KR20130071367A - 편광막 형성용 조성물 및 편광막 - Google Patents

편광막 형성용 조성물 및 편광막 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 박형이면서 높은 투명성을 갖는 편광막을 제조할 수 있는 편광막 형성용 조성물 및 이 편광막 형성용 조성물로 형성되는 편광막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
중합성 액정 화합물, 중합성 비액정 화합물, 이색성 색소, 광중합 개시제 및 용제를 함유하고, 이하의 (A) 및 (B)의 요건을 충족시키는 편광막 형성용 조성물 및 이 편광막 형성용 조성물로 형성되는 편광막을 제공한다.
(A) 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물이 모두 중합성 기를 갖는 것;
(B) 편광막 형성용 조성물로부터 얻어지는 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 상분리 상태를 형성하지 않고, 네마틱 액정상 및 스멕틱 액정상을 나타내는 것.

Description

편광막 형성용 조성물 및 편광막{COMPOSITION FOR FORMING POLARIZING FILM AND POLARIZING FILM}
본 발명은, 편광막 형성용 조성물, 이 편광막 형성용 조성물로 제조되는 편광막 및 그 제조 방법 등에 관한 것이다.
최근의 액정 표시 장치는, 그 박막화가 강하게 요구되고 있고, 그것에 따라, 상기 액정 표시 장치에 이용되는 편광자도 보다 박형인 것이 요구되고 있다. 보다 박형의 편광자를 실현하기 위해서, 액정 표시 장치에 이용되는 편광막은, 지금까지의 요오드로 염색한 폴리비닐알코올로 이루어진 필름 대신에 중합성 액정 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 것이 검토되고 있다.
중합성 액정 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 편광막으로는, 예컨대, 특허문헌 1에, 중합성 스멕틱 액정 화합물과 이색성 색소와 광중합 개시제와 저해제만으로 이루어진 편광막이 개시되어 있고, 또한, 특허문헌 2에, 중합성 액정 화합물과 이색성 색소와 중합 개시제와 억제제와 겔화제와 용제만으로 이루어진 편광막이 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 제4719156호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공표 제2008-547062호 공보
그러나, 편광막의 한층 더한 박형화 및 높은 투명화가 요구되고 있었다.
본 발명의 목적은, 박형이면서 높은 투명성을 갖는 편광막을 제조할 수 있는 편광막 형성용 조성물 및 이 편광막 형성용 조성물로 형성되는 편광막을 제공하는 것이다.
본 발명은 이하의 발명을 제공한다.
[1] 중합성 액정 화합물, 중합성 비액정 화합물, 이색성 색소, 중합 개시제 및 용제를 함유하고, 이하의 (A) 및 (B)의 요건을 충족시키는 편광막 형성용 조성물.
(A) 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물이 모두 중합성 기를 갖는 것;
(B) 편광막 형성용 조성물로부터 얻어지는 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 상분리 상태를 형성하지 않고, 네마틱 액정상 및 스멕틱 액정상을 나타내는 것[이들 (A) 및 (B)의 요건의 각각을 이하 「(요건 A)」 및 「(요건 B)」라고 함].
[2] 중합성 액정 화합물이 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물인 [1]에 기재된 편광막 형성용 조성물.
U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2 (1)
(식 중, X1, X2 및 X3은 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 단, X1, X2 및 X3 중 1개 이상은 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기이다. 시클로헥산-1,4-디일기를 구성하는 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NR-로 치환되어 있어도 좋다. R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -CH2O-, -COO-, -OCOO-, 단결합, -N=N-, -CRa=CRb-, -C≡C- 또는 -CRa=N-을 나타낸다. Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다. U1은 수소 원자 또는 중합성 기를 나타낸다. U2는 중합성 기를 나타낸다. W1 및 W2는 서로 독립적으로 단결합, -O-, -S-, -COO- 또는 -OCOO-를 나타낸다. V1 및 V2는 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 이 알칸디일기를 구성하는 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어 있어도 좋다.)
[3] 중합성 비액정 화합물이 단작용 아크릴레이트 또는 다작용 아크릴레이트인 [1] 또는 [2]에 기재된 편광막 형성용 조성물.
[4] 중합성 액정 화합물이 갖는 중합성 기와, 중합성 비액정 화합물이 갖는 중합성 기가 각각 독립적으로 아크릴로일옥시기(CH2=CHCOO-) 또는 메타크릴로일옥시기(CH2=C(CH3)COO-)인 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 편광막 형성용 조성물.
[5] 중합성 액정 화합물이 갖는 중합성 기와, 중합성 비액정 화합물이 갖는 중합성 기가 동일한 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 편광막 형성용 조성물.
[6] 중합성 액정 화합물이 분자 내에 1∼2개의 중합성 기를 가지며, 중합성 비액정 화합물이 분자 내에 2∼6개의 중합성 기를 갖는 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 편광막 형성용 조성물.
[7] 중합성 비액정 화합물의 함유량이, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 3 질량부 이상 10 질량부 이하인 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 편광막 형성용 조성물.
[8] 이하의 (I), (II) 및 (III)의 공정을 갖는 편광막의 제조 방법.
(I) [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 편광막 형성용 조성물을 기재 상 또는 기재 상에 형성된 배향막 상에 도포하고, 용제를 제거하여 도포막을 형성하는 공정;
(II) (I)에서 형성된 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 스멕틱 액정상 상태로 하는 공정;
(III) (II)에서 형성된, 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상 상태인 도포막 중에서, 중합성 액정 화합물과 중합성 비액정 화합물을 공중합시키는 공정.
[9] 기재가, 배향 처리가 실시된 투명 기재인 [8]에 기재된 편광막의 제조 방법.
[10] (II)의 공정이, (I)의 공정에서 형성된 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상을 나타낼 때까지 가열 처리하는 공정 (I-1)과, 공정 (I-1)에서 형성된 상기 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상 상태인 도포막을, 상기 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 나타낼 때까지 냉각시키는 공정 (I-2)를 갖는 공정인 [8] 또는 [9]에 기재된 편광막의 제조 방법.
[11] [8] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 제조 방법에 의해 제조되는 편광막.
[12] X선에 의한 회절 측정에 있어서 블랙 피크를 나타내는 [11]에 기재된 편광막.
[13] [11] 또는 [12]에 기재된 편광막을 포함하는 표시 장치.
본 발명의 편광막 형성용 조성물에 따르면, 박형이면서 고투명성인 편광막을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 편광막의 연속적 제조 방법(롤투롤 형식)의 주요부를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자를 이용한 액정 표시 장치의 단면 구성을 나타낸 모식도이다.
도 3은 액정 표시 장치에 설치된 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자의 층 순서를 나타낸 모식도이다.
도 4는 액정 표시 장치에 설치된 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자의 층 순서를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자를 이용한 액정 표시 장치(인셀 형식)의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 편광막을 포함하는 원 편광판의 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 편광막을 포함하는 원 편광판의 연속적 제조 방법의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 편광막을 포함하는 원 편광판을 이용한 EL 표시 장치의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 9는 EL 표시 장치에 설치된 본 발명의 편광막을 포함하는 원 편광판의 층 순서를 나타낸 모식도이다.
도 10은 본 발명의 편광막을 포함하는 원 편광판을 이용한 EL 표시 장치의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 11은 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자를 이용한 투사형 액정 표시 장치의 구성을 나타낸 모식도이다.
<편광막 형성용 조성물>
본 발명의 편광막 형성용 조성물(이하, 경우에 따라 「본 조성물」이라 함)은, 중합성 액정 화합물과, 중합성 비액정 화합물, 이색성 색소와, 중합 개시제와, 용매를 함유한다. 본 조성물로 후술하는 제조 방법에 의해 형성되는 편광막(이하, 경우에 따라 「본 편광막」이라 함)은, 액정 표시 장치에 적합할 뿐만 아니라, 유기 EL 표시 장치에 적합한 원 편광판(이하, 경우에 따라 「본 원 편광판」이라 함)을 제조하는 것을 가능하게 한다. 우선, 본 조성물에 대해서 설명한다.
<중합성 액정 화합물>
본 발명의 중합성 액정 화합물이란, 중합성 기를 가지며, 또한, 본 조성물로 형성되는 도포막에 있어서, 상분리 상태를 형성하지 않고, 네마틱 액정상 및 스멕틱 액정상을 나타내는 특성을 갖춘 액정 화합물이다.
본 조성물로 형성되는 도포막이, (요건 B)를 충족시키는지 여부는 예컨대 이하와 같이 하여 확인할 수 있다. 유리 기재에 본 조성물을 도포하고, 도포된 본 조성물을, 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물이 중합하지 않는 조건에서 가열 처리 및/또는 감압 처리함으로써, 용제를 제거한다. 계속해서, 유리 기재 상에 형성된 도포막을 가열하여, 이 도포막에 함유되는 중합성 액정 화합물이 상분리되지 않고, 네마틱 액정상을 나타내는지 여부를 확인한다. 계속해서, 가열한 도포막을 서서히 냉각시켜, 이 도포막에 함유되는 중합성 액정 화합물이 상분리되지 않고, 스멕틱 액정상을 나타내는지 여부를 확인한다. 네마틱 액정상 및 스멕틱 액정상의 확인은 예컨대 편광 현미경에 의한 텍스쳐 관찰, X선 회절 측정 또는 시차 주사 열량 측정에 의해 행할 수 있다. 상분리 형성의 확인은 예컨대 각종 현미경에 의한 표면 관찰이나 헤이즈미터에 의한 산란도 측정에 의해 행할 수 있다.
중합성 액정 화합물이 나타내는 스멕틱 액정상은 고차 스멕틱상인 것이 보다 바람직하다. 여기서 말하는 고차 스멕틱상이란, 스멕틱 B상, 스멕틱 D상, 스멕틱 E상, 스멕틱 F상, 스멕틱 G상, 스멕틱 H상, 스멕틱 I상, 스멕틱 J상, 스멕틱 K상 및 스멕틱 L상이며, 그 중에서도, 스멕틱 B상, 스멕틱 F상 및 스멕틱 I상이 보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물이 나타내는 스멕틱 액정상이 이들 고차 스멕틱상이면, 배향 질서도가 보다 높은 본 편광막을 제조할 수 있다. 또한, 이와 같이 배향 질서도가 높은 본 편광막은 X선 회절 측정에 있어서 헥사틱상이나 크리스탈상이라는 고차 구조 유래의 블랙 피크를 얻을 수 있는 것이다.
중합성 액정 화합물로는, 네마틱 액정상에서 스멕틱 액정상으로 상전이하는 온도가 40℃∼200℃인 화합물이 바람직하고, 60℃∼140℃인 화합물이 보다 바람직하다.
바람직한 중합성 액정 화합물로는 예컨대 화학식 (1)로 표시되는 화합물[이하, 경우에 따라 「화합물 (1)」이라고 함]을 들 수 있다.
U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2 (1)
[화학식 (1) 중,
X1, X2 및 X3은 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 단, X1, X2 및 X3 중 1개 이상은 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기이다. 시클로헥산-1,4-디일기를 구성하는 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NR-로 치환되어 있어도 좋다. R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다.
Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -CH2O-, -COO-, -OCOO-, 단결합, -N=N-, -CRa=CRb-, -C≡C- 또는 -CRa=N-을 나타낸다. Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다.
U1은 수소 원자 또는 중합성 기를 나타낸다.
U2는 중합성 기를 나타낸다.
W1 및 W2는 서로 독립적으로 단결합, -O-, -S-, -COO- 또는 -OCOO-를 나타낸다.
V1 및 V2는 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 이 알칸디일기를 구성하는 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어 있어도 좋다.]
화합물 (1)에 있어서, X1, X2 및 X3 중, 2개 이상이 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기인 것이 바람직하다.
치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기는 무치환인 것이 바람직하다. 치환기를 갖고 있어도 좋은 시클로헥산산 -1,4-디일기는 치환기를 갖고 있어도 좋은 트랜스-시클로헥산산-1,4-디일기인 것이 바람직하고, 치환기를 갖고 있어도 좋은 트랜스-시클로헥산산-1,4-디일기는 무치환인 것이 바람직하다.
치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 시클로헥산산-1,4-디일기가 임의로 갖는 치환기로는 메틸기, 에틸기 및 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 시아노기; 할로겐 원자 등을 들 수 있다.
화합물 (1)의 Y1은 -CH2CH2-, -COO- 또는 단결합이면 바람직하고, Y2는 -CH2CH2- 또는 -CH2O-이면 바람직하다.
U2는 중합성 기이다. U1은 수소 원자 또는 중합성 기이며, 바람직하게는 중합성 기이다. U1 및 U2는 모두 중합성 기이면 바람직하고, 모두 광중합성 기이면 바람직하다. 여기서, 광중합성 기란, 광에 의한 에너지를 받아 중합에 관여하는 기를 말한다. 광중합성 기를 갖는 중합성 액정 화합물은, 보다 저온 조건 하에서 중합을 할 수 있다는 점에서도 유리하다. 광중합성 기로는 라디칼 중합성 기가 바람직하다. 라디칼 중합성 기란, 후술하는 중합 개시제로부터 발생한 활성 라디칼에 의해 중합 반응에 관여할 수 있는 기를 의미한다.
화합물 (1)에 있어서, U1 및 U2의 중합성 기는 서로 상이하여도 좋지만, 동일한 것이 바람직하다. 중합성 기로는 비닐기, 비닐옥시기, 1-클로로비닐기, 이소프로페닐기, 4-비닐페닐기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 옥시라닐기 및 옥세타닐기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기 및 비닐옥시기가 바람직하고, 아크릴로일옥시기 및 메타크릴로일옥시기가 보다 바람직하다.
V1 및 V2의 알칸디일기로는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로판-1,3-디일기, 부탄-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기, 헵탄-1,7-디일기, 옥탄-1,8-디일기, 데칸-1,10-디일기, 테트라데칸-1,14-디일기 및 이코산-1,20-디일기 등을 들 수 있다. V1 및 V2는 바람직하게는 탄소수 2∼12의 알칸디일기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼12의 알칸디일기이다.
치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기가 임의로 갖는 치환기로는 시아노기 및 할로겐 원자 등을 들 수 있지만, 이 알칸디일기는 무치환인 것이 바람직하고, 무치환 또한 직쇄상의 알칸디일기인 것이 보다 바람직하다.
W1 및 W2는 서로 독립적으로 바람직하게는 단결합 또는 -O-이다.
