KR20160039225A - 휘도 향상 필름, 광학 시트 부재 및 액정 표시 장치 - Google Patents

휘도 향상 필름, 광학 시트 부재 및 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하여, λ/4판과 반사 편광자를 갖고, 반사 편광자가 λ/4판측으로부터 제1, 제2 및 제3 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층을 이 순서로 포함하며, 제1, 제2 및 제3 광반사층 중 어느 1개가 청색광 반사층이고, 어느 1개가 녹색광 반사층이며, 어느 1개가 적색광 반사층이고, 제1과 제2 광반사층의 Rth(550)의 부호가 반대인 휘도 향상 필름; 및, λ/4판과 적어도 2층의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층을 포함하는 반사 편광자를 갖고, 상기 중 적어도 2층의 광반사층 중, 적어도 1층의 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물이며, 다른 적어도 1층의 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 휘도 향상 필름이 제공된다. 본 발명의 휘도 향상 필름은 액정 표시 장치에 도입했을 때에, 휘도가 높고, 경사 색조 변화를 억제할 수 있다.

Description

휘도 향상 필름, 광학 시트 부재 및 액정 표시 장치{LUMINANCE-ENHANCING FILM, OPTICAL SHEET MEMBER, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 휘도 향상 필름, 광학 시트 부재 및 액정 표시 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 액정 표시 장치에 도입했을 때에, 휘도가 높고, 경사 색조 변화를 억제할 수 있는 휘도 향상 필름, 이 휘도 향상 필름을 이용한 광학 시트 부재 및 이 휘도 향상 필름을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(이하, LCD라고도 함) 등의 플랫 패널 디스플레이는, 소비 전력이 작고, 공간을 절약하는 화상 표시장치로서 해마다 그 용도를 넓혀가고 있다. 액정 표시 장치는, 백라이트(이하, BL이라고도 함), 백라이트측 편광판, 액정 셀, 시인측 편광판 등을 이 순서로 마련한 구성으로 되어 있다.
최근의 플랫 패널 디스플레이 시장에 있어서, LCD 성능 개선으로서 전력 절약화, 고정세화(高精細化) 및 색재현성 향상을 위한 개발이 진행되고 있다. 이러한 성능 개선은 특히 태블릿 PC나 스마트폰 등의 소형 사이즈의 액정 표시 장치에서 현저하게 보여진다.
한편, TV 용도를 취급하는 대형 사이즈에 있어서는, 현행의 TV 규격(FHD, NTSC(National Television System Committee)비 72%≒EBU(European Broadcasting Union)비 100%)의 차세대 하이비전(4K2K, EBU비 100% 이상)의 개발이 진행되고 있고, 소형 사이즈와 동일한 성능 개선으로서 전력 절약화, 고정세화 및 색재현성 향상을 위한 개발이 진행되고 있다. 이로 인하여, 액정 표시 장치의 전력 절약화, 고정세화, 색재현성 향상이 점점 더 요구되고 있다.
백라이트의 전력 절약화에 따라, 백라이트와 백라이트측 편광판의 사이에 반사 편광자를 마련하는 것이 제안되고 있다. 반사 편광자는, 모든 방향으로 진동하면서 입사하는 광 중, 특정의 편광 방향으로 진동하는 광만 투과시키고, 다른 편광 방향으로 진동하는 광은 반사하는 광학 소자이다. 이로써, 반사 편광자에서 투과하지 않고 반사하는 광을 리사이클할 수 있어, LCD에 있어서의 광이용 효율을 개선할 수 있다.
이에 관하여, 백라이트와 백라이트측 편광판의 사이에 광학 시트 부재(DBEF(등록상표)(Dual Brightness Enhancement Film, 이중 휘도 향상 필름) 등)를 조합함으로써 BL의 광이용률을 향상시켜, 백라이트를 전력 절약화하면서, 그 휘도를 향상시키는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 2에는, λ/4판과 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 층을 적층한 구성의 반사 편광판, 콜레스테릭 액정상의 피치가 상이한 3층 이상의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 층에 의하여, 반사 파장 영역을 광대역화함으로써, BL의 광이용률을 향상시키는 기술이 기재되어 있다.
여기에서 λ/4판과 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 층을 적층한 구성의 반사 편광판을 액정 표시 장치에 도입했을 때에는, 콜레스테릭 액정상 및 λ/4판의 광학적 특성에 기인하는, 경사 방향으로부터 보았을 때의 색조 변화가 발생하기 쉬운 것이 알려져 있다. 이에 대하여, 특허문헌 3에서는 콜레스테릭 액정상의 피치를 광의 입사측을 단피치로 하는 방법, 및 면내의 굴절률보다 수직 방향의 굴절률이 큰 보상층을 마련하는 것이 제안되고 있다. 또, 특허문헌 4에서는 λ/4판의 두께 방향의 리타데이션을 0 미만으로 하는 방법이 제안되고 있다.
또한, 이와 같은 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 층을 형성할 때, 일반적으로 콜레스테릭 액정 재료로서는 봉 형상 액정 화합물이 이용되지만, 디스코틱 액정을 나선 형상으로 배향시키는 것으로도 봉 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정상과 동일한 반사 기능을 갖게 할 수 있다. 나선 구조의 디스코틱 액정은 예를 들면 특허문헌 5에 기재되어 있다.
또, 그 외의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 층을 이용한 편광판으로서는, 반사 대역을 광대역화하기 위하여, 피치가 상이한 층을 다수 마련하거나, 서서히 피치를 변화시키는 방법이 제안되고 있다.
한편, 액정 표시 장치의 고정세화 및 색재현성 향상의 관점에서, 백라이트의 발광 스펙트럼을 뚜렷하게 하는 방법도 알려져 있다. 예를 들면 특허문헌 6에는, 청색 LED와 도광판 간에 형광체로서 적색광 및 녹색광을 방출하는 양자 도트를 이용하여 백색광을 구현함으로써 고휘도와 색채 재현성 향상을 실현하는 방법이 기재되어 있다. 비특허문헌 1에는, LCD의 색재현성을 개선하기 위하여 양자 도트를 이용한 광변환 시트(QDEF, 양자 도트 시트라고도 함)를 조합한 방식이 제안되고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공보 3448626호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 평1-133003호 특허문헌 3: 일본 특허공보 3518660호 특허문헌 4: WO2008/016056호 특허문헌 5: 일본 공개특허공보 2001-81465호 특허문헌 6: 일본 공개특허공보 2012-169271호
비특허문헌 1: SID'12 DIGEST p. 895
특허문헌 1, 2에 기재된 기술은, 백색광에 대한 광대역에 있어서 광이용률을 개선하기 위하여, 다층 구성, 부재의 파장 분산성을 고려한 복잡한 설계이고 또한, 제조 코스트가 비싸다는 문제가 있었다.
또, 특허문헌 6 및 비특허문헌 1에 나타내는 형광(PL) 응용 기술에 관해서는, 양자 도트를 광원으로 함으로써 백색광에 비하여 색재현성 향상을 실현하는 것인데, 실용적인 휘도를 얻으려면, 예를 들면 특허문헌 1, 2에 기재된 기술을 조합하는 등 하여 광이용 효율을 더 개선하는 것을 생각할 수 있지만, 복잡한 설계이고 제조 코스트가 비싸다는 상술한 문제는 해소되지 않는다.
한편, 특허문헌 3 및 4에 기재된 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 층과 λ/4판을 조합한 편광판을 이용한 액정 표시 장치는, BL광의 광이용 효율 개선에는 기여하지만, 경사 방향에서 보았을 때의 색조 변화의 개선이 불충분했다.
이와 같이, 전력 절약화에 필요한 BL 광이용률 개선에 의한 휘도 향상과, 경사 색조 변화의 억제를 양립할 수 있는 부재는, 종래 알려져 있지 않았다.
본 발명의 해결하려고 하는 과제는, 액정 표시 장치에 도입했을 때에, 휘도가 높고, 경사 색조 변화를 억제할 수 있는 휘도 향상 필름을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명자들이 예의 검토한 결과, λ/4판과, RGB의 광을 반사하는 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층(3층 구성)의 반사 편광자에 있어서, 3층의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층을 λ/4판에 가까운 쪽으로부터 제1, 제2, 제3 광반사층으로 하면, 경사 색조 변화에 대한 영향이 큰 것은, 제1, 제2 광반사층인 것을 발견하기에 이르렀다. 그로부터 추가적인 검토를 진행시킨 결과, 제1, 제2 광반사층의 Rth의 부호를 반대로 함으로써, 휘도가 높고, 경사 색조 변화를 억제할 수 있는 것을 발견하여, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견했다.
즉, 상기 과제는, 이하의 구성의 본 발명에 의하여 해결된다.
[1] λ/4판과, 반사 편광자를 갖는 휘도 향상 필름이고,
상술한 반사 편광자가, 상술한 λ/4판측으로부터 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층을 이 순서로 포함하며,
상술한 제1 광반사층, 상술한 제2 광반사층 및 상술한 제3 광반사층이 모두 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층이고,
상술한 제1 광반사층, 상술한 제2 광반사층 및 상술한 제3 광반사층 중, 어느 1개가 반사 중심 파장 380~499nm이고 또한 반값폭 100nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 청색광 반사층이며, 어느 1개가 반사 중심 파장 500~599nm, 반값폭 200nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 녹색광 반사층이고, 어느 1개가 반사 중심 파장 600~750nm, 반값폭 150nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 적색광 반사층이며,
상술한 제1 광반사층의 Rth(550)와 상술한 제2 광반사층의 Rth(550)의 부호가 반대인, 휘도 향상 필름(단, Rth(550)는 파장 550nm에 있어서의 각 층의 막두께 방향의 리타데이션(단위: nm)을 나타냄).
[2] [1]에 따른 휘도 향상 필름은, 상술한 녹색광 반사층이 반사 중심 파장 500~599nm, 반값폭 125nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 것이 바람직하다.
[3] [1] 또는 [2]에 따른 휘도 향상 필름은, 제1 광반사층 및 제2 광반사층 중, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물이고, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 것이 바람직하다.
[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 따른 휘도 향상 필름은, 상술한 반사 편광자의 상술한 λ/4판층측과는 반대측으로 광의 편광 상태를 변화시키는 층을 포함하고, 상술한 광의 편광 상태를 변화시키는 층은 하기 조건을 만족하는 것도 바람직하다.
0＜｜광의 편광 상태를 변화시키는 층의 평균 굴절률-제3 광반사층의 평균 굴절률｜＜0.8
[5] λ/4판과, 반사 편광자를 갖는 휘도 향상 필름이고,
상술한 반사 편광자가, 적어도 2층의 광반사층을 포함하며,
상술한 적어도 2층의 광반사층이 모두 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층이고,
상술한 적어도 2층의 광반사층 중, 적어도 1층의 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물이며, 다른 적어도 1층의 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 휘도 향상 필름.
[6] [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 따른 휘도 향상 필름과, 편광자를 포함하는 편광판을 갖고,
λ/4판의 지상축과 편광자의 흡수축이 이루는 각이 30~60°이며,
편광판, λ/4판 및 반사 편광자가 이 순서로 직접 접촉하거나, 또는 접착층을 통하여 적층된, 광학 시트 부재.
[7] 액정 셀과,
[1] 내지 [5] 중 어느 하나에 따른 휘도 향상 필름 또는 [6]에 따른 광학 시트 부재와, 백라이트 유닛을 이 순서로 갖고;
백라이트 유닛이,
430~480nm의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 청색광과,
500~600nm의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 녹색광과,
600~700nm의 파장 대역에 발광 강도의 피크 중 적어도 일부를 갖는 적색광을 발광하는 광원을 구비하며;
백라이트 유닛이 광원의 후부에, 광원으로부터 발광되어 휘도 향상 필름 또는 광학 시트 부재에서 반사된 광의 편광 상태의 변환 및 반사를 하는 반사 부재를 구비하는, 액정 표시 장치.
[8] [7]에 따른 액정 표시 장치는, 상술한 청색광, 상술한 녹색광 및 상술한 적색광의 반값폭이 100nm 이하인 것이 바람직하다.
[9] [7] 또는 [8]에 따른 액정 표시 장치는, 광원이, 상술한 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드와, 청색 발광 다이오드의 청색광이 입사했을 때에 상술한 녹색광과 상술한 적색광을 발광하는 형광 재료를 갖는 광원, 또는,
300nm 이상 430nm 미만의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 UV광을 발광하는 UV 발광 다이오드와, UV 발광 다이오드의 상술한 UV광이 입사했을 때에 상술한 청색광과 상술한 녹색광과 상술한 적색광을 발광하는 형광 재료를 갖는 광원인 것이 바람직하다.
[10] [9]에 따른 액정 표시 장치는, 형광 재료가 양자 도트 부재인 것이 바람직하다.
[11] [7] 내지 [10] 중 어느 하나에 따른 액정 표시 장치는, 백라이트 유닛의 적색광의 발광 중심 파장과 적색광 반사층의 반사 중심 파장이 하기 식 (가)를 만족하는 것이 바람직하다.
식 (가):
10nm＜(백라이트 유닛의 적색광의 발광 중심 파장-적색광 반사층의 반사 중심 파장)의 절댓값＜50nm
[12] [7] 내지 [11] 중 어느 하나에 따른 액정 표시 장치는, 백라이트 유닛이 프리즘 시트를 2매 구비하고, 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향이 평행인 것도 바람직하다.
[13] [7]에 따른 액정 표시 장치는, 광원이 백색 LED인 것도 바람직하다.
본 발명에 의하면, 액정 표시 장치에 도입했을 때에, 휘도가 높고, 경사 색조 변화를 억제할 수 있는 휘도 향상 필름을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 휘도 향상 필름의 일례의 단면을 나타낸 모식도이고, λ/4판과, 제1 광반사층, 제2 광반사층, 제3 광반사층을 갖는 반사 편광자가, 접착층을 통하여 적층된 양태이다.
도 2는, 본 발명의 휘도 향상 필름의 다른 일례의 단면을 나타낸 모식도이고, λ/4판과, 제1 광반사층, 제2 광반사층, 제3 광반사층을 갖는 반사 편광자가, 직접 접하여 적층된 양태이다.
도 3은, 본 발명의 광학 시트 부재의 일례의 단면을, 백라이트와의 위치 관계와 함께 나타낸 개략도이다.
도 4는, 본 발명의 광학 시트 부재의 다른 일례의 단면을, 백라이트와의 위치 관계와 함께 나타낸 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 광학 시트 부재의 다른 일례의 단면을, 백라이트와의 위치 관계와 함께 나타낸 개략도이다.
도 6은, 본 발명의 액정 표시 장치의 일례의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 7은, 비교예 5의 광학 시트 부재의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 8은, 실시예 12의 광학 시트 부재의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 9는, 실시예 19의 광학 시트 부재의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 10에 있어서, 도 10(a)는 비교예 5의 광학 시트 부재에 대하여, 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 청색광(파장=465nm)의 편광 상태의 천이를 푸앵카레 구(球)로 작도한 경우의 개략도이다. 도 10(b)는 비교예 5의 광학 시트 부재에 대하여, 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 녹색광(파장=535nm)의 편광 상태의 천이를 푸앵카레 구로 작도한 경우의 개략도이다.
도 11에 있어서, 도 11(a)는, 실시예 12의 광학 시트에 대하여, 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 청색광(파장=465nm)의 편광 상태의 천이를 푸앵카레 구로 작도한 경우의 개략도이다. 도 11(b)는 실시예 11의 광학 시트 부재에 대하여, 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 녹색광(파장=535nm)의 편광 상태의 천이를 푸앵카레 구로 작도한 경우의 개략도이다.
