KR20150143570A - 광학 이방층 형성용 조성물 - Google Patents
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Abstract
중합성 액정 화합물, 광 중합 개시제, 및 비점이 120 내지 200℃이고 또한 증기압이 0.7kPa 이하인 에스테르 용제를 포함하는 광학 이방층 형성용 조성물.
Description
본 발명은 광학 이방층 형성용 조성물에 관한 것이다.
플랫 패널 표시 장치(FPD)에는 편광판, 위상차판 등의 광학 이방성 필름을 포함하는 부재가 이용되고 있다. 이러한 광학 이방성 필름으로서 중합성 액정 화합물을 포함하는 조성물을 기재 상에 도포함으로써 제조된 광학 이방성 필름이 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는 배향 처리를 실시한 기재 상에, 중합성 액정 화합물과, 광중합 개시제와, 비점이 120℃ 미만인 용제를 포함하는 광학 이방층 형성용 조성물을 도포함으로써 도포막을 얻고, 해당 도포막 중의 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 형성된 광학 이방성 필름이 기재되어 있다.
종래의 광학 이방층 형성용 조성물을 기재에 도포함으로써 제조되는 광학 이방성 필름은 용제의 건조시에 발생하는 건조 불균일에 의해 투명성이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 이하의 발명을 포함한다.
[1] 중합성 액정 화합물, 광중합 개시제, 및 비점이 120 내지 200℃이고 또한 증기압이 0.7kPa 이하인 에스테르 용제를 포함하는 광학 이방층 형성용 조성물.
[2] 에스테르 용제가 아세트산2-메톡시에틸, 아세트산2-에톡시에틸 및 아세토아세트산에틸로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 [1] 기재의 광학 이방층 형성용 조성물.
[3] 광학 이방층 형성용 조성물에 대한 에스테르 용제의 함유량이 10질량% 내지 95질량%인 [1] 또는 [2]에 기재된 광학 이방층 형성용 조성물.
[4] 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 더 포함하는 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방층 형성용 조성물.
[5] [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방층 형성용 조성물을 배향막의 표면에 도포하고 해당 광학 이방층 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합함으로써 얻어지는 광학 이방성 필름.
[6] 위상차 필름인 [5]에 기재된 광학 이방성 필름.
[7] 표면의 산술 평균 조도가 100nm 이하인 [5] 또는 [6]에 기재된 광학 이방성 필름.
[8] IPS(in-plane switching; 평면 정렬 스위칭) 액정 표시 장치용인 [5] 내지 [7] 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방성 필름.
[9] [5] 내지 [8] 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방성 필름을 갖는 편광판.
[10] [5] 내지 [8] 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방성 필름을 구비한 표시 장치.
[11] 기재와, 배향막과, [5] 내지 [8] 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방성 필름을 이 순서대로 갖는 적층체.
[12] 기재가 폴리올레핀 수지인 [11]에 기재된 적층체.
[13] 배향막 부착 기재의 배향막 표면에 [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방층 형성용 조성물을 도포하고, 건조하고, 광 조사하는 적층체의 제조 방법.
[14] [11] 또는 [12]에 기재된 적층체를 갖는 편광판.
[15] [11] 또는 [12]에 기재된 적층체를 구비한 표시 장치.
본 발명에 따르면, 투명성이 높은 광학 이방성 필름을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 편광판의 일례를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 일례를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 일례를 도시한 모식도이다.
본 발명의 광학 이방층 형성용 조성물은 중합성 액정 화합물, 광 중합 개시제, 및 비점이 120 내지 200℃이고 또한 증기압이 0.7kPa 이하인 에스테르 용제를 포함한다.
[중합성 액정 화합물]
중합성 액정 화합물로서는 예를 들어 식 (X)로 표시되는 기를 포함하는 화합물(이하 「화합물 (X)」라고 하는 경우가 있음)을 들 수 있다.
P11-B11-E11-B12-A11-B13-
(X)
[식 (X) 중, P11은 중합성 기를 나타내고,
A11은 2가의 지환식 탄화수소기 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, 해당 2가의 지환식 탄화수소기 및 2가의 방향족 탄화수소기에 포함되는 수소 원자는 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 1 내지 6 알콕시기, 시아노기 또는 니트로기로 치환되어 있어도 되고, 해당 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 해당 탄소수 1 내지 6 알콕시기에 포함되는 수소 원자는 불소 원자로 치환되어 있어도 되고,
B11은 -O-, -S-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CO-NR16-, -NR16-CO-, -CO-, -CS- 또는 단결합을 나타내고, R16은 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내고,
B12 및 B13은 각각 독립적으로 -C≡C-, -CH=CH-, -CH2-CH2-, -O-, -S-, -C(=O)-, -C(=O)-O-, -O-C(=O)-, -O-C(=O)-O-, -CH=N-, -N=CH-, -N=N-, -C(=O)-NR16-, -NR16-C(=O)-, -OCH2-, -OCF2-, -CH2O-, -CF2O-, -CH=CH-C(=O)-O-, -O-C(=O)-CH=CH- 또는 단결합을 나타내고,
E11은 탄소수 1 내지 12의 알칸디일기를 나타내고, 해당 알칸디일기에 포함되는 수소 원자는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기로 치환되어 있어도 되고, 해당 알콕시기에 포함되는 수소 원자는 할로겐 원자로 치환되어 있어도 되고, 또한 해당 알칸디일기를 구성하는 -CH2-는 -O- 또는 -CO-로 치환되어 있어도 됨]
A11의 방향족 탄화수소기 및 지환식 탄화수소기의 탄소수는 3 내지 18의 범위인 것이 바람직하고, 5 내지 12의 범위인 것이 보다 바람직하고, 5 또는 6인 것이 특히 바람직하다. A11로서는 시클로헥산-1,4-디일기, 1,4-페닐렌기가 바람직하다.
E11로서는 직쇄상의 탄소수 1 내지 12의 알칸디일기가 바람직하다. 해당 알칸디일기를 구성하는 -CH2-는 -O-로 치환되어 있어도 된다.
구체적으로는 메틸렌기, 에틸렌기, 프로판-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기, 헵탄-1,7-디일기, 옥탄-1,8-디일기, 노난-1,9-디일기, 데칸-1,10-디일기, 운데칸-1,11-디일기 및 도데칸-1,12-디일기 등의 탄소수 1 내지 12의 직쇄상 알칸디일기; -CH2-CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2- 및 -CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2- 등을 들 수 있다.
B11로서는 -O-, -S-, -CO-O-, -O-CO-가 바람직하고, 그 중에서도 -CO-O-가 보다 바람직하다.
B12 및 B13으로서는 각각 독립적으로 -O-, -S-, -C(=O)-, -C(=O)-O-, -O-C(=O)-, -O-C(=O)-O-가 바람직하고, 그 중에서도 -O- 또는 -O-C(=O)-O-가 보다 바람직하다.
P11로 표시되는 중합성 기로서는 중합 반응성, 특히 광 중합 반응성이 높다는 점에서, 라디칼 중합성 기 또는 양이온 중합성 기가 바람직하고, 취급이 용이하면서 액정 화합물의 제조 자체도 용이한 점에서, 중합성 기는 다음의 식 (P-11) 내지 식 (P-15)로 표시되는 기인 것이 바람직하다.
[식 (P-11) 내지 (P-15) 중,
R17 내지 R21은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 수소 원자를 나타냄]
식 (P-11) 내지 식 (P-15)로 표시되는 기의 구체예로서는 하기 식 (P-16) 내지 식 (P-20)으로 표시되는 기를 들 수 있다.
