KR20130109049A - 조성물 및 편광막 - Google Patents

Abstract

[과제] 조제 후부터 소정 시간 보관했다고 해도, 고품질의 편광막을 형성할 수 있는 편광막 형성용 조성물 및 이 편광막 형성용 조성물에 이용하는 이색성 색소로서 유용한 조성물을 제공하는 것.
[해결 수단] 하기 식(A)로 표시되는 아조 화합물(A)과, 하기 식(B)로 표시되는 아조 화합물(B)을 포함하는 조성물, 또한, 중합성 액정 화합물을 포함하는 편광막 형성용 조성물의 제공.

[식에서,
R^2a 및 R^3a는 알킬기이며, 그 합계 탄소수가 2∼4이거나, R^2a 및 R^3a가 상호 결합하여 탄소수 2∼4의 알칸디일기를 형성한다]

[식에서,
R^2b 및 R^3b는 알킬기이며, 그 합계 탄소수가 6 이상이거나, R^2b 및 R^3b가 상호 결합하여 탄소수 6 이상의 알칸디일기를 형성한다]

Description

조성물 및 편광막{COMPOSITON AND POLARIZING FILM}

본 발명은 조성물 및 이 조성물로 형성되는 편광막 등에 관한 것이다. 더욱 자세히는, 이색성 색소로서 유용한 조성물 및 이 조성물로 형성되는 편광막 등에 관한 것이다.

액정 표시 장치 등에 이용되는 편광막에는, 이색성 색소와 용제를 포함하는 편광막 형성용 조성물로 형성된 것이 알려져 있다. 이러한 이색성 색소로서 예컨대 특허문헌 1에는 이하에 나타내는 화합물이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 소64-70585호 공보

그런데, 본 발명자의 검토 결과, 상기 편광막 형성용 조성물은, 그 편광막 형성용 조성물을 조제한 후 소정 시간 보관한 것을 이용하여 편광막을 형성하고자 하면, 얻어진 편광막 속에 결함이 생겨, 고품질의 편광막을 얻을 수 없게 되는 경우가 있음이 분명하게 되었다. 그래서, 본 발명의 목적은, 소정 시간 보관한 경우라도 고품질의 편광막을 형성할 수 있는 조성물(편광막 형성용 조성물) 및 이 편광막 형성용 조성물에 유용한 조성물을 제공하는 데에 있다.

본 발명은 이하의 발명을 포함한다.

〔1〕 하기 식(A)로 표시되는 아조 화합물(A)과, 하기 식(B)로 표시되는 아조 화합물(B)을 포함하는 조성물.

[식(A)에서,

na 및 ma는 각각 독립적으로 0∼3의 정수이며, na+ma≥1의 관계를 만족한다.

Ar^1a, Ar^2a 및 Ar^3a는 각각 독립적으로 메틸기를 갖고 있더라도 좋은 2가의 방향족 기이다.

R^1a는 불소 원자를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알킬기; 탄소수 1∼20의 알콕시기; 아세틸기; 탄소수 1∼20의 디알킬아미노기; 니트로기; 시아노기 또는 수소 원자를 나타낸다.

R^2a 및 R^3a는 각각 독립적으로 탄소수 1∼3의 알킬기이며, R^2a 및 R^3a의 합계 탄소수가 2∼4이거나, R^2a 및 R^3a가 상호 결합하여 탄소수 2∼4의 알칸디일기를 형성한다]

[식(B)에서,

nb 및 mb는 각각 독립적으로 0∼3의 정수이며, nb+mb≥1의 관계를 만족한다.

Ar^1b, Ar^2b 및 Ar^3b는 각각 독립적으로 메틸기를 갖고 있더라도 좋은 2가의 방향족 기이다.

R^1b는 불소 원자를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알킬기; 탄소수 1∼20의 알콕시기; 아세틸기; 탄소수 1∼20의 디알킬아미노기; 니트로기; 시아노기 또는 수소 원자를 나타낸다.

R^2b 및 R^3b는 각각 독립적으로 탄소수 1∼12의 알킬기이며, R^2b 및 R^3b의 합계 탄소수가 6 이상이거나, R^2b 및 R^3b가 상호 결합하여 탄소수 6 이상의 알칸디일기를 형성한다]

〔2〕 Ar^2a 및 Ar^2b가 각각 독립적으로 티에노티오펜디일기, 티에노티아졸디일기 또는 티에노옥사졸디일기인 〔1〕에 기재한 조성물.

〔3〕 상기 아조 화합물(B)의 함유량에 대한 상기 아조 화합물(A)의 함유량의 비가 50∼90 질량%의 범위인 〔1〕 또는 〔2〕에 기재한 조성물.

〔4〕 식(B)로 표시되는 아조 화합물(B)이, 하기 식(B')로 표시되는 아조 화합물(B')인 〔1〕∼〔3〕 중 어느 것에 기재한 조성물.

[식(B')에서,

R^1a, Ar^1a, Ar^2a, Ar^3a, na 및 ma는 상기 식(A)와 동의이다.

R^2b 및 R^3b는 상기 식(B)와 동의이다]

〔5〕 Ar^2a가 티에노티오펜디일기, 티에노티아졸디일기 또는 티에노옥사졸디일기인 〔4〕에 기재한 조성물.

〔6〕 상기 아조 화합물(B')의 함유량에 대한 상기 아조 화합물(A)의 함유량의 비가 50∼90 질량%의 범위인 〔4〕 또는 〔5〕에 기재한 조성물.

〔7〕 중합성 액정 화합물을 더 포함하는 〔1〕∼〔6〕 중 어느 것에 기재한 조성물.

〔8〕 상기 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 보이는 화합물인 〔7〕에 기재한 조성물.

〔9〕 〔7〕 또는 〔8〕에 기재한 조성물로 형성된 편광막.

〔10〕 X선 회절 측정에 있어서 브래그 피크를 얻을 수 있는 〔9〕에 기재한 편광막.

〔11〕 상기 브래그 피크가 분자 배향의 면 주기 구조에 유래하는 피크이며, 그 주기 간격이 3.0∼5.0Å인 〔10〕에 기재한 편광막.

〔12〕 〔9〕∼〔11〕 중 어느 것에 기재한 편광막을 구비한 표시 장치.

본 발명에 따르면, 편광막 형성용 조성물을 조제한 후에 소정 시간 보관했다고 해도 결함 등의 발생이 방지되어, 고품질의 편광막을 형성할 수 있는 조성물 및 이 조성물로 형성되는 편광막 등을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명 편광막의 연속적 제조 방법의 주요부를 도시하는 모식도이다.
도 2는 광배향막의 배향 방향 D2와 필름의 반송 방향 D1의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자를 이용한 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 도 3의 액정 표시 장치에 설치된 편광자의 층 순서를 도시하는 모식도이다.
도 5는 도 3의 액정 표시 장치에 설치된 편광자의 층 순서를 도시하는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자를 이용한 액정 표시 장치(인셀 형식)의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자를 이용한 EL 표시 장치의 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 8은 본 발명의 편광막을 포함하는 원편광판의 단면 모식도이다.
도 9는 본 발명의 편광막을 포함하는 원편광판의 연속적 제조 방법의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 10은 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자를 설치한 EL 표시 장치의 구성을 도시하는 단면 모식도이다.
도 11은 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자를 설치한 투사형 액정 표시 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.

<본 발명의 조성물(이하, 경우에 따라 「본 조성물」이라고 함)>

본 조성물은 상기 식(A)로 표시되는 아조 화합물(A)과 상기 식(B)로 표시되는 아조 화합물(B)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 조성물은 복수 종의 아조 화합물(A)을 포함하더라도 좋고, 복수 종의 아조 화합물(B)을 포함하더라도 좋다.

상기 식(A)의 R^1a 및 식(B)의 R^1b에 있어서의 불소 원자를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알킬기란, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기, 옥틸기, 데실기, 도데실기, 헵타데실기, 옥타데실기 및 이코실기 등의 알킬기 및 여기에 기재한 알킬기에 포함되는 일부 또는 전부의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 불화알킬기이다. 불소 원자를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알킬기는 직쇄라도 좋고, 분기되어 있더라도 좋다.

상기 식(A)의 R^1a 및 식(B)의 R^1b에 있어서의 탄소수 1∼20의 알콕시기의 구체예는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 헥실옥시기, 옥틸옥시기, 데실옥시기, 도데실옥시기, 헵타데실옥시기, 옥타데실옥시기 및 이코실옥시기 등이다. 탄소수 1∼20의 알콕시기는 직쇄라도 분기되어 있더라도 좋지만, 상기 알콕시기는 직쇄이면 바람직하다.

상기 식(A)의 R^1a 및 상기 식(B)의 R^1b에 있어서의 탄소수 1∼20의 디알킬아미노기란 2개의 알킬기를 갖는 아미노기이며, 이 2개의 알킬기의 합계 탄소수가 2∼20의 범위인 것이다. 한편, 이 디알킬아미노기에 있는 2개의 알킬기는 상호 결합하여, 질소 원자와 함께 고리를 형성하는 경우도 있는데, 이 경우는 그 고리의 탄소수가 2∼20의 범위이다.

상기 식(A)의 R^1a 및 상기 식(B)의 R^1b는 각각 독립적으로 탄소수 1∼12의 알킬기, 아세틸기, 트리플루오로메틸기, 시아노기 또는 니트로기이면 바람직하다.

상기 식(A)의 A^1a와 A^3a 및 상기 식(B)의 A^1b와 A^3b는 메틸기를 갖고 있더라도 좋은 2가의 방향족 기이며, 이들 방향족 기는 예컨대 탄소수 6∼12의 방향족 탄화수소기, 헤테로 원자를 포함하는 탄소수 4∼6의 방향족 복소환기이다. 여기서 말하는 방향족 복소환기란 전형적으로는 방향족 복소환 화합물로부터 수소 원자를 2개 제거한 기이다. 또한, 상기 방향족 탄화수소기 및 방향족 복소환기의 탄소수란, 이들 기가 메틸기를 치환기로서 갖는 경우, 치환기인 메틸기의 탄소수를 포함한 탄소수의 합계이다. 식(A)의 A^1a와 A^3a 및 식(B)의 A^1b와 A^3b는 방향족 탄화수소기이면 바람직하고, 페닐기 및 나프틸기가 보다 바람직하고, 페닐기가 특히 바람직하다.

상기 식(A)의 A^2a 및 상기 식(B)의 A^2b는 방향족 복소환기이면 특히 바람직하다. A^2a 및 A^2b의 방향족 복소환기는 임의로 치환되어 있는 메틸기의 탄소수를 포함하여, 그 총 탄소수는 4∼12의 범위이면 바람직하고, 5∼6의 범위이면 바람직하다.

A^2a 및 A^2b는 바람직하게는 무치환(메틸기를 갖지 않는)의 다환식 방향족 복소환기이며, 또한, 바람직하게는 이환식의 다환식 방향족 복소환기이다. 이환식의 다환식 방향족 복소환기란, 2개의 단환의 방향족 복소환이 축합되어 이루어지는 방향족 복소환 화합물 또는 하나의 단환의 방향족 복소환과 하나의 단환의 방향환이 축합되어 있는 방향족 복소환 화합물에서 수소 원자 2개를 제거한 기를 말한다.

그 중에서도 바람직한 A^2a 및 A^2b는, 티에노티오펜디일기, 티에노티아졸디일기 및 티에노옥사졸디일기와 같은, 고리를 구성하는 원자로서 황 원자를 포함하는 것이다. 이들 기는 예컨대,

중 어느 방향족 복소환 화합물에서 수소 원자를 2개 제거한 기이며, 전형적으로는 이하에 나타내는 기이다(한편, 기에서의 2개의 *는 결합수를 나타낸다).

이들 중, 식(AR1-2) 및 식(AR1-4)로 각각 표시되는 기가 A^2a 및 A^2b로서 특히 바람직하다.

상기 식(A)의 R^2a 및 R^3a는 각각 독립적으로 탄소수 1∼3의 알킬기이며, R^2a 및 R^3a의 합계 탄소수가 2∼4의 범위이다. 이러한 R^2a 및 R^3a의 조합을 [R^2a:R^3a]의 형식으로 나타내면, [메틸기:메틸기], [메틸기:에틸기], [메틸기:프로필기] 및 [에틸기:에틸기] 등을 들 수 있다. 이 조합에 있어서, 프로필기와 같이 직쇄상 또는 분기쇄상을 취할 수 있는 것은 그 어느 쪽이라도 좋지만, 직쇄상이면 바람직하다. 이들 조합 중에서도, 보다 간편하게 아조 화합물(A)을 제조할 수 있다는 점에서는, R^2a와 R^3a가 동일 기이면 바람직하고, [R^2a:R^3a]로 나타내면, [메틸기:메틸기] 또는 [에틸기:에틸기]이면 바람직하다.

또한, R^2a 및 R^3a는 상호 결합하여 탄소수 2∼4의 알칸디일기를 형성하는 경우가 있다. 이러한 알칸디일기로서는 에틸렌기, 프로판디일기 및 부탄디일기 등을 들 수 있다.

상기 식(B)의 R^2b 및 R^3b는 각각 독립적으로 탄소수 1∼12의 알킬기이며, R^2b 및 R^3b의 합계 탄소수가 6 이상의 범위이다. 이 R^2b 및 R^3b의 합계 탄소수는 6∼24의 범위이면 바람직하고, 6∼12의 범위이면 더욱 바람직하다. 이러한 R^2b 및 R^ba의 조합을 [R^2b:R^3b]의 형식으로 나타내면, [프로필기:프로필기], [프로필기:부틸기], [프로필기:펜틸기], [프로필기:헥실기], [부틸기:부틸기], [부틸기:펜틸기], [부틸기:헥실기], [펜틸기:펜틸기], [펜틸기:헥실기], [헥실기:헥실기] 등을 들 수 있다. 이 조합에 있어서, 직쇄 또는 분기쇄를 취할 수 있는 것은 그 어느 쪽이라도 좋지만, 직쇄이면 바람직하다. 이들 조합 중에서도 보다 간편하게 아조 화합물(B)을 제조할 수 있다는 점에서는, R^2b와 R^3b가 동일한 기이면 바람직하고, [R^2a:R^3a]로 나타내면, [프로필기:프로필기] 또는 [부틸기:부틸기] 또는 [펜틸기:펜틸기] 또는 [헥실기:헥실기]이면 바람직하다.

