저 광량
Figure pat00006
10 액정 경화물층
11,12 액정 경화물층의 표면
20,30 액정 경화물층의 영역
100 패턴 위상차 필름
110 액정 경화물층
111 이방성을 갖는 영역(이방성 영역)
112 등방인 영역(등방성 영역)
200 입체 표시 장치
210 액정 패널
211 광원측 편광판
212 액정셀
213 시인측 편광판
220 위상차 필름
230 패턴 위상차 필름
231 이방성 영역
232 등방성 영역
300 편광 안경
310 1/2 파장판
320 1/4 파장판
330 직선 편광판
410 패턴 위상차 필름
420 유리판
430 위상차 필름
431 위상차 필름의 PSA를 도포한 면
440 롤러
510 광원
520 광원 슬릿
530,540 렌즈
550 광학 빗
560 수광기
570 시험편

Claims (8)

  1. (A) 중합성 액정 모노머와 (B) 중합성 비액정 모노머의 합계량을 100중량부로 하여,
    (A) 중합성 액정 모노머 70중량부 이상 99중량부 이하와,
    (B) 중합성 비액정 모노머 1중량부 이상 30중량부 이하와,
    (C) 광중합 개시제 0.1중량부 이상 10중량부 이하와,
    (D) 불소를 포함하는 계면활성제 0.01중량부 이상 1중량부 이하를 함유하는, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (B) 성분으로서, 다작용 중합성 비액정 모노머를 포함하고,
    상기 패턴 위상차 필름용 액정 조성물의 네마틱-아이소트로픽 전이 온도가 40℃ 이상 100℃ 이하인, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A) 성분의 파장 546nm에서의 굴절률 이방성(Δn)이 0.01 내지 0.20인, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A) 성분으로서, 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물.
    [화학식 1]
    Figure pat00007

    여기서, 상기 화학식 1에 있어서,
    R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
    R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 12의 알킬렌기를 나타낸다.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (D) 성분이 비이온형 계면활성제인, 패턴 위상차 필름용 액정 조성물.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 위상차 필름용 액정 조성물의 경화물로 이루어지는 층을 구비하고,
    상기 층이, 다른 위상차를 갖는 2 종류 이상의 영역을 갖는, 패턴 위상차 필름.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 층의 최대 두께가 1㎛ 내지 10㎛인 패턴 위상차 필름.
  8. 제 6 항에 기재된 패턴 위상차 필름을 구비하는 입체 표시 장치.
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