P11은 식 (P-14) 내지 식 (P-20)으로 표시되는 기인 것이 바람직하고, 비닐기, p-스틸벤기, 에폭시기 또는 옥세타닐기가 보다 바람직하다.
P11-B11-로 표시되는 기가 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기인 것이 더욱 바람직하다.
화합물 (X)로서는 식 (Ⅰ), 식 (Ⅱ), 식 (Ⅲ), 식 (Ⅳ), 식 (Ⅴ) 또는 식 (Ⅵ)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-A14-B16-E12-B17-P12
(Ⅰ)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-A14-F11
(Ⅱ)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-E12-B17-P12
(Ⅲ)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-F11
(Ⅳ)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-E12-B17-P12
(Ⅴ)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-F11
(Ⅵ)
(식 중,
A12 내지 A14는 각각 독립적으로 A11과 동의이고, B14 내지 B16은 각각 독립적으로 B12와 동의이고, B17은 B11과 동의이고, E12는 E11과 동의이고,
F11은 수소 원자, 탄소수 1 내지 13의 알킬기, 탄소수 1 내지 13의 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 트리플루오로메틸기, 디메틸아미노기, 히드록시기, 메틸올기, 포르밀기, 술포기(-SO3H), 카르복시기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시카르보닐기 또는 할로겐 원자를 나타내고, 해당 알킬기 및 알콕시기를 구성하는 -CH2-는 -O-로 치환되어 있어도 됨)
중합성 액정 화합물의 구체예로서는 액정 편람(액정 편람 편집 위원회편, 마루젠(주) 평성 12년(2000년) 10월 30일 발행)의 「3.8.6 네트워크(완전 가교형)」, 「6.5.1 액정 재료 b. 중합성 네마틱 액정 재료」에 기재된 화합물 중에서 중합성 기를 갖는 화합물, 일본 특허 공개 제2010-31223호 공보, 일본 특허 공개 제2010-270108호 공보, 일본 특허 공개 제2011-6360호 공보 및 일본 특허 공개 제2011-207765호 공보 기재의 중합성 액정 화합물을 들 수 있다.
화합물 (X)의 구체예로서는 하기 식 (Ⅰ-1) 내지 식 (Ⅰ-4), 식 (II-1) 내지 식 (Ⅱ-4), 식 (Ⅲ-1) 내지 식 (Ⅲ-26), 식 (Ⅳ-1) 내지 식 (Ⅳ-26), 식 (Ⅴ-1) 내지 식 (Ⅴ-2) 및 식 (Ⅵ-1) 내지 식 (Ⅵ-6)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 또한, 하기 식 중, k1 및 k2는 각각 독립적으로 2 내지 12의 정수를 나타낸다. 이들 화합물 (X)는 그의 합성의 용이함 또는 입수의 용이함의 면에서 바람직하다.
[광 중합 개시제]
광 중합 개시제로서는 예를 들어 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 벤질케탈 화합물, α-히드록시케톤 화합물, α-아미노케톤 화합물, α-아세토페논 화합물, 트리아진 화합물, 요오도늄염 및 술포늄염을 들 수 있다. 구체적으로는 이르가큐어(Irgacure) 907, 이르가큐어 184, 이르가큐어 651, 이르가큐어 819, 이르가큐어 250, 이르가큐어 369(이상, 모두 시바재팬가부시키가이샤 제조), 세이퀄 BZ, 세이퀄 Z, 세이퀄 BEE(이상, 모두 세코가가쿠가부시키가이샤 제조), 카야큐어(kayacure) BP100(닛폰가야쿠가부시키가이샤 제조), 카야큐어 UVI-6992(다우사 제조), 아데카옵토머 SP-152, 아데카옵토머 SP-170(이상, 모두 가부시키가이샤아데카(ADEKA) 제조), TAZ-A, TAZ-PP(이상, 닛폰시베르헤그너사 제조) 및 TAZ-104(산와케미컬사 제조)를 들 수 있다. 그 중에서도 α-아세토페논 화합물이 바람직하고, α-아세토페논 화합물로서는 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸술파닐페닐)프로판-1-온, 2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-2-벤질부탄-1-온 및 2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-2-(4-메틸페닐메틸)부탄-1-온 등을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸술파닐페닐)프로판-1-온 및 2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-2-벤질부탄-1-온을 들 수 있다. α-아세토페논 화합물의 시판품으로서는 이르가큐어 369, 379EG, 907(이상, 바스프(BASF)재팬(주) 제조) 및 세이퀄 BEE(세코가가쿠사 제조) 등을 들 수 있다.
광 중합 개시제의 함유량은 중합성 액정 화합물 100질량부에 대하여 통상 0.1질량부 내지 30질량부이고, 바람직하게는 0.5질량부 내지 10질량부이다. 상기 범위 내이면 중합성 액정 화합물의 배향을 흩뜨리지 않고, 중합성 액정 화합물을 중합할 수 있다.
[용제]
본 명세서에 있어서의 에스테르 용제란 23℃, 1기압하에 있어서 액체인 카르복실산에스테르를 말한다.
비점이 120 내지 200℃이고 또한 증기압이 0.7kPa 이하인 에스테르 용제로서는 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 아세트산2-메톡시에틸, 아세트산2-에톡시에틸, 아세트산3-메톡시부틸, 아세트산2-에톡시에틸, 아세토아세트산에틸, 아세트산아밀, 락트산에틸, 락트산부틸, 아세트산이소아밀 등을 들 수 있다. 바람직하게는 아세트산2-메톡시에틸, 아세트산2-에톡시에틸 및 아세토아세트산에틸이고, 보다 바람직하게는 아세트산2-메톡시에틸이다. 이들 용제는 단독으로 이용하여도 되고, 조합하여도 된다. 이들 용제를 포함함으로써, 건조시의 건조 불균일이 저감되고, 보다 균일하고 투명성이 우수한 광학 이방층을 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 명세서에 있어서의 비점은 1기압하에서의 값이고, 증기압은 23℃에서의 값이다.
광학 이방층 형성용 조성물은 다른 용제를 더 포함하여도 된다.
다른 용제로서는 광학 이방성 필름을 형성할 때의 조작성을 양호하게 하는 것이 바람직하고, 예를 들어 유기 용제를 들 수 있다. 그 중에서도 중합성 액정 화합물 등의 광학 이방층 형성용 조성물의 구성 성분을 용해할 수 있는 용제이며 또한 중합성 액정 화합물의 중합 반응에 불활성인 용제가 보다 바람직하다.
구체적인 다른 용제로서는 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 페놀 등의 알코올 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 비점이 120℃ 미만 또는 증기압이 0.7kPa보다도 높은 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 시클로헵타논, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, N-메틸-2-피롤리디논 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 비염소화 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔, 크실렌 등의 비염소화 방향족 탄화수소 용제; 아세토니트릴 등의 니트릴 용제; 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 용제; 및 클로로포름, 클로로벤젠 등의 염소화 탄화수소 용제를 들 수 있다. 이들 다른 용제는 단독으로 이용하여도 되고, 조합하여도 된다.
비점이 120 내지 200℃이고 또한 증기압이 0.7kPa 이하인 에스테르 용제의 함유량은 통상 광학 이방층 형성용 조성물에 대하여 10질량% 내지 95질량%이고, 바람직하게는 10질량% 내지 90질량%이고, 보다 바람직하게는 50질량% 내지 85질량%이다
다른 유기 용제의 함유량은 통상 고형분 100질량부에 대하여 10질량부 내지 10000질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 50질량부 내지 5000질량부이다. 고형분이란 광학 이방층 형성용 조성물로부터 용제를 제외한 성분의 합계를 의미한다.