또한, R^2b 및 R^3b는 상호 결합하여 탄소수 6 이상의 알칸디일기를 형성하는 경우가 있다. 이러한 알칸디일기로서는 헥산디일기, 헵탄디일기, 데칸디일기 및 도데칸디일기 등이다. 이 알칸디일기의 탄소수의 상한은 예컨대 20 이하가 바람직하고, 12 이하가 특히 바람직하다.

상기 식(A)의 na 및 ma는 각각 독립적으로 0∼3의 정수이며, na+ma≥1의 관계를 만족하는 것이다. 이들 na 및 ma는 각각 독립적으로 0∼2의 정수이면 바람직하고, na 및 ma가 함께 1이면 더욱 바람직하다.

상기 식(B)의 nb 및 mb는 각각 독립적으로 0∼3의 정수이며, nb+mb≥1의 관계를 만족하는 것이다. 이들 nb 및 mb는 각각 독립적으로 0∼2의 정수이면 바람직하고, nb 및 mb가 함께 1이면 더욱 바람직하다.

여기서, 아조 화합물(A)의 적합한 예를 나타낸다.

또한, 아조 화합물(B)의 적합한 예는 다음과 같다.

본 조성물에 포함되는 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B)의 바람직한 조합은 식(A)의 R^1a와 식(B)의 R^1b가 동일하며, 식(A)의 Ar^1a, Ar^2a 및 Ar^3a와 식(B)의 Ar^1b, Ar^2b 및 Ar^3b가 각각 동일하고, 식(A)의 na 및 ma와 식(B)의 nb 및 mb가 각각 동일한 조합이다. 즉, 적합한 조합은 본 조성물이, 아조 화합물(A)과 하기 식(B')로 표시되는 아조 화합물(B')을 포함하는 것이다.

[식(B')에서,

R^1a, Ar^1a, Ar^2a, Ar^3a, na 및 ma는 상기 식(A)와 동의이다.

R^2b 및 R^3b는 상기 식(B)와 동의이다]

이러한 조합은 원료의 입수가 보다 용이하기 때문에 특히 바람직하다.

이와 같은 아조 화합물(A)과 아조 화합물(B')을 포함하는 본 조성물은 동일 원료로 제조할 수 있다고 하는 이점이 있다. 구체적인 예를 들어 설명하면, 예컨대 일본 특허공개 평1-146960호 공보에 개시되어 있는 방법에 준함으로써 ma=1인 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B')을 제조할 수 있다. 예컨대, 식(C1)

(식에서의 각 부호는 모두 상기와 동의이다)으로 표시되는 화합물(C1)을 적당한 방법으로 아조화하고, 이 아조화된 화합물(C1)과, 식(C2)

(식에서의 각 부호는 모두 상기와 동의이다)으로 표시되는 화합물(C2)을 커플링 반응시킴으로써 아조 화합물(A)을 제조할 수 있고, 아조화된 화합물(C1)과, 식(C3)

(식에서의 각 부호는 모두 상기와 동의이다)으로 표시되는 화합물(C2)을 커플링 반응시킴으로써 아조 화합물(B')을 제조할 수 있다. 이와 같이 따로따로 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B')을 제조해 두고서 이들을 혼합함으로써 본 조성물은 조제할 수 있는데, 예컨대 아조화된 화합물(C1)과 화합물(C2) 및 화합물(C3)을 동시에 반응시키면, 한 번의 반응으로 본 조성물을 얻을 수 있다.

본 조성물에 있어서의 아조 화합물(A)과 아조 화합물(B)의 배합 비율은 아조 화합물(B)의 함유량에 대한 아조 화합물(A)의 함유량의 비로 나타내어, 50∼90 질량%의 범위이면 바람직하고, 60∼80 질량%의 범위이면 더욱 바람직하다. 본 조성물에 있어서의 아조 화합물(A)과 아조 화합물(B')의 배합 비율은 아조 화합물(B')의 함유량에 대한 아조 화합물(A)의 함유량의 비로 나타내어, 50∼90 질량%의 범위이면 바람직하고, 60∼80 질량%의 범위이면 더욱 바람직하다. 상술한 것과 같이 하여, 한 번의 반응으로 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B')을 포함하는 본 조성물을 얻는 경우에는, 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B')의 함유 비율이 상기 범위 내가 되도록 하여, 화합물(C1), 화합물(C2) 및 화합물(C3)의 사용량을 조정한다.

아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B')을 포함하는 본 조성물을 한 번의 반응으로 제조할 수 있음을 설명했지만, 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B)[또는 아조 화합물(B')]은 그 밖의 공지된 방법으로 제조하더라도 좋다. 예컨대, 상기 특허문헌 1에 기재된 이색성 색소의 제조 방법에 준하면, 당업자는 용이하게 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B)을 얻을 수 있다. 또한, 일본 특허공개 평1-146960호 공보에 개시되어 있는 방법에 준하면, 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B)을 고순도로 제조할 수 있다.

이상 설명한 본 조성물은 편광막 형성용의 이색성 색소, 특히 후술하는 편광막 형성용 조성물에 이용하는 이색성 색소에 유용하다. 이하, 본 조성물을 이색성 색소로서 이용한 편광막 형성용 조성물 및 이 편광막 형성용 조성물을 이용하는 편광막의 제조에 관해서 설명한다.

<편광막 형성용 조성물>

본 조성물을 포함하는 편광막 형성용 조성물에 따르면, 후술하는 편광막 제조에 의해 결함의 발생이 충분히 방지되어 고품질의 편광막을 형성할 수 있다. 이 편광막 형성용 조성물은 본 조성물(이색성 색소)에 더하여 중합성 액정 화합물 및 용제를 포함하는 것이 바람직하다. 한편, 이 편광막 형성용 조성물에 있어서의 본 조성물의 함유량은 후술하는 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대한 함유량으로 나타내어, 10 질량부 이하가 바람직하고, 0.1 질량부 이상 5 질량부 이하가 보다 바람직하고, 0.1 질량부 이상 3 질량부 이하가 더욱 바람직하다. 상기 범위 내라면, 편광막 형성시에, 중합성 액정 화합물을 중합할 때, 그 배향을 어지럽히는 일이 없고, 또한 본 조성물이 편광막 형성용 조성물 속에서 결정화되어 결함을 일으키는 일도 없다.

여기서, 편광막 형성용 조성물에 포함되는 본 조성물 이외의 구성 성분에 관해서 설명한다.

<중합성 액정 화합물>

상기 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물이란, 중합성 기를 지니고, 특정 온도 조건에서 액정 상태, 바람직하게는 스멕틱 액정상의 액정 상태를 보이는 화합물이다. 중합성 기란, 중합 반응에 관여하는 기를 의미한다.

중합성 액정 화합물이 보이는 바람직한 스멕틱 액정상의 액정 상태는 고차의 스멕틱 액정상이면 바람직하다. 여기서 말하는 고차의 스멕틱 액정상이란, 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 보이는 액정 상태에 따라, 배향 질서도가 높은 편광막을 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이 배향 질서도가 높은 편광막은 X선 반사 측정에 있어서 브래그 피크를 얻을 수 있는 것이다. 후술하는 편광막 형성용 조성물을 이용한 편광막에 의하면, 상기 브래그 피크가 분자 배향의 면 주기 구조에 유래하는 피크이며, 그 주기 간격이 3.0∼5.0Å인 편광막을 얻을 수 있다.

바람직한 중합성 스멕틱 액정 조성물로서는 예컨대 식(2)로 표시되는 화합물(이하, 경우에 따라 「화합물(2)」이라고 함)을 들 수 있다.

U¹-V¹-W¹-X¹-Y¹⁰-X²-Y¹¹-X³-W²-V²-U² (2)

[식(2)에서, X¹, X² 및 X³은 상호 독립적으로 치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 단, X¹, X² 및 X³ 중 적어도 하나는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기이다. 치환기를 갖고 있더라도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 구성하는 -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NR-로 치환되어 있더라도 좋다. R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기이다. Y¹⁰ 및 Y¹¹은 상호 독립적으로 -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCOO-, 단결합, -N=N-, -CR^a=CR^b-, -C≡C- 또는 -CR^a=N-을 나타낸다. R^a 및 R^b는 상호 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다.

U¹은 수소 원자 또는 중합성 기를 나타낸다.

U²는 중합성 기를 나타낸다.

W¹ 및 W²는 상호 독립적으로 단결합, -O-, -S-, -COO- 또는 -OCOO-을 나타낸다.

V¹ 및 V²는 상호 독립적으로 치환기를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 이 알칸디일기를 구성하는 -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어 있더라도 좋다]

화합물(2)에 있어서, 상술한 것과 같이, X¹, X² 및 X³ 중 적어도 2개가 치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기인 것이 바람직하다.

치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기는 무치환인 것이 바람직하다. 치환기를 갖고 있더라도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기인 것이 바람직하고, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기는 무치환인 것이 보다 바람직하다.

치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기가 임의로 갖는 치환기로서는 메틸기, 에틸기 및 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 시아노기; 할로겐 원자 등을 들 수 있다.

화합물(2)의 Y¹⁰은 -CH₂CH₂-, -COO- 또는 단결합이면 바람직하고, Y¹¹은 -CH₂CH₂- 또는 -CH₂O-이면 바람직하다.

U²는 중합성 기이다. U¹은 수소 원자 또는 중합성 기이며, 바람직하게는 중합성 기이다. U¹ 및 U²는 함께 중합성 기이면 바람직하고, 함께 광중합성 기이면 보다 바람직하다. 광중합성 기란, 후술하는 광중합개시제로부터 발생한 활성 라디칼이나 산 등에 의해서 중합 반응에 관여할 수 있는 기를 말한다. 광중합성 기를 갖는 중합성 액정 화합물은 보다 저온 조건 하에서 중합할 수 있다는 점에서도 유리하다.

화합물(2)에 있어서, U¹ 및 U²의 중합성 기는 서로 다르더라도 좋지만, 같은 종류의 기인 것이 바람직하다. 중합성 기로서는 비닐기, 비닐옥시기, 1-클로로비닐기, 이소프로페닐기, 4-비닐페닐기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 옥시라닐기, 옥세타닐기 등을 들 수 있다. 그 중에서도 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐옥시기, 옥시라닐기 및 옥세타닐기가 바람직하고, 아크릴로일옥시기가 보다 바람직하다.

V¹ 및 V²가 나타내는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기에 있어서의 탄소수 1∼20의 알칸디일기로서는 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 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기가 임의로 갖는 치환기로서는 시아노기 및 할로겐 원자 등을 들 수 있는데, 이 알칸디일기는 무치환인 것이 바람직하고, 무치환이고 또한 직쇄상의 알칸디일기인 것이 보다 바람직하다.

W¹ 및 W²는 상호 독립적으로 바람직하게는 단결합 또는 -O-이다.

화합물(2)로서는 식(2-1)∼식(2-43)으로 각각 표시되는 화합물 등을 들 수 있다[이하, 경우에 따라서 이들 중합성 액정 화합물을 그 식 번호에 따라 「화합물(2-6)」 등이라고 함]. 이러한 화합물(2)의 구체적인 예가 시클로헥산-1,4-디일기를 갖는 경우, 그 시클로헥산-1,4-디일기는 트랜스체인 것이 바람직하다.

중합성 액정 화합물은 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 편광막 형성용 조성물에 이용할 수 있다. 또한, 2종 이상을 혼합하는 경우, 적어도 1종이 화합물(2)이면 바람직하고, 적어도 2종이 화합물(2)이면 보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물을 2종 혼합하는 경우의 혼합비는 통상 1:99∼50:50이며, 바람직하게는 5:95∼50:50이고, 보다 바람직하게는 10:90∼50:50이다.

편광막 형성용 조성물의 중합은 미리 중합성 액정 화합물의 상전이 온도를 구하고, 그 상전이 온도를 밑도는 온도 조건에서, 그 중합성 액정 화합물이 중합하도록 중합성 액정 화합물 이외의 성분을 조정하여 실시한다. 이러한 중합 온도를 컨트롤할 수 있는 성분으로서는 후술하는 광중합개시제, 광증감제 및 중합금지제 등을 들 수 있다. 이들의 종류 및 양을 적절하게 조절함으로써 중합성 액정 화합물의 중합 온도를 컨트롤할 수 있다. 한편, 편광막 형성용 조성물에, 2종 이상의 중합성 액정 화합물의 혼합물을 이용하는 경우에도 그 2종 이상의 중합성 액정 화합물의 혼합물의 상전이 온도를 구한 후, 같은 식으로 실시한다.

예시한 화합물(2) 중에서도 각각 식(2-5), 식(2-6), 식(2-7), 식(2-8), 식(2-9), 식(2-10), 식(2-11), 식(2-12), 식(2-13), 식(2-14), 식(2-15), 식(2-22), 식(2-24), 식(2-25), 식(2-26), 식(2-27), 식(2-28) 및 식(2-29)로 표시되는 화합물이 바람직하다. 이들 화합물은 그 밖의 중합성 액정 화합물 또는 광중합개시제와의 상호작용에 의해 용이하게 상전이 온도를 밑도는 온도 조건 하에서, 즉 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 충분히 유지한 채로 중합할 수 있다. 보다 구체적으로는, 광중합개시제와의 상호작용에 의해 이들 화합물은 70℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이하의 온도 조건 하에서 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 충분히 유지한 채로 중합할 수 있다.

편광막 형성용 조성물에 있어서의 중합성 액정 화합물의 함유 비율은 편광막 형성용 조성물의 고형분에 대하여 70∼99.9 질량%가 바람직하고, 90∼99.9 질량%가 보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물의 함유 비율이 상기 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향성이 높아지는 경향이 있다. 여기서, 고형분이란, 편광막 형성용 조성물에서 용제 등의 휘발성 성분을 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 공지의 방법으로 제조된다.