화합물 (1)의 구체예로는 화학식 (1-1) 내지 화학식 (1-23)으로 각각 표시되는 화합물 등을 들 수 있다. 이러한 화합물 (1)의 구체예가, 시클로헥산-1,4-디일기를 갖는 경우, 그 시클로헥산-1,4-디일기는 트랜스체인 것이 바람직하다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
중합성 액정 화합물은, 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 본 조성물에 이용할 수 있다. 2종 이상을 혼합하는 경우, 1종 이상이 화합물 (1)이면 바람직하고, 2종 이상이 화합물 (1)이면 보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물을 2종 혼합하는 경우의 혼합비로는 통상 1:99∼50:50이고, 바람직하게는 5:95∼50:50이며, 보다 바람직하게는 10:90∼50:50이다.
본 조성물의 중합 온도는 통상 중합성 액정 화합물의 스멕틱상 전이 온도 이하이다. 본 조성물의 중합 온도는 본 조성물에 포함되는 성분을 조정함으로써 제어할 수 있다. 미리 중합성 액정 화합물의 스멕틱상 전이 온도를 구하고, 그 상전이 온도를 하회하는 온도 조건 하에서, 본 조성물이 중합되도록 중합성 액정 화합물 이외의 성분을 조정하는 것이 바람직하다. 본 조성물에, 2종 이상의 중합성 액정 화합물이 포함되는 경우에는, 그 2종 이상의 중합성 액정 화합물의 혼합물의 스멕틱상 전이 온도를 구하고, 마찬가지로 하여 제어한다.
예시한 화합물 (1) 중에서도, 화학식 (1-2), 화학식 (1-3), 화학식 (1-4), 화학식 (1-6), 화학식 (1-7), 화학식 (1-8), 화학식 (1-13), 화학식 (1-14) 및 화학식 (1-15)로 표시되는 화합물이 바람직하다. 이들 화합물은, 그 밖의 중합성 액정 화합물, 또는 중합성 비액정 화합물과의 상호 작용에 의해 용이하게 스멕틱상 전이 온도 이하의 온도 조건 하에서, 즉 고차 스멕틱상의 액정 상태를 충분히 유지한 채로 중합할 수 있다.
본 조성물에 있어서의 중합성 액정 화합물의 함유 비율은, 본 조성물의 고형분 100 질량부에 대하여, 통상 70∼99.5 질량부이고, 바람직하게는 80∼99 질량부이며, 보다 바람직하게는 80∼94 질량부이고, 더욱 바람직하게는 80∼90 질량부이다. 화합물 (1)의 함유 비율이 상기 범위 내라면, 후술하는 화합물 (2)의 배향성이 높아지는 경향이 있어 바람직하다. 여기서, 고형분이란, 본 조성물에서 용제를 제외한 성분의 합계량을 말한다.
중합성 액정 화합물은, 예컨대, Lub et al. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996), 또는 일본 특허 제4719156호 등에 기재된 공지 방법에 의해 제조된다.
<중합성 비액정 화합물>
본 발명의 중합성 비액정 화합물이란, 중합성 기를 가지며, 또한, 온도 변화에 따라서도, 고체와 액체 사이에 액정 상태를 갖지 않는 화합물을 의미한다.
중합성 비액정 화합물은, (i) 그 자체에 착색(가시광에 대한 흡수)이 없고, (ii) 중합성 액정 화합물과 균일하게 혼합될 정도의 상용성을 가지며, 또한, (iii) 중합성 액정 화합물이 나타내는 액정 상태의 형성을 저해하지 않으면 적합하다.
중합성 비액정 화합물로는 단작용 아크릴레이트 및 다작용 아크릴레이트를 들 수 있다. 단작용이란 1개의 중합성 기를 갖는 것을 의미하고, 다작용이란 복수개의 중합성 기를 갖는 것을 의미한다. 중합성 액정 화합물과 중합성 비액정 화합물과의 중합 반응이 연속적으로 진행되는 점에서, 다작용 아크릴레이트가 바람직하다. 중합성 비액정 화합물이 갖는 중합성 기의 갯수는, 1개 내지 6개이면 바람직하고, 2개 내지 6개이면 보다 바람직하다.
중합성 비액정 화합물이 갖는 중합성 기는, 중합성 액정 화합물이 갖는 중합성 기와 동일하면 적합하다.
또한, 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물로부터 선택되는 1개 이상의 화합물이 복수 종의 중합성 기를 갖는 경우는, 중합성 액정 화합물이 갖는 1개 이상의 중합성 기와, 중합성 비액정 화합물이 갖는 1개 이상의 중합성 기가 동일한 것이 적합하다.
보다 적합한 중합성 비액정 화합물로는 상기 (i), (ii) 및 (iii)의 특징을 가지며, 분자 내에 1개 내지 6개, 바람직하게는 2개 내지 6개의 중합성 기를 갖는 단작용 아크릴레이트 및 다작용 아크릴레이트를 들 수 있다. 또한, 이러한 단작용 아크릴레이트 및 다작용 아크릴레이트는 비액정성이기 때문에, 메소젠 구조를 갖지 않는 것이 바람직하다. 또한, 본 조성물로부터 얻어지는 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물의, 네마틱 액정상 및 스멕틱 액정상을 어지럽히지 않는 범위에서 분자 내에 우레탄 구조, 아미노 구조, 에폭시 구조, 에틸렌글리콜 구조 및 폴리에스테르 구조를 포함하고 있어도 좋다.
중합성 비액정 화합물은, 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 본 조성물에 이용할 수 있다.
단작용 아크릴레이트란, 아크릴로일옥시기(CH2=CH-COO-) 및 메타크릴로일옥시기(CH2=C(CH3)-COO-)로 이루어진 군으로부터 선택되는 기[이하, (메트)아크릴로일옥시기라고 기재하는 경우가 있음]를 분자 내에 1개 갖는 화합물이다. 중합성 비액정 화합물이 단작용 아크릴레이트인 경우, 중합성 액정 화합물도 (메트)아크릴로일옥시기를 갖고 있으면 바람직하다.
(메트)아크릴로일옥시기를 1개 갖는 단작용 아크릴레이트로는 탄소수 4∼16의 알킬(메트)아크릴레이트, 탄소수 2∼14의 β 카르복시알킬(메트)아크릴레이트, 탄소수 2∼14의 알킬화페닐(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트 및 이소보닐(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
다작용 아크릴레이트란, 통상, (메트)아크릴로일옥시기를 분자 내에 2개 내지 6개 갖는 화합물이다. 중합성 비액정 화합물이 다작용 아크릴레이트인 경우, 중합성 액정 화합물도 (메트)아크릴로일옥시기를 갖고 있으면 바람직하다.
(메트)아크릴로일옥시기를 2개 갖는 2작용 아크릴레이트로는 1,3-부탄디올디(메트)아크릴레이트; 1,3-부탄디올(메트)아크릴레이트; 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트; 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트; 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 테트라에틸렌 글리콜디(메트)아크릴레이트; 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트; 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르; 에톡시화비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트; 프로폭시화네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트; 에톡시화네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트 및 3-메틸펜탄디올디(메트)아크릴레이트 등이 예시된다.
(메트)아크릴로일옥시기를 3개 내지 6개 갖는 다작용 아크릴레이트로는 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트; 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메트)아크릴레이트; 에톡시화트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 프로폭시화트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨옥타(메트)아크릴레이트;
펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트와 산무수물과의 반응물; 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트와 산무수물과의 반응물;
트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트와 산무수물과의 반응물;
카프로락톤 변성 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨옥타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트와 산무수물과의 반응물; 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트와 산무수물과의 반응물 및 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트와 산무수물 등을 들 수 있다. 또한, 여기에 나타낸 다작용 아크릴레이트의 구체예에 있어서, (메트)아크릴레이트란, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다. 또한, 카프로락톤 변성이란, (메트)아크릴레이트 화합물의 알코올 유래 부위와 (메트)아크릴로일옥시기 사이에 카프로락톤의 개환체 또는 개환 중합체가 도입되어 있는 것을 의미한다.
이러한 다작용 아크릴레이트에는 시판품을 이용할 수도 있다.
이러한 시판품으로는, A-DOD-N, A-HD-N, A-NOD-N, APG-100, APG-200, APG-400, A-GLY-9E, A-GLY-20E, A-TMM-3, A-TMPT, AD-TMP, ATM-35E, A-TMMT, A-9550, A-DPH, HD-N, NOD-N, NPG, TMPT(신나카무라카가쿠 가부시키가이샤 제조)," ARONIX M-220", "ARONIX M-325", "ARONIX M-240", "ARONIX M-270", "ARONIX M-309", "ARONIX M-310", "ARONIX M-321", "ARONIX M-350", "ARONIX M-360", "ARONIX M-305", "ARONIX M-306", "ARONIX M-450", "ARONIX M-451", "ARONIX M-408", "ARONIX M-400", "ARONIX M-402", "ARONIX M-403", "ARONIX M-404", "ARONIX M-405", "ARONIX M-406"(도아고세이 가부시키가이샤 제조), "EBECRYL11", "EBECRYL145", "EBECRYL150", "EBECRYL40", "EBECRYL140", "EBECRYL180", DPGDA, HDDA, TPGDA, HPNDA, PETIA, PETRA, TMPTA, TMPEOTA, DPHA, EBECRYL 시리즈(다이셀·사이틱 가부시키가이샤 제조) 등을 들 수 있다.
바람직한 다작용 아크릴레이트로는 하기 화학식 (4-1) 내지 (4-14)로 각각 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00005
본 조성물에 있어서의 중합성 비액정 화합물의 함유량은, 본 조성물의 총 질량에 대하여, 통상 0.1∼20 질량%이고, 바람직하게는 1∼10 질량%이며, 보다 바람직하게는, 3∼7 질량%이다. 보다 바람직하게는 본 조성물의 고형분 100 질량부에 대하여, 0.1∼19 질량부이고, 더욱 바람직하게는 1∼15 질량부이며, 특히 바람직하게는 4∼10 질량부이다. 또한, 중합성 액정 화합물 100 중량부에 대하여, 3 질량부 이상 10 질량부 이하이면 특히 바람직하다. 중합성 비액정 화합물의 함유량이 상기 범위 내이면, 본 조성물로부터 얻어지는 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물의 배향성을 어지럽히지 않고, 본 조성물 중의 중합성 성분(중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물)을 공중합시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물 각각의 종류에 따라 다르지만, 중합성 비액정 화합물의 함유량이 상기 범위보다 많으면, 본 편광막의 투명성이 저하되는 경향이 있기 때문에 바람직하지 못하다.
<이색성 색소>
이색성 색소란, 분자의 장축 방향에 있어서의 흡광도와, 단축 방향에 있어서의 흡광도가 상이한 성질을 갖는 색소를 말한다. 이러한 성질을 갖는 것이면, 이색성 색소는 염료여도 좋고, 안료여도 좋으며, 또한, 복수 종의 화합물의 혼합물이어도 좋다.
상기 이색성 색소로는 300∼700 ㎚의 범위에 극대 흡수 파장(λMAX)을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 이색성 색소로는 예컨대 아크리딘 색소, 옥사진 색소, 시아닌 색소, 나프탈렌 색소, 아조 색소 및 안트라퀴논 색소 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 아조 색소가 바람직하다. 아조 색소로는 모노 아조 색소, 비스 아조 색소, 트리스 아조 색소, 테트라키스 아조 색소 및 스틸벤 아조 색소 등을 들 수 있고, 바람직하게는 비스 아조 색소 및 트리스 아조 색소이다.
아조 색소로는 예컨대 화학식 (2)로 표시되는 화합물[이하, 경우에 따라 「화합물 (2)」라고 함]을 들 수 있다.
A1(-N=N-A2)p-N=N-A3 (2)
[상기 화학식 (2)에서,
A1 및 A3은 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 페닐기, 치환기를 갖고 있어도 좋은 나프틸기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 1가의 복소환 기를 나타낸다. A2는 치환기를 갖고 있어도 좋은 p-페닐렌기, 치환기를 갖고 있어도 좋은 나프탈렌-1,4-디일기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 2가의 복소환 기를 나타낸다. p는 1∼4의 정수를 나타낸다. p가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 A2는 서로 동일하여도 좋고 상이하여도 좋다.]
1가의 복소환 기로는 퀴놀린, 티아졸, 벤조티아졸, 티에노티아졸, 이미다졸, 벤조이미다졸, 옥사졸 및 벤조옥사졸 등의 복소환 화합물로부터 1개의 수소 원자를 뺀 기를 들 수 있다. 복소환 화합물로부터 2개의 수소 원자를 뺀 기가 2가의 복소환 기에 해당하고, 이러한 복소환 화합물의 구체예는 전술한 바와 같다.
A1 및 A3에 있어서의 페닐기, 나프틸기 및 1가의 복소환 기, 및 A2에 있어서의 p-페닐렌기, 나프탈렌-1,4-디일기 및 2가의 복소환 기가 임의로 갖는 치환기로는 탄소수 1∼4의 알킬기; 메톡시기, 에톡시기 및 부톡시기 등의 탄소수 1∼4의 알콕시기; 트리플루오로메틸기 등의 탄소수 1∼4의 불화알킬기; 시아노기; 니트로기; 할로겐 원자; 아미노기, 디에틸아미노기 및 피롤리디노기 등의 치환 또는 무치환 아미노기(치환 아미노기란, 탄소수 1∼6의 알킬기를 1개 또는 2개 갖는 아미노기, 혹은 2개의 치환 알킬기가 서로 결합하여 탄소수 2∼8의 알칸디일기를 형성하고 있는 아미노기를 의미한다. 무치환 아미노기는 -NH2이다.)를 들 수 있다. 또한, 탄소수 1∼6의 알킬기의 구체예는, 화합물 (1)의 페닐렌기 등이 임의로 갖는 치환기에서 예시한 것과 동일하다.
화합물 (2) 중에서도, 이하의 화학식 (2-1) 내지 화학식 (2-6)으로 각각 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00006
Figure pat00007
[상기 화학식 (2-1) 내지 (2-6)에서,
B1∼B20은 서로 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1∼6의 알킬기, 탄소수 1∼4의 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 치환 또는 무치환의 아미노기(치환 아미노기 및 무치환 아미노기의 정의는 상기한 바와 같음), 염소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.
n1∼n4는 서로 독립적으로 0∼3의 정수를 나타낸다.
n1이 2 이상인 경우, 복수의 B2는 서로 동일하여도 좋고 상이하여도 좋으며,
n2가 2 이상인 경우, 복수의 B6은 서로 동일하여도 좋고 상이하여도 좋으며,
n3이 2 이상인 경우, 복수의 B9는 서로 동일하여도 좋고 상이하여도 좋으며,
n4가 2 이상인 경우, 복수의 B14는 서로 동일하여도 좋고 상이하여도 좋다.]