광학 이방층 형성용 조성물 중의 고형분 농도는 바람직하게는 1질량% 내지 50질량%이고, 보다 바람직하게는 2 내지 50질량%이고, 더욱 바람직하게는 5질량% 내지 50질량%이다.
비점이 120 내지 200℃이고 또한 증기압이 0.7kPa 이하인 에스테르 용제와 다른 용제의 함유량 비는 에스테르 용제:다른 용제로 나타내어 통상 1000:1 내지 5:1이고, 바람직하게는 100:1 내지 10:1이다.
[반응성 첨가제]
본 발명의 광학 이방층 형성용 조성물은 바람직하게는 반응성 첨가제를 포함한다.
반응성 첨가제를 포함함으로써, 본 발명의 적층체에 있어서의 광학 이방성 필름과 배향막의 밀착성이 향상되고, 가공시의 박리가 억제된 적층체를 얻을 수 있다.
반응성 첨가제로서는 그의 분자 내에 탄소-탄소 불포화 결합과 활성 수소 반응성 기를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 「활성 수소 반응성 기」란 카르복실기(-COOH), 수산기(-OH), 아미노기(-NH2) 등의 활성 수소를 갖는 기에 대하여 반응성을 갖는 기를 의미하고, 글리시딜기, 옥사졸린기, 카르보디이미드기, 아지리딘기, 이미드기, 이소시아네이트기, 티오이소시아네이트기, 무수 말레산기 등이 그의 대표예이다. 반응성 첨가제가 갖는 탄소-탄소 불포화 결합 및 활성 수소 반응성 기의 개수는 통상 각각 1 내지 20개이고, 바람직하게는 각각 1 내지 10개이다.
반응성 첨가제에 있어서 활성 수소 반응성 기는 적어도 2개 존재하는 것이 바람직하고, 이 경우 복수 존재하는 활성 수소 반응성 기는 동일한 것이어도 되고 상이한 것이어도 된다.
반응성 첨가제가 갖는 탄소-탄소 불포화 결합이란 탄소-탄소 이중 결합 또는 탄소-탄소 삼중 결합, 또는 그들의 조합이어도 되지만, 탄소-탄소 이중 결합인 것이 바람직하다. 그 중에서도 반응성 첨가제로서는 비닐기 및/또는 (메트)아크릴기로서 탄소-탄소 불포화 결합을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 활성 수소 반응성 기가 에폭시기, 글리시딜기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하고, 아크릴기와 이소시아네이트기를 갖는 반응성 첨가제가 특히 바람직하다.
반응성 첨가제의 구체예로서는 메타크릴옥시글리시딜에테르나 아크릴옥시글리시딜에테르 등의 (메트)아크릴기와 에폭시기를 갖는 화합물; 옥세탄아크릴레이트나 옥세탄메타크릴레이트 등의 (메트)아크릴기와 옥세탄기를 갖는 화합물; 락톤아크릴레이트나 락톤메타크릴레이트 등의 (메트)아크릴기와 락톤기를 갖는 화합물; 비닐옥사졸린이나 이소프로페닐옥사졸린 등의 비닐기와 옥사졸린기를 갖는 화합물; 이소시아네이토메틸아크릴레이트, 이소시아네이토메틸메타크릴레이트, 2-이소시아네이토에틸아크릴레이트 및 20이소시아네이토에틸메타크릴레이트 등의 (메트)아크릴기와 이소시아네이트기를 갖는 화합물의 올리고머 등을 들 수 있다. 또한, 메타크릴산 무수물, 아크릴산 무수물, 무수 말레산 및 비닐 무수 말레산 등의 비닐기나 비닐렌기와 산 무수물을 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 메타크릴옥시글리시딜에테르, 아크릴옥시글리시딜에테르, 이소시아네이토메틸아크릴레이트, 이소시아네이토메틸메타크릴레이트, 비닐옥사졸린, 2-이소시아네이토에틸아크릴레이트, 2-이소시아네이토에틸메타크릴레이트 및 상기한 올리고머가 바람직하고, 이소시아네이토메틸아크릴레이트, 2-이소시아네이토에틸아크릴레이트 및 상기한 올리고머가 특히 바람직하다.
구체적으로는 하기 식 (Y)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
[식 (Y) 중,
n은 1 내지 10까지의 정수를 나타내고, R1'는 탄소수 2 내지 20의 2가의 지방족 또는 지환식 탄화수소기, 또는 탄소수 5 내지 20의 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, 각 반복 단위에 있는 2개의 R2'는 한쪽이 -NH-이고, 다른 쪽이 ＞N-C(=O)-R3'로 표시되는 기이고, R3'는 수산기 또는 탄소-탄소 불포화 결합을 갖는 기를 나타내고,
식 (Y) 중의 R3' 중 적어도 1개의 R3'는 탄소-탄소 불포화 결합을 갖는 기임]
상기 식 (Y)로 표시되는 반응성 첨가제 중에서도 하기 식 (YY)로 표시되는 화합물(이하, 화합물 (YY)라고 하는 경우가 있음)이 특히 바람직하다(또한, n은 상기와 동일한 의미임).
화합물 (YY)로는 시판품을 그대로 또는 필요에 따라 정제하여 이용할 수 있다. 시판품으로서는 예를 들어 라로머(Laromer)(등록 상표) LR-9000(바스프사 제조)을 들 수 있다.
밀착성의 평가는 JIS-K5600에 준한 밀착성 시험으로 행할 수 있다. 예를 들어 고테크가부시키가이샤 제조 크로스컷 가이드 I 시리즈(CCI-1, 1mm 간격, 25 매스용) 등의 시판되는 장치를 이용하여 밀착성 시험을 행하면 된다.
예를 들어 고테크가부시키가이샤 제조 크로스컷 가이드 I 시리즈(CCI-1, 1mm 간격, 25 매스용)를 이용하여 밀착성 시험을 행하고, 광학 이방성 필름이 형성된 배향막이 수지 기재로부터 박리되지 않고 유지되는 매스가 25 매스 중 9 매스 이상이고, 면적 기준으로 36% 이상이 수지 기재로부터 박리되지 않은 상태라면 밀착성이 높다고 판단할 수 있다.
반응성 첨가제의 함유량은 중합성 액정 화합물 100질량부에 대하여 통상 0.1질량부 내지 30질량부이고, 바람직하게는 0.1질량부 내지 5질량부이다.
광학 이방층 형성용 조성물은 상기에 더하여 중합 금지제, 광 증감제, 레벨링제, 키랄제 등을 포함하여도 된다.
[중합 금지제]
중합 금지제는 중합성 액정 화합물의 중합 반응을 제어할 수 있다.
중합 금지제로서는 히드로퀴논 및 알킬에테르 등의 치환기를 갖는 히드로퀴논류; 부틸카테콜 등의 알킬에테르 등의 치환기를 갖는 카테콜류; 피로갈롤류, 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시라디칼 등의 라디칼 보충제; 티오페놀류; β-나프틸아민류 및 β-나프톨류를 들 수 있다.
광학 이방층 형성용 조성물에 있어서의 중합 금지제의 함유량은 중합성 액정 화합물 100질량부에 대하여 통상 0.1질량부 내지 30질량부이고, 바람직하게는 0.5질량부 내지 10질량부이다. 상기 범위 내이면, 중합성 액정 화합물의 배향을 흩뜨리지 않고 중합할 수 있기 때문에 바람직하다.