<중합성 비액정 화합물>

편광막 형성용 조성물은 중합성 비액정 화합물을 함유하면 바람직하다. 중합성 비액정 화합물이란, 중합성 기를 지니고, 또한 온도 변화에 의해서도 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 혼합하는 정도의 상용성을 지니고, 또한, (iii) 중합성 액정 화합물이 보이는 액정 상태의 형성을 저해하지 않으면 적합하다. 또한, 중합성 액정 화합물과 중합성 비액정 화합물과의 중합 도중에 상분리되는 일이 없는 화합물이 바람직하다.

이러한 중합성 비액정 화합물로서는 단작용 아크릴레이트 및 다작용 아크릴레이트를 들 수 있다. 단작용이란 1개의 중합성 기를 갖는 것을 의미하고, 다작용이란 복수 개의 중합성 기를 갖는 것을 의미한다. 중합성 액정 화합물과 중합성 비액정 화합물과의 중합 반응이 연속적으로 진행된다는 점에서, 다작용 아크릴레이트가 바람직하다. 중합성 비액정 화합물이 갖는 라디칼 중합성 기의 개수는 1개 내지 6개면 바람직하고, 2개 내지 6개면 보다 바람직하고, 3개 내지 6개면 더욱 바람직하다.

중합성 비액정 화합물이 갖는 중합성 기는 중합성 액정 화합물이 갖는 중합성 기와 동일하면 적합하다.

한편, 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물에서 선택되는 적어도 하나의 화합물이 복수 종의 중합성 기를 갖는 경우는, 중합성 액정 화합물이 갖는 적어도 하나의 중합성 기와 중합성 비액정 화합물이 갖는 적어도 하나의 중합성 기가 동일한 것이 적합하다.

보다 적합한 중합성 비액정 화합물로서는, 상기 (i), (ii) 및 (iii)의 특징을 지니고, 분자 내에 1개 내지 6개, 바람직하게는 2개 내지 6개의 중합성 기를 갖는, 단작용 아크릴레이트 및 다작용 아크릴레이트를 들 수 있다. 한편, 이러한 단작용 아크릴레이트 및 다작용 아크릴레이트는 비액정성이므로, 메소겐 구조를 갖지 않는 것이 바람직하다.

이러한 중합성 비액정 화합물에는 시판 제품을 이용할 수 있다.

이러한 시판 제품으로서는 예컨대 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(신나카무라가가쿠(주) 제조), "ARONIX M-220", 동 "M-325", 동 "M-240", 동 "M-270"동 "M-309", 동 "M-310", 동 "M-321", 동 "M-350", 동 "M-360", 동 "M-305", 동 "M-306", 동 "M-450", 동 "M-451", 동 "M-408", 동 "M-400", 동 "M-402", 동 "M-403", 동 "M-404", 동 "M-405", 동 "M-406"(도아고세이(주) 제조), "EBECRYL11", 동 "145", 동 "150", 동 "40", 동 "140", 동 "180", DPGDA, HDDA, TPGDA, HPNDA, PETIA, PETRA, TMPTA, TMPEOTA, DPHA(다이셀사이테크(주) 제조)를 들 수 있다.

중합성 비액정 화합물의 함유량은 편광막 형성용 조성물의 총 질량에 대하여 0.1∼20 질량%이며, 바람직하게는 1∼10 질량%이고, 보다 바람직하게는 3∼7 질량% 이다. 보다 바람직하게는 본 조성물의 고형분 100 질량부에 대하여 0.1∼19 질량부이며, 더욱 바람직하게는 1∼15 질량부이고, 특히 바람직하게는 4∼10 질량부이다. 또한, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여 3 질량부 이상 10 질량부 이하이면 특히 바람직하다. 중합성 비액정 화합물의 함유량이 상기 범위 내라면, 편광막 형성용 조성물의 배향성을 어지럽히는 일없이 편광막 형성 조성물 중의 중합성 성분(중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물)을 공중합시킬 수 있다. 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물 각각의 종류에 따라 다르기도 하지만, 중합성 비액정 화합물의 함유량이 상기 범위보다 많으면, 중합성 액정 화합물이 상분리되어, 불균일이 많고 투명성이 낮은 편광막이 얻어지기 쉬운 경향이 있다.

<용제>

편광막 형성용 조성물은 용제를 포함하면 바람직하다. 용제로서는 본 혼합물 및 중합성 액정 화합물을 충분히 용해할 수 있는 것이 선택된다. 또한, 용제는 편광막 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물의 중합 반응에 불활성인 것이 바람직하다.

용제로서는 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; 클로로포름 및 클로로벤젠 등의 염소 함유 용제 등을 들 수 있다. 이들 용제는 단독으로 이용하더라도 좋고, 복수를 조합시켜 이용하더라도 좋다.

용제의 함유량은 편광막 형성용 조성물의 총량에 대하여 50∼98 질량%가 바람직하다. 환언하면, 편광막 형성용 조성물에 있어서의 고형분은 2∼50 질량%가 바람직하다. 고형분이 2 질량% 이상이면, 보다 박형의 편광막이 얻어지기 쉬운 경향이 있다. 또한, 상기 고형분이 50 질량% 이하이면, 편광막 형성용 조성물의 점도가 낮아지므로, 편광막의 두께가 대략 균일하게 됨으로써 상기 편광막에 불균일이 생기기 어렵게 되는 경향이 있어 바람직하다. 또한, 이러한 고형분은 편광막의 두께를 고려하여 정할 수 있다.

이어서, 편광막 형성용 조성물이 임의로 포함하는 경우가 있는 구성 성분에 관해서 설명한다.

<중합 반응 조제>

편광막 형성용 조성물은 중합개시제를 함유하면 바람직하다. 이 중합개시제는 중합성 액정 화합물의 중합 반응을 개시할 수 있는 화합물이다. 중합개시제로서는 저온 조건 하에서 중합 반응을 개시할 수 있다는 점에서 광중합개시제가 바람직하다. 구체적으로는, 빛의 작용에 의해 활성 라디칼 또는 산을 발생하는 화합물이 광중합개시제로서 이용된다. 이 광중합개시제 중에서도 빛의 작용에 의해 활성 라디칼을 발생하는 것이 보다 바람직하다.

중합개시제로서는 예컨대 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 알킬페논 화합물, 아실포스핀옥사이드 화합물, 트리아진 화합물, 요오드늄염 및 술포늄염 등을 들 수 있다.

벤조인 화합물로서는 예컨대 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.

벤조페논 화합물로서는 예컨대 벤조페논, o-벤조일안식향산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 및 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.

알킬페논 화합물로서는 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 화합물로서는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다.

트리아진 화합물로서는 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.

중합개시제는 시판되는 것을 이용할 수도 있다. 시판되는 중합개시제로서는 "이르가큐어(Irgacure) 907", "이르가큐어 184", "이르가큐어 651", "이르가큐어 819", "이르가큐어 250", "이르가큐어 369"(치바재팬(주));" 세이쿠올 BZ", "세이쿠올 Z", "세이쿠올 BEE"(세이코가가쿠(주)); "카야큐어(kayacure) BP100"(닛폰가야쿠(주)); "카야큐어 UVI-6992"(다우사 제조); "아데카옵토마 SP-152", "아데카옵토마 SP-170"((주)ADEKA); "TAZ-A", "TAZ-PP"(닛폰시이베르헤그나사); 및 "TAZ-104"(산와케미컬사) 등을 들 수 있다.

편광막 형성용 조성물이 중합개시제를 함유하는 경우, 그 함유량은 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양에 따라서 적절하게 조절할 수 있지만, 통상 중합성 액정 화합물의 합계 100 질량부에 대한 중합개시제의 함유량은 0.1∼30 질량부이며, 바람직하게는 0.5∼10 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.5∼8 질량부이다. 중합개시제의 함유량이 이 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히는 일없이 중합시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

편광막 형성용 조성물이 광중합개시제를 포함하는 경우, 그 편광막 형성용 조성물은 광증감제를 함유하더라도 좋다. 광증감제로서는 예컨대 크산톤 및 티오크산톤 등의 크산톤 화합물(예컨대, 2,4-디에틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤등); 안트라센 및 알콕시기 함유 안트라센(예컨대, 디부톡시안트라센 등) 등의 안트라센 화합물; 페노티아진 및 루브렌 등을 들 수 있다.

편광막 형성용 조성물이 광중합개시제 및 광증감제를 함유하는 것인 경우, 그 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 중합 반응은 보다 촉진된다. 이러한 광증감제의 함유량은 병용하는 광중합개시제 및 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양에 따라서 적절하게 조절할 수 있으나, 통상 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여 0.1∼30 질량부이며, 바람직하게는 0.5∼10 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.5∼8 질량부이다.

편광막 형성용 조성물은 중합성 액정 화합물 및 중합성 비액정 화합물의 중합 반응을 안정적으로 진행시키기 위해서 중합금지제를 함유하더라도 좋다. 중합금지제에 의해 중합성 액정 화합물의 중합 반응의 진행 정도를 컨트롤할 수 있다.

상기 중합금지제로서는 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.

편광막 형성용 조성물이 중합금지제를 포함하는 경우, 그 함유량은 이용하는 중합성 액정 화합물의 종류와 그 양 및 광증감제의 함유량 등에 따라서 적절하게 조절되나, 통상 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여 0.1∼30 질량부이며, 바람직하게는 0.5∼10 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.5∼8 질량부이다.

중합금지제의 함유량이 상기 범위 내라면, 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히는 일없이 중합할 수 있기 때문에 바람직하다.

<레벨링제>

편광막 형성용 조성물은 레벨링제를 함유하면 바람직하다. 레벨링제란, 편광막 형성용 조성물의 유동성을 조정하여, 편광막 형성용 조성물을 도포하여 얻어지는 도포막을 보다 평탄하게 하는 기능을 갖는 것으로, 계면활성제 등을 들 수 있다. 바람직한 레벨링제로서는 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 등을 들 수 있다.

폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는 "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 레벨링제로서는 "메가파크 R-08", 동 "R-30", 동 "R-90", 동 "F-410", 동 "F-411", 동 "F-443", 동 "F-445", 동 "F-470", 동 "F-471", 동 "F-477", 동 "F-479", 동 "F-482" 및 동 "F-483"[DIC(주)]; "서플론 S-381", 동 "S-382", 동 "S-383", 동 "S-393", 동 "SC-101", 동 "SC-105", "KH-40" 및 "SA-100"[AGC세이미케미칼(주)]; "E1830", "E5844"[(주)다이킨파인케미칼겐큐쇼]; "에프톱 EF301", 동 "EF303", 동 "EF351" 및 동 "EF352"[미쓰비씨마테리알덴시가세이(주)] 등을 들 수 있다.

편광막 형성용 조성물이 레벨링제를 포함하는 경우, 그 함유량은 통상 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하이며, 바람직하게는 0.5 질량부 이상 3 질량부 이하이다. 레벨링제의 함유량이 상기 한 범위 내이면, 중합성 액정 화합물을 수평 배향시키는 것이 용이하고, 또한 얻어지는 편광막이 보다 평활하게 되는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 중합성 액정 화합물에 대한 레벨링제의 함유량이 상기한 범위를 넘으면, 얻어지는 편광막에 불균일이 생기기 쉬운 경향이 있다. 한편, 이 편광막 형성용 조성물은 레벨링제를 2 종류 이상 함유하더라도 좋다.

<편광막의 형성 방법>

이어서, 본 조성물을 포함하는 편광막 형성용 조성물로 편광막(이하, 경우에 따라 「본 편광막」이라고 함)을 형성하는 방법에 관해서 설명한다. 이러한 방법에서는, 통상 상기 편광막 형성용 조성물을 기재에 도포함으로써 본 편광막을 형성한다. 본 조성물을 포함하는 편광막 형성용 조성물은 결함이 적은 본 편광막이나 도포 불균일의 발생이 충분히 억제된 고품질의 본 편광막을 형성할 수 있다.

<기재>

기재로서는 투명 기재가 바람직하다. 투명 기재란, 빛, 특히 가시광을 투과할 수 있을 정도의 투명성을 갖는 기재이다. 이 투명성이란, 파장 380∼780 nm에 걸친 광선에 대한 투과율이 80% 이상이 되는 특성을 말한다. 구체적으로는, 투명 기재로서는 유리 기재 및 플라스틱 기재 등을 들 수 있고, 바람직하게는 플라스틱 기재이다. 플라스틱 기재를 구성하는 플라스틱으로서는 예컨대 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌, 노르보르넨계 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 우수하거나 하다는 점에서, 특히 바람직하게는 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리메타크릴산에스테르이다. 이러한 투명 기재를 이용하여 본 편광막을 제조함에 있어서, 상기 투명 기재를 운반하거나 보관하거나 할 때에 찢어짐 등의 파손을 일으키는 일없이 용이하게 취급할 수 있다는 점에서, 상기 투명 기재에 지지 기재 등을 접착해 두더라도 좋다. 또한, 후술하지만, 본 편광막으로 원편광판을 제조할 때에, 플라스틱 기재에 위상차성을 부여하는 경우가 있다. 이 경우에는 플라스틱 기재에 연신 처리 등에 의해 위상차성을 부여하면 좋다.

플라스틱 기재에 위상차성을 부여하는 경우, 그 위상차 값을 컨트롤하기 쉽다고 하는 점에서, 셀룰로오스에스테르 또는 환상 올레핀계 수지로 이루어지는 플라스틱 기재가 바람직하다.

셀룰로오스에스테르는 셀룰로오스에 포함되는 수산기의 적어도 일부가 아세트산에스테르화된 것이다. 이러한 셀룰로오스에스테르로 이루어지는 셀룰로오스에스테르 필름은 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되는 트리아세틸셀룰로오스 필름으로서는 예컨대 "후지태크필름"(후지샤신필름(주)); "KC8UX2M", "KC8UY" 및 "KC4UY"(코니카미놀타옵트(주)) 등이 있다. 이러한 시판되는 트리아세틸셀룰로오스 필름은 그대로 또는 필요에 따라서 위상차성을 부여하고 나서 투명 기재로서 이용할 수 있다. 또한, 투명 기재의 표면에 방현 처리, 하드코트 처리, 대전방지 처리 또는 반사방지 처리 등의 표면 처리를 실시하고 나서 투명 기재로서 사용할 수도 있다.