상기 안트라퀴논 색소로는 화학식 (2-7)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00008
[상기 화학식 (2-7)에서,
R1∼R8은 서로 독립적으로 수소 원자, -Rx, -NH2, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
Rx는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]
상기 옥사존 색소로는 화학식 (2-8)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00009
[상기 화학식 (2-8)에서,
R9∼R15는 서로 독립적으로 수소 원자, -Rx, -NH2, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
Rx는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]
상기 아크리딘 색소로는 화학식 (2-9)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00010
[상기 화학식 (2-9)에서,
R16∼R23은 서로 독립적으로 수소 원자, -Rx, -NH2, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
Rx는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.]
화학식 (2-7), 화학식 (2-8) 및 화학식 (2-9)에 있어서의, Rx로 표시되는 탄소수 1∼4의 알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기 및 헥실기 등을 들 수 있고, 탄소수 6∼12의 아릴기로는 페닐기, 톨루일기, 크실릴기 및 나프틸기 등을 들 수 있다.
상기 시아닌 색소로는 화학식 (2-10)으로 표시되는 화합물 및 화학식 (2-11)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00011
[상기 화학식 (2-10)에서,
D1 및 D2는 서로 독립적으로 화학식 (2-10a) 내지 화학식 (2-10d) 중 어느 하나로 표시되는 기를 나타낸다.
Figure pat00012
n5는 1∼3의 정수를 나타낸다.]
Figure pat00013
[상기 화학식 (2-11)에서,
D3 및 D4는 서로 독립적으로 화학식 (2-11a) 내지 화학식 (2-11h) 중 어느 하나로 표시되는 기를 나타낸다.
Figure pat00014
n6은 1∼3의 정수를 나타낸다.]
본 조성물에 있어서의 이색성 색소의 함유량은, 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부 이상 30 질량부 이하가 바람직하고, 0.1 질량부 이상 20 질량부 이하가 보다 바람직하며, 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하가 보다 바람직하고, 0.1 질량부 이상 5 질량부 이하가 특히 바람직하다. 이색성 색소의 함유량이, 이 범위 내라면, 본 조성물로부터 얻어지는 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고, 상기 중합성 액정 화합물과 중합성 비액정 화합물을 중합시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 이색성 색소의 함유량이 너무 많으면, 중합성 액정 화합물의 배향을 저해할 우려가 있다. 그 때문에, 중합성 액정 화합물이, 액정 상태를 유지할 수 있는 범위에서, 이색성 색소의 함유량을 정할 수도 있다.
이색성 색소는 시판되고 있는 것을 이용할 수 있다.
<중합 개시제>
본 조성물은 중합 개시제를 함유한다. 상기 중합 개시제는 중합성 액정 화합물 등의 중합 반응을 개시할 수 있는 화합물이다. 중합 개시제로는 광의 작용에 의해 활성 라디칼을 발생할 수 있는 광중합 개시제가 바람직하다.
중합 개시제로는 예컨대 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 알킬페논 화합물, 아실포스핀옥사이드 화합물, 트리아진 화합물, 요오도늄염 및 술포늄염 등을 들 수 있다.
벤조인 화합물로는 예컨대 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
벤조페논 화합물로는 예컨대 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술파이드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 및 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.
알킬페논 화합물로는 예컨대 디에톡시아세토페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1,2-디페닐-2,2-디메톡시에탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 및 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.
아실포스핀옥사이드 화합물로는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다.
트리아진 화합물로는 예컨대 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 및 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
중합 개시제에는 시판되고 있는 것을 이용할 수 있다. 시판되고 있는 중합 개시제로는 "일가큐어(Irgacure) 907", "일가큐어 184", "일가큐어 651", "일가큐어 819", "일가큐어 250", "일가큐어 369"[치바·재팬(주)]; "세이크올 BZ", "세이크올 Z", "세이크올 BEE"[세이코카가쿠(주)]; "카야큐어(kayacure) BP100"[니혼카야쿠(주)]; "카야큐어 UVI-6992"(다우사 제조); "아데카옵토머 SP-152", "아데카옵토머 SP-170"[(주)ADEKA]; "TAZ-A", "TAZ-PP"(니뽄시이벨헤이그너사); 및 "TAZ-104"(산와케미컬사) 등을 들 수 있다.
본 조성물 중의 중합 개시제의 함유량은, 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양에 따라 적절하게 조절할 수 있지만, 통상, 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여, 0.1∼30 질량부이다. 바람직하게는 0.5∼10 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.5∼8 질량부이다. 중합 개시제의 함유량이, 이 범위 내라면, 본 조성물로부터 얻어지는 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고, 중합성 액정 화합물과 중합성 비액정 화합물을 공중합시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
<용제>
본 조성물은 용제를 함유한다. 용제로는 중합성 액정 화합물, 중합성 비액정 화합물 및 이색성 색소를 완전히 용해할 수 있는 용제가 바람직하다. 또한, 본 조성물에 있어서의 중합 반응에 불활성인 용제인 것이 바람직하다.
용제로는 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 또는 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 및 젖산에틸 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 2-헵타논 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산 및 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔 및 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제, 아세토니트릴 등의 니트릴 용제; 테트라히드로푸란 및 디메톡시에탄 등의 에테르 용제; 및 클로로포름 및 클로로벤젠 등의 염소 함유 용제 등을 들 수 있다. 이들 용제는 단독으로 이용하여도 좋고, 복수를 조합하여 이용하여도 좋다.
용제의 함유량은, 본 조성물의 총량에 대하여 50∼98 질량%가 바람직하다. 환언하면, 본 조성물에 있어서의 고형분은, 2∼50 질량%가 바람직하다. 고형분이 2 질량% 이상이면, 본 편광막이 얻어지기 쉬운 경향이 있어 바람직하다. 또한, 상기 고형분이 50 질량% 이하이면, 본 조성물의 점도가 낮아지기 때문에, 본 편광막의 두께가 거의 균일해짐으로써 본 편광막에 불균일이 쉽게 생기지 않게 되는 경향이 있어 바람직하다. 또한, 이러한 고형분은, 제조하고자 하는 본 편광막의 두께를 고려하여 정할 수 있다.
본 조성물은 상기한 성분 이외의 성분을 함유하고 있어도 좋고, 이러한 성분으로는 특히 중합성 액정 화합물 등의 중합 반응을 컨트롤하는 중합 반응 조제를 들 수 있다.
<중합 반응 조제>
본 조성물은 증감제를 더 함유하고 있어도 좋다. 증감제로는, 광증감제가 바람직하다. 상기 증감제로는 예컨대 크산톤 및 티오크산톤 등의 크산톤 화합물(예컨대, 2,4-디에틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤 등); 안트라센 및 알콕시기 함유 안트라센(예컨대, 디부톡시안트라센 등) 등의 안트라센 화합물; 페노티아진 및 루브렌 등을 들 수 있다.
본 조성물이 증감제를 함유하는 경우, 본 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물의 중합 반응을 보다 촉진시킬 수 있다. 이러한 증감제의 사용량은, 중합성 액정 화합물의 합계 100 질량부에 대하여, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5∼8 질량부가 더욱 바람직하다.
중합 반응을 안정적으로 진행시키기 위해서, 본 조성물에는 중합 금지제를 적절하게 함유시킬 수도 있다. 중합 금지제를 함유함으로써, 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물의 중합 반응의 진행 정도를 컨트롤할 수 있다.
상기 중합 금지제로는 예컨대 히드로퀴논, 알콕시기 함유 히드로퀴논, 알콕시기 함유 카테콜(예컨대, 부틸카테콜 등), 피로갈롤, 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시 라디칼 등의 라디칼 보충제; 티오페놀류; β-나프틸아민류 및 β-나프톨류 등을 들 수 있다.
본 조성물에 중합 금지제를 함유시키는 경우, 그 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대한 중합 금지제의 함유량이, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5∼8 질량부가 더욱 바람직하다. 중합 금지제의 함유량이, 이 범위 내라면, 상기 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고 중합시킬 수 있기 때문에, 상기 중합성 액정 화합물이 한층 더 액정 상태를 양호하게 유지한 채로 중합할 수 있다.
<레벨링제>
본 조성물은, 레벨링제를 함유하면 바람직하다. 상기 레벨링제란, 본 조성물의 유동성을 조정하고, 본 조성물을 도포하여 얻어지는 도포막을 보다 평탄하게 하는 기능을 갖는 것으로서, 계면활성제 등을 들 수 있다. 상기 레벨링제는, 폴리아크릴레트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 보다 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 폴리아크릴레트 화합물은 중합성 기를 갖지 않는 것이다.
폴리아크릴레트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로는 "BYK-350", "BYK-352", "BYK-353", "BYK-354", "BYK-355", "BYK-358N", "BYK-361N", "BYK-380", "BYK-381" 및 "BYK-392"[BYK Chemie사] 등을 들 수 있다.
불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로는 "메가팩 R-08", "메가팩 R-30", "메가팩 R-90", "메가팩 F-410", "메가팩 F-411", "메가팩 F-443", "메가팩 F-445", "메가팩 F-470", "메가팩 F-471", "메가팩 F-477", "메가팩 F-479", "메가팩 F-482" 및 "메가팩 F-483"[DIC(주)]; "서프론 S-381", "서프론 S-382", "서프론 S-383", "서프론 S-393", "서프론 SC-101", "서프론 SC-105", "KH-40" 및 "SA-100"[AGC 세이미케미컬(주)]; "E1830", "E5844"[(주)다이킨파인케미컬겐큐쇼]; "에프톱 EF301", "에프톱 EF303", "에프톱 EF351" 및 "에프톱 EF352"[미쓰비시머트리얼덴시카세이(주)] 등을 들 수 있다.
본 조성물에 레벨링제를 함유시키는 경우, 그 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하가 바람직하고, 0.5 질량부 이상 3 질량부 이하가 보다 바람직하다. 레벨링제의 함유량이 상기한 범위 내라면, 중합성 액정 화합물을 수평 배향시키는 것이 용이하고, 또한 얻어지는 본 편광막이보다 평활해지는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 중합성 액정 화합물에 대한 레벨링제의 함유량이 상기한 범위를 초과하면, 얻어지는 본 편광막에 불균일이 생기기 쉬운 경향이 있어 바람직하지 못하다. 또한, 본 조성물은 레벨링제를 2 종류 이상 함유하고 있어도 좋다.
<본 편광막의 형성 방법>
다음에, 본 조성물로 본 편광막을 형성하는 방법에 대해서 설명한다. 우선, 본 조성물을 기재 상 또는 기재 상에 형성된 배향막 상에 도포한다. 바람직하게는 기재 상에 형성된 배향막 상에 도포한다. 기재로는 투명 기재가 바람직하다.
<투명 기재>
투명 기재란 광, 특히 가시광을 투과할 수 있는 정도의 투명성을 갖는 기재이다. 상기 투명성이란, 파장 380∼780 ㎚에 걸친 광선에 대한 투과율이 80% 이상이 되는 특성을 말한다. 구체적으로, 이러한 투명 기재를 예시하면, 유리 기재나, 플라스틱 기재를 들 수 있다. 또한, 플라스틱 기재를 구성하는 플라스틱으로는 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보넨계 폴리머 등의 폴리올레핀; 환상 올레핀계 수지; 폴리비닐알코올; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 폴리메타크릴산에스테르; 폴리아크릴산에스테르; 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스 및 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 등의 셀룰로오스에스테르; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리카보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴리에테르케톤; 폴리페닐렌술피드 및 폴리페닐렌옥사이드 등의 플라스틱을 들 수 있다. 그 중에서도, 시장에서 용이하게 입수할 수 있거나, 투명성이 우수하다는 점에서, 특히 바람직하게는, 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리메타크릴산에스테르이다. 이러한 투명 기재를 이용하여 본 편광막을 제조하는 데 있어서, 이 투명 기재를 운반하거나, 보관하거나 할 때에 찢어짐 등의 파손을 일으키지 않고 용이하게 취급할 수 있다는 점에서, 상기 투명 기재에 지지 기재 등을 접착시켜 두어도 좋다. 또한, 후술하지만, 본 편광막으로부터 원 편광판을 제조할 때에, 플라스틱 기재에 위상차성을 부여하는 경우가 있다. 이 경우에는, 플라스틱 기재에 연신 처리 등에 의해 위상차성을 부여하면 된다. 또한, 투명 기재에 위상차성을 부여하는 방법은 추후에 설명한다.
셀룰로오스에스테르는, 셀룰로오스에 포함되는 수산기의 적어도 일부가, 아세트산에스테르화된 것이다. 이러한 셀룰로오스에스테르로 이루어진 셀룰로오스에스테르 필름은 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되고 있는 트리아세틸셀룰로오스 필름으로는 예컨대 "후지탁크필름"[후지샤신필름(주)]; "KC8UX2M", "KC8UY" 및 "KC4UY"[코니카미놀타옵트(주)] 등이 있다. 이러한 시판되고 있는 트리아세틸셀룰로오스 필름은 그대로 또는 필요에 따라 위상차성을 부여하고 나서 투명 기재로서 사용할 수 있다. 또한, 준비한 투명 기재의 표면에, 방현 처리, 하트 코트 처리, 대전 방지 처리 또는 반사 방지 처리 등의 표면 처리를 행하고 나서, 투명 기재로서 사용할 수 있다.
환상 올레핀계 수지란 예컨대 노르보넨이나 다환 노르보넨계 모노머 등의 환상 올레핀의 중합체 또는 공중합체(환상 올레핀계 수지)로 구성되는 것으로서, 상기 환상 올레핀계 수지는 부분적으로, 개환부를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 개환부를 포함하는 환상 올레핀계 수지를 수소 첨가한 것이어도 좋다. 또한, 상기 환상 올레핀계 수지는, 투명성을 현저히 손상시키지 않는 점이나, 현저히 흡습성을 증대시키지 않는 점에서 예컨대 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀이나 비닐화 방향족 화합물(스티렌 등)과의 공중합체여도 좋다. 또한, 상기 환상 올레핀계 수지는 그 분자 내에 극성 기가 도입되어 있어도 좋다.