[광 증감제]
광 증감제로서는 크산톤, 티오크산톤 등의 크산톤류; 안트라센 및 알킬에테르 등의 치환기를 갖는 안트라센류; 페노티아진; 루브렌을 들 수 있다.
광 증감제는 광 중합 개시제를 고감도화할 수 있다. 광 증감제의 함유량은 중합성 액정 화합물 100질량부에 대하여 통상 0.1질량부 내지 30질량부이고, 바람직하게는 0.5질량부 내지 10질량부이다.
[레벨링제]
레벨링제로서는 유기 변성 실리콘 오일계, 폴리아크릴레이트계 및 퍼플루오로알킬계의 레벨링제를 들 수 있다. 구체적으로는 DC3PA, SH7PA, DC11PA, SH28PA, SH29PA, SH30PA, ST80PA, ST86PA, SH8400, SH8700, FZ2123(이상, 모두 도레이 다우코닝(주) 제조), KP321, KP323, KP324, KP326, KP340, KP341, X22-161A, KF6001(이상, 모두 신에츠가가쿠고교(주) 제조), TSF400, TSF401, TSF410, TSF4300, TSF4440, TSF4445, TSF-4446, TSF4452, TSF4460(이상, 모두 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈 재팬 고도가이샤 제조), 플루오리너트(fluorinert)(등록 상표) FC-72, 동 FC-40, 동 FC-43, 동 FC-3283(이상, 모두 스미토모쓰리엠(주) 제조), 메가페이스(등록 상표) 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-477, 동 F-479, 동 F-482, 동 F-483(이상, 모두 DIC(주) 제조), 에프톱(상품명) EF301, 동 EF303, 동 EF351, 동 EF352(이상, 모두 미츠비시머터리얼덴시카세이(주) 제조), 서플론(등록 상표) S-381, 동 S-382, 동 S-383, 동 S-393, 동 SC-101, 동 SC-105, KH-40, SA-100(이상, 모두 AGC세이미케미칼(주) 제조), 상품명 E1830, 동 E5844((주)다이킨파인케미컬겐큐쇼 제조), BM-1000, BM-1100, BYK-352, BYK-353, BYK-361N(모두 상품명: BM 케미(Chemie)사 제조)을 들 수 있다. 2종 이상의 레벨링제를 조합하여도 된다.
레벨링제에 의해 보다 평활한 광학 이방성 필름을 형성할 수 있다. 또한, 광학 이방성 필름의 제조 과정에서 광학 이방층 형성용 조성물의 유동성을 제어하거나 광학 이방층의 가교 밀도를 조정하거나 할 수 있다. 레벨링제의 함유량은 중합성 액정 화합물 100질량부에 대하여 통상 0.1질량부 내지 30질량부이고, 바람직하게는 0.1질량부 내지 10질량부이다.
[키랄제]
키랄제로서는 공지된 키랄제(예를 들어 액정 디바이스 핸드북, 제3장 4-3항, TN, STN용 키랄제, 199페이지, 일본학술진흥회 제142위원회편, 1989에 기재)를 들 수 있다.
키랄제는 일반적으로 비대칭 탄소 원자를 포함하지만, 비대칭 탄소 원자를 포함하지 않는 축성 비대칭 화합물 또는 면성 비대칭 화합물도 키랄제로서 이용할 수 있다. 축성 비대칭 화합물 또는 면성 비대칭 화합물로서는 비나프틸, 헬리센, 파라시클로판 및 이들의 유도체를 들 수 있다.
구체적으로는 일본 특허 공개 제2007-269640호 공보, 일본 특허 공개 제2007-269639호 공보, 일본 특허 공개 제2007-176870호 공보, 일본 특허 공개 제2003-137887호 공보, 일본 특허 공표 제2000-515496호 공보, 일본 특허 공개 제2007-169178호 공보 및 일본 특허 공표 평 9-506088호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 화합물을 들 수 있고, 바람직하게는 바스프재팬(주) 제조의 팔리오칼라(paliocolor)(등록 상표) LC756이다.
키랄제를 이용하는 경우, 그의 함유량은 중합성 액정 화합물 100질량부에 대하여 통상 0.1질량부 내지 30질량부이고, 바람직하게는 1.0질량부 내지 25질량부이다. 상기 범위 내이면 중합성 액정 화합물의 배향을 흩뜨리지 않고 중합할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 광학 이방성 필름은 상기 광학 이방층 형성용 조성물을 배향막의 표면에 도포하고 해당 광학 이방층 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합함으로써 얻어진다.
배향막은 통상 기재에 형성된다.
기재로서는 통상 투명 기재가 이용된다. 투명 기재란 광, 특히 가시광을 투과할 수 있는 투광성을 갖는 기재를 의미하고, 투광성이란 파장 380 내지 780nm에 걸치는 광선에 대한 투과율이 80% 이상이 되는 특성을 말한다. 구체적인 투명 기재로서는 유리 및 투광성 수지 기재를 들 수 있고, 투광성 수지 기재가 바람직하다. 기재는 통상 필름 형상의 것이 이용된다.
투광성 수지 기재를 구성하는 수지로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보르넨계 중합체 등의 폴리올레핀; 폴리비닐알코올; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 폴리메타크릴산에스테르; 폴리아크릴산에스테르; 셀룰로오스에스테르; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리카르보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴리에테르케톤; 폴리페닐렌술피드; 및 폴리페닐렌옥시드 등을 들 수 있다. 그 중에서도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보르넨계 중합체 등의 폴리올레핀을 포함하는 기재가 바람직하다.
기재는 표면 처리를 실시하여도 된다. 표면 처리의 방법으로서는 예를 들어 진공하 또는 대기압하, 코로나 또는 플라즈마로 기재의 표면을 처리하는 방법, 기재 표면을 레이저 처리하는 방법, 기재 표면을 오존 처리하는 방법, 기재 표면을 비누화 처리하는 방법 또는 기재 표면을 화염 처리하는 방법, 기재 표면에 커플링제를 도포하는 프라이머 처리하는 방법, 반응성 단량체나 반응성을 갖는 중합체를 기재 표면에 부착시킨 후, 방사선, 플라즈마 또는 자외선을 조사하여 반응시키는 그래프트 중합법 등을 들 수 있다. 그 중에서도 진공하나 대기압하에서 기재 표면을 코로나 또는 플라즈마 처리하는 방법이 바람직하다.
코로나 또는 플라즈마로 기재의 표면 처리를 행하는 방법으로서는
대기압 근방의 압력하에서, 대향한 전극 사이에 기재를 설치하고, 코로나 또는 플라즈마를 발생시켜 기재의 표면 처리를 행하는 방법,
대향한 전극 사이에 가스를 흘리고, 전극 사이에서 가스를 플라즈마화하고, 플라즈마화한 가스를 기재에 내뿜는 방법, 및
저압 조건하에서 글로우 방전 플라즈마를 발생시켜 기재의 표면 처리를 행하는 방법을 들 수 있다.
그 중에서도 대기압 근방의 압력하에서 대향한 전극 사이에 기재를 설치하고, 코로나 또는 플라즈마를 발생시켜 기재의 표면 처리를 행하는 방법, 또는 대향한 전극 사이에 가스를 흘리고, 전극 사이에서 가스를 플라즈마화하고, 플라즈마화한 가스를 기재에 내뿜는 방법이 바람직하다. 이러한 코로나 또는 플라즈마에 의한 표면 처리는 통상 시판하고 있는 표면 처리 장치에 의해 행하여진다.