도 12에 있어서, 도 12(a)는, 실시예 11의 광학 시트에 대하여, 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 청색광(파장=465nm)의 편광 상태의 천이를 푸앵카레 구로 작도한 경우의 개략도이다. 도 12(b)는 실시예 12의 광학 시트 부재에 대하여, 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 녹색광(파장=535nm)의 편광 상태의 천이를 푸앵카레 구로 작도한 경우의 개략도이다.
도 13은, 광반사층의 나선 구조의 방향이 우측 나선인 경우의, λ/4판의 지상축 방향과 편광자의 흡수축 방향의 관계를 나타내는 도이다.
도 14는, 광반사층의 나선 구조의 방향이 좌측 나선인 경우의, λ/4판의 지상축 방향과 편광자의 흡수축 방향의 관계를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 본 발명의 대표적인 실시형태에 근거하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그와 같은 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서 "~"를 이용하여 나타나는 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로 하여 포함하는 범위를 의미한다.
본 명세서 중, 피크의 "반값폭"이란, 피크 높이 1/2에서의 피크의 폭을 말한다.
광반사층의 반사 중심 파장과 반값폭은 하기와 같이 구할 수 있다.
분광 광도계 UV3150(시마즈 세이사쿠쇼)를 이용하여 광반사층의 투과 스펙트럼을 측정하면, 선택 반사 영역에 투과율의 저하 피크가 보인다. 이 가장 큰 피크 높이의 1/2의 높이의 투과율이 되는 2개의 파장 중, 단파측의 파장의 값을 λ1(nm), 장파측의 파장의 값을 λ2(nm)로 하면, 반사 중심 파장과 반값폭은 하기 식으로 나타낼 수 있다.
반사 중심 파장=(λ1+λ2)/2
반값폭=(λ2-λ1)
본 명세서에 있어서, Re(λ), Rth(λ)는, 각각, 파장 λ에 있어서의 면내의 리타데이션, 및 두께 방향의 리타데이션을 나타낸다. 단위는 모두 nm이다. Re(λ)는 KOBRA 21ADH, 또는 WR(오지 게이소쿠 기키(주)제)에 있어서, 파장 λnm의 광을 필름 법선 방향으로 입사시켜 측정된다. 측정 파장 λnm의 선택 시에는, 파장 선택 필터를 매뉴얼로 교환하거나, 또는 측정값을 프로그램 등으로 변환하여 측정할 수 있다. 측정되는 필름이, 1축 또는 2축의 굴절률 타원체로 나타나는 것인 경우에는, 이하의 방법에 의하여 Rth(λ)가 산출된다. 또한, 이 측정 방법은, 후술하는 광학 이방성층 중의 디스코틱 액정 분자의 배향층측의 평균 틸트각, 그 반대측의 평균 틸트각의 측정에 있어서도 일부 이용된다.
Rth(λ)는, Re(λ)를, 면내의 지상축(KOBRA 21ADH, 또는 WR에 의하여 판단됨)을 경사축(회전축)으로 하고(지상축이 없는 경우에는, 필름면 내의 임의의 방향을 회전축으로 함), 필름 법선 방향에 대하여 법선 방향으로부터 편측 50°까지 10도 스텝으로 각각 그 경사진 방향으로부터 파장 λnm의 광을 입사시켜 전부 6점 측정하여, 그 측정된 리타데이션값과 평균 굴절률의 가정값 및 입력된 막두께값을 근거로 KOBRA 21ADH 또는 WR이 산출한다. 상기에 있어서, 법선 방향으로부터 면내의 지상축을 회전축으로 하고, 임의의 경사 각도에 리타데이션의 값이 제로가 되는 방향을 갖는 필름인 경우에는, 그 경사 각도보다 큰 경사 각도에서의 리타데이션값은 그 부호를 부(負)로 변경한 후, KOBRA 21ADH, 또는 WR이 산출한다. 또한, 지상축을 경사축(회전축)으로 하고(지상축이 없는 경우에는, 필름면 내의 임의의 방향을 회전축으로 함), 임의의 경사진 2방향으로부터 리타데이션값을 측정하여, 그 값과 평균 굴절률의 가정값, 및 입력된 막두께값을 근거로, 이하의 식 (A), 및 식 (B)로부터 Rth를 산출할 수도 있다.
[수학식 1]
Figure pct00001
또한, 상기의 Re(θ)는 법선 방향으로부터 각도 θ 경사진 방향에 있어서의 리타데이션값을 나타낸다. 또, 식 (A)에 있어서의 nx는, 면내에 있어서의 지상축 방향의 굴절률을 나타내고, ny는, 면내에 있어서 nx에 직교하는 방향의 굴절률을 나타내며, nz는, nx 및 ny에 직교하는 방향의 굴절률을 나타낸다. d는 막두께이다.
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d··········식 (B)
측정되는 필름이, 1축이나 2축의 굴절률 타원체로 표현할 수 없는 것, 이른바 광학축(optic axis)이 없는 필름인 경우에는, 이하의 방법에 의하여, Rth(λ)는 산출된다. Rth(λ)는, 상술한 Re(λ)를, 면내의 지상축(KOBRA 21ADH, 또는 WR에 의하여 판단됨)을 경사축(회전축)으로 하고, 필름 법선 방향에 대하여 -50°부터 +50°까지 10°스텝으로 각각 그 경사진 방향으로부터 파장 λnm의 광을 입사시켜 11점 측정하여, 그 측정된 리타데이션값과 평균 굴절률의 가정값 및 입력된 막두께값을 근거로 KOBRA 21ADH 또는 WR이 산출한다. 또, 상기의 측정에 있어서, 평균 굴절률의 가정값은, 폴리머 핸드북(JOHN WILEY＆SONS, INC), 각종 광학 필름의 카탈로그의 값을 사용할 수 있다. 평균 굴절률의 값을 알지 못하는 것에 대해서는, 아베 굴절계로 측정할 수 있다. 주된 광학 필름의 평균 굴절률의 값을 이하에 예시한다: 셀룰로스아실레이트(1.48), 사이클로올레핀 폴리머(1.52), 폴리카보네이트(1.59), 폴리메틸메타크릴레이트(1.49), 폴리스타이렌(1.59)이다. 이들 평균 굴절률의 가정값과 막두께를 입력함으로써, KOBRA 21ADH 또는 WR은 nx, ny, nz를 산출한다. 이 산출된 nx, ny, nz로부터 Nz=(nx-nz)/(nx-ny)가 더 산출된다.
콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층에 있어서는, 액정 본래의 상광 굴절률 no와 이상광 굴절률 ne를 이용하면, 면내의 굴절률의 평균값은
(nx+ny)/2=(no+ne)/2
로 나타난다.
또, 막두께 방향의 굴절률은 no가 되기 때문에, 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층의 Rth는 하기 식으로 나타낼 수 있다. 본 발명의 휘도 향상 필름은, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층의 Rth는 하기 식을 이용하여 계산한 값을 채용하고, 파장 λnm일 때의 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층의 Rth를 Rth(λ)라고 기재한다.
Rth={(no+ne)/2-no}×d={(ne-no)/2}×d
또한, ne 및 no는 아베 굴절계로 측정할 수 있다.
또, 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 층의 Rth를 얻는 방법으로서, 편광 엘립소미터를 이용한 방법을 적용할 수도 있다.
예를 들면, M. Kimura et al. Jpn. J. Appl. Phys. 48(2009) 03B021에 기재되어 있는 바와 같이 엘립소미터 측정법을 이용하면, 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 층의 두께, 피치, 비틀림각 등이 얻어져, 그로부터 Rth의 값을 얻을 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, "가시광"이란, 380nm~780nm를 말한다. 또, 본 명세서에서는, 측정 파장에 대하여 특별히 부기가 없는 경우에는, 측정 파장은 550nm이다.
또, 본 명세서에 있어서, 각도(예를 들면 "90°" 등의 각도), 및 그 관계(예를 들면 "직교", "평행", 및 "45°로 교차" 등)에 대해서는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 허용되는 오차의 범위를 포함하는 것으로 한다. 예를 들면, 엄밀한 각도 ±10° 미만의 범위 내인 것 등을 의미하며, 엄밀한 각도와의 오차는, 5° 이하인 것이 바람직하고, 3° 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 편광자 또는 편광판의 "흡수축"은, 흡광도가 가장 높은 방향을 의미한다. "투과축"은, "흡수축"과 90°의 각도를 이루는 방향을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 위상차 필름 등의 "지상축"은, 굴절률이 최대가 되는 방향을 의미한다.
또한, 본 명세서에 있어서, "편광자"와 "반사 편광자"는 구별하여 이용된다.
또, 본 명세서에 있어서, 위상차 영역, 위상차 필름, 및 액정층 등의 각 부재의 광학 특성을 나타내는 수치, 수치 범위, 및 정성적인 표현(예를 들면, "동등", "동일하다" 등의 표현)에 대해서는, 액정 표시 장치나 그에 이용되는 부재에 대하여 일반적으로 허용되는 오차를 포함하는 수치, 수치 범위 및 성질을 나타내고 있다고 해석되는 것으로 한다.
또, 본 명세서에서 "정면"이란, 표시면에 대한 법선 방향을 의미하고, "정면 콘트라스트(CR)"는, 표시면의 법선 방향에 있어서 측정되는 백 휘도 및 흑 휘도로부터 산출되는 콘트라스트를 말하는 것으로 한다.
[휘도 향상 필름]
본 발명의 휘도 향상 필름은, λ/4판과, 반사 편광자를 갖는 휘도 향상 필름이고,
반사 편광자가, λ/4판측으로부터 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층을 이 순서로 포함하며,
제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층이 모두 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층이고,
제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층 중, 어느 1개가 반사 중심 파장 380~499nm이고 또한 반값폭 100nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 청색광 반사층이며, 어느 1개가 반사 중심 파장 500~599nm, 반값폭 200nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 녹색광 반사층이고, 어느 1개가 반사 중심 파장 600~750nm, 반값폭 150nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 적색광 반사층이며,
제1 광반사층의 Rth(550)와 제2 광반사층의 Rth(550)의 부호가 반대인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 휘도 향상 필름은, 액정 표시 장치에 도입했을 때에, 휘도가 높고, 경사 색조 변화를 억제할 수 있다.
본 발명의 휘도 향상 필름을 액정 표시 장치에 도입했을 때에, 휘도가 높아지는 메커니즘을 이하에 설명한다.
본 발명의 휘도 향상 필름은 반사 편광자를 갖고, 반사 편광자에 포함되는 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층은, 우원편광 또는 좌원편광 중 적어도 한쪽을 그 반사 중심 파장의 근방의 파장 대역에 있어서 반사할 수 있다. 본 발명의 휘도 향상 필름에서는, 반사 편광자에 포함되는 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층 중, 어느 1개가 청색광 반사층이고, 어느 1개가 녹색광 반사층이며, 어느 1개가 적색광 반사층인 것으로, 반사 편광자는 청색광, 녹색광 및 적색광의 각각 대하여 우원편광 또는 좌원편광 중 적어도 한쪽을 반사할 수 있다. 또, λ/4판은, 파장 λnm의 광을 원편광으로부터 직선 편광으로 변환할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 제1 편광 상태의 원편광(예를 들면, 우원편광)이 반사 편광자에 의하여 실질적으로 반사되고, 한편 제2 편광 상태의 원편광(예를 들면, 좌원편광)이 실질적으로 상술한 반사 편광자를 투과하며, 상술한 반사 편광자를 투과한 제2 편광 상태(예를 들면, 좌원편광)의 광은 λ/4판에 의하여 직선 편광으로 변환된다. 그 후, 상술한 편광판의 편광자(직선 편광자)를 실질적으로 투과하는 것이 바람직하다. 또한, 후술하는 반사 부재(도광기, 광공진기라고 불리는 경우도 있음)에서 반사 편광자에 의하여 실질적으로 반사된 제1 편광 상태의 광이 그 방향 및 편광 상태가 랜덤화되고 재순환되어, 반사 편광자에 의하여 재차 제1 편광 상태의 원편광으로서 일부가 반사되며, 제2 편광 상태의 원편광으로서 나머지의 일부가 투과함으로써 백라이트측에서의 광이용률을 높여, 액정 표시 장치의 밝기를 향상시킬 수 있다.
반사 편광자로부터 출사되는 광, 즉 반사 편광자의 투과광 및 반사광의 편광 상태는, 예를 들면 Axometrics사의 Axoscan으로 편광 측정함으로써 계측할 수 있다.
본 발명의 휘도 향상 필름을 액정 표시 장치에 도입했을 때에 경사 색조 변화를 억제할 수 있는 메커니즘을 이하에 설명한다. 여기에서, 본 발명의 휘도 향상 필름에서는, 제1, 제2, 제3 광반사층 중, 어느 층에 청색광 반사층, 녹색광 반사층 및 적색광 반사층을 배치하는지, 즉 청색광 반사층, 녹색광 반사층 및 적색광 반사층의 적층 순서는 상관 없다. 제1, 제2, 제3 광반사층 중, 어느 층에 청색광 반사층, 녹색광 반사층 및 적색광 반사층을 배치하는지, 즉 청색광 반사층, 녹색광 반사층 및 적색광 반사층의 적층 순서는, 어떤 순서로도 휘도를 향상시킬 수 있고, 경사 색조 변화를 억제할 수 있다.
종래의 휘도 향상 필름을 액정 표시 장치에 도입했을 때에 경사 방위에서는 제1, 제2, 제3 광반사층의 영향으로 색 변화(경사 색조 변화)가 발생한다. 이 이유는 이하의 2가지이다. 첫번째의 이유는, 경사 방위에 있어서, 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층의 반사율의 피크 파장은 정면의 피크 파장에 대하여 단파측으로 시프트하는 것이다. 예를 들면, 500~599nm의 파장 대역에 반사 중심 파장을 갖는 광반사층은, 경사 방위에서는 400~499nm의 파장 대역으로 중심 파장이 시프트하는 경우가 있다. 또 하나의 이유는, 광반사층은 반사하지 않는 파장 영역에 있어서는 부의 C 플레이트(Rth에서는 정(正)의 위상차판)로서 작용하기 때문에, 경사 방위에서는 리타데이션의 영향으로 색 변화가 발생한다.
본 발명에서는, 경사 색조 변화에 대한 영향이 큰 것이 제1, 제2 광반사층의 영향인 것을 발견하여, 제1 광반사층의 Rth(550)와 제2 광반사층의 Rth(550)의 부호가 반대인 것에 의하여, 액정 표시 장치에 도입했을 때에 경사 색조 변화를 개선할 수 있다.
제1 광반사층 및 상술한 제2 광반사층 중, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물이고, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 것이 바람직하다. 이하에, 대표예로서 비교예 5 및 실시예 12의 광학 시트 부재를 이용하고, 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 광반사층 및 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 광반사층을 이용하여 경사 색조 변화가 개선되는 이유를 설명한다.
도 7은 비교예 5의 광학 시트 부재의 구성, 도 8은 본 발명의 광학 시트 부재이며 실시예 12의 광학 시트 부재의 구성이다.
비교예 5의 광학 시트 부재에 관한 도 7에서는, 광원측으로부터, 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 청색광(B) 반사층, 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 적색광(R) 반사층, 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 녹색광(G) 반사층, λ/4판(원반 형상 액정 화합물의 수직 배향층), 지지체, 편광자의 순서로 되어 있다. 편광자의 투과축은 0° 방향, λ/4판의 지상축은 45° 방향이다.