환상 올레핀계 수지가, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀이나 비닐기를 갖는 방향족 화합물과의 공중합체인 경우, 이 쇄상 올레핀으로는 에틸렌이나 프로필렌 등이며, 또한, 비닐화 방향족 화합물로는 스티렌, α-메틸스티렌 및 알킬 치환 스티렌 등이다. 이러한 공중합체에 있어서, 환상 올레핀에서 유래되는 구조 단위의 함유 비율은 환상 올레핀계 수지의 전체 구조 단위에 대하여, 50 몰% 이하, 예컨대, 15∼50 몰% 정도의 범위이다. 환상 올레핀계 수지가, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀과, 비닐화 방향족 화합물로부터 얻어지는 삼원 공중합체인 경우, 예컨대, 쇄상 올레핀 유래의 구조 단위의 함유 비율은, 상기 환상 올레핀계 수지의 전체 구조 단위에 대하여 5∼80 몰% 정도이고, 비닐화 방향족 화합물 유래의 구조 단위의 함유 비율은 5∼80몰% 정도이다. 이러한 삼원 공중합체의 환상 올레핀계 수지는, 이 환상 올레핀계 수지를 제조할 때에, 고가의 환상 올레핀의 사용량을 비교적 적게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.
환상 올레핀계 수지는 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지로는 "Topas"[Ticona사(독일)]; "아톤"[JSR(주)]; "제오노아(ZEONOR)" 및 "제오넥스(ZEONEX)"[니혼제온(주)]; "아펠"[미쓰이카가쿠(주) 제조] 등을 들 수 있다. 이러한 환상 올레핀계 수지를 예컨대 용제 캐스트법이나 용융 압출법 등의 공지의 제막 수단에 의해 제막하여 필름(환상 올레핀계 수지 필름)으로 할 수 있다. 또한, 이미 필름의 형태로 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지 필름도 이용할 수 있다. 이러한 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지 필름으로는 예컨대 "에스시너" 및 "SCA40"[세키스이카가쿠고교(주)]; "제오노아 필름"[옵티스(주)]; "아톤 필름"[JSR(주)] 등을 들 수 있다.
계속해서, 플라스틱 기재에 위상차성을 부여하는 방법에 대해서 간단히 설명한다. 플라스틱 기재는, 공지의 연신 방법에 의해 위상차성을 부여할 수 있다. 예컨대, 플라스틱 기재가 롤에 권취되어 있는 롤(권취체)을 준비하고, 이러한 권취체로부터, 플라스틱 기재를 연속적으로 권출(卷出)하며, 권출된 플라스틱 기재를 가열로로 반송한다. 가열로의 설정 온도는, 플라스틱 기재의 유리 전이 온도 근방(℃)∼[유리 전이 온도+100](℃)의 범위, 바람직하게는, 유리 전이 온도 근방(℃)∼[유리 전이 온도+50](℃)의 범위로 한다. 상기 가열로에 있어서는, 플라스틱 기재의 진행 방향으로, 또는 진행 방향과 직교하는 방향으로 연신할 때에, 반송 방향이나 장력을 조정하여 임의의 각도로 경사지게 하여 1축 또는 2축의 열 연신 처리를 행한다. 연신의 배율은, 통상 1.1∼6배 정도의 범위이며, 바람직하게는 1.1∼3.5배 정도의 범위이다. 또한, 경사 방향으로 연신하는 방법으로는, 연속적으로 배향축을 원하는 각도로 경사시킬 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 공지의 연신 방법을 채용할 수 있다. 이러한 연신 방법은 예컨대 일본 특허 공개 소화 제50-83482호 공보나 일본 특허 공개 평성 제2-113920호 공보에 기재된 방법을 들 수 있다.
투명 기재의 두께는, 실용적인 취급을 할 수 있을 정도의 중량이라는 점 및 충분한 투명성을 확보할 수 있다는 점에서는, 얇은 쪽이 바람직하지만, 너무 얇으면 강도가 저하되고, 가공성이 뒤떨어지는 경향이 있다. 유리 기재의 적당한 두께는 예컨대 100∼3000 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 100∼1000 ㎛이다. 플라스틱 기재의 적당한 두께는 예컨대 5∼300 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 20∼200 ㎛이다. 본 편광막을, 후술하는 원 편광판으로 사용하는 경우, 특히 모바일 기기 용도의 원 편광판으로 사용하는 경우의 투명 기재의 두께는 보다 얇은 쪽이 바람직하고, 유리 기재의 경우의 두께는 100∼500 ㎛ 정도가 바람직하며, 플라스틱 기재의 경우의 두께는 20∼100 ㎛ 정도가 바람직하다. 또한, 연신함으로써 플라스틱 기재에 위상차성을 부여하는 경우, 연신 후의 두께는, 연신 전의 두께나 연신 배율에 따라 결정된다.
<배향막>
본 편광막의 제조에 이용하는 기재에는, 배향막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 경우, 본 조성물은 배향막 상에 도포하게 된다. 이 때문에 상기 배향막은, 본 조성물의 도포 등에 의해 용해되지 않을 정도의 용제 내성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 용제의 제거나 액정의 배향을 위한 가열 처리에 있어서의 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 배향막으로는 배향성 폴리머를 이용하여 형성할 수 있다.
상기 배향성 폴리머로는 예컨대 분자 내에 아미드 결합을 갖는 폴리아미드나 젤라틴류, 분자 내에 이미드 결합을 갖는 폴리이미드 및 그 가수 분해물인 폴리아믹산, 폴리비닐알코올, 알킬 변성 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 폴리옥사졸, 폴리에틸렌이민, 폴리스티렌, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산에스테르류 등의 폴리머를 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리비닐알코올이 바람직하다. 배향막을 형성하는 이들 배향성 폴리머는, 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상을 혼합하여 이용하여도 좋다.
배향성 폴리머는, 용제에 용해한 배향성 폴리머 조성물(배향성 폴리머를 포함하는 용액)로서, 기재 상에 도포함으로써, 이 기재 상에 배향막을 형성할 수 있다. 상기 용제로는, 물; 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 및 젖산에틸 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸아밀케톤 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산 및 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔 및 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제, 아세토니트릴 등의 니트릴 용매; 테트라히드로푸란 및 디메톡시에탄 등의 에테르 용매; 클로로포름 및 클로로벤젠 등의 염소 치환 탄화수소 용매 등을 들 수 있다. 이들 유기 용제는, 단독으로 이용하여도 좋고, 복수 종을 조합하여 이용하여도 좋다.
또한, 배향막을 형성하기 위한 배향성 폴리머 조성물로서, 시판되고 있는 배향막 재료를 그대로 사용하여도 좋다. 시판되고 있는 배향막 재료로는 "선에버"[등록상표, 닛산카가쿠고교(주) 제조] 또는 "옵티머"[등록상표, JSR(주) 제조] 등을 들 수 있다.
상기 기재 상에 배향막을 형성하는 방법으로는, 예컨대 상기 기재 상에, 상기 배향성 폴리머 조성물이나 시판되고 있는 배향막 재료를 도포하고, 그 후, 어닐링함으로써, 상기 기재 상에 배향막을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 배향막의 두께는 예컨대 10 ㎚∼10000 ㎚의 범위이고, 바람직하게는 10 ㎚∼1000 ㎚의 범위이다.
상기 배향막에 대하여 배향 규제력을 부여하기 위해서, 필요에 따라 러빙을 행하는 것(러빙법)이 바람직하다. 배향 규제력을 부여함으로써 중합성 액정 화합물을 원하는 방향으로 배향시킬 수 있다.
러빙법에 의해 배향 규제력을 부여하는 방법으로는 예컨대 러빙천이 권취되어 회전하고 있는 러빙롤을 준비하고, 기재 상에 배향막 형성용 도포막이 형성된 적층체를 스테이지에 실어 회전하고 있는 러빙롤을 향해 반송함으로써, 이 배향막 형성용 도포막과, 회전하고 있는 러빙롤을 접촉시키는 방법을 들 수 있다.
또한, 소위 광배향막도 이용할 수 있다. 광배향막이란, 통상, 광반응성 기를 갖는 폴리머 또는 모노머와 용제를 포함하는 조성물(이하, 경우에 따라 「광배향층 형성용 조성물」이라 함)을 기재 상에 도포함으로써, 기재 상에 광배향 유기(誘起)층을 형성하고, 편광(바람직하게는, 편광 UV)을 조사함으로써 광배향 유기(誘起)층에 배향 규제력을 부여하여, 광배향층을 형성한 배향막을 말한다. 광반응성 기란, 광을 조사(광조사)함으로써 액정 배향능을 발생시키는 기를 말한다. 구체적으로는, 광을 조사함으로써 생기는 분자의 배향 유기(誘起) 또는 이성화 반응, 이량화 반응, 광가교 반응 혹은 광분해 반응과 같은 액정 배향능의 기원이 되는 광반응을 발생시키는 것이다. 상기 광반응성 기 중에서도, 이량화 반응 또는 광가교 반응을 일으키는 것이, 배향성이 우수하고, 편광막 형성시의 스멕틱 액정 상태를 유지한다는 점에서 바람직하다. 이상과 같은 반응을 발생시킬 수 있는 광반응성 기로는 불포화 결합, 특히 이중 결합을 갖는 것이 바람직하고, 탄소-탄소 이중 결합(C=C 결합), 탄소-질소 이중 결합(C=N 결합), 질소-질소 이중 결합(N=N 결합) 및 탄소-산소 이중 결합(C=O 결합)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상을 갖는 기가 특히 바람직하다.
C=C 결합을 갖는 광반응성 기로는 예컨대 비닐기, 폴리엔기, 스틸벤기, 스틸바졸기, 스틸바졸륨기, 캘콘기 및 신나모일기 등을 들 수 있다. C=N 결합을 갖는 광반응성 기로는 방향족 시프 염기 및 방향족 히드라존 등의 구조를 갖는 기를 들 수 있다. N=N 결합을 갖는 광반응성 기로는 아조벤젠기, 아조나프탈렌기, 방향족 복소환 아조기, 비스아조기 및 포르마잔기 등이나, 아족시벤젠을 기본 구조로 하는 것을 들 수 있다. C=O 결합을 갖는 광반응성 기로는 벤조페논기, 쿠마린기, 안트라퀴논기 및 말레이미드기 등을 들 수 있다. 이들 기는 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 알릴옥시기, 시아노기, 알콕시카르보닐기, 히드록실기, 술폰산기 및 할로겐화알킬기 등의 치환기를 갖고 있어도 좋다.
그 중에서도, 광이량화 반응을 일으킬 수 있는 광반응성 기가 바람직하고, 신나모일기 및 캘콘기가, 광배향에 필요한 편광 조사량이 비교적 적고, 또한, 열 안정성이나 경시 안정성이 우수한 광배향층이 얻어지기 쉽기 때문에 바람직하다. 더 말하면, 광반응성 기를 갖는 폴리머로는 상기 폴리머 측쇄의 말단부가 계피산 구조가 되는 신나모일기를 갖는 것이 특히 바람직하다.
광배향층 형성용 조성물의 용제로는, 광반응성 기를 갖는 폴리머 및 모노머를 용해하는 것이 바람직하고, 이 용제로는, 예컨대, 전술한 배향성 폴리머 조성물에 이용한 용제를 들 수 있다.
광배향층 형성용 조성물에 대한 광반응성 기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 농도는, 이 광반응성 기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 종류나 제조하고자 하는 광배향막의 두께에 따라 적절하게 조절할 수 있지만, 고형분 농도로 표시하여 적어도 0.2 질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.3∼10 질량%의 범위가 특히 바람직하다. 또한, 광배향막의 특성이 현저히 손상되지 않는 범위에서, 상기 조성물은, 폴리비닐알코올이나 폴리이미드 등의 고분자 재료나 광증감제가 포함되어 있어도 좋다.
광배향층 형성용 조성물을 기재 상에 도포하는 방법으로는 스핀코팅법, 압출(extrusion)법, 그라비아코팅법, 다이코팅법, 바코팅법 및 어플리케이터법 등의 도포법이나, 플렉소법 등의 인쇄법 등의 공지의 방법이 채용된다. 또한, 본 편광막 제조를, 후술하는 롤투롤 형식의 연속적 제조 방법에 의해 실시하는 경우, 상기 도포 방법은 통상 그라비아코팅법, 다이코팅법 또는 플렉소법 등의 인쇄법이 채용된다.
또한, 러빙 또는 편광 조사를 행할 때에, 마스킹을 행하면, 배향 방향이 상이한 복수 영역(패턴)을 형성할 수도 있다.
<본 편광막의 제조 방법>
상기 기재 상 또는 기재 상에 형성된 배향막 상에, 본 조성물을 도포하여 용제를 제거하여 도포막을 얻는다. 도포하는 방법(도포 방법)으로는 예컨대 배향성 폴리머 또는 광배향층 형성용 조성물을 기재 상에 도포하는 방법으로서 예시한 것과 동일한 방법을 들 수 있다.
다음에, 도포막 중에 포함되는 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물이 중합하지 않는 조건에서 용제를 제거함으로써, 도포막이 형성된다. 제거 방법으로는 예컨대 자연 건조법, 통풍 건조법, 가열 건조 및 감압 건조법 등을 들 수 있다. 계속해서, 이 도포막에 포함되는 중합성 액정 조성물이 스멕틱 액정상을 나타내는 상태로 한다. 이 경우, 상기 중합성 액정 화합물의 특성을 살려 그 액정 상태를 네마틱 액정상으로 한 후, 이 네마틱 액정상을 스멕틱 액정상으로 전이시키면 바람직하다. 이와 같이 액정상을 전이시키기 위해서는, 우선, 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상을 나타내는 온도 이상으로 가열하고, 계속해서 이 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 나타내는 온도까지 냉각시킨다고 하는 방법이 채용된다.
이와 같이 도포막 중의 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상 또는 네마틱 액정상을 나타내는 온도는, 이미 설명한 바와 같이, 미리, 본 조성물을 이용한 텍스쳐 관찰 등에 의해 구하면 좋다.