기재에 배향막을 형성하는 방법으로서는 기재 표면에 배향성 중합체를 도포하고 건조하는 방법, 배향성 중합체를 도포하고 건조하고 그의 표면을 러빙(rubbing)하는 방법, 광 배향성 중합체를 도포하고 건조하고 편광을 조사하는 방법, 산화규소를 사방(斜方) 증착하는 방법, 및 랭뮤어·블로젯법(LB법)을 이용하여 장쇄 알킬기를 갖는 단분자막을 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도 후술하는 중합성 액정 화합물의 배향 균일성, 본 발명의 적층체 제조의 처리 시간 및 처리 비용의 관점에서, 배향성 중합체를 도포하고 건조하는 방법 및 배향성 중합체를 도포하고 건조하고 그의 표면을 러빙하는 방법이 바람직하다.
배향성 중합체 및 광 배향성 중합체는 통상 용제에 용해하여 도포된다.
본 명세서에 있어서의 배향막은 광학 이방층 형성용 조성물에 용해되지 않고, 광학 이방층 형성용 조성물에 포함되는 용제의 제거나 중합성 액정 화합물의 액정 배향을 조정하기 위한 가열로 변질되지 않고, 필름 반송시의 마찰 등에 의한 박리가 일어나지 않는 것이 바람직하다.
배향성 중합체로서는 분자 내에 아미드 결합을 갖는 폴리아미드나 젤라틴류, 분자 내에 이미드 결합을 갖는 폴리이미드 및 그의 가수분해물인 폴리아믹산, 폴리비닐알코올, 알킬 변성 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 폴리옥사졸, 폴리에틸렌이민, 폴리스티렌, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산에스테르류 등을 들 수 있다. 이들 중합체는 1종류여도 되고, 복수 종류의 중합체를 조합한 조성물이어도 되고, 복수 종류의 중합체를 조합한 공중합체여도 된다. 그 중에서도 폴리아미드, 폴리이미드 또는 폴리아믹산이 바람직하다. 이들 중합체는 탈수나 탈아민 등에 의한 중축합이나, 라디칼 중합, 음이온 중합, 양이온 중합 등의 연쇄 중합, 배위 중합, 개환 중합 등으로 용이하게 제조할 수 있다.
시판하고 있는 배향성 중합체로서는 산에버(등록 상표, 닛산가가쿠사 제조), 옵토머(등록 상표, JSR 제조) 등을 들 수 있다.
이러한 배향성 중합체로 형성되는 배향막은 중합성 액정 화합물의 액정 배향을 용이하게 한다. 또한, 배향성 중합체의 종류나 러빙 조건에 따라 수평 배향, 수직 배향, 하이브리드 배향, 경사 배향 등의 여러 가지 액정 배향의 제어가 가능하고, 각종 액정 패널의 시야각 개선 등에 이용할 수 있다.
광 배향성 중합체로서는 감광성 구조를 갖는 중합체를 들 수 있다. 감광성 구조를 갖는 중합체에 편광을 조사하면, 조사된 부분의 감광성 구조가 이성화 또는 가교됨으로써 광 배향성 중합체가 배향하고, 광 배향성 중합체를 포함하는 막에 배향 규제력이 부여된다. 상기 감광성 구조로서는 예를 들어 아조벤젠 구조, 말레이미드 구조, 칼콘 구조, 신남산 구조, 1,2-비닐렌 구조, 1,2-아세틸렌 구조, 스피로피란 구조, 스피로벤조피란 구조 및 풀기드 구조 등을 들 수 있다. 배향막을 형성하는 광 배향성 중합체는 1종류여도 되고, 상이한 구조의 중합체를 복수 조합하여도 되고, 상이한 감광성 구조를 복수 갖는 공중합체여도 된다. 광 배향성 중합체는 감광성 구조를 갖는 단량체를 탈수나 탈알코올 등의 중축합, 라디칼 중합, 음이온 중합, 양이온 중합 등의 연쇄 중합, 배위 중합 또는 개환 중합 등 함으로써 제조할 수 있다. 광 배향성 중합체로서는 일본 특허 제4450261호, 일본 특허 제4011652호, 일본 특허 공개 제2010-49230호 공보, 일본 특허 제4404090호, 일본 특허 공개 제2007-156439호 공보, 일본 특허 공개 제2007-232934호 공보 등에 기재된 광 배향성 중합체 등을 들 수 있다. 그 중에서도 광 배향성 중합체로서는 내구성의 관점에서 편광 조사에 의해 가교 구조를 형성하는 것이 바람직하다.
배향성 중합체 또는 광 배향성 중합체를 용해하는 용제로서는 예를 들어 물; 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 알코올 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 락트산에틸 등의 에스테르 용매; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, N-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤 용매; 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용매; 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠 등의 방향족 탄화수소 용매; 아세토니트릴 등의 니트릴 용매; 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 용매; 클로로포름 등의 할로겐화 탄화수소 용매 등을 들 수 있다. 이들 유기 용매는 단독으로 이용하여도 되고, 조합하여도 된다.
용제의 양은 배향성 중합체 또는 광 배향성 중합체 100질량부에 대하여 통상 10질량부 내지 100000질량부이고, 바람직하게는 1000질량부 내지 50000질량부이고, 보다 바람직하게는 2000질량부 내지 20000질량부이다.
배향성 중합체 또는 광 배향성 중합체를 용제에 용해하여 기재에 도포하는 방법으로서는, 압출 코팅법, 다이렉트 그라비아 코팅법, 리버스 그라비아 코팅법, CAP 코팅법, 다이 코팅법 등을 들 수 있다. 또한, 딥 코터, 바 코터, 스핀 코터 등의 코터를 이용하여 도포하는 방법도 들 수 있다.
건조 방법으로서는 자연 건조, 통풍 건조, 가열 건조, 감압 건조 및 이들을 조합한 방법을 들 수 있다. 건조 온도는 10 내지 250℃가 바람직하고, 25 내지 200℃가 보다 바람직하다. 건조 시간은 용제의 종류에 따라 다르지만, 5초간 내지 60분간이 바람직하고, 10초간 내지 30분간이 보다 바람직하다.
러빙하는 방법으로서는, 회전하고 있는 러빙 천이 둘러 감겨진 러빙 롤을, 기재에 도포되고 건조된 배향 중합체에 접촉시키는 방법을 들 수 있다.
편광을 조사하는 방법으로서는 일본 특허 공개 제2006-323060호 공보에 기재된 장치를 이용하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 원하는 복수 영역에 대응한 포토마스크를 개재하여 당해 영역마다 직선 편광 자외선 등의 편광을 반복해서 조사함으로써 패턴화 배향막을 형성할 수도 있다. 포토마스크로서는 통상 석영 유리, 소다석회 유리 또는 폴리에스테르 등의 필름 상에 차광 패턴을 형성한 것이 이용된다. 차광 패턴으로 덮여 있는 부분은 조사되는 편광이 차단되고, 덮여 있지 않은 부분은 조사되는 편광이 투과된다. 열팽창의 영향이 작다는 점에서 석영 유리가 바람직하다. 광 배향성 중합체의 반응성의 면에서 조사하는 편광은 자외선인 것이 바람직하다.
배향막의 두께는 통상 10nm 내지 10000nm이고, 바람직하게는 10nm 내지 1000nm이다.