플라스틱 기재에 위상차성을 부여하는 방법으로서는, 상술한 것과 같이, 플라스틱 기재를 연신하는 등의 방법 등을 들 수 있다. 열가소성 수지로 이루어지는 플라스틱 기재는 어느 것이나 연신 처리가 가능하지만, 위상차성을 제어하기 쉽다고 하는 점에서, 환상 올레핀계 수지로 이루어지는 플라스틱 기재가 보다 바람직하다. 환상 올레핀계 수지란 예컨대 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 모노머 등의 환상 올레핀의 중합체 또는 공중합체로 구성되는 것으로, 이 환상 올레핀계 수지는 부분적으로 개환부를 포함하고 있더라도 좋다. 또한, 개환부를 포함하는 환상 올레핀계 수지를 수소 첨가한 것이라도 좋다. 또, 상기 환상 올레핀계 수지는 투명성을 현저히 손상시키지 않는다는 점이나 현저히 흡습성을 증대시키지 않는다는 점에서, 예컨대 환상 올레핀과 쇄상 올레핀이나 비닐기를 갖는 방향족 화합물(스티렌 등) 등과의 공중합체라도 좋다. 또한, 상기 환상 올레핀계 수지는 그 분자 내에 극성기가 도입되어 있더라도 좋다.

환상 올레핀계 수지가 환상 올레핀과 쇄상 올레핀이나 비닐기를 갖는 방향족 화합물과의 공중합체인 경우, 상기 쇄상 올레핀으로서는 에틸렌 및 프로필렌 등을 들 수 있고, 비닐기를 갖는 방향족 화합물로서는 스티렌, α-메틸스티렌 및 알킬 치환 스티렌 등을 들 수 있다. 이러한 공중합체에 있어서, 환상 올레핀에 유래하는 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, 비닐기를 갖는 방향족 화합물로부터 얻어지는 삼원 공중합체인 경우, 예컨대 쇄상 올레핀 유래의 구조 단위의 함유 비율은 통상 상기 환상 올레핀계 수지의 전체 구조 단위에 대하여 5∼80 몰%이며, 비닐기를 갖는 방향족 화합물 유래의 구조 단위의 함유 비율은 5∼80 몰% 정도이다. 이러한 삼원 공중합체의 환상 올레핀계 수지는 상기 환상 올레핀계 수지를 제조할 때에, 고가인 환상 올레핀의 사용량을 비교적 적게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.

환상 올레핀계 수지는 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되는 환상 올레핀계 수지로서는 "Topas"[Ticona사(독일)]; "아톤"[JSR(주)]; "제오노아(ZEONOR)" 및 "제오넥스(ZEONEX)"[니혼제온(주)]; "아펠"[미쓰이가가쿠(주) 제조] 등을 들 수 있다. 이러한 환상 올레핀계 수지를 예컨대 용제캐스트법이나 용융압출법 등의 공지된 제막 수단에 의해 제막하여, 필름(환상 올레핀계 수지 필름)으로 할 수 있다. 또한, 이미 필름 형태로 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지 필름도 이용할 수 있다. 이러한 시판되는 환상 올레핀계 수지 필름으로서는 예컨대 "에스시나" 및 "SCA40"[세키스이가가쿠고교(주)]; "제오노아필름"[오프테스(주)]; "아톤필름"[JSR(주)] 등을 들 수 있다.

이어서, 플라스틱 기재에 위상차성을 부여하는 방법에 관해서 설명한다. 플라스틱 기재는 공지된 연신 방법에 의해 위상차성을 부여할 수 있다. 예컨대, 플라스틱 기재가 롤에 권취되어 있는 롤(권취체)을 준비하고, 이러한 권취체로부터 플라스틱 기재를 연속적으로 풀어내고, 풀어내어진 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. 이 가열로에서는, 플라스틱 기재의 진행 방향으로 또는 진행 방향과 직교하는 방향으로 연신할 때에, 반송 방향이나 장력을 조정하여 임의의 각도로 경사지게 하여 일축 또는 이축의 열연신 처리를 한다. 연신의 배율은 통상 1.1∼6배 정도의 범위이며, 바람직하게는 1.1∼3.5배 정도의 범위이다. 또한, 비스듬한 방향으로 연신하는 방법으로서는 연속적으로 배향축을 원하는 각도로 경사시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 공지된 연신 방법을 채용할 수 있다. 이러한 연신 방법은 예컨대 일본 특허공개 소50-83482호 공보나 일본 특허공개 평2-113920호 공보에 기재된 방법을 들 수 있다.

투명 기재의 두께는 실용적인 취급이 가능한 정도의 중량이라는 점 및 충분한 투명성을 확보할 수 있다는 점에서는 얇은 쪽이 바람직하지만, 지나치게 얇으면 강도가 저하되어 가공성이 뒤떨어지는 경향이 있다. 유리 기재의 적당한 두께는 예컨대 100∼3000 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 100∼1000 ㎛ 정도이다. 플라스틱 기재의 적당한 두께는 예컨대 5∼300 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 20∼200 ㎛ 정도이다. 편광막을 후술하는 원편광판으로서 사용하는 경우나, 특히 모바일 기기 용도의 원편광판으로서 사용하는 경우의 투명 기재의 두께는 20∼100 ㎛ 정도가 바람직하다. 한편, 연신함으로써 필름에 위상차성을 부여하는 경우, 연신 후의 두께는 연신 전의 두께나 연신 배율에 의해서 결정된다.

<배향막>

본 편광막의 제조에 이용하는 기재에는 배향막이 형성되어 있으면 바람직하다. 그 경우, 편광막 형성용 조성물은 배향막 상에 도포하게 된다. 이 때문에 상기 배향막은 편광막 형성용 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 배향막은 배향성 폴리머로 형성할 수 있다.

배향성 폴리머로서는 예컨대 분자 내에 아미드 결합을 갖는 폴리아미드나 젤라틴류, 분자 내에 이미드 결합을 갖는 폴리이미드 및 그 가수분해물인 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 이용하더라도 좋고, 2 종류 이상을 혼합하여 이용하더라도 좋다.

배향성 폴리머는 용제에 용해한 배향성 폴리머 조성물(배향성 폴리머를 포함하는 용액)로서 기재에 도포함으로써 상기 기재에 배향막을 형성할 수 있다. 상기 용제로서는 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 이용하더라도 좋고, 복수 종을 조합시켜 이용하더라도 좋다.

또한 배향막을 형성하기 위한 배향성 폴리머 조성물로서, 시판되는 배향막 재료를 그대로 사용하더라도 좋다. 시판되는 배향막 재료로서는 산에바(등록상표, 닛산가가쿠고교(주) 제조) 및 옵토머(등록상표, JSR(주) 제조) 등을 들 수 있다.

기재에 배향막을 형성하는 방법으로서는 예컨대 기재에 상기 배향성 폴리머조성물이나 시판되는 배향막 재료를 도포하여 어닐링하는 방법을 들 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 배향막의 두께는 예컨대 10 nm∼10000 nm의 범위이며, 바람직하게는 10 nm∼1000 nm의 범위이다.

상기 배향막에 대하여 배향 규제력을 부여하기 위해, 필요에 따라서 러빙을 실시(러빙법)할 수도 있다. 배향 규제력을 부여함으로써 중합성 액정 화합물을 원하는 방향으로 배향시킬 수 있다.

러빙법에 의해 배향 규제력을 부여하는 방법으로서는, 예컨대 러빙천이 감겨져, 회전하고 있는 러빙 롤을 준비하고, 기재 상에 배향막 형성용의 도포막이 형성된 적층체를 스테이지에 얹어, 회전하고 있는 러빙 롤을 향해 반송함으로써, 상기 도포막과 회전하고 있는 러빙 롤을 접촉시키는 방법을 들 수 있다.

또한, 소위 광배향막도 이용할 수 있다. 광배향막이란, 광반응성 기를 갖는 폴리머 또는 모노머와, 용제를 포함하는 조성물(이하, 경우에 따라 「광배향막 형성용 조성물」이라고 함)을 기재에 도포하여, 편광(바람직하게는 편광 UV)을 조사함으로써 배향 규제력을 부여한 배향막을 말한다. 광반응성 기란, 빛을 조사함(광 조사)으로써 액정 배향능을 일으키는 기를 말한다. 구체적으로는, 빛을 조사함으로써 생기는 분자의 배향 유기 또는 이성화 반응, 이량화 반응, 광가교 반응 혹은 광분해 반응과 같은 액정 배향능의 기원이 되는 광반응을 일으키는 것이다. 이 광반응성 기 중에서도 이량화 반응 또는 광가교 반응을 일으키는 것이 배향성이 우수하여 편광막 형성시의 스멕틱 액정 상태를 유지한다는 점에서 바람직하다. 이상과 같은 반응을 일으킬 수 있는 광반응성 기로서는 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 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나를 갖는 기가 특히 바람직하다.

C=C 결합을 갖는 광반응성 기로서는 예컨대 비닐기, 폴리엔기, 스틸벤기, 스틸바졸기, 스틸바졸륨기, 칼콘기 및 신나모일기 등을 들 수 있다. C=N 결합을 갖는 광반응성 기로서는 방향족 시프 염기 및 방향족 히드라존 등의 구조를 갖는 기를 들 수 있다. N=N 결합을 갖는 광반응성 기로서는 아조벤젠기, 아조나프탈렌기, 방향족 복소환 아조기, 비스아조기 및 포르마잔기 등이나 아족시벤젠을 기본 구조로 하는 것을 들 수 있다. C=O 결합을 갖는 광반응성 기로서는 벤조페논기, 쿠마린기, 안트라퀴논기 및 말레이미드기 등을 들 수 있다. 이들 기는 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 알릴옥시기, 시아노기, 알콕시카르보닐기, 히드록실기, 술폰산기 및 할로겐화알킬기 등의 치환기를 갖고 있더라도 좋다.

그 중에서도 광이량화 반응을 일으킬 수 있는 광반응성 기가 바람직하며, 신나모일기 및 칼콘기가 광 배향에 필요한 편광 조사량이 비교적 적고, 또한 열안정성이나 경시 안정성이 우수한 광배향막이 얻어지기 쉽기 때문에 바람직하다. 더욱 말하자면, 광반응성 기를 갖는 폴리머로서는 폴리머 측쇄의 말단부가 계피산 구조로 되는 신나모일기를 갖는 것이 특히 바람직하다.

광배향막 형성용 조성물의 용제로서는 광반응성 기를 갖는 폴리머 및 모노머를 용해하는 것이 바람직하고, 그 용제로서는 예컨대 상술한 배향성 폴리머 조성물에 이용한 용제를 들 수 있다.

광배향막 형성용 조성물에 대한 광반응성 기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 농도는 그 광반응성 기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 종류나 제조하고자 하는 광배향막의 두께에 따라 적절하게 조절할 수 있으나, 고형분 농도로 나타내어, 적어도 0.2 질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.3∼10 질량%의 범위가 특히 바람직하다. 또한, 광배향막의 특성이 현저히 손상되지 않는 범위에서, 상기 광배향막 형성용 조성물에는 폴리비닐알코올이나 폴리이미드 등의 고분자 재료나 광증감제가 포함되어 있더라도 좋다.

배향성 폴리머 조성물 또는 광배향막 형성용 조성물을 기재 상에 도포하는 방법은, 스핀코팅법, 압출법, 그라비아코팅법, 다이코팅법, 바코팅법 및 애플리케이터법 등의 도포법이나 플렉소법 등의 인쇄법 등의 공지된 방법이 채용된다. 한편, 본 편광막 제조를 후술하는 롤투롤(Roll to Roll) 형식의 연속적 제조 방법에 의해 실시하는 경우, 그 도포 방법에는 통상 그라비아코팅법, 다이코팅법 또는 플렉소법등의 인쇄법이 채용된다.

한편, 러빙 또는 편광 조사를 할 때에, 마스킹을 하면, 배향 방향이 다른 복수의 영역(패턴)을 형성할 수도 있다.

<본 편광막의 제조 방법>

기재 또는 기재에 형성된 배향막 상에 편광막 형성용 조성물을 도포하여 도포막(이하, 편광막 형성용 도포막이라고 하는 경우가 있음)을 얻는다. 이 배향막 상에 편광막 형성용 조성물을 도포하는 방법(도포 방법)은 예컨대 배향성 폴리머 조성물 또는 광배향막 형성용 조성물을 기재에 도포하는 방법으로서 예시한 것과 같은 방법을 들 수 있다. 여기서는, 편광막 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상의 액정 상태를 보이는 화합물인 경우에 관해서 설명한다.

편광막 형성용 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건에서 용제를 건조 제거함으로써 건조 피막이 형성된다. 건조 방법으로서는 예컨대 자연건조법, 통풍건조법, 가열건조 및 감압건조법 등을 들 수 있다. 이어서, 바람직하게는, 일단 상기 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 조성물의 액정 상태를 네마틱상(네마틱 액정 상태)으로 한 후, 이 네마틱상을 스멕틱상으로 전이시킨다. 이와 같이 네마틱상을 경유하여 스멕틱상을 형성하기 위해서는 예컨대 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱상의 액정 상태로 상전이하는 온도 이상으로 가열하고, 이어서 그 중합성 액정 화합물이 스멕틱상의 액정 상태를 보이는 온도까지 냉각한다고 하는 방법이 채용된다.

상기 건조 피막 중의 중합성 액정 화합물을 스멕틱 액정상의 액정 상태, 바람직하게는 고차의 스멕틱 액정 상태로 하거나, 상기 중합성 액정 화합물을 네마틱 액정 상태를 경유하여 스멕틱 액정 상태로 하거나 하는 경우, 이용하는 중합성 액정 화합물의 상전이 온도를 측정함으로써 액정 상태를 제어하는 조건(가열 조건)을 용이하게 구할 수 있다. 이러한 상전이 온도 측정의 측정 조건은 본원의 실시예에서 설명한다.