한편, 본 발명의 광학 시트 부재인 실시예 12의 광학 시트 부재에 관한 도 8에서는, 도 7 중 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 적색광(R) 반사층이, 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 적색광 반사층으로 변경되어 있다.
먼저, 도 7에 나타낸 비교예 5의 광학 시트 부재에 있어서의, 경사 색조 발생을 도 10에 도시한 푸앵카레 구를 이용하여 설명한다. 도 10은 푸앵카레 구를 S3축 방향으로부터 보았을 때의 도면이다.
먼저 도 10(a)에서, 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 청색광(파장=465nm)의 편광 상태의 천이를 설명한다. 이하, 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 각 부재에 입사하는 광을, 경사광이라고도 한다.
광원을 나온 청색광의 경사광은 무편광 상태이지만, 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 청색광(B) 반사층(16B-r)을 통과해도 무편광인 채로 되어 있다. 이 이유는, 하기와 같다. 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 청색광(B) 반사층은 경사광에서는 반사 중심 파장 및 선택 반사 영역(광반사층의 반사 스펙트럼에 있어서, 반사 중심 파장을 정점으로 하는 피크)이 자외광의 영역으로 단파 시프트하므로, 청색광의 경사광에 대해서는 광반사층으로서가 아닌 Rth가 정의 리타데이션층으로서 작용하지만, 입사광이 무편광이므로 출사광도 무편광인 채로 되어 있다.
다음의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 적색광(R) 반사층(16R-r)에서는, 경사광에 대해서는 선택 반사 영역이 녹색광의 영역으로 단파 시프트하므로, 청색광의 경사광에 대해서는 광반사층으로서가 아닌 Rth가 정의 리타데이션층으로서 작용하지만, 여기에서도 마찬가지로 입사광이 무편광이므로 출사광도 무편광인 채로 되어 있다.
다음의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 녹색광(G) 반사층(16G-r)에서는, 경사광에 대해서는 선택 반사 영역이 청색광의 영역으로 단파 시프트하므로, 청색광의 경사광에 대해서는 광반사층으로서 작용함과 함께, 광반사되지 않고 투과하는 광은 Rth가 정의 리타데이션의 영향을 받는다. 이로 인하여, 무편광이었던 청색광의 경사광의 투과광은, 좌원편광으로부터 정의 Rth의 영향을 받아, 도 10(a)의 포인트 A1의 편광 상태가 된다.
다음의 λ/4판의 원반 형상 화합물의 수직 배향층에서는, 포인트 A1의 편광 상태는 λ/4판의 리타데이션의 작용을 받아, S2 부근의 축을 중심으로 우측으로 약 90° 회전하여, A2 상태가 된다.
다음의 지지체에서는, 면내, 막두께 방향으로 이방성이 없는 필름을 이용한 경우에는 A2로부터 움직이지 않는다.
다음의 편광자에서는, 편광자의 투과축이 포인트 T0이 된다. A2를 S1축 상에 투영한 A1'과 T0의 거리가 작을수록 편광자 투과율이 커지지만, A2'는 T0에 가까운 장소로 되어 있기 때문에, 결국, 청색광의 경사광은, 완전한 직선 편광으로 변환되는 경우와 비교하여 90% 이상의 투과율을 유지할 수 있다.
한편, 도 10(b)에서 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 녹색광(파장=535nm)의 편광 상태의 천이를 설명한다. 광원을 나온 무편광 상태의 녹색광의 경사광에서도 도 10(a)에 나타낸 청색광의 경사광과 마찬가지로, 광원을 나온 무편광 상태의 녹색광의 경사광은, 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 청색광(B) 반사층(16B-r)의 투과 후, 무편광인 채로 되어 있다.
다음의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 적색광(R) 반사층(16R-r)에서는, 적색광(R) 반사층은 경사광에 대해서는 선택 반사 영역이 녹색광의 영역으로 단파 시프트하므로, 녹색광의 경사광에 대해서는 광반사층으로서 작용함과 함께, 광반사되지 않고 투과하는 광은 Rth가 정의 리타데이션의 영향을 받는다. 이로 인하여, 무편광이었던 녹색광의 경사광의 투과광은, 좌원편광으로부터 정의 Rth의 영향을 받아, 도 10(b)에 있어서의 포인트 B1의 편광 상태가 된다.
다음의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 녹색광(G) 반사층(16G-r)에서는, 경사광에 대해서는 선택 반사 영역이 청색광의 영역으로 단파 시프트하므로, 녹색광의 경사광에 대해서는 Rth가 정의 리타데이션층으로서 작용한다. 이로 인하여, 포인트 B1은 정의 Rth의 영향을 받아, 포인트 B2의 편광 상태가 된다.
다음의 λ/4판의 원반 형상 화합물의 수직 배향층에서는, 포인트 B2의 편광 상태는 λ/4판의 리타데이션의 작용을 받아, S2 부근의 축을 중심으로 우측으로 약 90° 회전하여, B3 상태가 된다.
다음의 지지체에서는, 면내, 막두께 방향으로 이방성이 없는 필름을 이용한 경우에는 B3으로부터 움직이지 않는다.
다음의 편광자에서는, B3을 S1축 상에 투영한 B3'은 T0에서 먼 장소로 되어 있기 때문에, 결국, 녹색광의 경사광은, 완전한 직선 편광으로 변환되는 경우와 비교하여 70% 이하의 투과율로 떨어져 버린다.
마지막으로, 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 적색광(파장=635nm)의 편광 상태의 천이를, 도면을 참조하지 않고 설명한다. 광원을 나온 무편광 상태의 적색광의 경사광은, 경사광에 대해서는 선택 반사 영역이 자외광의 영역에 단파 시프트하는 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 청색광(B) 반사층(16B-r)에 의하여, 광반사도 되지 않고, 투과하는 광도 무편광 상태인 채로 되어 있다.
다음으로, 경사광에 대해서는 선택 반사 영역이 녹색광의 영역에 단파 시프트하는 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 적색광(R) 반사층(16R-r)에서는, 광반사되지 않고 투과하는 적색광의 경사광은 무편광인 채로 되어 있다.
다음의 녹색광(G) 반사층(16G-r)에서도 적색광은 광반사되지 않고, 투과하는 광도 무편광 상태인 채로 되어 있다.
따라서, 적색광의 경사광은, 제3, 제2 및 제1 광반사층, λ/4판 및 지지체를 무편광인 채로 투과한 후, 편광자를 투과한다. 이로 인하여, 적색광의 경사광은 대략 완전한 직선 편광이 되어, 투과율의 저하가 없다.
이상으로부터, 도 7에 나타낸 비교예 5의 광학 시트 부재에 경사광이 입사하면, 청색광과 녹색광과 적색광의 투과율 밸런스가 나빠져, 경사 색 변화의 원인이 된다.
이에 대하여, 도 8에 나타낸 실시예 12의 광학 시트 부재에 있어서의, 경사 색조 발생을 도 11에 도시한 푸앵카레 구를 이용하여 설명한다. 도 11은 푸앵카레 구를 S3축 방향으로부터 보았을 때의 도면이다.
먼저 도 11(a)에서 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 청색광(파장=465nm)의 편광 상태의 천이를 설명한다.
비교예 5의 광학 시트 부재에 대하여, 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 적색광(R) 반사층(16R-r)이, 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 층(16R-d)으로 변경되어 있지만 청색광에 대해서는 무편광인 채로 투과하므로, 실시예 12의 광학 시트 부재를 투과하는 청색광의 경사광은 비교예 5의 광학 시트 부재를 투과하는 청색광의 경사광과 완전히 동일하게 천이하여, 결국 청색광의 경사광의 투과율은 상술한 비교예 5의 광학 시트 부재의 경우와 동일하다.
한편, 도 11(b)에서 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 녹색광(파장=535nm)의 편광 상태의 천이를 설명한다.
광원을 나온 무편광 상태의 녹색광의 경사광에서도 도 11(a)에 나타낸 청색광의 경사광과 마찬가지로, 광원을 나온 무편광 상태의 녹색광의 경사광은, 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 청색광(B) 반사층(16B-r)의 투과 후, 무편광인 채로 되어 있다.
다음의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 적색광(R) 반사층(16R-d)에서는, 적색광(R) 반사층은 경사광에 대해서는 선택 반사 영역이 녹색광의 영역으로 단파 시프트하므로, 녹색광의 경사광에 대해서는 광반사층으로서 작용함과 함께, 광반사되지 않고 투과하는 광은 Rth가 부의 리타데이션의 영향을 받는다. 이로써, 무편광이었던 녹색광의 경사광의 투과광은, 좌원편광으로부터 부의 Rth의 영향을 받아, 도 11(b)에 있어서의 포인트 B1의 편광 상태가 된다. 비교예 5의 광학 시트 부재에 대하여, 적색광(R) 반사층의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물로 변경됨으로써, 적색광 반사층의 Rth의 부호가 정에서 부가 되어, 실시예 12의 광학 시트 부재를 이용한 경우의 도 11(b)의 B1의 장소가, 비교예 5의 광학 시트 부재를 이용한 경우의 도 10(b)의 B1의 장소와 반대의 방향이 된다.
다음의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 녹색광(G) 반사층(16G-r)에서는, 경사광에 대해서는 선택 반사 영역이 청색광의 영역으로 단파 시프트하므로, 녹색광의 경사광에 대해서는 Rth가 정의 리타데이션층으로서 작용한다. 이로 인하여, 포인트 B1은 정의 Rth의 영향을 받아, 포인트 B2의 편광 상태가 된다. 실시예 12의 광학 시트 부재를 이용한 경우의 도 11(b)의 B2의 장소가, 비교예 5의 광학 시트 부재를 이용한 경우의 도 10(b)의 경우의 B2의 장소와 달리, 좌원편광의 근처에 있다.
다음의 λ/4판의 원반 형상 화합물의 수직 배향층에서는, 포인트 B2의 편광 상태는 λ/4판의 리타데이션의 작용을 받아, S2 부근의 축을 중심으로 우측으로 약 90° 회전하여, B3 상태가 된다.
다음의 지지체에서는, 면내, 막두께 방향으로 이방성이 없는 필름을 이용한 경우에는 B3으로부터 움직이지 않는다.
다음의 편광자에서는, B3을 S1축 상에 투영한 B3'은 T0에 가까운 장소로 되어 있기 때문에, 결국, 녹색광의 경사광은, 완전한 직선 편광으로 변환되는 경우와 비교하여 80% 이상의 투과율을 유지할 수 있다.
편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 적색광에 관해서는, 비교예 5의 광학 시트 부재에 있어서의 적색광의 경사광의 설명과 동일하다. 즉, 적색광의 경사광은, 제3, 제2 및 제1 광반사층, λ/4판 및 지지체를 무편광인 채로 투과한 후, 편광자를 투과한다. 이로 인하여, 적색광의 경사광은 대략 완전한 직선 편광이 되어, 투과율의 저하가 없다.
이상으로부터, 제1 광반사층 및 상술한 제2 광반사층 중, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물이고, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 실시예 12의 광학 시트 부재에 경사광이 입사하면, 제1 광반사층 및 상술한 제2 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료가 모두 봉 형상 액정 화합물인 비교예 5의 광학 시트 부재에 경사광이 입사한 경우와 비교하여 청색광과 녹색광과 적색광의 투과율 밸런스가 양호해져, 경사 색 변화가 해소되는 것을 알 수 있다.
콜레스테릭의 청색광 반사층, 녹색광 반사층, 적색광 반사층의 배치(6과 같음) 및 봉 형상 액정 화합물과 원반 형상 액정 화합물의 배치(8과 같음)의 조합을 변경한 경우에도 상기 실시예 12 및 비교예 5의 광학 시트 부재의 예와 마찬가지로, 푸앵카레 구 상에서의 경사 방향에서 입사한 광의 천이 상태를 고려함으로써 경사 색 변화의 우열을 정할 수 있다.
제1 광반사층과 제2 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료 중 어느 한쪽이 봉 형상 화합물이고 다른 한쪽이 원반 형상 액정 화합물인 것이 경사 색 변화 개선의 관점에서 바람직하고, 제1 광반사층과 제2 광반사층과 제3 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료가 후술하는 실시예 11~16, 24와 동일한 구성인 것이 보다 바람직하며, 하기의 표 1에 기재된 후술하는 실시예 11~12, 24와 동일한 구성인 것이 특히 바람직하다.
[표 1]
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상기 표 1의 좌측으로부터 2번째의 컬럼에 기재된 실시예 11과 동일한 구성인 광학 시트 부재에 대하여, 각각 편광자의 지상축 방향에 극각 60°로 입사하는 청색광 및 녹색광의 편광 상태의 천이를 각각 도 12(a) 및 도 12(b)에 나타냈다. 도 12는 푸앵카레 구를 S3축 방향으로부터 보았을 때의 도면이다.
또한, 제1 및 제2 광반사층의 액정 재료의 특성뿐만 아니라, λ/4판, 지지체의 Re, Rth를 변경하는 것에 의해서도 청색광, 녹색광, 적색광의 투과율의 밸런스를 변경할 수 있다.
<구성>
본 발명의 휘도 향상 필름의 구성을, 도면에 근거하여 설명한다.
도 1에, 본 발명의 휘도 향상 필름(11)의 일례로서, 제1 광반사층(14a), 제2 광반사층(14b), 제3 광반사층(14c)의 3층으로 이루어지는 반사 편광자(13)가, 접착층(20)을 통하여, λ/4판(12)에 적층되어 있는 양태를 나타냈다. 본 발명의 휘도 향상 필름(11)은 도 1의 양태에 한정되는 것은 아니고, 도 2에 나타내는 바와 같이 상술한 제1 광반사층(14a), 상술한 제2 광반사층(14b), 상술한 제3 광반사층(14c)의 3층을 포함하는 반사 편광자(13)는 λ/4판(12)에 직접 접촉하고 있어도 된다. 또한, 상술한 반사 편광자(13)는 상술한 제1 광반사층(14a), 상술한 제2 광반사층(14b), 상술한 제3 광반사층(14c) 이외의 층을 갖고 있어도 된다. 예를 들면, 도 2에 나타내는 양태는, 제2 광반사층(14b)이, 제1 광반사층(14a) 위에 접착층(20)을 통하여 적층되어 있는 양태이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 λ/4판(12)은, 단층이어도 되고, 2층 이상의 적층체여도 되며, 2층 이상의 적층체인 것이 바람직하다.
본 발명의 휘도 향상 필름의 막두께가 3~120μm인 것이 바람직하고, 5~100μm인 것이 보다 바람직하며, 6~90μm인 것이 특히 바람직하다.
<반사 편광자>
상술한 반사 편광자는, λ/4판측으로부터 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층을 이 순서로 포함하고, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층이 모두 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층이다.
상술한 휘도 향상 필름의 막두께를 얇게 하는 관점에서, 상술한 반사 편광자는 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층으로서 상술한 제1 광반사층, 상술한 제2 광반사층, 상술한 제3 광반사층만을 갖는 것이 바람직하고, 즉 그 외의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층을 갖지 않는 것이 바람직하다.
제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층 중, 어느 1개가 반사 중심 파장 380~499nm이고 또한 반값폭 100nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 청색광 반사층이며, 어느 1개가 반사 중심 파장 500~599nm, 반값폭 200nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 녹색광 반사층이고, 어느 1개가 반사 중심 파장 600~750nm, 반값폭 150nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 적색광 반사층이다.