중합성 액정 화합물과 중합성 비액정 화합물을 중합시킬 때, 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 양호하게 유지하기 위해서는, 이 중합성 액정 화합물로서, 2종 이상의 중합성 액정 화합물을 포함하는 본 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 2종 이상의 중합성 액정 화합물의 함유량비를 조정한 본 조성물을 이용하면, 네마틱 액정상을 경유하여 스멕틱 액정상을 형성한 후에, 원래 결정상을 나타내는 온도에서도, 일시적으로 과냉각 상태를 형성하는 것이 가능하고, 고차 스멕틱상의 액정 상태를 용이하게 유지하기 쉽다고 하는 이점이 있다. 2종의 중합성 액정 화합물을 함유하는 경우의 2종의 중합성 액정 화합물의 함유량비는 통상 1:99∼50:50이고, 바람직하게는 5:95∼50:50이며, 보다 바람직하게는 10:90∼50:50이다.
다음에, 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물의 중합 공정에 대해서 설명한다.
도포막 중의 중합성 액정 화합물을 스멕틱 액정상으로 한 후, 이 스멕틱 액정상을 유지한 채로 도포막에 에너지를 조사함으로써, 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물을 중합시킨다. 본 조성물은 중합 개시제를 함유하고 있기 때문에, 중합 개시제가 활성화되는 조건의 에너지를 조사하는 것이 바람직하고, 바람직한 에너지로는 광을 들 수 있다. 조사하는 광으로는 상기 도포막에 포함되는 중합 개시제의 종류 또는 중합성 액정 화합물과 중합성 비액정 화합물의 종류(특히, 이 중합성 액정 화합물이 갖는 중합기의 종류) 및 그 양에 따라 적절하게, 가시광, 자외광 및 레이저광으로 이루어진 군으로부터 선택되는 광이나 활성 전자선에 의해 행할 수 있다. 이들 중, 중합 반응의 진행을 컨트롤하기 쉬운 점이나, 중합에 관한 장치로서 해당 분야에서 광범위하게 이용되고 있는 것을 사용할 수 있다고 하는 점에서, 자외광이 바람직하다. 따라서, 자외광에 의해 중합할 수 있도록, 본 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물, 중합성 비액정 화합물 및 중합 개시제의 종류를 선택해 두면 바람직하다. 또한, 중합시킬 때에는 자외광 조사와 함께 적당한 냉각 수단에 의해 도포막을 냉각시킴으로써 중합 온도를 컨트롤할 수도 있다. 이러한 냉각 수단의 채용에 의해 보다 저온에서 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물의 중합을 실시할 수 있으면, 전술한 기재가 비교적 내열성이 낮은 것을 이용하였다고 해도, 적절하게 본 편광막을 형성할 수 있다고 하는 이점도 있다. 또한, 중합시에, 마스킹이나 현상 등을 행함으로써 패터닝된 본 편광막을 얻을 수도 있다.
이상과 같은 중합을 행함으로써, 상기 중합성 액정 화합물은, 스멕틱상, 바람직하게는, 이미 예시한 바와 같은 고차 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채로 중합하여, 본 편광막이 형성된다. 중합성 액정 화합물이 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채로 중합하여 얻어지는 본 편광막은, 상기 이색성 색소의 작용에도 따라, 종래의 호스트 게스트형 편광막, 즉, 네마틱상의 액정 상태를 유지한 채로 중합성 액정 화합물 등을 중합시켜 얻어지는 편광막과 비교하여 편광 성능이 높다고 하는 이점이 있다. 또한, 이색성 색소나 리오트로픽 액정만을 도포한 것과 비교하여 강도가 우수하다고 하는 이점이 있다.
이렇게 하여 형성된 본 편광막의 두께는, 0.5 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 범위가 바람직하고, 1 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 따라서, 본 편광막 형성용 도포막의 두께는 얻어지는 본 편광막의 두께를 고려하여 정해진다. 또한, 본 편광막의 두께는 간섭 막 두께계나 레이저 현미경 혹은 촉침식 막후계의 측정에 의해 구해지는 것이다.
투명성은 헤이즈값으로 평가할 수 있다. 바람직한 헤이즈값은 5% 이하이며, 보다 바람직하게는 2% 이하이다.
또한, 이렇게 해서 형성된 본 편광막은 전술한 바와 같이, X선 회절 측정에 있어서 블랙 피크가 얻어지는 것이면 특히 바람직하다. 이러한 블랙 피크가 얻어지는 본 편광막으로는 예컨대 헥사틱상 또는 크리스탈상에서 유래되는 회절 피크를 나타내는 본 편광막을 들 수 있다.
<본 편광막의 연속적 제조 방법>
이상, 본 편광막의 제조 방법의 개요를 설명하였지만, 상업적으로 본 편광막을 제조할 때에는, 연속적으로 본 편광막을 제조할 수 있는 방법이 요구된다. 이러한 연속적 제조 방법은 롤투롤 형식에 의한 것으로서, 경우에 따라, 「본 제조 방법」이라고 한다. 또한, 본 제조 방법에서는 기재가 투명 기재인 경우를 중심으로 설명한다.
본 제조 방법은 예컨대,
투명 기재가 제1 권취 코어에 권취되어 있는 제1 롤을 준비하는 공정과,
상기 제1 롤로부터, 투명 기재를 연속적으로 송출하는 공정과,
상기 광배향층 형성용 조성물을 연속적으로 투명 기재에 도포하는 공정과,
도포된 광배향층 형성용 조성물로부터 용제를 제거하고, 투명 기재 상에 제1 도포막을 연속적으로 형성하는 공정과,
상기 도포막에 편광 UV를 조사함으로써, 광배향층을 연속적으로 형성하여 광배향막을 형성하는 공정과,
상기 광배향막 상에, 본 조성물을 연속적으로 도포하는 공정과,
도포된 본 조성물을, 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물이 중합하지 않는 조건에서 건조시킴으로써, 상기 광배향막 상에 제2 도포막을 연속적으로 형성하는 공정과,
상기 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물의 액정 상태를 스멕틱 액정상으로 한 후, 스멕틱 액정상을 유지한 채로 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써, 편광막을 연속적으로 얻는 공정과,
연속적으로 얻어진, 투명 기재와 광배향막과 편광막을 포함한 적층체를 제2 권취 코어에 권취하고, 제2 롤을 얻는 공정
을 갖는다. 여기서 도 1을 참조하여 본 제조 방법을 설명한다.
투명 기재가 제1 권취 코어(210A)에 권취되어 있는 제1 롤(210)은 예컨대 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 이러한 롤의 형태로 시장에서 입수할 수 있는 투명 기재로는 이미 예시한 투명 기재 중에서도, 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리메타크릴산에스테르로 이루어진 필름 등을 들 수 있다. 또한, 본 편광막을 원 편광판으로서 이용하는 데 있어서, 미리 위상차성이 부여된 투명 기재도, 시장에서 용이하게 입수할 수 있고, 예컨대, 셀룰로오스에스테르, 폴리카보네이트 또는 환상 올레핀계 수지로 이루어진 위상차 필름 등을 들 수 있다.
계속해서, 상기 제1 롤(210)로부터 투명 기재를 송출한다. 투명 기재를 송출하는 방법은 상기 제1 롤(210)의 권취 코어(210A)에 적당한 회전 수단을 설치하고, 이 회전 수단에 의해 제1 롤(210)을 회전시킴으로써 행해진다. 또한, 제1 롤(210)로부터 투명 기재를 송출하는 방향으로, 적당한 보조롤(300)을 설치하고, 이 보조롤(300)의 회전 수단으로 투명 기재를 송출하는 형식이라도 좋다. 또한, 제1 권취 코어(210A) 및 보조롤(300) 모두 회전 수단을 설치함으로써, 투명 기재에 적절한 장력을 부여하면서, 투명 기재를 송출하는 형식이라도 좋다.
상기 제1 롤(210)로부터 송출된 투명 기재는, 도포 장치(211A)를 통과할 때에, 그 표면 상에 상기 도포 장치(211A)에 의해 광배향층 형성용 조성물이 도포된다. 이와 같이 연속적으로 광배향층 형성용 조성물을 도포하기 위한 상기 도포 장치(211A)는 통상 그라비아 코팅법, 다이코팅법, 플렉소법 등의 도포를 할 수 있는 인쇄 장치이다.
도포 장치(211A)를 경유한 필름은, 건조로(212A)로 반송되어, 이 건조로(212A)에 의해 가열되며, 도포된 상기 조성물로부터 용제를 제거하여, 투명 기재 상에 제1 도포막을 연속적으로 형성한다. 건조로(212A)로는 예컨대 열풍식 건조로 등이 이용된다. 건조로(212A)의 설정 온도는 도포 장치(211A)에 의해 도포된 광배향층 형성용 조성물에 포함되는 용제의 종류 등에 따라 정해진다. 또한, 건조로(212A)는 복수의 존으로 구분되고, 구분된 복수의 존마다 설정 온도가 상이한 형식의 건조로라도 좋고, 복수의 건조로를 직렬로 배치하고, 건조로마다 설정 온도가 상이한 형석의 건조로라도 좋다.
가열로(212A)를 통과함으로써 연속적으로 형성된 제1 도포막은, 계속해서, 편광 UV 조사 장치(213A)에 의해 제1 도포막의 표면 또는 투명 기재측의 표면에 편광 UV가 조사되어 광배향층을 형성하여 광배향막을 형성한다.
이렇게 하여 연속적으로 형성된 기재와 광배향막의 적층체는, 계속해서 도포 장치(211B)를 통과함으로써, 광배향막 상에 본 조성물이 도포된 후, 건조로(212B)를 통과함으로써, 본 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 나타내고 있는 제2 도포막이 된다. 건조로(212B)는 광배향막 상에 도포된 본 조성물로부터 용제를 제거하는 역할과 함께, 본 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상을 경유하여 스멕틱 액정상을 나타내도록, 본 조성물에 열 에너지를 부여하는 역할을 담당한다. 건조로(212B)는, 중합성 액정 화합물을 네마틱 액정상으로 한 후에 스멕틱 액정상으로 하기 위해서, 다단층의 가열 처리를 행할 수 있는 것이어도 좋다. 즉, 건조로(212B)는, 건조로(212A)와 마찬가지로, 복수의 존으로 구분하여, 구분된 복수의 존마다 설정 온도가 상이한 형식의 건조로여도 좋고, 복수의 건조로를 직렬로 배치하여, 건조로마다 설정 온도가 상이한 형식의 건조로여도 좋다.
상기 건조로(212B)를 경유한 필름은, 본 조성물에 포함되어 있던 용제가 충분히 제거되어, 제2 도포막 중의 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 유지한 채로 광조사 장치(213B)로 반송된다. 상기 광조사 장치(213B)에 의한 광조사에 의해 중합성 액정 화합물은 스멕틱 액정상을 유지한 채로 중합성 비액정 화합물과 함께 광중합하여 광배향막 상에 본 편광막이 연속적으로 형성된다.
이렇게 하여 연속적으로 형성된 본 편광막은, 투명 기재 및 광배향막을 포함한 적층체로서 제2 권취 코어(220A)에 권취되며, 제2 롤(220)의 형태가 얻어진다. 형성된 본 편광막을 권취하여 제2 롤을 얻을 때, 적당한 스페이서를 이용한 공동 권취를 행하여도 좋다.
이와 같이, 투명 기재가, 제1 롤/도포 장치(211A)/건조로(212A)/편광 UV 조사 장치(213A)/도포 장치(211B)/건조로(212B)/광조사 장치(213B)의 순서로 통과함으로써, 투명 기재 상의 광배향막 상에 본 편광막이 연속적으로 제조된다.
또한, 도 1에 도시된 본 제조 방법에서는, 투명 기재로부터 본 편광막까지를 연속적으로 제조하는 방법을 나타내었지만, 예컨대, 투명 기재와, 제1 롤/도포 장치(211A)/건조로(212A)/편광 UV 조사 장치(213A)의 순서로 통과시킴으로써 연속적으로 형성된 기재와 광배향막의 적층체를 권취 코어에 권취하여 상기 적층체를 롤의 형태로 제조하고, 상기 롤로부터 상기 적층체를 송출하며, 송출된 상기 적층체를, 도포 장치(211B)/건조로(212B)/광조사 장치(213B)의 순서로 통과시켜 본 편광막을 제조하여도 좋다.
본 제조 방법에 의해 얻어지는 본 편광막은, 그 형상이 필름 형상 또한 긴 형상의 것이다. 이 본 편광막은, 후술하는 액정 표시 장치 등에 이용하는 경우에는, 상기 액정 표시 장치의 스케일 등에 맞추어 원하는 치수가 되도록 재단되어 이용된다.
이상, 투명 기재/광배향막/본 편광막의 적층체의 형태인 경우를 중심으로, 본 편광막의 구성 및 제조 방법을 설명하였지만, 본 편광막을 포함하는 적층체로는, 이러한 적층체로부터 광배향막이나 투명 기재를 박리하여도 좋고, 투명 기재/광배향막/본 편광막 이외의 층 또는 막을 적층시킨 형태로 하여도 좋다. 이들 층 및 막으로는 이미 설명한 바와 같이, 본 편광막은 위상차 필름을 더 구비하고 있어도 좋고, 반사 방지층 또는 휘도 향상 필름을 더 구비하고 있어도 좋다.
또한, 투명 기재 자체를 위상차 필름으로 함으로써, 위상차 필름/광배향막/본 편광막의 형태의 원 편광판 혹은 타원 편광판으로 할 수도 있다. 예컨대, 위상차 필름으로서 1축 연신한 1/4 파장판을 이용한 경우, 편광 UV의 조사 방향을 투명 기재의 반송 방향에 대하여 대략 45°가 되도록 설정함으로써, 롤투롤로 원 편광판을 제작하는 것이 가능하다. 이와 같이 원 편광판을 제조할 때에 이용되는 1/4파장판으로는 가시광에 대한 면내 위상차값이, 파장이 짧아짐에 따라 작아지는 특성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 위상차 필름으로서 1/2 파장판을 이용하여, 그 지상축(遲相軸)과 편광막의 흡수축의 각도를 어긋나게 하여 설정한 것과 같은 직선 편광판 롤을 제작하고, 상기 편광막을 형성한 면과 반대측에 1/4 파장판을 더 형성함으로써 광대역의 원 편광판으로 하는 것도 가능하다.