상기 중합성 액정 화합물을 중합시킬 때, 특히 스멕틱상의 액정 상태를 양호하게 유지하기 위해서는 그 중합성 액정 화합물로서 2종 이상의 중합성 스멕틱 액정 화합물을 포함하는 편광막 형성용 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 이 2종 이상의 중합성 액정 화합물의 함유량비를 조정한 편광막 형성용 조성물을 이용하면, 네마틱상을 경유하여 스멕틱상의 액정 상태를 형성한 후에, 일시적으로 과냉각 상태를 형성하는 것이 가능하여, 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 용이하게 유지하기 쉽다고 하는 이점이 있다.

이어서, 중합성 액정 화합물의 중합 공정에 관해서 설명한다. 여기서는, 편광막 형성용 조성물에 광중합개시제를 함유시키고, 건조 피막 중의 중합성 액정 화합물의 액정 상태를 스멕틱상으로 한 후, 이 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채로, 그 중합성 액정 화합물을 광중합시키는 방법에 관해서 상술한다.

광중합에 있어서 건조 피막에 조사하는 빛으로서는, 그 건조 피막에 포함되는 광중합개시제의 종류 또는 중합성 액정 화합물의 종류(특히, 상기 중합성 액정 화합물이 갖는 광중합기의 종류) 및 그 양에 따라서 적절하게 가시광, 자외광 및 레이저광으로 이루어지는 군에서 선택되는 빛이나 활성 전자선에 의해서 행할 수 있다. 이들 중, 중합 반응의 진행을 컨트롤하기 쉽다는 점이나 광중합에 관련한 장치로서 해당 분야에서 광범하게 이용되고 있는 것을 사용할 수 있다고 하는 점에서 자외광이 바람직하다. 따라서, 자외광에 의해서 광중합할 수 있도록 상기 편광막 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물이나 광중합개시제의 종류를 선택해 두면 바람직하다. 또한, 중합시킬 때에는, 자외광 조사와 함께 적당한 냉각 수단에 의해 건조 피막을 냉각함으로써 중합 온도를 컨트롤할 수도 있다. 이러한 냉각 수단의 채용에 의해, 보다 저온에서 중합성 액정 화합물의 중합을 실시할 수 있으면, 상술한 투명 기재가 비교적 내열성이 낮은 것을 이용했다고 해도, 적절하게 본 편광막을 형성할 수 있다고 하는 이점도 있다. 한편, 광중합을 할 때, 마스킹이나 현상을 하거나 하여 패터닝된 편광막을 얻을 수도 있다.

이상과 같은 광중합을 행함으로써, 상기 중합성 액정 화합물은 스멕틱상, 바람직하게는 이미 예시한 것과 같은 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채로 중합하여 본 편광막이 형성된다. 중합성 액정 화합물이 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채로 중합하여 얻어지는 본 편광막은 중합성 액정 화합물로 구성된 액정상 속에, 본 조성물로 이루어지는 이색성 색소를 분산한다.

이렇게 하여 형성된 본 편광막의 두께는 0.5 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하의 범위가 바람직하고, 1 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 따라서, 편광막 형성용 도포막의 두께는 얻어지는 본 편광막의 두께를 고려하여 정해진다. 한편, 본 편광막의 두께는 간섭 막후계나 레이저 현미경 혹은 촉침식 막후계의 측정으로 구해지는 것이다.

또한, 이렇게 하여 형성된 본 편광막은, 상술한 것과 같이, X선 반사 측정에 있어서 브래그 피크를 얻을 수 있는 것이라면 특별히 바람직하다. 이러한 브래그 피크를 얻을 수 있는 편광막으로서는 예컨대 헥사틱상 또는 크리스탈상에 유래하는 회절 피크를 보이는 편광막을 들 수 있다.

이상 설명한 본 편광막의 제조에서는, 본 편광막/배향막/기재가 이 순서로 구비된 부재로 된다. 이러한 부재는 그대로 액정 표시 장치에 이용되는 편광자가 될 수 있다. 편광자의 제조 방법은 예컨대 이하의 (1)∼(5)를 포함하는 것이다.

(1) 기재에 배향막을 갖춘 적층체를 준비하는 공정;

(2) 상기 적층체의 배향막 상에, 편광막 형성용 조성물을 도포하여 편광막 형성용 도포막을 얻는 공정;

(3) 상기 편광막 형성용 도포막에서 용제를 제거하여 건조 피막을 얻는 공정;

(4) 상기 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 스멕틱 액정 상태로 하는 공정;

(5) 상기 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정 상태를 유지한 채로 상기 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써, 상기 배향막 상에 편광막을 형성하는 공정

<본 편광막의 연속적 제조 방법>

이상, 본 편광막의 제조 방법의 개요를 설명했지만, 상업적으로 본 편광막을 제조할 때에는 연속적으로 본 편광막을 제조할 수 있는 방법이 요구된다. 이러한 연속적 제조 방법은 롤투롤 형식에 의한 것으로, 경우에 따라 「본 제조 방법」이라고 한다.

본 제조 방법은 예컨대,

기재가 제1 권심에 권취되어 있는 제1 롤을 준비하는 공정과,

상기 제1 롤로부터 상기 기재를 연속적으로 송출하는 공정과,

상기 기재에 광배향막 형성용 조성물을 연속적으로 도포하는 공정과,

도포된 광배향막 형성용 조성물로부터 상기 용제를 건조 제거하여, 그 기재 상에 제1 건조 피막을 형성하는 공정과,

상기 제1 건조 피막에 편광 UV를 조사함으로써 광배향막을 형성하여, 적층체를 연속적으로 얻는 공정과,

상기 광배향막 상에, 중합성 액정 화합물, 이색성 색소 및 용제를 함유하는 편광막 형성용 조성물을 도포하여, 상기 광배향막 상에 편광막 형성용 도포막을 연속적으로 형성하는 공정과,

상기 편광막 형성용 도포막을, 편광막 형성용 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건에서 건조함으로써, 상기 광배향막 상에 제2 건조 피막을 형성하는 공정과,

상기 제2 건조 피막 중에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물을 스멕틱 액정 상태로 한 후, 상기 액정 상태를 유지한 채로 상기 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써, 편광막을 연속적으로 형성하여 편광자로 하는 공정과,

연속적으로 얻어진 편광자를 제2 권심에 권취하여, 제2 롤을 얻는 공정

을 갖는다. 여기서 도 1을 참조하여 본 제조 방법에 관해서 설명한다.

기재가 제1 권심(210A)에 권취되어 있는 제1 롤(210)은 예컨대 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 이러한 롤의 형태로 시장에서 입수할 수 있는 기재로서는, 이미 예시한 기재 중에서도 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리메타크릴산에스테르로 이루어지는 필름 등을 들 수 있다. 또한, 본 편광막을 원편광판으로서 이용함에 있어서, 미리 위상차성이 부여된 투명기재도 시장에서 용이하게 입수할 수 있으며, 예컨대 셀룰로오스에스테르 또는 환상 올레핀계 수지로 이루어지는 위상차 필름 등을 들 수 있다.

이어서, 상기 제1 롤(210)로부터 기재를 풀어낸다. 기재를 풀어내는 방법은 상기 제1 롤(210)의 권심(210A)에 적당한 회전 수단을 설치하여, 그 회전 수단에 의해 제1 롤(210)을 회전시킴으로써 행해진다. 또한, 제1 롤(210)로부터 기재를 반송하는 방향에 적당한 보조 롤(300)을 설치하여, 이 보조 롤(300)의 회전 수단으로 기재를 풀어내는 형식이라도 좋다. 또한, 제1 권심(210A) 및 보조 롤(300) 함께 회전 수단을 설치함으로써, 기재에 적절한 장력을 부여하면서 기재를 풀어내는 형식이라도 좋다.

상기 제1 롤(210)로부터 풀어내어진 기재는 도포 장치(211A)를 통과할 때에, 그 표면 위에 상기 도포 장치(211A)에 의해 광배향막 형성용 조성물이 도포된다. 이와 같이 연속적으로 광배향막 형성용 조성물을 도포하기 위해서, 상술한 것과 같이 상기 도포 장치(211A)에 의해서 그라비아코팅법, 다이코팅법, 플렉소법 등의 인쇄법이 실시된다.

도포 장치(211A)를 거친 기재는 건조로(212A)로 반송되고, 이 건조로(212A)에 의해 가열되어, 투명 기재에 제1 건조 피막을 연속적으로 형성한다. 건조로(212A)로서는 예컨대 열풍식 건조로 등이 이용된다. 건조로(212A)의 설정 온도는 도포 장치(211A)에 의해 도포된 상기 광배향막 형성용 조성물에 포함되는 용제의 종류 등에 따라서 정해진다. 또한 건조로(212A)는, 복수의 존으로 구분하고, 구분된 복수의 존마다 설정 온도가 다른 형식이라도 좋고, 복수 개의 건조로를 직렬로 배치하고, 건조로마다 설정 온도가 다른 형식의 건조로라도 좋다.

가열로(212A)를 통과함으로써 연속적으로 형성된 제1 건조 피막은, 이어서 편광 UV 조사 장치(213A)에 의해 제1 건조 피막 측의 표면 또는 투명 기재 측의 표면에 편광 UV가 조사되어, 이 제1 건조 피막은 광배향막을 형성한다. 그때, 기재의 반송 방향 D1과 형성되는 광배향막의 배향 방향 D2가 이루는 각도가 대략 45°가 되도록 한다. 도 2는 편광 UV 조사 후에 형성된 광배향막의 배향 방향 D2와 기재의 반송 방향 D1의 관계를 나타내는 모식도이다. 즉, 도 2는 편광 UV 조사 장치(213A)통과 후에, 기재의 반송 방향 D1와 광배향막의 배향 방향 D2가 이루는 각도가 대략 45°를 보임을 나타내고 있다.

이렇게 하여 연속적으로 광배향막이 형성된 기재는, 이어서 도포 장치(211B)를 통과함으로써 상기 광배향막 상에 편광막 형성용 조성물이 도포된 후, 건조로(212B)를 통과한다. 건조로(212B)를 통과함으로써, 편광막 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물이 스멕틱상의 액정 상태를 형성하여 제2 건조 피막이 형성된다. 건조로(212B)는 상기 편광막 형성용 조성물로부터 용제를 건조 제거하는 역할과 함께, 상기 제2 건조 피막 속에 포함되는 중합성 액정 화합물이 스멕틱상의 액정 상태가 되도록 열에너지를 부여하는 역할을 담당한다. 또한, 중합성 액정 화합물을 스멕틱상의 액정 상태로 하기 전에, 일단 상기 중합성 액정 화합물을 네마틱상의 액정 상태로 하기 위해서는, 다른 가열 조건에 의해 다단계의 가열 처리를 할 필요가 있다. 그 때문에, 건조로(212B)는 건조로(212A)와 마찬가지로 복수의 존으로 구분하고, 구분된 복수의 존마다 설정 온도가 다른 형식이라도 좋고, 복수 개의 건조로를 직렬로 배치하고, 건조로마다 설정 온도가 다른 형식의 건조로라도 좋다.

상기 건조로(212B)를 거친 기재는 편광막 형성용 조성물에 포함되어 있었던 용제가 충분히 제거되어, 제2 건조 피막 속의 중합성 액정 화합물이 스멕틱상의 액정 상태를 유지한 채로 광조사 장치(213B)로 반송된다. 광조사 장치(213B)에 의한 광조사에 의해, 상기 중합성 액정 화합물은 상기 액정 상태를 유지한 채로 광중합하여, 본 편광막이 배향막 상에 연속적으로 형성된다.

이렇게 하여 연속적으로 형성된 본 편광막은 투명 기재 및 배향막을 포함한 적층체의 형태로 제2 권심(220A)에 권취되어, 제2 롤(220)의 형태를 얻을 수 있다. 형성된 본 편광막을 권취하여 제2롤을 얻을 때, 적당한 스페이서를 이용한 공권(供卷)을 행하더라도 좋다.

이와 같이, 기재가 제1 롤/도포 장치(211A)/건조로(212A)/편광 UV 조사 장치(213A)/도포 장치(211B)/건조로(212B)/광조사 장치(213B)의 순으로 통과함으로써, 기재 위의 광배향막 상에 본 편광막이 연속적으로 형성되어, 편광자가 제조된다.

또한, 도 1에 도시하는 본 제조 방법에서는, 기재에서부터 본 편광막까지를 연속적으로 제조하는 방법을 나타냈지만, 예컨대 기재를 제1롤/도포 장치(211A)/건조로(212A)/편광 UV 조사 장치(213A)의 순으로 통과시킴으로써 연속적으로 형성된 적층체를 권심에 권취하고, 적층체를 롤의 형태로 제조하고, 이 롤로부터 상기 적층체를 풀어내고, 풀어내어진 상기 적층체를 도포 장치(211B)/건조로(212B)/광조사 장치(213B)의 순으로 통과시켜, 본 편광막을 제조하더라도 좋다.

본 제조 방법에 의해 얻어지는 본 편광막은 그 형상이 필름형이고 또한 기다란 형상인 것이다. 이 본 편광막은 후술하는 액정 표시 장치 등에 이용하는 경우에는 그 액정 표시 장치의 스케일 등에 맞춰 원하는 치수가 되도록 재단되어 이용된다.

이상, 기재/광배향막/본 편광막의 적층체 형태인 경우를 중심으로 본 편광막을 포함하는 편광자의 구성 및 제조 방법을 설명하여 왔지만, 상술한 것과 같이, 본 편광막을 포함하는 편광자로부터 광배향막이나 기재를 박리하더라도 좋고, 상기 편광자에 기재/광배향막/본 편광막 이외의 층 또는 막을 적층한 형태로 하여도 좋다. 이들 층 및 막은 이미 설명한 것과 같이 위상차 필름을 더 구비하고 있더라도 좋고, 반사방지층 또는 휘도 향상 필름을 더 구비하더라도 좋다.