청색광 반사층은, 380~499nm의 파장 대역에 반사 중심 파장을 갖고, 반값폭이 100nm 이하인 반사율의 피크를 갖는다.
청색광 반사층의 반사 중심 파장은, 430~480nm의 파장 대역에 있는 것이 바람직하고, 430~470nm의 파장 대역에 있는 것이 보다 바람직하다.
청색광 반사층의 반사율의 피크의 반값폭은 100nm 이하인 것이 바람직하고, 이 반사율의 피크의 반값폭이 90nm 이하인 것이 보다 바람직하며, 이 반사율의 피크의 반값폭이 80nm 이하인 것이 특히 바람직하다.
청색광 반사층은, 500~750nm의 파장 대역에 반사율의 피크를 갖지 않는 것이 바람직하다. 또, 청색광 반사층은, 500~750nm의 평균 반사율이 5% 이하인 것이 바람직하다.
청색광 반사층은, Rth(550)의 절댓값이 50~300nm인 것이 바람직하고, 80~270nm인 것이 보다 바람직하다.
청색광 반사층은, 막두께(d)가 0.5~3.0μm인 것이 바람직하고, 1.0~2.6μm인 것이 보다 바람직하다.
녹색광 반사층은, 500~599nm의 파장 대역에 반사 중심 파장을 갖고, 반값폭이 200nm 이하인 반사율의 피크를 갖는다.
녹색광 반사층의 반사 중심 파장은, 520~590nm의 파장 대역에 있는 것이 바람직하고, 520~580nm의 파장 대역에 있는 것이 보다 바람직하다.
녹색광 반사층의 반사율의 피크의 반값폭은 160nm 이하인 것이 바람직하고, 이 반사율의 피크의 반값폭이 125nm 이하인 것이 보다 바람직하며, 이 반사율의 피크의 반값폭이 100nm 이하인 것이 더 바람직하고, 이 반사율의 피크의 반값폭이 95nm 이하인 것이 특히 바람직하다.
녹색광 반사층은, 380~499nm 및 600~750nm의 파장 대역에 반사율의 피크를 갖지 않는 것이 바람직하다. 또, 녹색광 반사층은, 380~499nm 및 600~750nm의 평균 반사율이 5% 이하인 것이 바람직하다.
녹색광 반사층은, Rth(550)의 절댓값이 70~350nm인 것이 바람직하고, 100~330nm인 것이 보다 바람직하다.
녹색광 반사층은, 막두께(d)가 0.8~3.6μm인 것이 바람직하고, 1.5μm 이상 3.3μm 미만인 것이 보다 바람직하다.
적색광 반사층은, 600~750nm의 파장 대역에 반사 중심 파장을 갖고, 반값폭이 150nm 이하인 반사율의 피크를 갖는다.
적색광 반사층의 반사 중심 파장은, 610~690nm의 파장 대역에 있는 것이 바람직하고, 610~660nm의 파장 대역에 있는 것이 보다 바람직하다.
적색광 반사층의 반사율의 피크의 반값폭은 130nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 이 반사율의 피크의 반값폭이 110nm 이하인 것이 특히 바람직하며, 이 반사율의 피크의 반값폭이 100nm 이하인 것이 특히 바람직하다.
적색광 반사층은, 380~499nm 및 500~599nm의 파장 대역에 반사율의 피크를 갖지 않는 것이 바람직하다. 또, 적색광 반사층은, 380~499nm 및 500~599nm의 평균 반사율이 5% 이하인 것이 바람직하다.
적색광 반사층은, Rth(550)의 절댓값이 80~400nm인 것이 바람직하고, 120~350nm인 것이 보다 바람직하다.
적색광 반사층은, 막두께(d)가 1.0~4.0μm인 것이 바람직하고, 1.5~3.5μm인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 청녹적 각각의 광반사층의 반사 대역을 확대할 수 있다. 이 반사 대역의 확대에는, 콜레스테릭 액정상의 나선 피치가 서서히 변화함으로써, 넓은 반값폭을 실현할 수 있는 피치 그레이디언트법을 이용할 수 있다. 피치 그레이디언트법에 관해서는 1995년(Nature 378, 467-469 1995)이나 일본 공개특허공보 평6-281814호나 일본 특허공보 4990426호에 기재된 방법에 의하여 실현될 수 있다.
(콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층)
제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층이 모두 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층이다.
반사율의 피크를 부여하는 파장(즉 반사 중심 파장)은, 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층의 콜레스테릭 액정상 중의 나선 구조의 피치 또는 굴절률을 변경함으로써 조정할 수 있지만, 피치를 변경하는 것은 카이랄제의 첨가량을 변경함으로써 용이하게 조정 가능하다. 구체적으로는 후지필름 연구 보고 No. 50(2005년) p. 60-63에 상세한 기재가 있다.
제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층에 있어서, 각 콜레스테릭 액정상의 나선 구조의 나선 방향은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층의 각 콜레스테릭 액정상의 나선 구조의 나선 방향이 일치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층에 있어서, 각 콜레스테릭 액정상이 모두 우측 나선 구조를 갖고, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층이 모두 우원편광을 반사 중심 파장에 있어서 반사하는 것이 바람직하다. 당연히, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층에 있어서, 각 콜레스테릭 액정상이 모두 좌측 나선 구조를 갖고, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층이 모두 좌원편광을 반사 중심 파장에 있어서 반사하는 것도 바람직하다.
상기의 제1 광반사층의 Rth(550)와 제2 광반사층의 Rth(550)의 부호가 반대인 광학 특성의 실현 수단으로서는, 이와 같이 제1, 제2 광반사층 중, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 콜레스테릭 액정이고, 다른 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 콜레스테릭 액정인 양태로 하는 방법이 바람직하다. 즉, 본 발명의 휘도 향상 필름은, 제1 광반사층 및 제2 광반사층 중, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물이고, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상(이하, 디스코틱이라고도 함) 액정 화합물인 것이 바람직하다. 콜레스테릭 액정 재료로서 봉 형상 액정 화합물을 이용한 광반사층은, Rth는 정이고, 콜레스테릭 액정 재료로서 원반 형상 액정 화합물을 이용한 광반사층은, Rth는 부이기 때문에, 이와 같은 구성으로 함으로써 본 발명의 휘도 향상 필름을 얻기 쉽다.
봉 형상 콜레스테릭 액정 재료를 콜레스테릭 액정 재료로서 이용한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층은, 선택 반사 파장(반사 중심 파장과 동의) 이외의 파장의 광에 대해서는 실질적으로 부 C 플레이트(굴절률 타원체의 3개의 주굴절률 중, 면내의 2개의 주굴절률을 Nx, Ny라고 규정하고, 법선 방향의 하나의 주굴절률을 Nz라고 규정했을 때, Nx=Ny＞Nz의 조건을 만족함)로서 작용하기 때문에, 이를 보상하기 위해서는, 정 C 플레이트(Nz＞Nx=Ny의 조건을 만족함)의 기능을 갖게 하는 것이 필요하다. 지금까지는, 봉 형상 콜레스테릭 액정 재료를 콜레스테릭 액정 재료로서 이용한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층을 보상하기 위하여, 새롭게 콜레스테릭 액정 이외의 재료를 이용한 정 C 플레이트를 마련하는 방법, 또는 λ/4판을 부 Rth로 함으로써, λ/4판에 정 C 플레이트의 기능을 부여하는 방법이 제안되고 있었지만, 반사 편광자에 이용되는 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 층의 일부로서 정 C 플레이트를 마련하는 것은 제안되어 있지 않았다. 또, 원래 원편광 반사에 기여하는 반사 편광자에 이용되는 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 층의 일부를, 디스코틱 액정 화합물을 콜레스테릭 액정 재료로서 이용한 광반사층으로 하는 방법은 제안되어 있지 않았다.
또한, 제3 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료는, 봉 형상 액정 화합물이어도 되고 원반 형상 액정 화합물이어도 된다.
또, 상기와 마찬가지로, 휘도 향상 필름에 이용되는 반사 편광자로서 상기 반사 편광자가 2개 이상의 광반사층을 포함하는 휘도 향상 필름에 있어서는, 반사 편광자에 적어도 하나의 봉 형상 액정 화합물을 콜레스테릭 액정 재료로서 이용한 광반사층과 적어도 하나의 디스코틱 액정 화합물을 콜레스테릭 액정 재료로서 이용한 광반사층을 포함시킴으로써, 반사 편광자에 있어서 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층을 서로 보상할 수 있다. 예를 들면, 반사 편광자가 2개 이상의 광반사층을 포함하는 경우에 있어서, 한쪽이 봉 형상 액정 화합물을 콜레스테릭 액정 재료로서 이용한 광반사층이고, 다른 한쪽이 디스코틱 액정 화합물을 콜레스테릭 액정 재료로서 이용한 광반사층인 경우에 있어서도 상기의 보상 효과를 얻을 수 있다.
콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층의 제조 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 일본 공개특허공보 평1-133003호, 일본 특허공보 3416302호, 일본 특허공보 3363565호, 일본 공개특허공보 평8-271731호에 기재된 방법을 이용할 수 있다.
이하, 일본 공개특허공보 평8-271731호에 기재된 방법에 대하여 설명한다.
상술한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층의 중첩 시에는, 동일한 방향의 원편광을 반사하는 조합으로 이용하는 것이 바람직하다. 이로써 각 층에서 반사되는 원편광의 위상 상태를 갖추어 각 파장역에서 상이한 편광 상태가 되는 것을 방지할 수 있어, 광의 이용 효율을 높일 수 있다.
콜레스테릭 액정 재료로서는, 적절한 것을 이용해도 되고, 특별히 한정은 없지만, 후술하는 봉 형상 액정 화합물 및 원반 형상 액정 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
-봉 형상 액정 화합물-
봉 형상 액정 화합물로서는, 아조메타인류, 아족시류, 사이아노바이페닐류, 사이아노페닐에스터류, 벤조산 에스터류, 사이클로헥세인카복실산 페닐에스터류, 사이아노페닐사이클로헥세인류, 사이아노 치환 페닐피리미딘류, 알콕시 치환 페닐피리미딘류, 페닐다이옥세인류, 톨란류 및 알켄일사이클로헥실벤조나이트릴류가 바람직하게 이용된다. 이상과 같은 저분자 액정성 분자뿐만 아니라, 고분자 액정성 분자도 이용할 수 있다.
봉 형상 액정 화합물을 중합에 의하여 배향을 고정하는 것이 보다 바람직하며, 중합성 봉 형상 액정 화합물로서는, Makromol. Chem., 190권, 2255페이지(1989년), Advanced Materials 5권, 107페이지(1993년), 미국 특허공보 4683327호, 동 5622648호, 동 5770107호, WO95/22586호, 동 95/24455호, 동 97/00600호, 동 98/23580호, 동 98/52905호, 일본 공개특허공보 평1-272551호, 동 6-16616호, 동 7-110469호, 동 11-80081호, 및 일본 특허출원 2001-64627호 등에 기재된 화합물을 이용할 수 있다. 또한 봉 형상 액정 화합물로서는, 예를 들면 일본 공표특허공보 평11-513019호나 일본 공개특허공보 2007-279688호에 기재된 것도 바람직하게 이용할 수 있다.
-원반 형상 액정 화합물-
이하, 원반 형상 액정 화합물을 콜레스테릭 액정 재료로서 이용한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층에 대하여 설명한다.
원반 형상 액정 화합물로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2007-108732호나 일본 공개특허공보 2010-244038호에 기재된 것을 바람직하게 이용할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
이하에, 원반 형상 액정 화합물의 바람직한 예를 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 1]
Figure pct00003
-그 외의 성분-
콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층을 형성하기 위하여 이용되는 조성물은, 콜레스테릭 액정 재료 외에, 카이랄제, 배향 제어제, 중합 개시제, 배향 조제 등의 그 외의 성분을 함유하고 있어도 된다.
상술한 카이랄제는, 공지의 다양한 카이랄제(예를 들면, 액정 디바이스 핸드북, 제3장 4-3항, TN, STN용 카이랄제, 199페이지, 일본 학술 진흥회 제142위원회 편, 1989에 기재)로부터 선택할 수 있다. 카이랄제는, 일반적으로 부제(不齊) 탄소 원자를 포함하지만, 부제 탄소 원자를 포함하지 않는 축성 부제 화합물 혹은 면성 부제 화합물도 카이랄제로서 이용할 수 있다. 축성(軸性) 부제 화합물 또는 면성(面性) 부제 화합물의 예에는, 바이나프틸, 헬리센, 파라사이클로페인 및 이들의 유도체가 포함된다. 카이랄제는, 중합성기를 갖고 있어도 된다. 카이랄제가 중합성기를 가짐과 함께, 병용하는 봉 형상 액정 화합물도 중합성기를 갖는 경우에는, 중합성기를 갖는 카이랄제와 중합성 봉 형상 액정 화합물의 중합 반응에 의하여, 봉 형상 액정 화합물로부터 유도되는 반복 단위와, 카이랄제로부터 유도되는 반복 단위를 갖는 폴리머를 형성할 수 있다. 이 양태에서는, 중합성기를 갖는 카이랄제가 갖는 중합성기는, 중합성 봉 형상 액정 화합물이 갖는 중합성기와, 동종의 기인 것이 바람직하다. 따라서, 카이랄제의 중합성기도, 불포화 중합성기, 에폭시기 또는 아지리딘일기인 것이 바람직하고, 불포화 중합성기인 것이 더 바람직하며, 에틸렌성 불포화 중합성기인 것이 특히 바람직하다.
또, 상술한 카이랄제는, 액정 화합물이어도 된다.
강한 비틀림력을 나타내는 카이랄제로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2010-181852호, 일본 공개특허공보 2003-287623호, 일본 공개특허공보 2002-80851호, 일본 공개특허공보 2002-80478호, 일본 공개특허공보 2002-302487호에 기재된 카이랄제를 들 수 있으며, 본 발명에 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 이들 공개 공보에 기재되어 있는 아이소소바이드 화합물류에 대해서는 대응하는 구조의 아이소만나이드 화합물류를 이용할 수도 있고, 이들 공보에 기재되어 있는 아이소만나이드 화합물류에 대해서는 대응하는 구조의 아이소소바이드 화합물류를 이용할 수도 있다.
상술한 배향 제어제의 예에는, 일본 공개특허공보 2005-99248호의 [0092] 및 [0093] 중에 예시되어 있는 화합물, 일본 공개특허공보 2002-129162호의 [0076] 내지 [0078] 및 [0082] 내지 [0085] 중에 예시되어 있는 화합물, 일본 공개특허공보 2005-99248호의 [0094] 및 [0095] 중에 예시되어 있는 화합물, 일본 공개특허공보 2005-99248호의 [0096] 중에 예시되어 있는 화합물이 포함된다.
불소계 배향 제어제로서, 하기 일반식 (I)로 나타나는 화합물도 바람직하다.
[화학식 2]
Figure pct00004
일반식 (I)에 있어서, L11, L12, L13, L14, L15, L16은 각각 독립적으로 단결합, -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -COS-, -SCO-, -NRCO-, -CONR-(일반식 (I) 중에 있어서의 R은 수소 원자 또는 탄소수가 1~6의 알킬기를 나타냄)을 나타내며, -NRCO-, -CONR-는 용해성을 저감하는 효과가 있고, 막 제작 시에 헤이즈값이 상승하는 경향이 있는 점에서 보다 바람직하게는 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -COS-, -SCO-이며, 화합물의 안정성의 관점에서 더 바람직하게는 -O-, -CO-, -COO-, -OCO-이다. 상기 R이 취할 수 있는 알킬기는, 직쇄상이어도 되고 분지상이어도 된다. 탄소수는 1~3인 것이 보다 바람직하고, 메틸기, 에틸기, n-프로필기를 예시할 수 있다.