<본 편광막의 용도>
본 편광막은, 여러 가지 표시 장치에 이용할 수 있다. 표시 장치란, 표시 소자를 갖는 장치이며, 발광원으로서 발광 소자 또는 발광 장치를 포함한다. 표시 장치로는 예컨대 액정 표시 장치, 유기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치, 무기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치, 전자 방출 표시 장치[예컨대 전장 방출 표시 장치(FED), 표면 전계 방출 표시 장치(SED)], 전자 페이퍼(전자 잉크나 전기 영동 소자를 이용한 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 투사형 표시 장치[예컨대 그레이팅 라이트 밸브(GLV) 표시 장치, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)를 갖는 표시 장치] 및 압전 세라믹 디스플레이 등을 들 수 있다. 액정 표시 장치는, 투과형 액정 표시 장치, 반투과형 액정 표시 장치, 반사형 액정 표시 장치, 직시형 액정 표시 장치 및 투사형 액정 표시 장치 등 중 어느 하나를 포함한다. 이들 표시 장치는, 2차원 화상을 표시하는 표시 장치여도 좋고, 3차원 화상을 표시하는 입체 표시 장치여도 좋다.
본 편광막은, 특히 유기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치 또는 무기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치의 표시 장치에 유효하게 이용할 수 있다.
도 2 및 도 5는, 본 편광막을 이용한 액정 표시 장치(이하, 경우에 따라 「본 액정 표시 장치」라고 함)(10)의 단면 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다. 액정층(17)은 2장의 기재(14a) 및 기재(14b) 사이에 끼워져 있다.
도 10은 본 편광막을 이용한 EL 표시 장치(이하, 경우에 따라 「본 EL 표시 장치」라고 함)의 단면 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 11은 본 편광막을 이용한 투사형 액정 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다.
우선은, 도 2에 도시된 본 액정 표시 장치(10)에 대해서 설명한다.
기재(14a)의 액정층(17) 측에는 컬러 필터(15)가 배치되어 있다. 컬러 필터(15)가, 액정층(17)을 사이에 두고 화소 전극(22)에 대향하는 위치에 배치되며, 블랙 매트릭스(20)가 화소 전극 사이의 경계에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 투명 전극(16)이 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20)를 덮도록 액정층(17) 측에 배치되어 있다. 또한, 컬러 필터(15)와 투명 전극(16) 사이에 오버코트층(도시하지 않음)을 갖고 있어도 좋다.
기재(14b)의 액정층(17) 측에는 박막 트랜지스터(21)와 화소 전극(22)이 규칙적으로 배치되어 있다. 화소 전극(22)은, 액정층(17)을 사이에 두고 컬러 필터(15)에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 박막 트랜지스터(21)와 화소 전극(22) 사이에는 접속 구멍(도시하지 않음)을 갖는 층간 절연막(18)이 배치되어 있다.
기재(14a) 및 기재(14b)로는 유리 기재 및 플라스틱 기재가 이용된다. 이러한 유리 기재나 플라스틱 기재는 본 편광막 제조에 이용하는 투명 기재로서 예시한 것과 동일한 재질의 것을 채용할 수 있다. 또한, 본 편광막의 투명 기재가 기재(14a) 및 기재(14b)를 겸하고 있어도 좋다. 기재 상에 형성되는 컬러 필터(15)나 박막 트랜지스터(21)를 제조할 때, 고온으로 가열하는 공정이 필요할 경우는, 유리 기재나 석영 기재가 바람직하다.
박막 트랜지스터는, 기재(14b)의 재질에 따라 최적의 것을 채용할 수 있다. 박막 트랜지스터(21)로는, 석영 기재 상에 형성하는 고온 폴리실리콘 트랜지스터, 유리 기재 상에 형성하는 저온 폴리실리콘 트랜지스터, 유리 기재 또는 플라스틱 기재 상에 형성하는 비정질 실리콘 트랜지스터를 들 수 있다. 본 액정 표시 장치를 보다 소형화하기 위해서, 드라이버 IC가 기재(14b) 상에 형성되어 있어도 좋다.
투명 전극(16)과, 화소 전극(22) 사이에는 액정층(17)이 배치되어 있다. 액정층(17)에는 기재(14a) 및 기재(14b) 사이의 거리를 일정하게 유지하기 위해서, 스페이서(23)가 배치되어 있다. 또한, 도 2에서는 주상(柱狀)의 스페이서로 도시하지만, 이 스페이서는 주상에 한정되지 않고, 기재(14a) 및 기재(14b) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있으면, 그 형상은 임의이다.
기재(14a) 및 기재(14b)에 형성된 층 중 액정층(17)과 접촉하는 면에는 액정을 원하는 방향으로 배향시키기 위한 배향층이 각각 배치되어 있어도 좋다. 또한, 본 편광막을 액정 셀 내부에 배치, 즉, 액정층(17)에 접하는 면 측에 본 편광막을 배치할 수도 있다. 이러한 형식을 이하 「인셀 형식」이라고 한다.
각 부재는, 기재(14a), 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20), 투명 전극(16), 액정층(17), 화소 전극(22), 층간 절연막(18) 및 박막 트랜지스터(21)와 기재(14b)의 순서로 적층되어 있다.
이러한 액정층(17)을 사이에 두고 있는 기재(14a) 및 기재(14b) 중, 기재(14a) 및 기재(14b)의 외측에는 편광자(12a 및 12b)가 설치되고 있고, 이들 중, 1개 이상의 편광자에 본 편광막이 포함되어 있다.
또한, 위상차층(예컨대, 1/4 파장판이나 광학 보상 필름)(13a 및 13b)이 적층되어 있으면 바람직하다. 편광자(12a 및 12b) 중, 본 편광막을 편광자(12b)에 배치함으로써, 입사광을 직선 편광으로 변환하는 기능을 본 액정 표시 장치(10)에 부여할 수 있다. 또한, 위상차 필름(13a 및 13b)은, 액정 표시 장치의 구조나, 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 종류에 따라서는, 배치되어 있지 않아도 좋고, 투명 기재가 위상차 필름으로서, 본 편광막을 포함하는 (타)원 편광판을 이용한 경우는, 이 위상차 필름을 위상차층으로 할 수 있기 때문에, 도 2의 위상차층(13a 및/또는 13b)을 생략할 수도 있다. 본 편광막을 포함하는 편광자의 광출사측(외측)에 편광 필름을 더 설치하여도 좋다.
또한, 본 편광막을 포함하는 편광자의 외측에(본 편광막에 편광 필름을 더 설치한 경우는, 그 외측에), 외광의 반사를 막기 위한 반사 방지막이 배치되어 있어도 좋다.
전술한 바와 같이, 도 2의 본 액정 표시 장치(10)의 편광자(12a 또는 12b)에, 본 편광막을 이용할 수 있다. 본 편광막을, 편광자(12a 및/또는 12b)에 설치함으로써, 본 액정 표시 장치(10)의 한층 더한 박형화를 달성할 수 있다고 하는 효과가 있다.
본 편광막을 편광자(12a 또는 12b)에 이용하는 경우, 그 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다. 이것을 도 2의 점선으로 둘러싸인 A 및 B의 부분 확대도를 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2의 A의 부분 확대 모식 단면도이다. 도 3의 (A1)은 편광자(100)를 편광자(12a)로서 이용하는 경우, 위상차층(13a) 측에서부터 본 편광막(3), 광배향막(2) 및 투명 기재(1)가 이 순서로 배치되도록 설치되고 있는 것을 나타낸다. 또한, 도 3의 (A2)는 위상차층(13a) 측에서부터, 투명 기재(1), 광배향막(2) 및 본 편광막(3)이 이 순서로 배치되도록 설치되어 있는 것을 나타낸다.
도 4는 도 2의 B의 부분 확대 모식도이다. 도 4의 (B1)은 편광자(100)를 편광자(12b)로서 이용하는 경우, 위상차 필름(13b) 측에서부터, 투명 기재(1), 광배향막(2) 및 본 편광막(3)이 이 순서로 배치되도록 설치된다. 도 4의 (B2)는 편광자(100)를 편광자(12b)로서 이용하는 경우, 위상차 필름(13b) 측에서부터, 본 편광막(3), 광배향막(2) 및 투명 기재(1)가 이 순서로 배치되도록 설치된다.
편광자(12b)의 외측에는 발광원인 백라이트 유닛(19)이 배치되어 있다. 밸라이트 유닛(19)은, 광원, 도광체, 반사판, 확산 시트 및 시야각 조정 시트를 포함한다. 광원으로는 일렉트로 루미네선스, 냉음극관, 열음극관, 발광 다이오드(LED), 레이저 광원 및 수은 램프 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 광원의 특성에 맞추어 본 편광막의 종류를 선택할 수 있다.
본 액정 표시 장치(10)가 투과형 액정 표시 장치인 경우, 백라이트 유닛(19) 중의 광원으로부터 발생한 백색광은 도광체에 입사되고, 반사판에 의해 진로가 변경되어 확산 시트에 의해 확산되어 있다. 확산광은 시야각 조정 시트에 의해 원하는 지향성을 갖도록 조정된 후에 백라이트 유닛(19)으로부터 편광자(12b)에 입사된다.
무편광인 입사광 중, 어떤 한쪽 직선 편광만이 액정 패널의 편광자(12b)를 투과한다. 이 직선 편광은 위상차층(13b)에 의해 원 편광 혹은 타원 편광으로 변환되어, 기재(14b), 화소 전극(22) 등을 순차 투과하여 액정층(17)에 이른다.
여기서 화소 전극(22)과 대향하는 투명 전극(16) 사이의 전위차의 유무에 따라 액정층(17)에 포함되는 액정 분자의 배향 상태가 변화되어 본 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 광의 휘도가 제어된다. 액정층(17)이, 편광을 그대로 투과시키는 배향 상태인 경우, 그 편광은 액정층(17), 투명 전극(16)을 투과하고, 어떤 특정한 파장 범위의 광이 컬러 필터(15)를 투과하여 편광자(12a)에 이르고, 액정 표시 장치는, 컬러 필터에 의해 결정되는 색을 가장 밝게 표시한다.
반대로, 액정층(17)이, 편광을 변환하여 투과시키는 배향 상태인 경우, 액정층(17), 투명 전극(16) 및 컬러 필터(15)를 투과한 광은, 편광자(12a)에 흡수된다. 이것에 의해, 이 화소는 흑색을 표시한다. 이들 2개의 상태의 중간 배향 상태에서는, 본 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 광의 휘도도 상기 양자의 중간이 되기 때문에, 이 화소는 중간색을 표시한다.
본 액정 표시 장치(10)가 반투과형 액정 표시 장치인 경우, 본 편광막의 편광층측에 1/4 파장판을 더 적층시킨 것(원 편광판)을 이용하는 것이 바람직하다. 이 때, 화소 전극(22)은 투명한 재료로 형성된 투과부와, 광을 반사하는 재료로 형성된 반사부를 가지며, 투과부에서는, 전술한 투과형 액정 표시 장치와 마찬가지로 하여 화상이 표시된다. 한편, 반사부에서는, 외광이 액정 표시 장치에 입사되고, 본 편광막에 더 구비된 1/4 파장판의 작용에 의해 본 편광막을 투과한 원 편광이 액정층(17)을 통과하며, 화소 전극(22)에 의해 반사되어 표시에 이용된다.
다음에, 본 편광막을 이용한, 본 EL 표시 장치(30)에 대해서, 도 8을 참조하여 설명한다. 본 EL 표시 장치에, 본 편광막을 이용하는 경우, 본 편광막을 원 편광판(이하, 경우에 따라 「본 원 편광판」이라 함)으로 하고 나서 이용하는 것이 바람직하다. 본 원 편광판에는 통상 2개의 실시형태가 있다. 그래서, 본 EL 표시 장치(30)의 구성 등을 설명하기 전에, 본 원 편광판의 2개의 실시형태에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6의 (A)는 본 원 편광판(110)의 제1 실시형태를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 이 제1 실시형태는, 편광자(100) 중의 본 편광막(3) 상에 위상차층(위상차 필름)(4)을 더 설치한 본 원 편광판(110)이다. 도 6의 (B)는 본 원 편광판(110)의 제2 실시형태를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 이 제2 실시형태는, 편광자(100)를 제조할 때에 이용한 투명 기재(1)로서, 미리 위상차성이 부여되어 있는 투명 기재[1; 위상차 필름(4)]를 이용함으로써 투명 기재(10) 자체가 위상차층(4)으로서의 기능을 겸비한 것으로 한 본 원 편광판(110)이다.
여기서, 본 원 편광판(110)의 제조 방법에 대해서 설명해 둔다. 원 편광판(110)의 제2 실시형태는 이미 설명한 바와 같이, 본 편광막(100)을 제조하는 본 제조 방법에 있어서, 투명 기재(1)로서 미리 위상차성이 부여된 투명 기재(1), 즉 위상차 필름을 이용함으로써 제조할 수 있다. 원 편광판(110)의 제1 실시형태는, 본 제조 방법 B에 의해 제조된 본 편광막(3) 상에 위상차 필름을 접합시킴으로써 위상차층(4)을 형성하면 좋다. 또한, 본 제조 방법 B에 의해 제2 롤(220)의 형태로, 본 편광막(100)을 제조한 경우에는, 이 제2 롤(220)로부터 본 편광막(100)을 권출하고, 소정의 치수로 재단하고 나서, 재단된 본 편광막(100)에 위상차 필름을 접합시키는 형태라도 좋지만, 위상차 필름이 권취 코어에 권취되어 있는 제3 롤을 준비함으로써, 형상이 필름 형상 또한 긴 형상인 본 원 편광판(110)을 연속적으로 제조할 수도 있다.
원 편광판(110)의 제1 실시형태를 연속적으로 제조하는 방법에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다. 이러한 제조 방법은,
상기 제2 롤(220)로부터 연속적으로 본 편광막(100)을 권출하고, 위상차 필름이 권취되어 있는 제3 롤(230)로부터 연속적으로 상기 위상차 필름을 권출하는 공정과,
상기 제2 롤(220)로부터 권출된 본 편광막(100)에 설치된 편광층과, 상기 제3 롤로부터 권출된 상기 위상차 필름을 연속적으로 접합시켜 본 원 편광판(110)을 형성하는 공정과,
형성된 본 원 편광판(110)을 제4 권취 코어(240A)에 권취하고, 제4 롤(240)을 얻는 공정으로 이루어진다.
이상, 본 원 편광판(110)의 제1 실시형태의 제조 방법을 설명하였지만, 편광자(100) 중의 본 편광막(3)과, 위상차 필름을 접합시킬 때에는 적당한 점착제를 이용하고, 이 점착제로 형성되는 점착층을 통해 본 편광막(3)과, 위상차 필름을 접합시켜도 좋다.