또한, 기재 자체를 위상차 필름으로 함으로써 위상차 필름/배향막/본 편광막 형태의 원편광판 혹은 타원편광판으로 할 수도 있다. 예컨대, 위상차 필름으로서 일축 연신한 1/4 파장판을 이용한 경우, 편광 UV의 조사 방향을 투명 기재의 반송 방향에 대하여 대략 45°가 되도록 설정함으로써, 롤투롤로 원편광판을 제작하는 것이 가능하다. 이와 같이 원편광판을 제조할 때에 이용되는 1/4 파장판은, 가시광에 대한 면내 위상차 값이 파장이 짧아짐에 따라서 작아지는 특성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 위상차 필름으로서 1/2 파장판을 이용하여 그 지상축과 편광막의 흡수축의 각도를 어긋나게 하여 설정한 직선편광판 롤을 제작하고, 이 편광막을 형성한 면과 반대쪽에 1/4 파장판을 더 형성함으로써 광대역의 원편광판으로 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 장치로서는 예컨대 액정 표시 장치, 유기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치, 무기 일렉트로루미네센스(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 그레이팅라이트 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 등의 어느 것이나 포함한다. 이들 표시 장치는 2차원 화상을 표시하는 표시 장치라도 좋고, 3차원 화상을 표시하는 입체 표시 장치라도 좋다.

도 3 및 도 6은 본 편광막을 이용한 액정 표시 장치(이하, 경우에 따라 「본 액정 표시 장치」라고 함)(10 및 24)의 단면 구성을 도시하는 모식도이다. 액정층(17)은 2장의 기판(14a) 및 기판(14b) 사이에 끼워져 있다.

도 7 및 도 10은 본 편광막을 이용한 EL 표시 장치(이하, 경우에 따라 「본 EL 표시 장치」라고 함)의 단면 구성을 도시하는 모식도이다.

도 11은 본 편광막을 이용한 투사형 액정 표시 장치의 구성을 모식적으로 도시하는 개략도이다.

우선은 도 3에 도시하는 본 액정 표시 장치(10)에 관해서 설명한다.

기판(14a)의 액정층(17) 측에는 컬러 필터(15)가 배치되어 있다. 컬러 필터(15)가 액정층(17)을 사이에 두고서 화소 전극(22)에 대향하는 위치에 배치되고, 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. 한편, 컬러 필터(15)와 투명 전극(16) 사이에 오버코트층(도시하지 않음)을 갖고 있더라도 좋다.

기판(14b)의 액정층(17) 측에는 박막 트랜지스터(21)와 화소 전극(22)이 규칙적으로 배치되어 있다. 화소 전극(22)은 액정층(17)을 사이에 두고서 컬러 필터(15)에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 박막 트랜지스터(21)와 화소 전극(22) 사이에는 접속 구멍(도시하지 않음)을 갖는 층간절연막(18)이 배치되어 있다.

기판(14a) 및 기판(14b)으로서는 유리 기판 및 플라스틱 기판이 이용된다. 이러한 유리 기판이나 플라스틱 기판은 본 편광막 제조에 이용하는 투명 기재로서 예시한 것과 같은 재질의 것을 채용할 수 있다. 또한, 본 편광막의 투명 기판(1)이 기판(14a) 및 기판(14b)을 겸하고 있더라도 좋다. 기판 위에 형성되는 컬러 필터(15)나 박막 트랜지스터(21)를 제조할 때, 고온으로 가열하는 공정이 필요한 경우는 유리 기판이나 석영 기판이 바람직하다.

박막 트랜지스터는 기판(14b)의 재질에 따라서 최적인 것을 채용할 수 있다. 박막 트랜지스터(21)로서는, 석영 기판 상에 형성하는 고온 폴리실리콘 트랜지스터, 유리 기판 상에 형성하는 저온 폴리실리콘 트랜지스터, 유리 기판 또는 플라스틱 기판 상에 형성하는 아모르퍼스 실리콘 트랜지스터를 들 수 있다. 본 액정 표시장치를 보다 소형화하기 위해서 드라이버 IC가 기판(14b) 상에 형성되어 있더라도 좋다.

투명 전극(16)과 화소 전극(22) 사이에는 액정층(17)이 배치되어 있다. 액정층(17)에는 기판(14a) 및 기판(14b) 사이의 거리를 일정하게 유지하기 위해서 스페이서(23)가 배치되어 있다. 한편, 도 2에서는 기둥형의 스페이서로 도시하지만, 이 스페이서는 기둥형에 한정되는 것이 아니라, 기판(14a) 및 기판(14b) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있다면, 그 형상은 임의이다.

기판(14a) 및 기판(14b)에 형성된 층 중 액정층(17)과 접촉하는 면에는 액정을 원하는 방향으로 배향시키기 위한 배향층이 각각 배치되어 있더라도 좋다. 한편, 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. 한편, 인셀 형식의 적합한 액정 표시 장치의 개략은 후술한다.

각 부재는 기판(14a), 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20), 투명 전극(16), 액정층(17), 화소 전극(22), 층간절연막(18) 및 박막 트랜지스터(21), 및 기판(14b)의 순서로 적층되어 있다.

이러한 액정층(17)을 사이에 두고 있는 기판(14a) 및 기판(14b) 중, 기판(14b)의 외측에는 편광자(12a 및 12b)가 설치되어 있고, 이들 중 적어도 하나의 편광자에 본 편광막이 이용된다.

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 직선편광으로 변환하는 기능을 본 액정 표시 장치(10)에 부여할 수 있다. 한편, 위상차 필름(13a 및 13b)은 액정 표시 장치의 구조나 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 종류에 따라서는 배치되어 있지 않더라도 좋으며, 투명 기판이 위상차 필름이고, 본 편광막을 포함하는 원편광판을 이용한 경우는, 상기 위상차 필름을 위상차층으로 할 수 있기 때문에, 도 3의 위상차층(13a 및/또는 13b)을 생략할 수도 있다. 본 편광막을 포함하는 편광자의 광출사측(외측)에 편광 필름을 더 설치하더라도 좋다.

또한, 본 편광막을 포함하는 편광자의 외측에(본 편광막에 편광 필름을 더 설치한 경우는 그 외측에), 외광의 반사를 막기 위한 반사방지막이 배치되어 있더라도 좋다.

상술한 것과 같이, 도 3의 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 박형화를 달성할 수 있다고 하는 효과가 있다.

본 편광막을 편광자(12a 또는 12b)에 이용하는 경우, 그 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다. 이것을 도 3의 점선으로 둘러싸인 A 및 B 부분의 확대도를 참조하여 설명한다.

도 4는 도 3의 A 부분의 확대 모식 단면도이다. 도 4의 (A1)은 본 편광막을 포함하는 편광자(이하, 본 편광자라고 하는 경우가 있음)(100)를 편광자(12a)로서 이용하는 경우, 위상차층(13a) 측에서부터, 본 편광막(3), 광배향막(2) 및 기재(1)가 이 순서로 배치되도록 설치되어 있음을 도시한다. 또한, 도 4의 (A2)는 위상차층(13a) 측에서부터, 기재(1), 광배향막(2) 및 본 편광막(3)이 이 순서로 배치되도록 설치되어 있음을 도시한다.

도 5는 도 3의 B 부분의 확대 모식도이다. 도 5의 (B1)은 본 편광자(100)를 편광자(12b)로서 이용하는 경우, 위상차 필름(13b) 측에서부터, 기재(1), 광배향막(2) 및 본 편광막(3)이 이 순서로 배치되도록 설치된다. 도 5의 (B2)는 본 편광자(100)를 편광자(12b)로서 이용하는 경우, 위상차 필름(13b) 측에서부터, 본 편광막(3), 광배향막(2) 및 기재(1)가 이 순서로 배치되도록 설치된다.

편광자(12b)의 외측에는 발광원인 백라이트 유닛(19)이 배치되어 있다. 백라이트 유닛(19)은 광원, 도광체, 반사판, 확산 시트 및 시야각 조정 시트를 포함한다. 광원으로서는 일렉트로루미네센스, 냉음극관, 열음극관, 발광 다이오드(LED), 레이저 광원 및 수은 램프 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 광원의 특성에 맞춰 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 입사하여, 반사판에 의해서 진로가 바뀌어 확산 시트에서 확산되고 있다. 확산광은 시야각 조정 시트에 의해서 원하는 지향성을 갖도록 조정된 후에 백라이트 유닛(19)으로부터 편광자(12b)에 입사한다.

무편광인 입사광 중, 어느 한쪽의 직선편광만이 액정 패널의 편광자(12b)를 투과한다. 이 직선편광은 위상차층(13b)에 의해서 원편광 혹은 타원편광으로 변환되고, 기판(14b), 화소 전극(22) 등을 순차 투과하여 액정층(17)에 이른다.

여기서 화소 전극(22)과 대향하는 투명 전극(16)과의 사이의 전위차 유무에 의해, 액정층(17)에 포함되는 액정 분자의 배향 상태가 변화되어, 본 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 빛의 휘도가 제어된다. 액정층(17)이 편광을 변환하여 투과시키는 배향 상태인 경우, 그 편광은 액정층(17), 투명 전극(16)을 투과하고, 어느 특정의 파장 범위의 빛이 컬러 필터(15)를 투과하여 편광자(12a)에 이르고, 액정 표시 장치는 컬러 필터로 결정되는 색을 가장 밝게 표시한다.

반대로 액정층(17)이 편광을 그대로 투과시키는 배향 상태인 경우, 액정층(17), 투명 전극(16) 및 컬러 필터(15)를 투과한 빛은 편광자(12a)에 흡수된다. 이로써, 이 화소는 흑을 표시한다. 이들 2가지 상태의 중간의 배향 상태에서는, 본 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 빛의 휘도도 상기 양자의 중간으로 되기 때문에, 이 화소는 중간색을 표시한다.

본 액정 표시 장치(10)가 반투과형 액정 표시 장치인 경우, 본 편광자의 본 편광막 측에 1/4 파장판을 더 적층시킨 것(원편광판)을 이용하는 것이 바람직하다. 이때, 화소 전극(22)은 투명한 재료로 형성된 투과부와, 빛을 반사하는 재료로 형성된 반사부를 지니고, 투과부에서는, 상술한 투과형 액정 표시 장치와 같은 식으로 하여 화상이 표시된다. 한편 반사부에서는, 외광이 액정 표시 장치에 입사하여, 본 편광막에 더 구비된 1/4 파장판의 작용에 의해, 본 편광막을 투과한 원편광이 액정층(17)을 통과하고, 화소 전극(22)에 의해서 반사되어 표시에 이용된다.

이어서, 본 편광막을 이용한 인셀 형식의 적합한 액정 표시 장치(본 액정 표시 장치(24))에 관해서 도 6을 참조하여 설명한다.

본 액정 표시 장치(24)에서는, 기판(14a), 편광자(12a), 위상차 필름(13a), 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20), 투명 전극(16), 액정층(17), 화소 전극(22), 층간절연막(18) 및 박막 트랜지스터(21), 위상차 필름(13b), 편광자(12b), 기판(14b) 및 백라이트 유닛(19)의 순서로 적층되고, 이 구성에서는, 본 편광자는 편광자(12a)로서 이용되는 것이 바람직하다. 이 구성에서는, 본 편광막은, 편광자에 있는 기재가 기판(14a)을 겸하도록 기재(1), 광배향막(2) 및 본 편광막(3)의 순으로 배치되어 있더라도 좋다. 이러한 구성으로 본 편광막을 갖춘 본 액정 표시 장치(24)에서는 입사광을 직선편광으로 하는 기능이 부여되어 있다. 한편, 본 액정 표시 장치(10)와 마찬가지로, 위상차층(13a 및 13b)은 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 종류에 따라서는 배치되어 있지 않더라도 좋다.

이어서, 본 편광막을 이용한 본 EL 표시 장치(30)에 관해서 도 7을 참조하여 설명한다. 본 EL 표시 장치에 본 편광막을 이용하는 경우, 본 편광막을 원편광판(이하, 경우에 따라 「본 원편광판」이라고 함)으로 하여 이용하는 것이 바람직하다. 본 원편광판에는 2가지의 실시형태가 있다. 그래서, 본 EL 표시 장치(30)의 구성 등을 설명하기 전에, 본 원편광판의 2가지 실시형태에 관해서 도 7을 참조하여 설명한다.

도 8의 (A)는 본 원편광판(110)의 제1 실시형태를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 이 제1 실시형태는 본 편광자(100) 중의 본 편광막(3) 상에 위상차층(4)을 더 설치한 본 원편광판(110)이다. 도 8의 (B)는 본 원편광판(110)의 제2 실시형태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 이 제2 실시형태는, 본 편광자(100)를 제조할 때에 이용한 기재(1)로서, 미리 위상차성이 부여되어 있는 기재(1)(위상차층(4))를 이용함으로써, 기재(1) 자체가 위상차층(4)으로서의 기능을 겸비한 것으로 한 본 원편광판(110)이다.

여기서, 본 원편광판(110)의 제조 방법에 관해서 설명해 둔다. 원편광판(110)의 제2 실시형태는 이미 설명한 것과 같이, 본 편광자(100)를 제조하는 본 제조 방법에 있어서, 기재(1)로서 미리 위상차성이 부여된 기재(1), 즉 위상차 필름을 이용함으로써 제조할 수 있다. 본 원편광판(110)의 제1 실시형태는, 본 제조 방법에 의해 제조된 본 편광막(3) 상에 위상차 필름을 접합함으로써 위상차층(4)을 형성하면 된다. 한편, 본 제조 방법 B에 의해 제2 롤(220)의 형태로 본 편광자(100)를 제조한 경우에는, 상기 제2 롤(220)로부터 본 편광자(100)를 풀어내어, 소정의 치수로 재단하고 나서, 재단된 본 편광자(100)에 위상차 필름을 접합하는 형태라도 좋지만, 위상차 필름이 권심에 권취되어 있는 제3 롤을 준비함으로써 형상이 필름형이고 또한 기다란 형상인 본 원편광판(110)을 연속적으로 제조할 수도 있다.