Sp11, Sp12, Sp13, Sp14는 각각 독립적으로 단결합 또는 탄소수 1~10의 알킬렌기를 나타내고, 보다 바람직하게는 단결합 또는 탄소수 1~7의 알킬렌기이며, 더 바람직하게는 단결합 또는 탄소수 1~4의 알킬렌기이다. 단, 알킬렌기의 수소 원자는 불소 원자로 치환되고 있어도 된다. 알킬렌기에는, 분지가 있어도 되고 없어도 되지만, 바람직한 것은 분지가 없는 직쇄의 알킬렌기이다. 합성상의 관점에서는, Sp11과 Sp14가 동일하고, 또한 Sp12와 Sp13이 동일한 것이 바람직하다.
A11, A12는 3가 또는 4가의 방향족 탄화 수소이다. 3가 또는 4가의 방향족 탄화 수소기의 탄소수는 6~22인 것이 바람직하고, 6~14인 것이 보다 바람직하며, 6~10인 것이 더 바람직하고, 6인 것이 보다 더 바람직하다. A11, A12로 나타나는 3가 또는 4가의 방향족 탄화 수소기는 치환기를 갖고 있어도 된다. 그와 같은 치환기의 예로서, 탄소수 1~8의 알킬기, 알콕시기, 할로젠 원자, 사이아노기 또는 에스터기를 들 수 있다. 이들 기의 설명과 바람직한 범위에 대해서는, 하기의 T의 대응하는 기재를 참조할 수 있다. A11, A12로 나타나는 3가 또는 4가의 방향족 탄화 수소기에 대한 치환기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 메톡시기, 에톡시기, 브로민 원자, 염소 원자, 사이아노기 등을 들 수 있다. 퍼플루오로알킬 부분을 분자 내에 많이 갖는 분자는, 적은 첨가량으로 액정을 배향시킬 수 있고, 헤이즈 저하로 이어지는 점에서, 분자 내에 퍼플루오로알킬기를 많이 갖도록 A11, A12는 4가인 것이 바람직하다. 합성상의 관점에서는, A11과 A12는 동일한 것이 바람직하다.
T11은
[화학식 3]
Figure pct00005
으로 나타나는 2가의 기 또는 2가의 방향족 복소환기를 나타내는(상기 T11 중에 포함되는 X는 탄소수 1~8의 알킬기, 알콕시기, 할로젠 원자, 사이아노기 또는 에스터기를 나타내며, Ya, Yb, Yc, Yd는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타냄) 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는
[화학식 4]
Figure pct00006
이며, 더 바람직하게는
[화학식 5]
Figure pct00007
이고, 보다 더 바람직하게는,
[화학식 6]
Figure pct00008
이다.
상기 T11 중에 포함되는 X가 취할 수 있는 알킬기의 탄소수는 1~8이며, 1~5인 것이 바람직하고, 1~3인 것이 보다 바람직하다. 알킬기는, 직쇄상, 분지상, 환상 중 어느 하나여도 되고, 직쇄상 또는 분지상인 것이 바람직하다. 바람직한 알킬기로서, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기 등을 예시할 수 있으며, 그 중에서도 메틸기가 바람직하다. 상기 T11 중에 포함되는 X가 취할 수 있는 알콕시기의 알킬 부분에 대해서는, 상기 T11 중에 포함되는 X가 취할 수 있는 알킬기의 설명과 바람직한 범위를 참조할 수 있다. 상기 T11 중에 포함되는 X가 취할 수 있는 할로젠 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자를 들 수 있고, 염소 원자, 브로민 원자가 바람직하다. 상기 T11 중에 포함되는 X가 취할 수 있는 에스터기로서는, R'COO-로 나타나는 기를 예시할 수 있다. R'로서는 탄소수 1~8의 알킬기를 들 수 있다. R'이 취할 수 있는 알킬기의 설명과 바람직한 범위에 대해서는, 상기 T11 중에 포함되는 X가 취할 수 있는 알킬기의 설명과 바람직한 범위를 참조할 수 있다. 에스터의 구체예로서 CH3COO-, C2H5COO-를 들 수 있다. Ya, Yb, Yc, Yd가 취할 수 있는 탄소수 1~4의 알킬기는, 직쇄상이어도 되고 분지상이어도 된다. 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기 등을 예시할 수 있다.
2가의 방향족 복소환기는, 5원, 6원 또는 7원의 복소환을 갖는 것이 바람직하다. 5원환 또는 6원환이 더 바람직하고, 6원환이 가장 바람직하다. 복소환을 구성하는 복소 원자로서는, 질소 원자, 산소 원자 및 황 원자가 바람직하다. 복소환은, 방향족성 복소환인 것이 바람직하다. 방향족성 복소환은, 일반적으로 불포화 복소환이다. 최다 이중 결합을 갖는 불포화 복소환이 더 바람직하다. 복소환의 예에는, 퓨란환, 싸이오펜환, 피롤환, 피롤린환, 피롤리딘환, 옥사졸환, 아이소옥사졸환, 싸이아졸환, 아이소싸이아졸환, 이미다졸환, 이미다졸린환, 이미다졸리딘환, 피라졸환, 피라졸린환, 피라졸리딘환, 트라이아졸환, 퓨라잔환, 테트라졸환, 피란환, 싸이인환, 피리딘환, 피페리딘환, 옥사진환, 모폴린환, 싸이아진환, 피리다진환, 피리미딘환, 피라진환, 피페라진환 및 트라이아진환이 포함된다. 2가의 복소환기는 치환기를 갖고 있어도 된다. 그와 같은 치환기의 예의 설명과 바람직한 범위에 대해서는, 상기의 A1과 A2의 3가 또는 4가의 방향족 탄화 수소가 취할 수 있는 치환기에 관한 설명과 기재를 참조할 수 있다.
Hb11은 탄소수 2~30의 퍼플루오로알킬기를 나타내고, 보다 바람직하게는 탄소수 3~20의 퍼플루오로알킬기이며, 더 바람직하게는 3~10의 퍼플루오로알킬기이다. 퍼플루오로알킬기는, 직쇄상, 분지상, 환상 중 어느 하나여도 되지만, 직쇄상 또는 분지상인 것이 바람직하고, 직쇄상인 것이 보다 바람직하다.
m11, n11은 각각 독립적으로 0에서 3이고, 또한 m11+n11≥1이다. 이 때 복수 존재하는 괄호 내의 구조는 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, 서로 동일한 것이 바람직하다. 일반식 (I)의 m11, n11은, A11, A12의 가수에 의하여 정해지고, 바람직한 범위도 A11, A12의 가수의 바람직한 범위에 의하여 정해진다.
T11 중에 포함되는 o 및 p는 각각 독립적으로 0 이상의 정수이고, o 및 p가 2 이상일 때 복수의 X는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. T11 중에 포함되는 o는 1 또는 2인 것이 바람직하다. T11 중에 포함되는 p는 1~4 중 어느 하나의 정수인 것이 바람직하고, 1 또는 2인 것이 보다 바람직하다.
일반식 (I)로 나타나는 화합물은, 분자 구조가 대칭성을 갖는 것이어도 되고, 대칭성을 갖지 않는 것이어도 된다. 또한, 여기에서 말하는 대칭성이란, 점 대칭, 선 대칭, 회전 대칭 중 어느 하나에 해당하는 것을 의미하고, 비대칭이란 점 대칭, 선 대칭, 회전 대칭 중 어느 것에도 해당하지 않는 것을 의미한다.
일반식 (I)로 나타나는 화합물은, 이상 설명한 퍼플루오로알킬기(Hb11), 연결기 -(-Sp11-L11-Sp12-L12)m11-A11-L13- 및 -L14-A12-(L15-Sp13-L16-Sp14-)n11-, 및 바람직하게는 배제 체적 효과를 갖는 2가의 기인 T를 조합한 화합물이다. 분자 내에 2개 존재하는 퍼플루오로알킬기(Hb11)는 서로 동일한 것이 바람직하고, 분자 내에 존재하는 연결기 -(-Sp11-L11-Sp12-L12)m11-A11-L13- 및 -L14-A12-(L15-Sp13-L16-Sp14-)n11-도 서로 동일한 것이 바람직하다. 말단의 Hb11-Sp11-L11-Sp12- 및 -Sp13-L16-Sp14-Hb11은, 이하 중 어느 하나의 일반식으로 나타나는 기인 것이 바람직하다.
(CaF2a +1)-(CbH2b)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-O-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-(CrH2r)-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-OCO-(CrH2r)-
상기 식에 있어서, a는 2~30인 것이 바람직하고, 3~20인 것이 보다 바람직하며, 3~10인 것이 더 바람직하다. b는 0~20인 것이 바람직하고, 0~10인 것이 보다 바람직하며, 0~5인 것이 더 바람직하다. a+b는 3~30이다. r은 1~10인 것이 바람직하고, 1~4인 것이 보다 바람직하다.
또, 일반식 (I)의 말단의 Hb11-Sp11-L11-Sp12-L12- 및 -L14-Sp13-L16-Sp14-Hb11은, 이하 중 어느 하나의 일반식으로 나타나는 기인 것이 바람직하다.
(CaF2a +1)-(CbH2b)-O-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-O-(CrH2r)-O-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-COO-(CrH2r)-COO-
(CaF2a+1)-(CbH2b)-OCO-(CrH2r)-COO-
상기 식에 있어서의 a, b 및 r의 정의는 바로 위의 정의와 동일하다.
광중합 개시제의 예에는, α-카보닐 화합물(미국 특허공보 제2367661호, 동 2367670호의 각 명세서 기재), 아실로인에터(미국 특허공보 제2448828호 명세서 기재), α-탄화 수소 치환 방향족 아실로인 화합물(미국 특허공보 제2722512호 명세서 기재), 다핵 퀴논 화합물(미국 특허공보 제3046127호, 동 2951758호의 각 명세서 기재), 트라이아릴이미다졸 다이머와 p-아미노페닐케톤의 조합(미국 특허공보 제3549367호 명세서 기재), 아크리딘 및 페나진 화합물(일본 공개특허공보 소60-105667호, 미국 특허공보 제4239850호 명세서 기재) 및 옥사다이아졸 화합물(미국 특허공보 제4212970호 명세서 기재), 아실포스핀옥사이드 화합물(일본 공고특허공보 소63-40799호, 일본 공고특허공보 평5-29234호, 일본 공개특허공보 평10-95788호, 일본 공개특허공보 평10-29997호 기재) 등을 들 수 있다.
용매:
각 광반사층을 형성하기 위한 조성물의 용매로서는, 유기 용매가 바람직하게 이용된다. 유기 용매의 예에는, 아마이드(예, N,N-다이메틸폼아마이드), 설폭사이드(예, 다이메틸설폭사이드), 헤테로환 화합물(예, 피리딘), 탄화 수소(예, 벤젠, 헥세인), 알킬할라이드(예, 클로로폼, 다이클로로메테인), 에스터(예, 아세트산 메틸, 아세트산 뷰틸), 케톤(예, 아세톤, 메틸에틸케톤, 사이클로헥산온), 에터(예, 테트라하이드로퓨란, 1,2-다이메톡시에테인)가 포함된다. 알킬할라이드 및 케톤이 바람직하다. 2종류 이상의 유기 용매를 병용해도 된다.
본 발명의 휘도 향상 필름은, 콜레스테릭 액정 재료인 액정 화합물 등의 혼합물을 중합 등 하여 형성한, 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 액정막인 제1, 제2 및 제3 광반사층을 포함한다.
본 발명의 휘도 향상 필름은, 지지체를 포함하는 것도 바람직하고, 이 지지체 상에 액정 재료인 액정 화합물 등의 혼합물을 중합하여 형성한, 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 액정막을 갖고 있어도 된다. 단, 본 발명에서는, 본 발명의 휘도 향상 필름에 포함되는 λ/4판 자체를 지지체로서 이용하여 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 액정막을 형성해도 되고, 또 지지체 상에 형성된 λ/4판의 전체를 지지체로서 이용하여 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 액정막을 형성해도 된다.
한편, 본 발명의 휘도 향상 필름은, 제1, 제2 및 제3 광반사층을 제막할 때의 지지체를 포함하고 있지 않아도 되고, 예를 들면 유리나 투명 필름을 제1, 제2 및 제3 광반사층을 제막할 때의 지지체로서 이용하여 제1, 제2 및 제3 광반사층을 형성한 후, 제1, 제2 및 제3 광반사층만을 제막 시의 지지체로부터 박리하여 본 발명의 휘도 향상 필름에 이용해도 된다. 또한, 제1, 제2 및 제3 광반사층을 형성한 후, 제1, 제2 및 제3 광반사층만을 제막 시의 지지체로부터 박리하는 경우, λ/4판과 접착층(및/또는 점착재)이 적층된 필름을 이용하여, 박리하는 제1, 제2 및 제3 광반사층을, 접착층에 첩합함으로써 본 발명의 휘도 향상 필름으로 하는 것이 바람직하다.
또, 지지체에 λ/4판 및 제1 광반사층을 이 순서대로 형성한 필름과, 지지체에 제3 광반사층과 제2 광반사층을 이 순서대로 형성한 필름을, 제1 광반사층과 제2 광반사층의 사이에 접착층(및/또는 점착재)을 마련하여 첩합함으로써 본 발명의 휘도 향상 필름으로 하는 것도 바람직하다. 이 때, 접착 후에 지지체를 박리해도 되고 박리하지 않아도 된다.
액정 화합물 등의 혼합물을 도포 등의 방법에 의하여 제막함으로써 휘도 향상 필름에 이용되는 제1, 제2 및 제3 광반사층을 형성할 수 있다. 액정 화합물 등의 혼합물을 배향층 위에 도포하여, 액정층을 형성함으로써 광학 이방성 소자를 제작할 수도 있다.
콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층의 형성은, λ/4판 또는 다른 광반사층에 필요에 따라 폴리이미드나 폴리바이닐알코올, SiO의 사방(斜方) 증착층 등의 적당한 배향층을 통하여 직접 도포하는 방식, 투명 필름 등으로 이루어지는 액정의 배향 온도에서 변질되지 않는 지지체에 필요에 따라 배향층을 통하여 도포하는 방식 등의 적절한 방식으로 행할 수 있다. 또 배향층을 통한 콜레스테릭 액정층의 중첩 방식 등도 채용할 수 있다.
또한 액정 화합물 등의 혼합물의 도포는, 용제에 의한 용액이나 가열에 의한 용융액 등의 액상물로 한 것을, 롤 코팅 방식이나 그라비어 인쇄 방식, 스핀 코트 방식 등의 적절한 방식으로 전개하는 방법 등에 의하여 행할 수 있다. 액정성 분자는, 배향 상태를 유지하여 고정한다. 고정화는, 액정성 분자에 도입한 중합성기의 중합 반응에 의하여 실시하는 것이 바람직하다.