배향막의 두께가 상기 범위에 있으면, 중합성 액정 화합물을 원하는 방향이나 각도로 용이하게 액정 배향시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
배향막 표면에 광학 이방층 형성용 조성물을 도포하고 광학 이방층 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합하거나, 또는 도포하고 건조하고 광학 이방층 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합함으로써 광학 이방성 필름이 얻어진다. 광학 이방성 필름이 네마틱상 등의 액정상을 나타내는 경우에 모노도메인 배향에 의한 복굴절성을 갖는다. 본 발명의 광학 이방성 필름은 중합성 액정 화합물의 액정 배향이 고정화되어 있기 때문에 열에 의한 복굴절 변화의 영향을 받기 어렵다.
광학 이방성 필름의 두께는 그의 용도에 따라 적절히 조절할 수 있지만, 0.1㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 광 탄성을 작게 하는 점에서 0.2㎛ 내지 5㎛인 것이 더욱 바람직하다.
광학 이방성 필름으로서는 위상차 필름 및 편광 필름 등을 들 수 있다.
중합성 액정 화합물을 수직 또는 수평 배향시켜 중합함으로써 위상차 필름이 얻어진다. 수직 배향이란 기재면에 대하여 수직인 방향에 액정 화합물의 장축을 갖는 것을 의미하고, 수평 배향이란 기재면에 대하여 평행한 방향에 액정 화합물의 장축을 갖는 것을 의미한다.
중합성 액정 화합물의 액정 배향은 배향막 및 중합성 액정 화합물의 성질에 의해 제어된다. 수직 배향으로 하기 위해서는 수직 배향하기 쉬운 중합성 액정 화합물과, 수직 배향하기 쉬운 중합성 액정 화합물을 수직 배향시키는 배향막을 선택하는 것이 바람직하다.
예를 들어 배향막이 수평 배향을 발현시키는 배향 규제력을 갖는 재료이면 중합성 액정 화합물은 수평 배향 또는 하이브리드 배향을 형성할 수 있고, 수직 배향을 발현시키는 배향 규제력을 갖는 재료이면 중합성 액정 화합물은 수직 배향 또는 경사 배향을 형성할 수 있다.
배향 규제력은 예를 들어 배향막이 배향성 중합체로 형성되어 있는 경우에는 표면 상태나 러빙 조건에 따라 임의로 조정하는 것이 가능하고, 광 배향성 중합체로 형성되어 있는 경우에는 편광 조사 조건 등에 따라 임의로 조정하는 것이 가능하다. 또한, 중합성 액정 화합물의 표면 장력이나 액정성 등의 물성을 선택함으로써 액정 배향을 제어할 수도 있다.
광학 이방층 형성용 조성물을 배향막 상에 도포하는 방법으로서는 압출 코팅법, 다이렉트 그라비아 코팅법, 리버스 그라비아 코팅법, CAP 코팅법, 슬릿 코팅법, 다이 코팅법 등을 들 수 있다. 또한, 딥 코터, 바 코터, 스핀 코터 등의 코터를 이용하여 도포하는 방법 등도 들 수 있다. 그 중에서도 롤 투 롤 형식으로 연속적으로 도포할 수 있는 점에서, CAP 코팅법, 잉크젯법, 딥 코팅법, 슬릿 코팅법, 다이 코팅법 및 바 코터에 의한 도포 방법이 바람직하다. 롤 투 롤(Roll to Roll) 형식으로 도포하는 경우, 기재에 배향성 중합체 또는 광 배향성 중합체를 도포하여 배향막을 형성하고, 나아가 얻어진 배향막 상에 광학 이방성 필름을 연속적으로 형성할 수도 있다.
건조 방법으로서는 배향막 형성시의 건조 방법과 동일한 방법을 들 수 있다. 그 중에서도 자연 건조 또는 가열 건조가 바람직하다. 건조 온도는 통상 0℃ 내지 250℃의 범위이고, 바람직하게는 50℃ 내지 220℃의 범위이고, 보다 바람직하게는 80℃ 내지 170℃의 범위이다. 건조 시간은 통상 10초간 내지 60분간이고, 바람직하게는 30초간 내지 30분간이다.
중합성 액정 화합물을 중합시키는 방법으로서는 광 중합법이 바람직하다. 광 중합법에 의하면, 저온에서 중합을 실시할 수 있기 때문에 기재의 내열성의 관점에서 바람직하다. 광중합 반응은 통상 가시광, 자외광 또는 레이저광을 조사함으로써 행하여지고, 바람직하게는 자외광이다.
광 조사는 도포된 광학 이방층 형성용 조성물에 포함되는 용제를 건조하여 제거한 후에 행하는 것이 바람직하다. 건조는 광 조사와 병행하여 행하여도 되지만, 광 조사를 행하기 전에 대부분의 용제를 제거해 두는 것이 바람직하다.
배향막이 기재에 형성되어 있는 경우에는 배향막 표면에 광학 이방성 필름을 형성함으로써, 기재, 배향막, 광학 이방성 필름을 이 순서대로 갖는 적층체가 얻어진다. 본 발명의 적층체는 가시광 영역에서의 투명성이 우수하기 때문에 여러 가지 표시 장치용의 부재로서 유용하다.
또한, 당해 적층체로부터 기재, 또는 기재 및 배향막을 제거하여도 된다.
기재, 또는 기재 및 배향막을 갖지 않는 광학 이방성 필름은 통상 접착제를 개재하여 편광 필름 등의 그 외의 부재와 조합된다.
접착제를 개재하여 그 외의 부재와 조합하는 방법으로서는, 기재, 또는 기재 및 배향막을 갖지 않는 광학 이방성 필름을 접착제를 이용하여 그 외의 부재에 접합하는 방법, 및 기재 표면에 형성된 배향막의 표면에 형성된 광학 이방성 필름을 접착제를 이용하여 그 외의 부재에 접합한 후에 기재, 또는 기재 및 배향막을 제거하는 방법 등을 들 수 있다. 이때, 접착제는 광학 이방성 필름에 도포되어도 되고, 그 외의 부재에 도포되어도 된다.
본 발명의 광학 이방성 필름의 표면 산술 평균 조도는 통상 100nm 이하이고, 바람직하게는 50nm 이하이고, 보다 바람직하게는 40nm 이하이고, 더욱 바람직하게는 30nm 이하이다.
산술 평균 조도(Ra)는 예를 들어 시판되는 레이저 현미경을 이용한 단면 관찰에 있어서 부속의 소프트웨어를 이용하여 산출할 수 있고, 본 명세서에 있어서의 산술 평균 조도(Ra)는 파라미터 산출시의 컷오프 파장을 화상 시야 폭의 1/50로 하고, 기준 길이를 화상의 시야 폭으로서 산출한 것이다.
구체적으로는 산술 평균 조도(Ra)는 하기 식에 따라 산출된다.
식 중, Ra는 산술 평균 조도를, l은 기준 길이를, f(x)는 조도 곡선을 나타낸다.
즉, 산술 평균 조도(Ra)는 조도 곡선으로부터 그의 평균선 방향으로 기준 길이만큼을 발취하였을 때, 이 발취 부분의 평균선 방향에 x축을, 단면의 세로 배율 방향에 y축을 취하여, 조도 곡선을 y=f(x)로 나타냈을 때에 구해진다.
본 발명의 적층체를 복수매 적층하거나, 본 발명의 적층체와 다른 필름을 조합하거나, 또는 본 발명의 광학 이방성 필름과 그 외의 부재를 조합함으로써, 시야각 보상 필름, 시야각 확대 필름, 반사 방지 필름, 편광판, 원 편광판, 타원 편광판 또는 휘도 향상 필름으로서 이용할 수 있다.