본 원편광판(110)의 제1 실시형태를 연속적으로 제조하는 방법에 관해서 도 9를 참조하여 설명한다. 이러한 제조 방법은,

상기 제2 롤(220)로부터 연속적으로 본 편광자(100)를 풀어내는 동시에, 위상차 필름이 권취되어 있는 제3 롤(230)로부터 연속적으로 상기 위상차 필름을 풀어내는 공정과,

상기 제2 롤(220)로부터 풀어내어진 본 편광자(100)에 설치된 편광막과, 상기 제3 롤로부터 풀어내어진 상기 위상차 필름을 연속적으로 접합하여 본 원편광판(110)을 형성하는 공정과,

형성된 본 원편광판(110)을 제4 권심(240A)에 권취하여, 제4 롤(240)을 얻는 공정으로 이루어진다.

본 원편광판의 바람직한 실시양태는 예컨대 이하의 <X1> 및 <X2> 등을 들 수 있다.

<X1> 본 편광막과 λ/4층을 지니고, 이하의 (A1) 및 (A2)의 요건을 만족하는 본 원편광판

(A1) 본 편광막의 흡수축과 상기 λ/4층의 지상축이 이루는 각도가 대략 45°인 것;

(A2) 파장 550 nm의 빛으로 측정한 상기 λ/4층의 정면 리타데이션의 값이 100∼150 nm의 범위인 것

<X2> 본 편광막과 λ/2층과 λ/4층을 이 순서로 지니고, 이하의 (B1)∼(B4)의 요건을 어느 것이나 만족하는 원편광판

(B1) 상기 편광막의 흡수축과 상기 λ/2층의 지상축이 이루는 각도가 대략 15°인 것;

(B2) 상기 λ/2층의 지상축과 상기 λ/4층의 지상축이 이루는 각도가 대략 60°인 것;

(B3) 상기 λ/2층이 파장 550 nm의 빛으로 측정한 상기 λ/2층의 정면 리타데이션의 값이 200∼300 nm의 범위인 것;

(B4) 상기 λ/4층이 파장 550 nm의 빛으로 측정한 상기 λ/4층의 정면 리타데이션의 값이 100∼150 nm의 범위인 것

이상, 본 원편광판(110)의 제1 실시형태의 제조 방법을 설명했지만, 편광자(100) 중의 본 편광막(3)과 위상차 필름을 접합할 때에는 적당한 점착제를 이용하여, 그 점착제로 형성되는 점착층을 통해 본 편광막(3)과 위상차 필름을 접합하더라도 좋다.

본 원편광판(110)을 갖춘 본 EL 표시 장치를 다시 도 7을 참조하여 설명한다.

본 EL 표시 장치(30)는 화소 전극(35)이 형성된 기판(33) 상에, 발광원인 유기 기능층(36) 및 캐소드 전극(37)이 적층된 것이다. 기판(33)을 사이에 두고서 유기 기능층(36)과 반대쪽에 원편광판(31)이 배치되며, 이러한 원편광판(31)으로서 본 원편광판(110)이 이용된다. 화소 전극(35)에 플러스의 전압, 캐소드 전극(37)에 마이너스의 전압을 가하여, 화소 전극(35) 및 캐소드 전극(37) 사이에 직류 전류를 인가함으로써 유기 기능층(36)이 발광한다. 발광원인 유기 기능층(36)은 전자수송층, 발광층 및 정공 수송층 등으로 이루어진다. 유기 기능층(36)으로부터 출사한 빛은 화소 전극(35), 층간절연막(34), 기판(33), 원편광판(31)(본 원편광판(110))을 통과한다. 유기 기능층(36)을 갖는 유기 EL 표시 장치에 관해서 설명하지만, 무기 기능층을 갖는 무기 EL 표시장치에도 적용하더라도 좋다.

본 EL 표시 장치(30)를 제조하기 위해서는 우선 기판(33) 상에 박막 트랜지스터(40)를 원하는 형상으로 형성한다. 그리고 층간절연막(34)을 성막하고, 이어서 화소 전극(35)을 스퍼터법으로 성막하고 패터닝한다. 그 후, 유기 기능층(36)을 적층한다.

이어서, 기판(33)의 박막 트랜지스터(40)가 설치되어 있는 면의 반대의 면에 원편광판(31)(본 원편광판(110))을 설치한다.

본 원편광판(110)을 원편광판(31)으로서 이용하는 경우, 그 적층 순서를 도 7의 점선으로 둘러싸인 C 부분의 확대도를 참조하여 설명한다. 본 원편광판(110)을 원편광판(31)으로서 이용하는 경우, 상기 본 원편광판(110)에 있는 위상차층(4)이 기판(33) 측에 배치된다. 도 9의 (C1)은 본 원편광판(110)의 제1 실시형태를 원편광판(31)으로서 이용한 확대도이며, 도 9의 (C2)는 본 원편광판(110)의 제2 실시형태를 원편광판(31)으로서 이용한 확대도이다.

이어서, 본 EL 표시 장치(30)의 본 편광막(31)(원편광판(110)) 이외의 부재에 관해서 설명한다.

기판(33)으로서는 사파이어 유리 기판, 석영 유리 기판, 소다 유리 기판 및 알루미나 등의 세라믹 기판; 구리 등의 금속 기판; 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 도시하지는 않지만, 기판(33) 상에 열전도성 막을 형성하더라도 좋다. 열전도성 막으로서는 다이아몬드 박막(DLC 등) 등을 들 수 있다. 화소 전극(35)을 반사형으로 하는 경우는, 기판(33)과는 반대 방향으로 빛이 출사한다. 따라서, 투명 재료뿐만 아니라, 스테인리스 등의 비투과 재료를 이용할 수 있다. 기판은 단일로 형성되어 있더라도 좋고, 복수의 기판을 접착제로 접합시켜 적층 기판으로서 형성되어 있더라도 좋다. 또한, 이들 기판은 판형인 것에 한정되는 것이 아니라, 필름이라도 좋다.

박막 트랜지스터(40)로서는 예컨대 다결정 실리콘 트랜지스터 등을 이용하면 된다. 박막 트랜지스터(40)는 화소 전극(35)의 단부에 설치되고, 그 크기는 10∼30 ㎛ 정도이다. 한편, 화소 전극(35)의 크기는 20 ㎛×20 ㎛∼300 ㎛×300 ㎛ 정도이다.

기판(33) 상에는 박막 트랜지스터(40)의 배선 전극이 설치되어 있다. 배선 전극은 저항이 낮고, 화소 전극(35)과 전기적으로 접속하여 저항치를 낮게 억제하는 기능이 있으며, 일반적으로는 그 배선 전극은 Al, Al 및 천이 금속(단 Ti를 제외함), Ti 또는 질화티탄(TiN) 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 이용된다.

박막 트랜지스터(40)와 화소 전극(35) 사이에는 층간절연막(34)이 형성된다. 층간절연막(34)은 SiO₂ 등의 산화규소, 질화규소 등의 무기계 재료를 스퍼터나 진공 증착으로 성막한 것, SOG(스핀 온 글라스)로 형성한 산화규소층, 포토레지스트, 폴리이미드 및 아크릴 수지 등의 수지계 재료의 도막 등, 절연성을 갖는 것이라면 어느 것이라도 좋다.

층간절연막(34) 상에 리브(41)를 형성한다. 리브(41)는 화소 전극(35)의 주변부(인접 화소 사이)에 배치되어 있다. 리브(41)의 재료로서는 아크릴 수지 및 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 리브(41)의 두께는 바람직하게는 1.0 ㎛ 이상 3.5 ㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 1.5 ㎛ 이상 2.5 ㎛ 이하이다.

이어서, 투명 전극인 화소 전극(35)과 발광원인 유기 기능층(36)과 캐소드 전극(37)으로 이루어지는 EL 소자에 관해서 설명한다. 유기 기능층(36)은 각각 적어도 1층의 홀 수송층 및 발광층을 지니고, 예컨대 전자 주입 수송층, 발광층, 정공 수송층 및 정공 주입층을 순차 갖는다.

화소 전극(35)으로서는 예컨대 ITO(주석 도핑 산화인듐), IZO(아연 도핑 산화인듐), IGZO, ZnO, SnO₂ 및 In₂O₃ 등을 들 수 있으나, 특히 ITO나 IZO가 바람직하다. 화소 전극(35)의 두께는 홀 주입을 충분히 행할 수 있는 일정 이상의 두께를 가지면 되며, 10∼500 nm 정도로 하는 것이 바람직하다.

화소 전극(35)은 증착법(바람직하게는 스퍼터법)에 의해 형성할 수 있다. 스퍼터 가스로서는 특별히 제한하는 것은 아니며, Ar, He, Ne, Kr 및 Xe 등의 불활성 가스 혹은 이들의 혼합 가스를 이용하면 된다.

캐소드 전극(37)의 구성 재료로서는 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 원소에서 선택되는 2 성분 또는 3 성분의 합금계를 이용하는 것이 바람직하다. 합금계로서는 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 nm 이상, 바람직하게는 1∼500 nm인 것이 바람직하다.

정공 주입층은 화소 전극(35)으로부터의 정공 주입을 쉽게 하는 기능을 지니고, 정공 수송층은 정공을 수송하는 기능 및 전자를 방해하는 기능을 지니며, 전하 주입층이나 전하 수송층이라고도 불린다.

발광층의 두께, 정공 주입층과 정공 수송층을 더한 두께 및 전자 주입 수송층의 두께는 특별히 한정되지 않고, 형성 방법에 따라서도 다르지만, 5∼100 nm 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 있다는 점에서 진공증착법을 이용할 수 있다.

발광원인 유기 기능층(36)으로서는 일중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것, 삼중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것, 일중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것과 삼중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것을 포함하는 것, 유기물에 의해서 형성된 것, 유기물에 의해서 형성된 것과 무기물에 의해서 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 여러 가지의 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 도시하는 개략도이다. 이 본 EL 표시 장치(30)는 박막 밀봉막(42)을 이용한 밀봉 구조를 지니고, 어레이 기판의 반대면으로부터도 출사광을 얻을 수 있다.

박막 밀봉막(42)으로서는 전해 콘덴서의 필름에 DLC(다이아몬드 라이크 카본)을 증착한 DLC막을 이용하는 것이 바람직하다. DLC막은 수분 침투성이 매우 나쁘다고 하는 특성이 있어, 방습 성능이 높다. 또한, DLC막 등을 캐소드 전극(37)의 표면에 직접 증착하여 형성하더라도 좋다. 또한, 수지 박막과 금속 박막을 다층으로 적층하여, 박막 밀봉막(42)을 형성하더라도 좋다.

이상과 같이 하여 본 발명에 따른 신규의 편광막(본 편광막) 및 본 편광막을 갖춘 신규한 표시 장치(본 액정 표시 장치 및 본 EL 표시 장치)가 제공된다.

마지막으로 본 편광막을 이용한 투사형 액정 표시 장치에 관해서 설명한다.

도 11은 본 편광막을 이용한 투사형 액정 표시 장치를 도시하는 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 광선 다발은, 우선은 제1 렌즈 어레이(112), 제2 렌즈 어레이(113), 편광 변환 소자(114), 중첩 렌즈(115)를 통과함으로써, 반(反)광선 다발 단면에서의 휘도의 균일화와 편광화가 이루어진다.

구체적으로는 광원(111)으로부터 출사된 광선 다발은 미소한 렌즈(112a)가 매트릭스형으로 형성된 제1 렌즈 어레이(112)에 의해서 다수의 미소한 광선 다발로 분할된다. 제2 렌즈 어레이(113) 및 중첩 렌즈(115)는 분할된 광선 다발의 각각이 조명 대상인 3개의 액정 패널(140R, 140G, 140B) 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 구성되고, 제2 렌즈 어레이(113)와 중첩 렌즈(115)와의 사이에 배치된다. 이로써 광원으로부터의 랜덤 편광을 미리 특정한 편광 방향을 갖는 편광으로 변환하여, 후술하는 입사측 편광자에서의 광량 손실을 저감하여, 화면의 휘도를 향상시키는 역할을 하고 있다.

상기한 것과 같이 휘도 균일화 및 편광화된 빛은 반사 미러(122)를 경유하여 RGB의 3원색으로 분리하기 위한 다이크로익 미러(121, 123, 132)에 의해 순차 레드 채널, 그린 채널, 블루 채널로 분리되어, 각각 액정 패널(140R, 140G, 140B)에 입사한다.

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 편광자(100)는 대응하는 채널에 알맞은 이색성 색소의 종류를 선택함으로써, 블루 채널, 그린 채널 및 레드 채널의 어느 광로에 있어서나 내구성이 우수한 편광 필름으로서 유용하다.

액정 패널(140R, 140G, 140B)의 화상 데이터에 따라서, 화소마다 다른 투과율로 입사광을 투과시킴으로써 작성된 광학상은 크로스 다이크로익 프리즘(150)에 의해 합성되어, 투사 렌즈(170)에 의해서 스크린(180)에 확대 투사된다.

전자 페이퍼로서는 광학 이방성, 염료 분자 배향, 전기 영동, 입자 이동, 입자 회전, 상 변화 등에 의해 표시되는 것, 필름의 일단이 이동함으로써 표시되는 것, 분자의 발색/상 변화에 의해 표시되는 것, 분자의 빛 흡수에 의해 표시되는 것, 전자와 홀이 결합하여 자발광에 의해 표시되는 것 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 마이크로 캡슐형 전기 영동, 수평 이동형 전기 영동, 수직 이동형 전기 영동, 구형 트위스트 볼, 자기 트위스트 볼, 원주 트위스트 볼 방식, 대전 토너, 전자분 유체, 자기 영동형, 자기 감열식, 일렉트로 웨팅, 광산란(투명/백탁 변화), 콜레스테릭 액정/광도전층, 콜레스테릭 액정, 쌍안정성 네마틱 액정, 강유전성 액정, 이색성 색소·액정 분산형, 가동 필름, 류코 염료에 의한 발소색, 포토크로믹, 일렉트로크로믹, 일렉트로데포지션, 플렉시블 유기 EL 등을 들 수 있다. 전자 페이퍼는 텍스트나 화상을 개인적으로 이용하는 것뿐만 아니라, 광고 표시(Signage) 등에 이용되는 것이라도 좋다. 본 편광막에 따르면, 전자 페이퍼의 두께를 얇게 할 수 있다.