중합 반응에는, 열중합 개시제를 이용하는 열중합 반응과 광중합 개시제를 이용하는 광중합 반응이 포함된다. 광중합 반응이 바람직하다. 액정성 분자의 중합을 위한 광조사는, 자외선을 이용하는 것이 바람직하다. 조사 에너지는, 20mJ/cm2~50J/cm2인 것이 바람직하고, 100~800mJ/cm2인 것이 더 바람직하다. 광중합 반응을 촉진시키기 위하여, 가열 조건하에서 광조사를 실시해도 된다. 형성하는 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층의 두께는, 선택 반사성, 배향 혼란이나 투과율 저하의 방지 등의 점에서, 0.1~100μm가 바람직하고, 0.5~50μm인 것이 바람직하며, 1~30μm인 것이 더 바람직하고, 2~20μm인 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 휘도 향상 필름의 각 광반사층을 도포에 의하여 형성하는 경우, 상술한 도포액을 도포 후, 공지의 방법으로 건조하고, 고화하여, 각 광반사층을 형성하는 것이 바람직하다. 건조 방법으로서는, 가열에 의한 건조가 바람직하다.
각 광반사층의 제조 방법의 일례는,
(1) 기판 등의 표면에, 중합성 액정 조성물을 도포하여, 콜레스테릭 액정상 상태로 하는 공정,
(2) 상술한 중합성 액정 조성물에 자외선을 조사하여 경화 반응을 진행시켜, 콜레스테릭 액정상을 고정하여 각 광반사층을 형성하는 공정
을 적어도 포함하는 제조 방법이다.
(1) 및 (2)의 공정을, 기판의 한쪽의 표면 상에서 2회 반복함으로써 적층수를 늘린 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층의 적층체를 제작할 수 있다.
또한, 콜레스테릭 액정상의 선회의 방향은, 이용하는 액정의 종류 또는 첨가되는 카이랄제의 종류에 따라 조정할 수 있고, 나선 피치(즉, 선택 반사 파장)는, 이들 재료의 농도에 따라 조정할 수 있다. 또, 각 광반사층의 반사하는 특정 영역의 파장은, 제조 방법의 다양한 요인에 의하여 시프트시킬 수 있는 것이 알려져 있으며, 카이랄제 등의 첨가 농도 외에, 콜레스테릭 액정상을 고정할 때의 온도나 조도와 조사 시간 등의 조건 등으로 시프트시킬 수 있다.
언더코팅층은, 도포에 의하여 투명 가소성 수지 필름 등의 지지체의 표면 상에 형성되는 것이 바람직하다. 이 때의 도포 방법에 대해서는 특별히 한정은 없고, 공지의 방법을 이용할 수 있다.
배향층은, 유기 화합물(바람직하게는 폴리머)의 러빙 처리, 무기 화합물의 사방 증착, 마이크로 그룹을 갖는 층의 형성 등의 수단으로 마련할 수 있다. 나아가서는, 전장의 부여, 자장의 부여, 혹은 광조사에 의하여 배향 기능이 발생하는 배향층도 알려져 있다. 배향층은, 폴리머의 막의 표면을, 러빙 처리함으로써 형성하는 것이 바람직하다. 배향층은, 지지체와 함께 박리하는 것이 바람직하다.
지지체에 이용되는 폴리머 종에 따라서는, 배향층을 마련하지 않아도, 지지체를 직접 배향 처리(예를 들면, 러빙 처리)함으로써, 배향층으로서 기능시킬 수도 있다. 그와 같은 지지체의 일례로서는, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)를 들 수 있다.
또, 액정층 위에 직접 액정층을 적층하는 경우, 하층의 액정층이 배향층으로서 기능하여 상층의 액정을 배향시킬 수 있는 경우도 있다. 이와 같은 경우, 배향층을 마련하지 않아도, 또 특별한 배향 처리(예를 들면, 러빙 처리)를 실시하지 않아도 상층의 액정을 배향할 수 있다.
-러빙 처리-
배향층 또는 지지체의 표면은 러빙 처리가 실시되는 것이 바람직하다. 또 광학 이방성층의 표면은, 필요에 따라서 러빙 처리를 하는 것도 가능하다. 러빙 처리는, 일반적으로는 폴리머를 주성분으로 하는 막의 표면을, 종이나 천으로 일정 방향으로 문지름으로써 실시할 수 있다. 러빙 처리의 일반적인 방법에 대해서는, 예를 들면 "액정 편람"(마루젠사 발행, 헤이세이 12년 10월 30일)에 기재되어 있다.
러빙 밀도를 변경하는 방법으로서는, "액정 편람"(마루젠사 발행)에 기재되어 있는 방법을 이용할 수 있다. 러빙 밀도(L)는, 하기 식 (A)로 정량화되어 있다.
식 (A) L=Nl(1+2πrn/60v)
식 (A) 중, N은 러빙 횟수, l은 러빙 롤러의 접촉 길이, r은 롤러의 반경, n은 롤러의 회전수(rpm), v는 스테이지 이동 속도(초속)이다.
러빙 밀도를 높게 하기 위해서는, 러빙 횟수를 늘리거나, 러빙 롤러의 접촉 길이를 길게 하거나, 롤러의 반경을 크게 하거나, 롤러의 회전수를 크게 하거나, 스테이지 이동 속도를 느리게 하면 되고, 한편, 러빙 밀도를 낮게 하기 위해서는, 이 반대로 하면 된다. 또, 러빙 처리 시의 조건으로서는, 일본 특허공보 4052558호의 기재를 참조할 수도 있다.
상술한 (1) 공정에서는, 먼저, 지지체 또는 기판 등이나 하층의 광반사층의 표면에, 상술한 중합성 액정 조성물을 도포한다. 상술한 중합성 액정 조성물은, 용매에 재료를 용해 및/또는 분산한, 도포액으로서 조제되는 것이 바람직하다. 상술한 도포액의 도포는, 와이어바 코팅법, 압출 코팅법, 다이렉트 그라비어 코팅법, 리버스 그라비어 코팅법, 다이 코팅법, 등의 다양한 방법에 따라 행할 수 있다. 또, 잉크젯 장치를 이용하여, 액정 조성물을 노즐로부터 토출하여, 도막을 형성할 수도 있다.
다음으로, 표면에 도포되어, 도막이 된 중합성 액정 조성물을, 콜레스테릭 액정상 상태로 한다. 상술한 중합성 액정 조성물이, 용매를 포함하는 도포액으로서 조제되어 있는 양태에서는, 도막을 건조하고, 용매를 제거함으로써, 콜레스테릭 액정상 상태로 할 수 있는 경우가 있다. 또, 콜레스테릭 액정상에 대한 전이 온도로 하기 위하여, 목적에 따라, 상술한 도막을 가열해도 된다. 예를 들면, 일단 등방성상의 온도까지 가열하고, 그 후, 콜레스테릭 액정상 전이 온도까지 냉각하는 등에 의하여, 안정적으로 콜레스테릭 액정상 상태로 할 수 있다. 상술한 중합성 액정 조성물의 액정상 전이 온도는, 제조 적성 등의 면에서 10~250℃의 범위 내인 것이 바람직하고, 10~150℃의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 10℃ 미만이면 액정상을 나타내는 온도 범위까지 온도를 내리기 위하여 냉각 공정 등이 필요한 경우가 있다. 또 200℃을 넘으면, 일단 액정상을 나타내는 온도 범위보다 더 고온의 등방성 액체 상태로 하기 위하여 고온을 필요로 하여, 열에너지의 낭비, 기판의 변형, 변질 등에서도 불리하게 된다.
다음으로, (2)의 공정에서는, 콜레스테릭 액정상 상태가 된 도막에, 자외선을 조사하여, 경화 반응을 진행시킨다. 자외선 조사에는, 자외선 램프 등의 광원이 이용된다. 이 공정에서는, 자외선을 조사함으로써, 상술한 중합성 액정 조성물의 경화 반응이 진행되어, 콜레스테릭 액정상이 고정되고, 광반사층이 형성된다.
자외선의 조사 에너지량에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 일반적으로는, 100mJ/cm2~800mJ/cm2 정도가 바람직하다. 또, 상술한 도막에 자외선을 조사하는 시간에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 경화막의 충분한 강도 및 생산성의 쌍방의 관점에서 결정될 것이다.
경화 반응을 촉진시키기 위하여, 가열 조건하에서 자외선 조사를 실시해도 된다. 또, 자외선 조사 시의 온도는, 콜레스테릭 액정상이 흐트러지지 않도록, 콜레스테릭 액정상을 나타내는 온도 범위에 유지하는 것이 바람직하다. 또, 분위기의 산소 농도는 중합도에 관여하기 때문에, 공기 중에서 원하는 중합도에 이르지 않고, 막강도가 불충분한 경우에는, 질소 치환 등의 방법에 의하여, 분위기 중의 산소 농도를 저하시키는 것이 바람직하다. 바람직한 산소 농도로서는, 10% 이하가 바람직하고, 7% 이하가 더 바람직하며, 3% 이하가 가장 바람직하다. 자외선 조사에 의하여 진행되는 경화 반응(예를 들면 중합 반응)의 반응률은, 층의 기계적 강도의 유지 등이나 미반응물이 층으로부터 유출하는 것을 억제하는 등의 관점에서, 70% 이상인 것이 바람직하고, 80% 이상인 것이 보다 바람직하며, 90% 이상인 것이 보다 더 바람직하다. 반응률을 향상시키기 위해서는 조사하는 자외선의 조사량을 증대하는 방법이나 질소 분위기하 혹은 가열 조건하에서의 중합이 효과적이다. 또, 일단 중합시킨 후에, 중합 온도보다 고온 상태에 유지하고 열중합 반응에 의하여 반응을 더 추진하는 방법이나, 재차 자외선을 조사하는(단, 본 발명의 조건을 만족하는 조건으로 조사하는) 방법을 이용할 수도 있다. 반응률의 측정은 반응성기(예를 들면 중합성기)의 적외 진동 스펙트럼의 흡수 강도를, 반응 진행의 전후로 비교함으로써 행할 수 있다.
상기 공정에서는, 콜레스테릭 액정상이 고정되어, 각 광반사층이 형성된다. 여기에서, 액정상을 "고정화한" 상태는, 콜레스테릭 액정상으로 되어 있는 액정 화합물의 배향이 유지된 상태가 가장 전형적이고, 또한 바람직한 양태이다. 이뿐만 아니라, 구체적으로는, 통상 0℃~50℃, 보다 가혹한 조건하에서는 -30℃~70℃의 온도 범위에 있어서, 이 층에 유동성이 없고, 또 외장(外場)이나 외력에 의하여 배향 형태에 변화를 발생시키는 일 없이, 고정화된 배향 형태를 안정적으로 계속 유지할 수 있는 상태를 의미하는 것으로 한다. 본 발명에서는, 자외선 조사에 의하여 진행하는 경화 반응에 의하여, 콜레스테릭 액정상의 배향 상태를 고정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 콜레스테릭 액정상의 광학적 성질이 층 중에 있어서 유지되고 있으면 충분하고, 최종적으로 각 광반사층 중의 액정 조성물이 더 이상 액정성을 나타낼 필요는 없다. 예를 들면, 액정 조성물이, 경화 반응에 의하여 고분자량화하여, 이미 액정성을 잃었어도 된다.
<λ/4판>
본 발명의 휘도 향상 필름은, λ/4판을 갖는다.
λ/4판은, 반사 편광자를 빠져 나간 원편광을 직선 편광으로 변환하기 위한 층이다.
동시에, 두께 방향의 리타데이션(Rth)을 조절함으로써, 경사 방위로부터 본 경우에 발생하는 광반사층의 두께 방향의 위상차를 캔슬하는 것이 가능해진다.
본 발명의 휘도 향상 필름에서는, λ/4판의 Rth(550)가 -120~120nm인 것이 바람직하고, -80~80nm인 것이 보다 바람직하며, -70~70nm인 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 휘도 향상 필름에서는 상술한 λ/4판이, 하기 식 (A) 내지 (C)를 적어도 하나 만족하는 것이 바람직하고, 하기 식 (A) 내지 (C)를 모두 만족하는 것이 더 바람직하다.
식 (A) 450nm/4-35nm＜Re(450)＜450nm/4+35nm
식 (B) 550nm/4-35nm＜Re(550)＜550nm/4+35nm
식 (C) 630nm/4-35nm＜Re(630)＜630nm/4+35nm
본 발명의 휘도 향상 필름이 갖는 λ/4판에 이용되는 재료에 대하여 특별히 제한은 없다. 다양한 폴리머 필름, 예를 들면 셀룰로스아실레이트, 폴리카보네이트계 폴리머, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스터계 폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 폴리머, 폴리스타이렌이나 아크릴로나이트릴·스타이렌 공중합체(AS 수지) 등의 스타이렌계 폴리머 등을 이용할 수 있다. 또, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀계 폴리머, 염화 바이닐계 폴리머, 나일론이나 방향족 폴리아마이드 등의 아마이드계 폴리머, 이미드계 폴리머, 설폰계 폴리머, 폴리에터설폰계 폴리머, 폴리에터에터케톤계 폴리머, 폴리페닐렌설파이드계 폴리머, 염화 바이닐리덴계 폴리머, 바이닐알코올계 폴리머, 바이닐뷰티랄계 폴리머, 아릴레이트계 폴리머, 폴리옥시메틸렌계 폴리머, 에폭시계 폴리머, 또는 상술한 폴리머를 혼합한 폴리머 등에서 1종 또는 2종 이상의 폴리머를 선택하고, 주성분으로서 이용하여 폴리머 필름을 제작하여, 상기 특성을 만족하는 조합으로, 광학 필름의 제작에 이용할 수 있다.
λ/4판은, 지지체 자체에 목적의 λ/4 기능을 갖는 광학 이방성 지지체여도 되고, 폴리머 필름으로 이루어지는 지지체 상에 광학 이방성층 등을 갖는 것이어도 된다.
λ/4판이, 지지체 자체에 목적의 λ/4 기능을 갖는 광학 이방성 지지체인 경우, 예를 들면 고분자 필름을 1축 또는 2축 등으로 연신 처리하는 방법 등에 의하여 광학 이방성 지지체를 얻을 수 있다. 그 고분자의 종류에 대해서는 특별히 한정은 없고, 투명성이 우수한 것이 바람직하게 이용된다. 그 예로서는, 상술한 λ/4판에 이용되는 재료나, 셀룰로스아실레이트 필름(예를 들면, 셀룰로스트라이아세테이트 필름(굴절률 1.48), 셀룰로스다이아세테이트 필름, 셀룰로스아세테이트뷰틸레이트 필름, 셀룰로스아세테이트프로피오네이트 필름), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스터계 수지 필름, 폴리에터설폰 필름, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 폴리아크릴계 수지 필름, 폴리유레테인계 수지 필름, 폴리에스터 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리설폰 필름, 폴리에터 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리에터케톤 필름, (메트)아크릴나이트릴 필름, 폴리올레핀, 지환식 구조를 갖는 폴리머(노보넨계 수지(아톤: 상품명, JSR사제), 비정질 폴리올레핀(제오넥스: 상품명, 닛폰 제온사제)) 등을 들 수 있다. 이 중 트라이아세틸셀룰로스, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 지환식 구조를 갖는 폴리머가 바람직하고, 특히 트라이아세틸셀룰로스가 바람직하다.