위상차 필름인 본 발명의 광학 이방성 필름 및 해당 광학 이방성 필름을 갖는 적층체는 광 사출측의 사각(斜角)으로부터 확인한 경우의 직선 편광을 원 편광이나 타원 편광으로 변환하거나, 원 편광 또는 타원 편광을 직선 편광으로 변환하거나, 직선 편광의 편광 방향을 변환하거나 하기 위한 광학 재료로서 특히 유용하다.
위상차 필름인 본 발명의 광학 이방성 필름 및 해당 광학 이방성 필름을 갖는 적층체는 VA(vertical alignment; 수직 배열) 모드, IPS(in-plane switching; 평면 정렬 스위칭) 모드, OCB(optically compensated bend; 광학적으로 보상된 벤드) 모드, TN(twisted nematic; 트위스트 네마틱) 모드, 및 STN(super twisted nematic; 슈퍼 트위스트 네마틱) 모드 등의 다양한 액정 표시 장치용 위상차 필름으로서 사용할 수 있다.
본 발명의 광학 이방성 필름 및 적층체는 면내의 지상축(遲相軸) 방향의 굴절률을 nx, 면내의 지상축과 직교하는 방향(진상(進相) 축방향)의 굴절률을 ny, 두께 방향의 굴절률을 nz로 한 경우, 이하와 같이 분류할 수 있다. 본 발명의 광학 이방성 필름 및 적층체는 특히 포지티브 C 플레이트로서 바람직하게 이용된다.
nx＞ny≒nz의 포지티브 A 플레이트,
nx≒ny＞nz의 네거티브 C 플레이트,
nx≒ny＜nz의 포지티브 C 플레이트,
nx≠ny≠nz의 포지티브 O 플레이트 및 네거티브 O 플레이트
본 발명의 광학 이방성 필름 및 적층체를 포지티브 C 플레이트로서 이용하는 경우에는 정면 위상차값 Re(549)는 0 내지 10nm의 범위로, 바람직하게는 0 내지 5nm의 범위로 조정하면 되고, 두께 방향의 위상차값 Rth는 -10 내지 -300nm의 범위로, 바람직하게는 -20 내지 -200nm의 범위로 조정하면 되고, 특히 액정 셀의 특성에 맞춰 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
광학 이방성 필름의 두께 방향의 굴절률 이방성을 의미하는 두께 방향의 위상차값 Rth는, 면내의 진상축을 경사축으로 하여 50도 경사지게 해서 측정되는 위상차값 R50과 면내의 위상차값 R0으로부터 산출할 수 있다. 즉, 두께 방향의 위상차값 Rth는, 면내의 위상차값 R0, 진상축을 경사축으로 하여 50도 경사지게 해서 측정한 위상차값 R50, 위상차 필름의 두께 d 및 위상차 필름의 평균 굴절률 n0으로부터 이하의 식 (9) 내지 (11)에 의해 nx, ny 및 nz를 구하고, 이들을 식 (8)에 대입하여 산출할 수 있다.
Rth=[(nx+ny)/2-nz]×d
(8)
R0=(nx-ny)×d
(9)
R50=(nx-ny')×d/cos(φ)
(10)
(nx+ny+nz)/3=n0
(11)
여기서,
φ=sin-1[sin(50°)/n0]
ny'=ny×nz/[ny 2×sin2(φ)+nz 2×cos2(φ)]1/2
본 발명의 광학 이방성 필름 및 적층체는 편광판을 구성하는 부재로서도 유용하다.
편광판의 구체예로서는 도 1(a) 내지 도 1(e)에서 도시되는 편광판을 들 수 있다. 도 1(a)에서 도시되는 편광판(4a)은 위상차 필름(1)과 편광 필름(2)이 직접 적층된 편광판이고, 도 1(b)에서 도시되는 편광판(4b)은 위상차 필름(1)과 편광 필름(2)이 접착제층(3')을 개재하여 접합된 편광판이다. 도 1(c)에서 도시되는 편광판(4c)은 위상차 필름(1)과 위상차 필름(1')을 적층시키고, 또 위상차 필름(1')과 편광 필름(2)을 적층시킨 편광판이고, 도 1(d)에서 도시되는 편광판(4d)은 위상차 필름(1)과 위상차 필름(1')을 접착제층(3)을 개재하여 접합하고, 또 위상차 필름(1') 상에 편광 필름(2)을 적층시킨 편광판이다. 도 1(e)에서 도시되는 편광판(4e)은 위상차 필름(1)과 위상차 필름(1')을 접착제층(3)을 개재하여 접합하고, 또 위상차 필름(1')과 편광 필름(2)을 접착제층(3')을 개재하여 접합한 편광판이다. 본 명세서에 있어서의 접착제란 접착제 및/또는 점착제의 총칭을 의미한다.
상기 위상차 필름 및 편광 필름은 기재를 갖고 있어도 되고, 갖고 있지 않아도 된다. 위상차 필름(1 및 1')으로 광학 이방성 필름이 위상차 필름인 본 발명의 광학 이방성 필름 및 적층체를 이용할 수 있고, 편광 필름(2)으로 광학 이방성 필름이 편광 필름인 본 발명의 광학 이방성 필름 및 적층체를 이용할 수 있다.
편광 필름(2)은 편광 기능을 갖는 필름이면 된다. 편광 필름으로서는 흡수 이방성을 갖는 색소를 흡착시킨 연신 필름, 및 흡수 이방성을 갖는 색소를 도포한 필름 등을 들 수 있다. 흡수 이방성을 갖는 색소로서는 요오드 및 아조 화합물 등의 2색성 색소를 들 수 있다.
흡수 이방성을 갖는 색소를 흡착시킨 연신 필름으로서는 폴리비닐알코올계 필름에 2색성 색소를 흡착시켜 연신한 필름, 및 폴리비닐알코올계 필름을 연신하여 2색성 색소를 흡착시킨 필름 등을 들 수 있고, 구체적으로는 일본 특허 제3708062호, 일본 특허 제4432487호 등에 기재된 편광 필름을 들 수 있다.
흡수 이방성을 갖는 색소를 도포한 필름으로서는 액정성을 갖는 2색성 색소를 포함하는 조성물, 또는 2색성 색소와 중합성 액정 화합물을 포함하는 조성물을 도포하여 얻어지는 필름 등을 들 수 있고, 구체적으로는 일본 특허 공개 제2012-33249호 공보 등에 기재된 편광 필름을 들 수 있다.
편광 필름은 바람직하게는 그의 편면 또는 양면에 보호 필름을 갖는다. 당해 보호 필름으로서는 상기한 기재와 동일한 것을 들 수 있다.
접착제층(3) 및 접착제층(3')을 형성하는 접착제는 투명성이 높고, 내열성이 우수한 접착제인 것이 바람직하다. 그러한 접착제로서는 아크릴계 접착제, 에폭시계 접착제 및 우레탄계 접착제를 들 수 있다.
본 발명의 광학 이방성 필름 및 적층체는 표시 장치에 이용할 수 있다. 해당 표시 장치로서는 본 발명의 광학 이방성 필름 또는 적층체와 액정 패널이 접합된 액정 패널을 구비하는 액정 표시 장치, 및 본 발명의 광학 이방성 필름 또는 적층체와 발광층이 접합된 유기 전계 발광(이하, 「EL」이라고도 함) 패널을 구비하는 유기 EL 표시 장치 등을 들 수 있다. 본 발명의 광학 이방성 필름 또는 적층체를 갖는 편광판을 구비한 표시 장치의 실시 형태로서 액정 표시 장치에 대하여 설명한다.