계속해서, 본 원 편광판(110)을 구비한 본 EL 표시 장치를, 도 8을 참조하여 설명한다.
본 EL 표시 장치(30)는, 화소 전극(35)이 형성된 기재(33) 상에 발광원인 유기 기능층(36) 및 캐소드 전극(37)이 적층된 것이다. 기재(33)를 사이에 두고 유기 기능층(36)과 반대측에, 원 편광판(31)이 배치되고, 이러한 원 편광판(31)으로서 본 원 편광판(110)이 이용된다. 화소 전극(35)에 플러스의 전압, 캐소드 전극(37)에 마이너스의 전압을 가하고, 화소 전극(35) 및 캐소드 전극(37) 사이에 직류 전류를 인가함으로써, 유기 기능층(36)이 발광한다. 발광원인 유기 기능층(36)은, 전자 수송층, 발광층 및 정공 수송층 등으로 이루어진다. 유기 기능층(36)으로부터 출사된 광은, 화소 전극(35), 층간 절연막(34), 기재(33), 원 편광판(31)[본 원 편광판(110)]을 통과한다. 유기 기능층(36)을 갖는 유기 EL 표시 장치에 대해서 설명하지만, 무기 기능층을 갖는 무기 EL 표시 장치에도 적용하여도 좋다.
본 EL 표시 장치(30)를 제조하기 위해서는, 우선, 기재(33) 상에 박막 트랜지스터(40)를 원하는 형상으로 형성한다. 그리고 층간 절연막(34)을 성막하고, 계속해서 화소 전극(35)을 스퍼터법으로 성막하여, 패터닝한다. 그 후, 유기 기능층(36)을 적층한다.
계속해서, 기재(33)의 박막 트랜지스터(40)가 설치되어 있는 면의 반대면에 원 편광판(31)[본 원 편광판(110)]을 설치한다.
본 원 편광판(110)을 원 편광판(31)으로서 이용하는 경우, 그 적층 순서를 도 8의 점선으로 둘러싸인 C의 부분 확대도를 참조하여 설명한다. 본 원 편광판(110)을 원 편광판(31)으로서 이용하는 경우, 이 본 원 편광판(110)에 있는 위상차층(4)이, 기재(33)측에 배치된다. 도 9의 (C1)은 본 원 편광판(110)의 제1 실시형태를 원 편광판(31)으로서 이용한 확대도이고, 도 9의 (C2)는 본 원 편광판(110)의 제2 실시형태를 원 편광판(31)으로서 이용한 확대도이다.
다음에, 본 EL 표시 장치(30)의 본 편광막(31)[원 편광판(110)] 이외의 부재에 대해서 간단히 설명한다.
기재(33)로는 사파이어 유리 기재, 석영 유리 기재, 소다 유리 기재 및 알루미나 등의 세라믹 기재; 구리 등의 금속 기재; 플라스틱 기재 등을 들 수 있다. 도시는 하지 않지만, 기재(33) 상에 열전도성 막을 형성하여도 좋다. 열전도성 막으로는 다이아몬드 박막(DLC 등) 등을 들 수 있다. 화소 전극(35)을 반사형으로 하는 경우는, 기재(33)와는 반대 방향으로 광이 출사된다. 따라서, 투명 재료뿐만 아니라, 스테인레스 등의 비투과 재료를 이용할 수 있다. 기재는 단일로 형성되어 있어도 좋고, 복수의 기재를 접착제로 접합시켜 적층 기재로서 형성되어 있어도 좋다. 또한, 이들 기재는 판 형상의 것에 한정되지 않고, 필름이어도 좋다.
박막 트랜지스터(40)로는 예컨대 다결정 실리콘 트랜지스터 등을 이용하면 좋다. 박막 트랜지스터(40)는, 화소 전극(35)의 단부에 설치되며, 그 크기는 10∼30 ㎛ 정도이다. 또한, 화소 전극(35)의 크기는 20 ㎛×20 ㎛∼300 ㎛×300 ㎛ 정도이다.
기재(33) 상에는 박막 트랜지스터(40)의 배선 전극이 설치되어 있다. 배선 전극은 저항이 낮아, 화소 전극(35)과 전기적으로 접속하여 저항값을 낮게 억제하는 기능이 있고, 일반적으로는 그 배선 전극은, Al, Al 및 전이 금속(단, Ti를 제외함), Ti 또는 질화티탄(TiN) 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 사용된다.
박막 트랜지스터(40)와 화소 전극(35) 사이에는 층간 절연막(34)이 설치된다. 층간 절연막(34)은, SiO2 등의 산화규소, 질화규소 등의 무기계 재료를 스퍼터나 진공 증착으로 성막한 것, SOG(스핀·온·글라스)로 형성한 산화규소층, 포토레지스트, 폴리이미드 및 아크릴수지 등의 수지계 재료의 도막 등, 절연성을 갖는 것이면 어느 것이라도 좋다.
층간 절연막(34) 상에 리브(41)를 형성한다. 리브(41)는, 화소 전극(35)의 주변부(인접 화소간)에 배치되어 있다. 리브(41)의 재료로는 아크릴수지 및 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 리브(41)의 두께는, 바람직하게는 1.0 ㎛ 이상 3.5 ㎛이고, 보다 바람직하게는 1.5 ㎛ 이상 2.5 ㎛ 이하이다.
다음에, 투명 전극인 화소 전극(35)과, 발광원인 유기 기능층(36)과, 캐소드 전극(37)으로 이루어진 EL 소자에 대해서 설명한다. 유기 기능층(36)은, 각각 1층 이상의 홀 수송층 및 발광층을 가지며, 예컨대, 전자 주입 수송층, 발광층, 정공 수송층 및 정공 주입층을 순차 갖는다.
화소 전극(35)으로는 예컨대 ITO(주석 도핑 산화인듐), IZO(아연 도핑 산화인듐), IGZO, ZnO, SnO2 및 In2O3 등을 들 수 있지만, 특히 ITO나 IZO가 바람직하다. 화소 전극(35)의 두께는, 홀 주입을 충분히 행할 수 있는 일정 이상의 두께를 가지면 좋고, 10∼500 ㎚ 정도로 하는 것이 바람직하다.
화소 전극(35)은 증착법(바람직하게는 스퍼터법)에 의해 형성할 수 있다. 스퍼터 가스로는 특별히 제한되지 않고, Ar, He, Ne, Kr 및 Xe 등의 불활성 가스, 혹은 이들의 혼합 가스를 이용하면 좋다.
캐소드 전극(37)의 구성 재료로는 예컨대 K, Li, Na, Mg, La, Ce, Ca, Sr, Ba, Al, Ag, In, Sn, Zn 및 Zr 등의 금속 원소가 이용되면 좋지만, 전극의 작동 안정성을 향상시키기 위해서는, 예시한 금속 원소로부터 선택되는 2 성분 또는 3 성분의 합금계를 이용하는 것이 바람직하다. 합금계로는 예컨대 Ag·Mg(Ag: 1∼20 at%), Al·Li(Li: 0.3∼14 at%), In·Mg(Mg: 50∼80 at%) 및 Al·Ca(Ca: 5∼20 at%) 등이 바람직하다.
캐소드 전극(37)은 증착법 및 스퍼터법 등에 의해 형성된다. 캐소드 전극(37)의 두께는 0.1 ㎚ 이상, 바람직하게는 1∼500 ㎚ 이상인 것이 바람직하다.
정공 주입층은, 화소 전극(35)으로부터의 정공 주입을 용이하게 하는 기능을 가지며, 정공 수송층은, 정공을 수송하는 기능 및 전자를 방해하는 기능을 가지며, 전하 주입층이나 전하 수송층이라고도 불린다.
발광층의 두께, 정공 주입층과 정공 수송층을 합한 두께 및 전자 주입 수송층의 두께는 특별히 한정되지 않고, 형성 방법에 따라서도 다르지만, 5∼100 ㎚ 정도로 하는 것이 바람직하다. 정공 주입층이나 정공 수송층에는, 각종 유기 화합물을 이용할 수 있다. 정공 주입 수송층, 발광층 및 전자 주입 수송층의 형성에는 균질한 박막을 형성할 수 있는 점에서 진공 증착법을 이용할 수 있다.
발광원인 유기 기능층(36)으로는, 1중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것, 3중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것, 1중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것과 3중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것을 포함하는 것, 유기물에 의해 형성된 것, 유기물에 의해 형성된 것과 무기물에 의해 형성된 것을 포함하는 것, 고분자의 재료, 저분자의 재료, 고분자의 재료와 저분자의 재료를 포함하는 것 등을 이용할 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, EL 소자용으로서 공지된 다양한 것을 이용한 유기 기능층(36)을, 본 EL 표시 장치(30)에 이용할 수 있다.
캐소드 전극(37)과 밀봉 뚜껑(39)과의 공간에는 건조제(38)를 배치한다. 이것은, 유기 기능층(36)은 습도에 약하기 때문이다. 건조제(38)에 의해 수분을 흡수하여 유기 기능층(36)의 열화를 방지한다.
도 10은 본 EL 표시 장치(30)의 다른 양태의 단면 구성을 나타낸 개략도이다. 이 본 EL 표시 장치(30)는, 박막 밀봉막(41)을 이용한 밀봉 구조를 가지며, 어레이 기재의 반대면으로부터도 출사광을 얻을 수 있다.
박막 밀봉막(41)으로는 전해 콘덴서의 필름에 DLC(다이아몬드형 카본)를 증착한 DLC막을 이용하는 것이 바람직하다. DLC막은 수분 침투성이 매우 나쁘다고 하는 특성이 있고, 방습 성능이 높다. 또한, DLC막 등을 캐소드 전극(37)의 표면에 직접 증착시켜 형성하여도 좋다. 또한, 수지 박막과 금속 박막을 다층으로 적층하여 박막 밀봉막(41)을 형성하여도 좋다.
이상과 같이 하여, 본 발명에 따른 신규한 편광막(본 편광막) 및 본 편광막을 구비한 신규한 표시 장치(본 액정 표시 장치 및 본 EL 표시 장치)가 제공된다.
마지막으로, 본 편광막을 이용한 투사형 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
도 11은 본 편광막을 이용한 투사형 액정 표시 장치를 도시한 개략도이다.
이 투사형 액정 표시 장치의 편광자(142) 및/또는 편광자(143)로서, 본 편광막은 이용된다.
발광원인 광원(예컨대, 고압 수은 램프)(111)으로부터 출사된 광선속(光線束)은, 우선은 제1 렌즈 어레이(112), 제2 렌즈 어레이(113), 편광 변환 소자(114), 중첩 렌즈(115)를 통과함으로써, 반광선속 단면에서의 휘도의 균일화와 편광화가 행해진다.
구체적으로는 광원(111)으로부터 출사된 광선속은, 미소한 렌즈(112a)가 매트릭스형으로 형성된 제1 렌즈 어레이(112)에 의해 다수의 미소한 광선속으로 분할된다. 제2 렌즈 어레이(113) 및 중첩 렌즈(115)는 분할된 광선속의 각각이 조명 대상인 3개의 액정 패널(140R, 140G, 140B)의 전체를 조사하도록 구비되어 있고, 이 때문에, 각 액정 패널 입사측 표면은 전체가 거의 균일한 조도가 된다.
편광 변환 소자(114)는, 편광 빔 스플리터 어레이에 의해 구성되며, 제2 렌즈 어레이(113)와 중첩 렌즈(115) 사이에 배치된다. 이에 따라 광원으로부터의 랜덤 편광을 미리 특정 편광 방향을 갖는 편광으로 변환하고, 후술하는 입사측 편광자에서의 광량 손실을 저감하여 화면의 휘도를 향상시키는 역할을 수행하고 있다.
상기한 바와 같이 휘도 균일화 및 편광화된 광은 반사 미러(122)를 경유하여 RGB의 3원색으로 분리하기 위한 다이크로익 미러(121, 123, 132)에 의해 순차적으로 레드 채널, 그린 채널, 블루 채널로 분리되어 각각 액정 패널(140R, 140G, 140B)에 입사된다.
액정 패널(140R, 140G, 140B)에는, 그 입사측에는 편광자(142)가 배치되고, 출사측에는 편광자(143)가 각각 배치되어 있다. 이 편광자(142), 편광자(143)에 본 편광막을 이용할 수 있다.
RGB 각 광로에 배치되는 편광자(142) 및 편광자(143)는 각각의 흡수축이 직교하도록 배치되어 있다. 각 광로에 배치되는 각 액정 패널(140R, 140G, 140B)은 화상 신호에 의해 화소마다 제어된 편광 상태를 광량으로 변환하는 기능을 갖는다.
본 편광막(100)은, 대응하는 채널에 적합한 이색성 색소의 종류를 선택함으로써, 블루 채널, 그린 채널 및 레드 채널의 어느 광로에 있어서도 내구성이 우수한 편광 필름으로서 유용하다.
액정 패널(140R, 140G, 140B)의 화상 데이터에 따라 화소마다 상이한 투과율로 입사광을 투과시킴으로써 작성된 광학상은, 크로스 다이크로익 프리즘(150)에 의해 합성되어, 투사 렌즈(170)에 의해 스크린(180)에 확대 투사된다.
전자 페이퍼로는 광학 이방성과 염료 분자 배향과 같은 분자에 의해 표시되는 것, 전기영동, 입자이동, 입자회전, 상변화와 같은 입자에 의해 표시되는 것, 필름의 일단이 이동함으로써 표시되는 것, 분자의 발색/상변화에 의해 표시되는 것, 분자의 광흡수에 의해 표시되는 것, 전자와 홀이 결합하여 자발광에 의해 표시되는 것 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 마이크로 캡슐형 전기영동, 수평 이동형 전기영동, 수직 이동형 전기영동, 구형 트위스트볼, 자기 트위스트볼, 원주 트위스트볼 방식, 대전 토너, 전자가루 유체, 자기영동형, 자기감열식, 일렉트로웨팅(electrowetting), 광산란(투명/백탁 변화), 콜레스테릭 액정/광도전층, 콜레스테릭 액정, 쌍안정성 네마틱 액정, 강유전성 액정, 2색성 색소·액정 분산형, 가동 필름, 류코 염료에 의한 발소색(發消色), 포토크로믹, 일렉트로크로믹, 전착(electrodeposition), 플렉시블 유기 EL 등을 들 수 있다. 전자 페이퍼는, 텍스트나 화상을 개인적으로 이용하는 것뿐만 아니라, 광고 표시(사이니지) 등에 이용되는 것이어도 좋다. 본 편광막에 따르면, 전자 페이퍼의 두께를 얇게 할 수 있다.