후술한 바와 같이, λ/4판의 지상축 방향과 편광판의 흡수축 방향이 이루는 각은 30~60°이며, 35~55°인 것이 바람직하고, 40~50°인 것이 보다 바람직하며, 45°가 되는 것이 특히 바람직하다. 편광판은 롤 투 롤로 제작하는 경우에는, 통상은 길이 방향(반송 방향)이 흡수축 방향이 되기 때문에, λ/4판의 지상축 방향과 길이 방향이 이루는 각은 30~60°인 것이 바람직하다. 지상축 방향과 길이 방향이 이루는 각이 30~60°인 λ/4판의 제조 방법으로서는, 그 길이 방향에 대하여 30~60°의 방향으로 연속적으로 연신하여, 폴리머의 배향축을 원하는 각도로 경사시키는 것이면 특히 제약되지 않고, 공지의 방법을 채용할 수 있다. 또, 경사 연신에 이용하는 연신기는 특별히 제한되지 않고, 가로 또는 세로 방향에 좌우 상이한 속도의 이송력 혹은 인장력 또는 인취력(引取力)을 부가할 수 있게 한 종래 공지의 텐터 연신기를 사용할 수 있다. 또, 텐터식 연신기에는, 횡 1축 연신기, 동시 2축 연신기 등이 있지만, 장척의 필름을 연속적으로 경사 연신 처리할 수 있는 것이면, 특히 제약되지 않고, 다양한 타입의 연신기를 사용할 수 있다.
경사 연신의 방법으로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 소50-83482호, 일본 공개특허공보 평2-113920호, 일본 공개특허공보 평3-182701호, 일본 공개특허공보 2000-9912호, 일본 공개특허공보 2002-86554호, 일본 공개특허공보 2002-22944호, 국제공개공보 제2007/111313호에 기재된 방법을 이용할 수 있다.
λ/4판이, 폴리머 필름으로 이루어지는 지지체 상에 광학 이방성층 등을 갖고 있는 경우, 지지체 상에 다른 층을 적층시킴으로써 원하는 λ/4 기능을 갖게 한다. 광학 이방성층의 구성 재료에 대해서는 특별히 제한되지 않고, 액정 화합물을 함유하는 조성물로 형성되어, 이 액정 화합물의 분자의 배향에 의하여 발현된 광학 이방성을 나타내는 층이어도 되고, 폴리머 필름을 연신하여 필름 중의 고분자를 배향시켜 발현시킨 광학 이방성을 갖는 층이어도 되며, 쌍방의 층을 갖고 있어도 된다. 즉, 1매 또는 2매 이상의 2축성 필름에 의하여 구성할 수 있고, 또 C 플레이트와 A 플레이트의 조합 등, 1축성 필름을 2매 이상 조합하는 것에 의해서도 구성할 수 있다. 물론, 1매 이상의 2축성 필름과 1매 이상의 1축성 필름을 조합하는 것에 의해서도 구성할 수도 있다.
λ/4판은, 액정 화합물을 함유하는 조성물로 형성된 층을 적어도 1층 포함하고 있는 것이 바람직하다. 즉, λ/4판은 폴리머 필름(지지체)과, 액정 화합물을 함유하는 조성물로 형성된 광학 이방성층의 적층체인 것이 바람직하다.
지지체에는 광학 이방성이 작은 폴리머 필름을 이용해도 되고, 연신 처리 등에 의하여 광학 이방성을 발현시킨 폴리머 필름을 이용해도 된다. 지지체는 광투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다.
또, 광학 이방성층의 형성에 이용되는 액정 화합물의 종류에 대해서는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 저분자 액정 화합물을 액정 상태에 있어서 네마틱 배향으로 형성 후, 광가교나 열가교에 의하여 고정화하여 얻어지는 광학 이방성층이나, 고분자 액정 화합물을 액정 상태에 있어서 네마틱 배향으로 형성 후, 냉각함으로써 당해 배향을 고정화하여 얻어지는 광학 이방성층을 이용할 수도 있다. 또한 본 발명에서는, 광학 이방성층에 액정 화합물이 이용되는 경우여도, 광학 이방성층은, 이 액정 화합물이 중합 등에 의하여 고정되어 형성된 층이고, 층이 된 후에는 더 이상 액정성을 나타낼 필요는 없다. 중합성 액정 화합물은, 다관능성 중합성 액정이어도 되고, 단관능성 중합성 액정 화합물이어도 된다. 또, 액정 화합물은, 디스코틱 액정 화합물이어도 되고, 봉 형상 액정 화합물이어도 된다. 본 발명에 있어서는, 디스코틱 액정 화합물이 보다 바람직하다.
봉 형상 액정 화합물로서는, 예를 들면 일본 공표특허공보 평11-513019호나 일본 공개특허공보 2007-279688호에 기재된 것을 바람직하게 이용할 수 있고, 디스코틱 액정 화합물로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2007-108732호나 일본 공개특허공보 2010-244038호에 기재된 것을 바람직하게 이용할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
상술한 광학 이방성층에 있어서, 액정 화합물의 분자는, 수직 배향, 수평 배향, 하이브리드 배향 및 경사 배향 중 어느 하나의 배향 상태에 고정화되어 있는 것이 바람직하다. 시야각 의존성이 대칭인 위상차판을 제작하기 위해서는, 디스코틱 액정 화합물의 원반면이 필름면(광학 이방성층면)에 대하여 실질적으로 수직이거나, 또는 봉 형상 액정 화합물의 장축이 필름면(광학 이방성층면)에 대하여 실질적으로 수평인 것이 바람직하다. 디스코틱 액정 화합물이 실질적으로 수직이라는 것은, 름면(광학 이방성층면)과 디스코틱 액정 화합물의 원반면이 이루는 각도의 평균값이 70°~90°의 범위 내인 것을 의미한다. 80°~90°가 보다 바람직하며, 85°~90°가 더 바람직하다. 봉 형상 액정 화합물이 실질적으로 수평이라는 것은, 필름면(광학 이방성층면)과 봉 형상 액정 화합물의 다이렉터가 이루는 각도가 0°~20°의 범위 내인 것을 의미한다. 0°~10°가 보다 바람직하며, 0°~5°가 더 바람직하다.
상술한 광학 이방성층은, 봉 형상 액정 화합물 또는 디스코틱 액정 화합물 등의 액정 화합물과, 목적에 따라, 후술하는 중합 개시제나 배향 제어제나 다른 첨가제를 포함하는 도포액을, 지지체 상에 도포함으로써 형성할 수 있다. 지지체 상에 배향층을 형성하고, 이 배향층 표면에 상술한 도포액을 도포하여 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 배향층의 표면에 상술한 조성물을 도포하여, 액정 화합물의 분자를 배향시키는 것이 바람직하다. 배향층은 액정 화합물의 배향 방향을 규정하는 기능을 갖기 때문에, 본 발명의 바람직한 양태를 실현하는 데 있어서 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 액정 화합물을 배향 후에 그 배향 상태를 고정하게 되면, 배향층은 그 역할을 완료한 것이기 때문에, 본 발명의 구성요소로서는 반드시 필수의 것은 아니다. 즉, 배향 상태가 고정된 배향층 상의 광학 이방성층만을 편광층이나 지지체 상에 전사하여 본 발명의 편광판을 제작하는 것도 가능하다.
배향층은, 폴리머의 러빙 처리에 의하여 형성하는 것이 바람직하다.
배향층에 이용할 수 있는 폴리머의 예에는, 예를 들면 일본 공개특허공보 평8-338913호 명세서 중 단락 번호 [0022]에 기재된 메타크릴레이트계 공중합체, 스타이렌계 공중합체, 폴리올레핀, 폴리바이닐알코올 및 변성 폴리바이닐알코올, 폴리(N-메틸올아크릴아마이드), 폴리에스터, 폴리이미드, 아세트산 바이닐 공중합체, 카복시메틸셀룰로스, 폴리카보네이트 등이 포함된다. 실레인 커플링제를 폴리머로서 이용할 수 있다. 수용성 폴리머(예, 폴리(N-메틸올아크릴아마이드), 카복시메틸셀룰로스, 젤라틴, 폴리바이닐알코올, 변성 폴리바이닐알코올)가 바람직하고, 젤라틴, 폴리바이닐알코올 및 변성 폴리바이닐알코올이 더 바람직하며, 폴리바이닐알코올 및 변성 폴리바이닐알코올이 가장 바람직하다.
배향층의 러빙 처리면에 상술한 조성물을 도포하여, 액정 화합물의 분자를 배향시킨다. 그 후, 필요에 따라서, 배향층 폴리머와 광학 이방성층에 포함되는 다관능 모노머를 반응시키거나, 혹은, 가교제를 이용하여 배향층 폴리머를 가교시킴으로써, 상술한 광학 이방성층을 형성할 수 있다.
배향층의 막두께는, 0.1~10μm의 범위에 있는 것이 바람직하다.
광학 이방성층을 지지하는 지지체(폴리머 필름)의 면내의 리타데이션(Re)은 0~50nm인 것이 바람직하고, 0~30nm인 것이 보다 바람직하며, 0~10nm인 것이 더 바람직하다. 상기의 범위이면, 반사광의 광누출이 시인되지 않을 정도까지 저감될 수 있기 때문에 바람직하다.
또, 이 지지체의 두께 방향의 리타데이션(Rth)은 그 위 또는 아래에 마련되는 광학 이방성층과의 조합에 의하여 선택하는 것이 바람직하다. 이로써, 경사 방향으로부터 관찰했을 때의 반사광의 광누출 및 색조 변화를 저감할 수 있다.
지지체로서 이용되는 폴리머 필름의 재료의 예에는, 상술한 λ/4판에 이용되는 재료나, 셀룰로스아실레이트 필름(예를 들면, 셀룰로스트라이아세테이트 필름(굴절률 1.48), 셀룰로스다이아세테이트 필름, 셀룰로스아세테이트뷰틸레이트 필름, 셀룰로스아세테이트프로피오네이트 필름), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트나 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스터계 수지 필름, 폴리에터설폰 필름, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 폴리아크릴계 수지 필름, 폴리유레테인계 수지 필름, 폴리에스터 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리설폰 필름, 폴리에터 필름, 폴리메틸펜텐 필름, 폴리에터케톤 필름, (메트)아크릴나이트릴 필름, 폴리올레핀, 지환식 구조를 갖는 폴리머(노보넨계 수지(아톤: 상품명, JSR사제), 비정질 폴리올레핀(제오넥스: 상품명, 닛폰 제온사제)) 등을 들 수 있다. 이 중 트라이아세틸셀룰로스, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 지환식 구조를 갖는 폴리머가 바람직하고, 특히 트라이아세틸셀룰로스가 바람직하다.
투명 지지체의 두께는 5μm~150μm 정도의 것을 이용할 수 있지만, 바람직하게는 5μm~80μm이고, 20μm~60μm인 것이 보다 바람직하다. 또, 투명 지지체는 복수 매의 적층으로 이루어져 있어도 된다. 외광 반사의 억제에는 얇은 것이 바람직하지만, 5μm보다 얇으면, 필름의 강도가 약해져, 바람직하지 않은 경향이 있다. 투명 지지체와 그 위에 마련되는 층(접착층, 수직 배향층 혹은 위상차층)의 접착을 개선하기 위하여, 투명 지지체에 표면 처리(예, 글로 방전 처리, 코로나 방전 처리, 자외선(UV) 처리, 화염 처리)를 실시해도 된다. 투명 지지체 위에, 접착층(언더코팅층)을 마련해도 된다. 또, 투명 지지체나 장척의 투명 지지체에는, 반송 공정에서의 미끄럼성을 부여하거나, 권취한 후의 이면과 표면의 첩부를 방지하기 위하여, 평균 입경이 10~100nm 정도인 무기 입자를 고형분 질량비로 5%~40% 혼합한 폴리머층을 지지체의 편측에 도포나 지지체와의 공유연에 의하여 형성한 것을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 휘도 향상 필름에서는 상술한 λ/4판이, 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족하는 것이 보다 바람직하다.
식 (1) 450nm/4-25nm＜Re(450)＜450nm/4+25nm
식 (2) 550nm/4-25nm＜Re(550)＜550nm/4+25nm
식 (3) 630nm/4-25nm＜Re(630)＜630nm/4+25nm
상술한 λ/4판은, 하기 식 (1') 내지 (3')을 만족하는 것이 더 바람직하다.
식 (1') 450nm/4-15nm＜Re(450)＜450nm/4+15nm
식 (2') 550nm/4-15nm＜Re(550)＜550nm/4+15nm
식 (3') 630nm/4-15nm＜Re(630)＜630nm/4+15nm
상술한 λ/4판은, 하기 식 (1") 내지 (3")을 만족하는 것이 특히 바람직하다.
식 (1") 450nm/4-5nm＜Re(450)＜450nm/4+5nm
식 (2") 550nm/4-5nm＜Re(550)＜550nm/4+5nm
식 (3") 630nm/4-5nm＜Re(630)＜630nm/4+5nm
또, 본 발명의 휘도 향상 필름에서는 상술한 λ/4판이 하기 식 (4) 내지 (4")를 만족하는 것이 바람직하다.
식 (4) Re(450)＜Re(550)＜Re(630)
식 (4') Re(450)＜Re(550)＜Re(630)
식 (4") Re(450)＜Re(550)＜Re(630)
식 (1) 내지 (4")를 만족하는 λ/4판의 제조 방법으로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 평8-271731호에 기재된 방법을 이용할 수 있으며, 이 공보의 내용은 본 발명에 원용된다.
이하, 일본 공개특허공보 평8-271731호에 기재된 방법에 대하여 설명한다.
위상차 필름의 중첩체로 이루어지는 1/4 파장판으로서는, 예를 들면 단색광에 대하여 1/2 파장의 위상차를 부여하는 것과, 1/4 파장의 위상차를 부여하는 것의 조합으로 복수의 위상차 필름을 그들의 광축을 교차시켜 적층한 것을 들 수 있다.
이 경우, 단색광에 대하여 1/2 파장 또는 1/4 파장의 위상차를 부여하는 위상차 필름의 복수 매를 그들의 광축을 교차시켜 적층함으로써, 복굴절광의 굴절률차(Δn)와 두께(d)의 곱(Δnd)으로 정의되는 리타데이션의 파장 분산을 중첩 내지 가감할 수 있어 임의로 제어할 수 있으며, 전체적으로의 위상차를 1/4 파장으로 제어하면서 파장 분산을 억제하여, 넓은 파장역에 걸쳐 1/4 파장의 위상차를 나타내는 파장판으로 할 수 있다.
상술한 경우에 있어서 위상차 필름의 적층수는 임의이다. 광의 투과율 등의 점에서 2~5매의 적층이 일반적이다. 또, 1/2 파장의 위상차를 부여하는 위상차 필름과 1/4 파장의 위상차를 부여하는 위상차 필름의 배치 위치도 임의이다.
또 위상차 필름의 중첩체로 이루어지는 1/4 파장판은, 파장 450nm의 광에 있어서의 리타데이션을 R450, 파장 550nm의 광에 있어서의 리타데이션을 R550으로 한 경우에, R450/R550이 1.00~1.05로 리타데이션이 큰 위상차 필름과, 상술한 비가 1.05~1.20으로 리타데이션이 작은 위상차 필름을, 그들의 광축을 교차시켜 적층한 것 등으로서도 얻을 수 있다.
이 경우에도 리타데이션이 상이한 위상차 필름을 광축을 교차시켜, 그 중에서도, 직교시켜 적층함으로써, 각 위상차 필름에 있어서의 리타데이션의 파장 분산을 중첩 내지 가감할 수 있어 제어할 수 있으며, 특히 리타데이션을 단파장측일수록 작게 할 수 있다.