액정 표시 장치로서는 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시하는 액정 표시 장치(10a 및 10b)를 들 수 있다. 도 2(a)에 도시하는 액정 표시 장치(10a)에서는 본 발명의 편광판(4)과 액정 패널(6)이 접착층(5)을 개재하여 접합되어 있다. 도 2(b)에 도시하는 액정 표시 장치(10b)에서는 본 발명의 편광판(4)이 액정 패널(6)의 한쪽 면에, 본 발명의 편광판(4')이 액정 패널(6)의 다른 쪽 면에, 접착층(5) 및 접착층(5')을 각각 개재하여 접합된 구조를 갖고 있다. 이들 액정 표시 장치에서는 도시하지 않은 전극을 이용하여 액정 패널에 전압을 인가함으로써, 액정 분자의 배향이 변화하고, 흑백 표시를 실현할 수 있다.
<실시예>
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 예 중의 「%」 및 「부」는 특별히 기재가 없는 한 질량% 및 질량부를 의미한다.
[배향막용 조성물의 제조]
조성을 표 1에 나타낸다. 산에버 SE-610(닛산가가쿠고교가부시키가이샤 제조)(배향성 중합체)에 γ-부티로락톤(GBL) 및 아세트산부틸을 첨가한 용액에, 첨가제 LR9000을 첨가하여 배향막 형성용 조성물 (1)을 제조하였다.
표 1에 있어서의 괄호 안의 값은 제조한 조성물에 있어서의 각 성분의 비율을 나타낸다. SE-610에 대해서는 고형분량을 납품 사양서에 기재된 농도로부터 환산하였다.
표 1에 있어서의 LR9000은 바스프재팬사 제조의 라로머(등록 상표) LR-9000을 나타낸다.
[광학 이방층 형성용 조성물의 제조]
광학 이방층 형성용 조성물 (1) 내지 (6)의 조성을 표 2에 나타낸다. 각 성분을 혼합하고, 얻어진 용액을 80℃에서 1시간 교반한 후, 실온까지 냉각하여 제조하였다. 액정 화합물 (X-1)은 일본 특허 공개 제2010-1284호 공보에 기재된 방법으로 제조하였다.
표 2에 있어서의 괄호 안의 값은 제조한 조성물에 있어서의 각 성분의 비율을 나타낸다. 표 2에 있어서의 Irg369는 바스프재팬사 제조의 이르가큐어 369를, BYK-361N은 빅케미재팬 제조의 레벨링제를, X-1은 하기 식 (X-1)로 표시되는 중합성 액정 화합물을 나타낸다.
실시예 1
시클로올레핀 중합체 필름(알톤(Arton)(상표 등록), JSR가부시키가이샤 제조)의 표면을 코로나 처리 장치(AGF-B10, 가스가덴키가부시키가이샤 제조)를 이용하여 출력 0.3kW, 처리 속도 3m/분의 조건으로 1회 처리하였다.
코로나 처리를 실시한 표면에 배향막 형성용 조성물 (1)을 도포하고, 건조하여 두께 60nm의 배향막을 작성하였다. 얻어진 배향막의 표면에 광 이방성층 형성용 조성물 (1)을 바 코터를 이용하여 도포하고, 105℃로 가열하고, 미중합 필름을 배향막 상에 형성하였다. 실온까지 냉각한 후, 유니큐어(VB-15201BY-A, 우시오덴키가부시키가이샤 제조)를 이용하여 자외선을 파장 365nm에 있어서 40mW/cm2의 조도로 30초간 조사하여, 적층체 (1)을 얻었다.
실시예 2, 실시예 3, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3
실시예 1에 있어서의 광학 이방층 형성용 조성물 (1)을 광학 이방층 형성용 조성물 (2), 광학 이방층 형성용 조성물 (3), 광학 이방층 형성용 조성물 (4), 광학 이방층 형성용 조성물 (5) 또는 광학 이방성층 형성용 조성물 (6)으로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 실시하여 적층체 (2) 내지 (5)를 얻었다.
[투명성 평가]
스가시켄키가부시키가이샤 제조 헤이즈 미터(형식 HZ-2)를 이용하여 더블 빔법으로 적층체 (1) 내지 (6)의 헤이즈값을 측정하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
[광학 특성의 측정]
적층체 (1) 내지 (6)에 포함되는 중합 후의 중합성 액정 화합물의 배향 방향을 측정기(KOBRA-WR, 오지케이소쿠기키사 제조)에 의해 측정하였다. 샘플에 대한 광의 입사각을 변경하여 측정하고, 액정이 수직 배향하고 있는지의 여부를 확인하였다.
[산술 평균 조도의 측정]
광학 이방성 필름의 표면 산술 평균 조도를 레이저 현미경(LEXT, 올림푸스가부시키가이샤 제조)을 이용하여 산출하였다(대물 렌즈: 100배). 결과를 표 3에 나타낸다.
[밀착성 평가]
JIS-K5600에 준하고, 고테크가부시키가이샤 제조 크로스컷 가이드 I 시리즈(CCI-1, 1mm 간격, 25 매스용)를 이용하여 적층체 (1) 내지 (6)의 배향막과 광학 이방성 필름의 박리 내성을 평가하였다. 박리 시험 후, 박리되지 않고 유지된 배향막과 광학 이방성 필름의 적층체의 잔존수를 카운트한 결과를 표 3에 나타낸다.
실시예에서 제작한 적층체는 투명성이 우수하였다.
본 발명에 따르면, 투명성이 우수한 광학 이방성 필름 및 적층체를 얻을 수 있다.
1, 1' : 위상차 필름
2, 2' : 편광 필름
3, 3' : 접착제층
4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4, 4' : 편광판
5, 5' : 접착층
6 : 액정 패널
10a, 10b : 액정 표시 장치
2, 2' : 편광 필름
3, 3' : 접착제층
4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4, 4' : 편광판
5, 5' : 접착층
6 : 액정 패널
10a, 10b : 액정 표시 장치
Claims (15)
- 중합성 액정 화합물, 광 중합 개시제, 및 비점이 120 내지 200℃이고 또한 증기압이 0.7kPa 이하인 에스테르 용제를 포함하는 광학 이방층 형성용 조성물.
- 제1항에 있어서, 에스테르 용제가 아세트산2-메톡시에틸, 아세트산2-에톡시에틸 및 아세토아세트산에틸로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 광학 이방층 형성용 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 광학 이방층 형성용 조성물에 대한 에스테르 용제의 함유량이 10질량% 내지 95질량%인 광학 이방층 형성용 조성물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 더 포함하는 광학 이방층 형성용 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방층 형성용 조성물을 배향막의 표면에 도포하고 해당 광학 이방층 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합함으로써 얻어지는 광학 이방성 필름.
- 제5항에 있어서, 위상차 필름인 광학 이방성 필름.
- 제5항 또는 제6항에 있어서, 표면의 산술 평균 조도가 100nm 이하인 광학 이방성 필름.
- 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, IPS(in-plane switching; 평면 정렬 스위칭) 액정 표시 장치용인 광학 이방성 필름.
- 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방성 필름을 갖는 편광판.
- 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방성 필름을 구비한 표시 장치.
- 기재와, 배향막과, 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방성 필름을 이 순서대로 갖는 적층체.
- 제11항에 있어서, 기재가 폴리올레핀 수지인 적층체.
- 배향막 부착 기재의 배향막 표면에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 광학 이방층 형성용 조성물을 도포하고, 건조하고, 광 조사하는 적층체의 제조 방법.
- 제11항 또는 제12항에 기재된 적층체를 갖는 편광판.
- 제11항 또는 제12항에 기재된 적층체를 구비한 표시 장치.
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