입체 표시 장치로는 예컨대 마이크로폴 방식과 같이 교대로 상이한 위상차 필름을 배열시키는 방법이 제안(일본 특허 공개 제2002-185983호 공보)되어 있지만, 본 발명의 광학 필름을 편광 필름으로서 이용하면, 인쇄, 잉크젯, 포토리소그래피 등에 의해 패터닝이 용이하기 때문에, 표시 장치의 제조 공정을 짧게 할 수 있고, 또한 위상차 필름이 필요 없게 된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 예 중의 「%」 및 「부」는 특기 없는 한, 질량% 및 질량부이다.
본 실시예에서는, 하기의 중합성 액정 화합물을 이용하였다.
화합물 (1-6)(하기 화학식 (1-6)으로 표시되는 화합물)
화합물 (1-6)은 Lub et al. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996)에 기재된 방법에 의해 합성하였다.
Figure pat00015
[상전이 온도의 측정]
화합물 (1-6)의 상전이 온도는, 화합물 (1-6)으로 이루어진 막의 상전이 온도를 구함으로써 확인하였다. 그 조작은 이하와 같다.
유리 기재 상에 형성된 배향막 상에 화합물 (1-6)으로 이루어진 막을 형성하고, 가열하면서, 편광 현미경(BX-51, 올림푸스사 제조)에 의한 텍스쳐 관찰에 의해 상전이 온도를 확인하였다. 화합물 (1-6)으로 이루어진 막은, 120℃까지 승온한 후, 강온시에 있어서, 112℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 110℃에서 스멕틱 A상으로 상전이하며, 94℃에서 스멕틱 B상으로 상전이한 것을 확인하였다.
화합물 (1-7)(하기 화학식 (1-7)로 표시되는 화합물)
화합물 (1-7)은 전술한 화합물 (1-6)의 합성을 참고로 하여 합성하였다.
Figure pat00016
[상전이 온도의 측정]
화합물 (1-6)의 상전이 온도 측정과 동일하게 하여 화합물 (1-7)의 상전이 온도를 확인하였다. 화합물 (1-7)은 140℃까지 승온한 후, 강온시에 있어서, 133℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 118℃에서 스멕틱 A상으로 상전이하며, 78℃에서 스멕틱 B상으로 상전이한 것을 확인하였다.
실시예 1
[본 조성물 등의 조제]
하기의 성분을 혼합하고, 80℃에서 1시간 동안 교반함으로써, 본 조성물(편광막 형성용 조성물)을 얻었다.
중합성 액정 화합물; 화합물 (1-6) 75부
화합물 (1-7) 25부
이색성 색소; 화합물 (2-1-1) 2.5부
일본 특허 제3687130호 공보 기재의 D10의 색소
Figure pat00017
중합 개시제;
1-히드록시-시클로헥실-페닐케톤
(일가큐어 184; 치바 스페셜티 케미컬즈사 제조) 6부
레벨링제; BYK-361N(BYK-Chemie사 제조) 1.5부
중합성 비액정 화합물; 다작용 아크릴레이트(4-5) 5.0부
용제; 시클로펜타논 250부
[상전이 온도의 측정]
화합물 (1-6) 및 화합물 (1-7)의 경우와 마찬가지로, 상기한 바와 같이 하여 조제한 본 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물의 상전이 온도를 구하였다. 140℃까지 승온한 후, 강온시에 있어서, 109℃에서 상분리 상태를 형성하지 않고 네마틱상으로 상전이하고, 98℃에서 상분리 상태를 형성하지 않고 스멕틱 A상으로 상전이하며, 74℃에서 상분리 상태를 형성하지 않고 스멕틱 B상으로 상전이한 것을 확인하였다.
[본 편광막의 제조 및 평가]
1. 배향막의 형성
투명 기재로서 유리 기재를 이용하였다.
상기 유리 기재 상에, 폴리비닐알코올(폴리비닐알코올 1000 완전 비누화형, 와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤 제조)의 2 질량% 수용액(배향층 형성용 조성물)을 스핀 코트법에 의해 도포하고, 건조시킨 후, 두께 100 ㎚의 막을 형성하였다. 계속해서, 얻어진 막의 표면에 러빙 처리를 행함으로써 배향층을 형성하고, 편광막을 작성하였다. 러빙 처리는, 반자동 러빙 장치(상품명: LQ-008형, 죠요고교 가부시키가이샤 제조)를 이용하여, 천(상품명: YA-20-RW, 요시카와카코우 가부시키가이샤 제조)에 의해, 압입량 0.15 ㎜, 회전수 500 rpm, 16.7 ㎜/s의 조건에서 행하였다. 이러한 러빙 처리에 의해 유리 기재 상에 배향막이 형성된 적층체(1)를 얻었다.
2. 편광막의 형성
적층체(1)의 배향막 상에, 상기 편광막 형성용 조성물을 스핀 코트법에 의해 도포하고, 120℃의 핫 플레이트 상에서 1분간 가열 건조시킨 후, 신속하게 실온까지 냉각시켜 상기 배향막 상에 도포막을 형성하였다. 이러한 도포막에 있어서, 포함되는 중합성 액정 화합물의 액정 상태는 스멕틱 B상이었다. 계속해서, UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키 가부시키가이샤 제조)를 이용하여, 자외선을, 노광량 2000 mJ/㎠(313 ㎚ 기준)로 도포막에 조사함으로써, 이 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물을, 상기 액정 상태를 유지한 채로 중합시키고, 상기 도포막으로부터 편광막을 작성하였다. 이 때의 편광막의 두께를 레이저 현미경(올림푸스 가부시키가이샤 제조 OLS3000)에 의해 측정한 결과, 1.6 ㎛였다.
3. X선 회절 측정
얻어진 편광막에 대하여, X선 회절 장치 X'Pert PRO MPD(스펙트리스 가부시키가이샤 제조)를 이용하여 X선 회절 측정을 행하였다. 타겟으로서 Cu를 이용하여 X선 관전류 40 mA, X선 관전압 45 kV의 조건에서 발생한 X선을 고정 발산 슬릿 1/2°를 통해 배향 방향으로부터 입사시켜 주사 범위 2θ=4.0∼40.0°의 범위에서 2θ=0.01671° 스텝으로 주사하여 측정을 행한 결과, 2θ=20.24° 부근에 피크 반가폭(FWHM)=약 0.1718°의 날카로운 블랙 피크가 얻어졌다. 또한, 편광막의 표면에 평행, 또한, 배향 방향에 수직인 방향으로부터의 입사에서도 동등한 결과를 얻었다. 피크 위치로부터 구한 질서 주기(d)는 약 4.4Å이며, 고차 스멕틱상을 반영한 구조를 형성하고 있는 것을 알 수 있었다.
4. 이색비(DR)의 측정
이하와 같이 하여 이색비를 측정하였다.
극대 흡수 파장에 있어서의 투과축 방향의 흡광도(A1) 및 흡수축 방향의 흡광도(A2)를, 분광 광도계(시마즈세이사쿠쇼 가부시키가이샤 제조 UV-3150)에 편광자가 부착된 폴더를 세팅한 장치를 이용하여 더블빔법으로 측정하였다. 상기 폴더는, 참조측은 광량을 50% 커트하는 메쉬를 설치하였다. 측정된 투과축 방향의 흡광도(A1) 및 흡수축 방향의 흡광도(A2)의 값으로부터, 비(A2/A1)를 산출하여, 이색비로 하였다. 이색비가 높을수록, 편광 필름으로서의 특성이 우수하다고 할 수 있다. 흡수축 방향의 흡광도(A2)의 극대 흡수 파장 및 그 파장에서의 이색비의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
5. 헤이즈값의 측정
본 편광자의 투명성을 확인하기 위해서, 헤이즈미터(HZ-2; 스가시켄키(주) 제조)를 이용하여 헤이즈값을 측정하였다. 그 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2∼8, 참고예 1, 비교예 1∼2는 중합성 비액정 화합물의 종류와 함유량을 바꾼 것 이외에는 동일하게 하여 본 조성물을 제작하였다. 또한, 비교예 3에서는 중합성 비액정 화합물을 넣지 않는 조건에서 조성물을 작성하여, 도포 및 120℃의 건조 후에 70℃의 핫 플레이트 상에 신속하게 이동한 후, UV 노광함으로써 편광막을 제작하였다. 각각의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 9∼15는 이색성 색소를 하기 구조식 (2-3-1)로 바꾸어 중합성 비액정 화합물의 종류와 함유량을 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 편광막을 제작하였다. 각각의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00018
Figure pat00019
실시예 1∼15는, 상분리 상태를 형성하지 않고 양호한 수평 배향성과 높은 이색성을 나타내었다. 양호한 수평 배향성은 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상을 나타낸 것에 유래되는 것이고, 높은 이색성은 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 나타낸 것에 유래된 것이다.
산업상의 이용가능성
본 편광막은, 표시 장치(디스플레이) 용도로서 적합하게 이용할 수 있다. 그 때문에, 이러한 본 편광막을 제조할 수 있는 본 조성물은 산업상의 가치가 높은 것이다.
1: 투명 기재
2: 광배향막
3: 본 편광막
4: 위상차층
100: 편광자
210: 제1 롤 210A: 권취 코어
220: 제2 롤 220A: 권취 코어
230: 제3 롤 230A: 권취 코어
240: 제4 롤 240A: 권취 코어
211A, 211B: 도포 장치
212A, 212B: 건조로
213A: 편광 UV 조사 장치
213B: 광조사 장치
300: 보조롤
10: 액정 표시 장치
11: 반사 방지층
12a, 12b: 편광자
13a, 13b: 위상차 필름
14a, 14b: 기재
15: 컬러 필터
16: 투명 전극
17: 액정층
18: 층간 절연막
19: 백라이트 유닛
20: 블랙 매트릭스
21: 박막 트랜지스터
22: 화소 전극
23: 스페이서
24: 액정 표시 장치
30: EL 표시 장치
31: 원 편광판
33: 기재
34: 층간 절연막
35: 화소 전극
36: 발광층
37: 캐소드 전극
38: 건조제
39: 밀봉 뚜껑
40: 박막 트랜지스터
41: 리브
42: 박막 밀봉막
110: 원 편광판
111: 광원
112: 제1 렌즈 어레이
112a: 렌즈
113: 제2 렌즈 어레이
114: 편광 변환 소자
115: 중첩 렌즈
121, 123, 132: 다이크로익 미러
122: 반사 미러
140R, 140G, 140B: 액정 패널
142, 143: 편광자
150: 크로스 다이크로익 프리즘
170: 투사 렌즈
180: 스크린

Claims (13)

  1. 중합성 액정 화합물, 중합성 비액정 화합물, 이색성 색소, 중합 개시제 및 용제를 함유하고, 이하의 (A) 및 (B)의 요건을 충족시키는 편광막 형성용 조성물.
    (A) 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물이 모두 중합성 기를 갖는 것;
    (B) 편광막 형성용 조성물로부터 얻어지는 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 상분리 상태를 형성하지 않고, 네마틱 액정상 및 스멕틱 액정상을 나타내는 것.
  2. 제1항에 있어서, 중합성 액정 화합물이 하기 화학식 (1)로 표시되는 화합물인 편광막 형성용 조성물.
    U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2 (1)
    (식 중, X1, X2 및 X3은 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 단, X1, X2 및 X3 중 1개 이상은 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기이다. 시클로헥산-1,4-디일기를 구성하는 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NR-로 치환되어 있어도 좋다. R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -CH2O-, -COO-, -OCOO-, 단결합, -N=N-, -CRa=CRb-, -C≡C- 또는 -CRa=N-을 나타낸다. Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다. U1은 수소 원자 또는 중합성 기를 나타낸다. U2는 중합성 기를 나타낸다. W1 및 W2는 서로 독립적으로 단결합, -O-, -S-, -COO- 또는 -OCOO-를 나타낸다. V1 및 V2는 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 이 알칸디일기를 구성하는 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어 있어도 좋다.)
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중합성 비액정 화합물이 단작용 아크릴레이트 또는 다작용 아크릴레이트인 편광막 형성용 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중합성 액정 화합물이 갖는 중합성 기와, 중합성 비액정 화합물이 갖는 중합성 기가 각각 독립적으로 아크릴로일옥시기(CH2=CHCOO-) 또는 메타크릴로일옥시기(CH2=C(CH3)COO-)인 편광막 형성용 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 중합성 액정 화합물이 갖는 중합성 기와, 중합성 비액정 화합물이 갖는 중합성 기가 동일한 편광막 형성용 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 중합성 액정 화합물이 분자 내에 1∼2개의 중합성 기를 가지며, 중합성 비액정 화합물이 분자 내에 2∼6개의 중합성 기를 갖는 편광막 형성용 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 중합성 비액정 화합물의 함유량이, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 3 질량부 이상 10 질량부 이하인 편광막 형성용 조성물.
  8. 이하의 (I), (II) 및 (III)의 공정을 갖는 편광막의 제조 방법.
    (I) 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 편광막 형성용 조성물을 기재 상 또는 기재 상에 형성된 배향막 상에 도포하고, 용제를 제거하여 도포막을 형성하는 공정;
    (II) (I)에서 형성된 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 스멕틱 액정상 상태로 하는 공정;
    (III) (II)에서 형성된, 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상 상태인 도포막 중에서, 중합성 액정 화합물과 중합성 비액정 화합물을 공중합시키는 공정.
  9. 제8항에 있어서, 기재가, 배향 처리가 실시된 투명 기재인 편광막의 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, (II)의 공정이, (I)의 공정에서 형성된 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상을 나타낼 때까지 가열 처리하는 공정 (I-1)과, 공정 (I-1)에서 형성된 상기 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상 상태인 도포막을, 상기 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 나타낼 때까지 냉각시키는 공정 (I-2)를 갖는 공정인 편광막의 제조 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조되는 편광막.
  12. 제11항에 있어서, X선에 의한 회절 측정에 있어서 블랙 피크를 나타내는 편광막.
  13. 제11항 또는 제12항에 기재된 편광막을 포함하는 표시 장치.
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