입체 표시 장치로서는 예컨대 마이크로폴 방식과 같이 교대로 다른 위상차 필름을 배열시키는 방법이 제안(일본 특허공개 2002-185983호 공보)되어 있지만, 본 발명의 편광 필름을 이용하면, 인쇄, 잉크젯, 포토리소그래피 등에 의해 패터닝이 용이하기 때문에, 표시 장치의 제조 공정을 짧게 할 수 있고, 또한 위상차 필름이 불필요하게 된다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 예에서의 「%」 및 「부」는 특별히 기재가 없는 한, 질량% 및 질량부이다.

실시예 1〔편광막 형성용 조성물(1)의 조제〕

이하의 비율로 본 조성물과 다른 성분을 혼합하고, 80℃에서 1시간 교반함으로써 편광막 형성용 조성물(1)을 얻었다.

〔본 조성물〕

아조 화합물(A);

화합물(A-4)

1.5부

아조 화합물(B)[아조 화합물(B')];

화합물(B-2)

1.0부

〔다른 성분〕

중합성 액정 화합물; 화합물(2-6) 75부

화합물(2-8) 25부

중합성 비액정 화합물; 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(다이셀사이테크(주) 제조) 5부

중합개시제; 2-디메틸아미노-2-벤질-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(이르가큐어369; 치바스페셜티케미칼즈사 제조) 6부

레벨링제; 폴리아크릴레이트 화합물(BYK-361N; BYK-Chemie사 제조) 1.2부

용제; 톨루엔 250부

〔상전이 온도의 측정〕

상전이 온도는 배향막을 형성한 유리 기재 위에 편광막 형성용 조성물(1)을 도포하고, 용제를 제거하여 막을 형성하고, 가열 후에 냉각하면서 편광현미경(BX-51, 올림푸스사 제조)으로 텍스쳐 관찰함으로써 확인했다. 편광막 형성용 조성물(1)부터 얻어진 막은 140℃까지 온도를 올린 후, 온도를 내릴 때에 있어서, 107℃에서 네마틱상으로 상전이하고 99℃에서 스멕틱 A상으로 상전이하고, 74℃에서 스멕틱 B상으로 상전이했다.

〔본 편광막의 제조 및 평가〕

1. 배향막의 형성

기재로서 유리 기재를 이용했다.

상기 유리 기재 상에 폴리비닐알코올(폴리비닐알코올 1000 완전 비누화형, 와코쥰야쿠고교(주) 제조)의 2 질량% 수용액(배향막 폴리머 조성물)을 스핀코트법에 의해 도포하고, 건조 후, 두께 100 nm의 막을 형성했다. 이어서, 얻어진 막의 표면에 러빙 처리를 실시함으로써 배향층을 형성했다. 러빙 처리는, 반자동 러빙 장치(상품명: LQ-008형, 조요고교(주) 제로)를 이용하여, 천(상품명: YA-20-RW, 요시카와가코(주) 제조)에 의해서, 압입량 0.15 mm, 회전수 500 rpm, 16.7 mm/s의 조건으로 행했다. 이러한 러빙 처리에 의해 유리 기재 상에 배향막이 형성된 적층체(1)를 얻었다.

2. 편광막의 형성

적층체(1)의 배향막 상에 상기 편광막 형성용 조성물(1)을 스핀코트법에 의해 도포하고, 120℃의 핫플레이트 상에서 1분간 가열 건조한 후, 신속하게 실온까지 냉각하여, 상기 배향층 상에 건조 피막을 형성했다. 이어서, UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키(주) 제조)를 이용하여, 자외선을 노광량 2000 mJ/㎠(313 nm 기준) 조사함으로써, 상기 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합시키고, 그 건조 피막으로 편광막을 형성하여 적층체(2)를 얻었다. 이 때의 편광막의 두께를 레이저 현미경(올림푸스(주) 제조 OLS3000)에 의해 측정한 바, 1.8 ㎛였다.

3. X선 회절 측정

얻어진 적층체(2)의 편광막에 대하여 X선 회절 장치 X' Pert PRO MPD(스페크토리스(주) 제조)를 이용하여 X선 회절 측정을 했다. 타겟으로서 Cu를 이용하고 X선관 전류 40 mA, X선관 전압 45 kV의 조건에서 발생한 X선을 고정 발산 슬릿 1/2°을 통해 배향 방향으로부터 입사시키고, 주사 범위 2θ=4.0∼40.0°의 범위에서 2θ=0.01671° 스텝으로 주사하여 측정을 한 결과, 2θ=20.2° 부근에 피크 반치폭(FWHM)=약 0.31°의 샤프한 브래그 피크를 얻을 수 있었다. 또한, 배향 수직 방향으로부터의 입사에서도 동등한 결과를 얻었다. 피크 위치로부터 구한 질서 주기(d)는 약 4.41Å이며, 고차 스멕틱상을 반영한 구조를 형성하고 있음을 알 수 있었다.

4. 이색비의 측정

이렇게 하여 얻어진 편광막의 유용성을 확인하기 위해서 다음과 같은 식으로 적층체(2)의 이색비를 측정했다.

극대 흡수 파장에 있어서의 투과축 방향의 흡광도(A¹) 및 흡수축 방향의 흡광도(A²)를 분광광도계(시마즈세이사쿠쇼(주) 제조 UV-3150)에 편광자 달린 폴더를 셋트한 장치를 이용하여 더블빔법으로 측정했다. 상기 폴더는 리퍼런스 측은 광량을 50% 컷트하는 메쉬를 설치했다. 측정된 투과축 방향의 흡광도(A¹) 및 흡수축 방향의 흡광도(A²)의 값으로부터 비(A²/A¹)를 산출하여 이색비로 했다. 결과를 표에 나타낸다. 이색비가 높을수록 편광 필름으로서 유용하다고 말할 수 있다. 흡수축 방향의 흡광도(A²)의 극대 흡수 파장 및 그 파장에서의 이색비의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.

5. 편광막의 외관 평가

편광막 형성용 조성물(1)을 실온에서 1일 정치한 후 및 3일 정치한 후에, 같은 식으로 편광막을 제작하여, 결정 석출에 의한 배향 결함의 유무를 눈으로 및 현미경 관찰로 평가했다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 배향 결함이 생긴 것을 「×」, 배향 결함이 없고 양호한 배향성을 유지한 것을 「○」라고 하는 2 수준으로 평가하고, 그 판정(종합 판정)으로서, 편광막 형성용 조성물을 3일 정치하여 배향 결함이 없는 것을 「◎」, 1일 정치하여 배향 결함이 없는 것을 「○」, 1일 정치 후 배향 결함을 일으킨 것을 「×」로 했다.

참고예 1∼2, 실시예 2

표 1에 나타내는 비율로, 화합물(A-4) 및 화합물(B-2)의 조성비를 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 편광막을 제작했다. 이들 편광막의 평가 결과를 실시예 1의 결과와 합쳐서 표 1에 나타낸다.

한편, 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B)의 란에 붙인 「조성비」란, 편광막 형성용 조성물에 이용한 본 조성물에 있어서의 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B)의 각각의 조성비를 나타내며, 이하도 마찬가지이다.

참고예 3, 실시예 3∼4

화합물(B-2) 대신에 화합물(B-3)을 아조 화합물(B)로서 이용하고, 또한, 표 2에 나타내는 비율로, 화합물(A-4) 및 화합물(B-3)의 조성비를 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 편광막을 제작했다. 이들 편광막의 평가 결과를 참고예 1의 결과와 합쳐서 표 2에 나타낸다.

아조 화합물(B);

화합물(B-3)

실시예 5∼8

화합물(B-2) 대신에 화합물(B-5)을 아조 화합물(B)로서 이용하고, 또한, 표 3에 나타내는 비율로, 화합물(A-4) 및 화합물(B-5)의 조성비를 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 편광막을 제작했다. 이들 편광막의 평가 결과를 표 3에 나타낸다.

실시예 9∼12 〔편광막 형성용 조성물(2)의 조제〕

이하의 비율로 본 조성물과 다른 성분을 혼합하고, 80℃에서 1시간 교반함으로써 편광막 형성용 조성물(2)을 얻었다.

〔본 조성물〕

(본 조성물 중의 아조 화합물(A) 및 아조 화합물(B)의 조성비는 표 4에 나타낸다)

아조 화합물(A);

화합물(A-4)

아조 화합물(B)[아조 화합물(B')];

화합물(B-5)

〔다른 성분〕

중합성 액정 화합물; 화합물(2-22) 75부

화합물(2-25) 25부

중합성 비액정 화합물; 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(다이셀사이테크(주) 제조) 5부

〔본 편광막의 제조 및 평가〕

이렇게 하여 조제한 편광막 형성용 조성물(2)을 이용하여, 실시예 1과 같은 식으로 실험하여 편광막을 형성하고, 그것을 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

상기 결과로부터 알 수 있는 것과 같이, 아조 화합물(A)과 아조 화합물(B)을 혼합한 본 조성물을 포함하는 편광막 형성용 조성물은, 높은 이색성을 갖는 편광막을 형성할 수 있는 동시에, 편광막 형성용 조성물의 조제 후에 소정 시간 경과했다고 해도 배향 결함이 없는 고품질의 편광막을 형성할 수 있는 것이었다. 따라서, 본 조성물은 양호한 보존 안정성을 갖춘 편광막 형성용 조성물을 실현할 수 있는 것이다.

본 조성물은 액정 표시 장치나 (유기) EL 표시 장치 및 투사형 액정 표시 장치에 이용되는 편광막 제조용 조성물(편광막 형성용 조성물)에 유용하여, 산업상의 가치가 높은 것이다.

1: 기재 2: 광배향막
3: 본 편광막 4: 위상차층
100: 본 편광자 110: 본 원편광판
210: 제1 롤 210A: 권심
220: 제2 롤 220A: 권심
211A, 211B: 도포 장치 212A, 212B: 건조로
213A: 편광 UV 조사 장치 213B: 광조사 장치
300: 보조 롤 10: 액정 표시 장치
12a, 12b: 편광자 13a, 13b: 위상차 필름
14a, 14b: 기판 15: 컬러 필터
16: 투명 전극 17: 액정층
18: 층간절연막 19: 백라이트 유닛
20: 블랙 매트릭스 21: 박막 트랜지스터
22: 화소 전극 23: 스페이서
24: 액정 표시 장치 30: EL 표시 장치
31: 편광 필름 32: 위상차 필름
33: 기판 34: 층간절연막
35: 화소 전극 36: 발광층
37: 캐소드 전극 38: 건조제
39: 밀봉 뚜껑 40: 박막 트랜지스터
41: 리브 42: 박막 밀봉막
44: EL 표시 장치 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 (12)

1. 하기 식(A)로 표시되는 아조 화합물(A)과, 하기 식(B)로 표시되는 아조 화합물(B)을 포함하는 조성물.
   

   

   
   [식(A)에서,
   na 및 ma는 각각 독립적으로 0∼3의 정수이며, na+ma≥1의 관계를 만족한다.
   Ar^1a, Ar^2a 및 Ar^3a는 각각 독립적으로 메틸기를 갖고 있더라도 좋은 2가의 방향족 기이다.
   R^1a는 불소 원자를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알킬기; 탄소수 1∼20의 알콕시기; 아세틸기; 탄소수 1∼20의 디알킬아미노기; 니트로기; 시아노기 또는 수소 원자를 나타낸다.
   R^2a 및 R^3a는 각각 독립적으로 탄소수 1∼3의 알킬기이며, R^2a 및 R^3a의 합계 탄소수가 2∼4이거나, R^2a 및 R^3a가 상호 결합하여 탄소수 2∼4의 알칸디일기를 형성한다]
   

   

   
   [식(B)에서,
   nb 및 mb는 각각 독립적으로 0∼3의 정수이며, nb+mb≥1의 관계를 만족한다.
   Ar^1b, Ar^2b 및 Ar^3b는 각각 독립적으로 메틸기를 갖고 있더라도 좋은 2가의 방향족 기이다.
   R^1b는 불소 원자를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알킬기; 탄소수 1∼20의 알콕시기; 아세틸기; 탄소수 1∼20의 디알킬아미노기; 니트로기; 시아노기 또는 수소 원자를 나타낸다.
   R^2b 및 R^3b는 각각 독립적으로 탄소수 1∼12의 알킬기이며, R^2b 및 R^3b의 합계 탄소수가 6 이상이거나, R^2b 및 R^3b가 상호 결합하여 탄소수 6 이상의 알칸디일기를 형성한다]
2. 제1항에 있어서, Ar^2a 및 Ar^2b가 각각 독립적으로 티에노티오펜디일기, 티에노티아졸디일기 또는 티에노옥사졸디일기인 조성물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 아조 화합물(B)의 함유량에 대한 상기 아조 화합물(A)의 함유량의 비가 50∼90 질량%의 범위인 조성물.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 식(B)로 표시되는 아조 화합물(B)이, 하기 식(B')로 표시되는 아조 화합물(B')인 조성물.
   

   

   
   [식(B')에서,
   R^1a, Ar^1a, Ar^2a, Ar^3a, na 및 ma는 상기 식(A)와 동의이다.
   R^2b 및 R^3b는 상기 식(B)와 동의이다]
5. 제4항에 있어서, Ar^2a가 티에노티오펜디일기, 티에노티아졸디일기 또는 티에노옥사졸디일기인 조성물.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 아조 화합물(B')의 함유량에 대한 상기 아조 화합물(A)의 함유량의 비가 50∼90 질량%의 범위인 조성물.
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합성 액정 화합물을 더 포함하는 조성물.
8. 제7항에 있어서, 상기 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 보이는 화합물인 조성물.
9. 제7항 또는 제8항에 기재한 조성물로 형성된 편광막.
10. 제9항에 있어서, X선 회절 측정에 있어서 브래그 피크를 얻을 수 있는 편광막.
11. 제10항에 있어서, 상기 브래그 피크가 분자 배향의 면 주기 구조에 유래하는 피크이며, 그 주기 간격이 3.0∼5.0Å인 편광막.
12. 제9항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 기재한 편광막을 구비한 표시 장치.

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