참고로 상기 1/4 파장판의 구체예로서는, 폴리바이닐알코올 필름을 연신 처리하여 이루어지는 위상차 필름(파장 550nm의 광에 있어서의 리타데이션: 700nm)과, 폴리카보네이트 필름을 연신 처리하여 이루어지는 위상차 필름(파장 550nm의 광에 있어서의 리타데이션: 560nm)을, 그들의 광축이 직교하도록 적층한 것 등을 들 수 있다. 이러한 적층물은, 파장 450~750nm에 걸쳐서 대략 1/4 파장판으로서 기능한다.
위상차 필름은, 상기와 같이 예를 들면 고분자 필름을 1축, 내지 2축 등으로 연신 처리하는 방법 등에 의하여 얻을 수 있다. 그 고분자의 종류에 대해서는 특별히 한정은 없고, 투명성이 우수한 것이 바람직하게 이용된다. 그 예로서는, 폴리카보네이트계 고분자, 폴리에스터계 고분자, 폴리설폰계 고분자, 폴리에터설폰계 고분자, 폴리스타이렌계 고분자, 폴리올레핀계 고분자, 폴리바이닐알코올계 고분자, 아세트산 셀룰로스계 고분자, 폴리 염화 바이닐계 고분자, 폴리메틸메타크릴레이트계 고분자 등을 들 수 있다.
특히, R450/R550이 1.00~1.05인 위상차 필름은, 예를 들면 폴리올레핀계 고분자, 폴리바이닐알코올계 고분자, 아세트산 셀룰로스계 고분자, 폴리 염화 바이닐계 고분자, 폴리메틸메타크릴레이트계 고분자와 같이, 흡수단이 200nm의 파장 부근에 있는 고분자 등을 이용하여 형성할 수 있다.
또 R450/R550이 1.05~1.20인 위상차 필름은, 예를 들면 폴리카보네이트계 고분자, 폴리에스터계 고분자, 폴리설폰계 고분자, 폴리에터설폰계 고분자, 폴리스타이렌계 고분자와 같이, 흡수단이 200nm보다 장파장측에 있는 고분자 등을 이용하여 형성할 수 있다.
한편, 식 (1)~(4)를 만족하는 λ/4판은, 이하의 λ/2판 및 λ/4판의 적층체로서 조제한 것도 이용할 수 있다.
상술한 λ/2판 및 λ/4판으로서 이용되는 광학 이방성층에 대하여 설명한다. 본 발명의 위상차는, 광학 이방성층을 포함해도 되고, 광학 이방성층은 액정 화합물을 주성분으로 하는 경화성 조성물의 1종 또는 복수 종으로 형성할 수 있으며, 액정 화합물 중, 중합성기를 갖는 액정 화합물이 바람직하고, 상술한 경화성 조성물의 1종으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
식 (1)~(4)를 만족하는 λ/4판에 사용되는 λ/4판은, 지지체 자체에 목적으로 하는 λ/4 기능을 갖는 광학 이방성 지지체여도 되고, 폴리머 필름으로 이루어지는 지지체 상에 광학 이방성층 등을 갖고 있어도 된다. 즉, 후자의 경우, 지지체 상에 다른 층을 적층시킴으로써 원하는 λ/4 기능을 갖게 한다. 광학 이방성층의 구성 재료에 대해서는 특별히 제한되지 않고, 액정 화합물을 함유하는 조성물로 형성되어, 이 액정 화합물의 분자의 배향에 의하여 발현된 광학 이방성을 나타내는 층이어도 되고, 폴리머 필름을 연신하여 필름 중의 고분자를 배향시켜 발현시킨 광학 이방성을 갖는 층이어도 되며, 쌍방의 층을 갖고 있어도 된다. 즉, 1매 또는 2매 이상의 2축성 필름에 의하여 구성할 수 있고, 또 C 플레이트와 A 플레이트의 조합 등, 1축성 필름을 2매 이상 조합하는 것에 의해서도 구성할 수 있다. 물론, 1매 이상의 2축성 필름과, 1매 이상의 1축성 필름을 조합하는 것에 의해서도 구성할 수도 있다.
여기에서, 식 (1)~(4)를 만족하는 λ/4판에 이용되는 "λ/4판"이란, 특정의 파장 λnm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(λ)가
Re(λ)=λ/4
를 만족하는 광학 이방성층을 말한다. 상기 식은 가시광역 중 어느 하나의 파장(예를 들면, 550nm)에 있어서 달성되고 있으면 되지만, 파장 550nm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(550)가
115nm≤Re(550)≤155nm
인 것이 바람직하고, 120nm~145nm인 것이 보다 바람직하다. 이 범위이면, 후술하는 λ/2판과 조합했을 때에, 반사광의 광누출이 시인되지 않을 정도까지 저감될 수 있기 때문에 바람직하다.
식 (1)~(4)를 만족하는 λ/4판에 사용되는 λ/2판은, 지지체 자체에 목적으로 하는 λ/2 기능을 갖는 광학 이방성 지지체여도 되고, 폴리머 필름으로 이루어지는 지지체 상에 광학 이방성층 등을 갖고 있어도 된다. 즉, 후자의 경우, 지지체 상에 다른 층을 적층시킴으로써 원하는 λ/2 기능을 갖게 한다. 광학 이방성층의 구성 재료에 대해서는 특별히 제한되지 않고, 상술한 λ/4판과 동일한 구성 재료로 구성하는 것이 가능하다.
여기에서, 식 (1)~(4)를 만족하는 λ/4판에 이용되는 "λ/2판"이란, 특정의 파장 λnm에 있어서의 면내 리타데이션 Re(λ)가
Re(λ)=λ/2
를 만족하는 광학 이방성층을 말한다. 상기 식은 가시광역 중 어느 하나의 파장(예를 들면, 550nm)에 있어서 달성되고 있으면 된다. 또한, 본 발명에서는 λ/2판의 면내 리타데이션 Re1가 λ/4판의 면내 리타데이션 Re2에 대하여 실질적으로 2배이도록 설정된다.
여기에서, "리타데이션이 실질적으로 2배이다"란,
Re1=2×Re2±50nm
인 것을 의미한다. 단,
Re1=2×Re2±20nm
인 것이 보다 바람직하고,
Re1=2×Re2±10nm
인 것이 더 바람직하다. 상기 식은 가시광역 중 어느 하나의 파장에 있어서 달성되고 있으면 되지만, 파장 550nm에 있어서 달성되고 있는 것이 바람직하다. 이 범위이면, 상술한 λ/2판과 적층되어 휘도 향상 필름에 이용되는 λ/4판을 형성하기 위한 λ/4판과 조합했을 때에, 반사광의 광누출이 시인되지 않을 정도까지 저감될 수 있기 때문에 바람직하다.
휘도 향상 필름에 이용되는 λ/4판을 투과한 직선 편광의 방향은, 백라이트측 편광판의 투과축 방향과 평행이 되도록 적층된다.
휘도 향상 필름에 이용되는 λ/4판이 단층인 경우에는, λ/4판의 지상축 방향과 편광판의 흡수축 방향이 이루는 각은 30~60°이며, 35~55°인 것이 바람직하고, 40~50°인 것이 보다 바람직하며, 45°가 되는 것이 특히 바람직하다.
콜레스테릭 액정의 나선 구조 정의, 광의 편광 상태에 관해서는 각종 정의가 있지만, 본 발명에서는 광이, 콜레스테릭 액정층, λ/4판, 편광판의 순서로 투과한 경우, 휘도가 최대가 되는 배치가 바람직하다. 따라서, λ/4판을 투과한 직선 편광의 방향이 백라이트측 편광판의 투과축 방향과 일치하도록 하면 된다.
이로 인하여, 콜레스테릭 액정층을 고정하여 이루어지는 광반사층의 나선 구조의 방향이 우측 나선(본 발명의 우측 카이랄 재료 사용)인 경우에는, 도 13에 나타내는 바와 같이, λ/4판의 지상축 방향이, 백라이트측에서 보았을 때에 편광자의 흡수축 방향으로부터 시계 방향으로 상기의 각을 이룰 필요가 있다. 한편, 콜레스테릭 액정층을 고정하여 이루어지는 광반사층의 나선 구조의 방향이 좌측 나선인 경우에는, 도 14에 나타내는 바와 같이, λ/4판의 지상축 방향이, 백라이트측에서 보았을 때에 편광자의 흡수축 방향으로부터 반시계 방향으로 상기의 각을 이룰 필요가 있다.
휘도 향상 필름에 이용되는 λ/4판(상술한 식 (1)~(4)를 만족하는 λ/4판)이 λ/4판과 λ/2판의 적층체인 경우에는, 적층체로서의 λ/4판 전체의 지상축 방향과 편광판의 흡수축 방향이 이루는 각은 30~60°이며, 35~55°인 것이 바람직하고, 40~50°인 것이 보다 바람직하며, 42~48°인 것이 특히 바람직하고, 45°가 되는 것이 보다 특히 바람직하다.
또한, 콜레스테릭 액정층을 고정하여 이루어지는 광반사층의 나선 구조의 방향이 우측 나선인 경우에는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 적층체로서의 λ/4판 전체의 지상축 방향이, 백라이트측에서 보았을 때에 편광자의 흡수축 방향으로부터 시계 방향으로 상기의 각을 이룰 필요가 있고, 콜레스테릭 액정층을 고정하여 이루어지는 광반사층의 나선 구조의 방향이 좌측 나선인 경우에는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 적층체로서의 λ/4판 전체의 지상축 방향이, 백라이트측에서 보았을 때에 편광자의 흡수축 방향으로부터 반시계 방향으로 상기의 각을 이룰 필요가 있다.
단, 적층체에 이용되는 λ/4판과 λ/2판의 각각의 지상축 방향과 편광판의 흡수축 방향이 이루는 각은, 다음과 같은 위치 관계가 된다.
상술한 λ/2판의 파장 550nm에 있어서의 Rth가 부인 경우에는, 이 λ/2판의 지상축 방향과 상술한 편광자의 흡수축 방향이 이루는 각이 75°±8°의 범위인 것이 바람직하고, 75°±6°의 범위인 것이 보다 바람직하며, 75°±3°의 범위인 것이 더 바람직하다. 또한 이 때, 상술한 λ/2판과 적층되어 휘도 향상 필름에 이용되는 λ/4판을 형성하기 위한 상술한 λ/4판의 지상축 방향과 상술한 편광자층의 흡수축 방향이 이루는 각이 15°±8°의 범위인 것이 바람직하고, 15°±6°의 범위인 것이 보다 바람직하며, 15°±3°의 범위인 것이 더 바람직하다. 상기의 범위이면, 반사광의 광누출이 시인되지 않을 정도까지 저감될 수 있기 때문에 바람직하다.
또, 상술한 λ/2판의 파장 550nm에 있어서의 Rth가 정인 경우에는, 이 λ/2판의 지상축 방향과 상술한 편광자층의 흡수축 방향이 이루는 각이 15°±8°의 범위인 것이 바람직하고, 15°±6°의 범위인 것이 보다 바람직하며, 15°±3°의 범위인 것이 더 바람직하다. 또한 이 때, 상술한 λ/2판과 적층되어 휘도 향상 필름에 이용되는 λ/4판을 형성하기 위한 상술한 λ/4판의 지상축 방향과 상술한 편광자층의 흡수축 방향이 이루는 각이 75°±8°의 범위인 것이 바람직하고, 75°±6°의 범위인 것이 보다 바람직하며, 75°±3°의 범위인 것이 더 바람직하다. 상기의 범위이면, 반사광의 광누출이 시인되지 않을 정도까지 저감될 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 상기에서는, 지지체 상에 광학 이방성층을 마련한 적층체 구조인 λ/2판 또는 λ/4에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이 양태에 한정되는 것은 아니고, 1매의 투명 지지체의 편면에 λ/2판과 λ/4판이 적층된 것이어도 되며, 또는 1매의 투명 지지체의 편면에 λ/2판이 적층되고, 다른 한쪽의 편면에 λ/4판이 적층된 것이어도 된다. 또한, λ/2판 또는 λ/4판은, 연신 폴리머 필름(광학 이방성 지지체) 단독으로 이루어져 있어도 되고, 액정 화합물을 함유하는 조성물로 형성된 액정 필름으로만 이루어져 있어도 된다. 액정 필름의 바람직한 예도, 상술한 광학 이방성층의 바람직한 예와 동일하다.
<광의 편광 상태를 변화시키는 층>
휘도 향상 필름은 반사 편광자의 λ/4판층측과는 반대측에 광의 편광 상태를 변화시키는 층을 포함하고 있어도 된다. 광의 편광 상태를 변화시키는 층에 대해서는 후술한다.
<접착층(점착제층)>
본 명세서에 있어서, "접착"은 "점착"도 포함하는 개념으로 이용된다.
본 발명의 휘도 향상 필름에 있어서는, 반사 편광자에 포함되는 λ/4판 및 반사 편광자가, 직접 접촉하거나, 또는 접착층을 통하여 적층되고 있는 것이 바람직하다. 또, 반사 편광자를 형성하는 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 상술한 제3 광반사층의 각각도 직접 접촉과 접착층을 통한 적층 중 어느 쪽도 선택할 수 있다.
본 발명의 휘도 향상 필름 및 후술하는 본 발명의 광학 시트 부재에 있어서는, 편광판 및 반사 편광자가, 직접 접촉하거나, 또는 접착층을 통하여 적층되고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 광학 시트 부재에 있어서는, 편광판, λ/4판 및 반사 편광자가 이 순서로, 직접 접촉하거나, 또는 접착층을 통하여 적층되고 있는 것이 바람직하다.
이들 부재끼리를 직접 접촉하여 적층시키는 방법으로서는, 각 부재 위에 다른 부재를 도포에 의하여 적층하는 방법을 들 수 있다.
또, 이들 부재끼리의 사이에는, 접착층(점착제층)이 배치되어 있어도 된다. 광학 이방성층과 편광판의 적층을 위하여 이용되는 점착제층으로서는, 예를 들면 동적 점탄성 측정 장치로 측정한 저장 탄성률 G'와 손실 탄성률 G"의 비(tanδ=G"/G')가 0.001~1.5인 물질을 나타내고, 이른바, 점착제나 크리프하기 쉬운 물질 등이 포함된다. 본 발명에 이용할 수 있는 점착제로서는, 예를 들면 아크릴계 점착제나, 폴리바이닐알코올계 접착제를 들 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
또, 접착제로서는, 붕소 화합물 수용액, 일본 공개특허공보 2004-245925호에 나타나는 바와 같은, 분자 내에 방향환을 포함하지 않는 에폭시 화합물의 경화성 접착제, 일본 공개특허공보 2008-174667호에 기재된 360~450nm의 파장에 있어서의 몰 흡광 계수가 400 이상인 광중합 개시제와 자외선 경화성 화합물을 필수 성분으로 하는 활성 에너지선 경화형 접착제, 일본 공개특허공보 2008-174667호에 기재된 (메트)아크릴계 화합물의 합계량 100질량부 중에 (a) 분자 중에 (메트)아크릴로일기를 2 이상 갖는 (메트)아크릴계 화합물과, (b) 분자 중에 수산기를 갖고, 중합성 이중 결합을 단지 1개 갖는 (메트)아크릴계 화합물과, (c) 페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트 또는 노닐페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트를 함유하는 활성 에너지선 경화형 접착제 등을 들 수 있다.
후술하는 본 발명의 광학 시트 부재는, 반사 편광자와, 반사 편광자의 편광판측에 인접하는 층의 굴절률의 차가 0.15 이하인 것이 바람직하고, 0.10 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.05 이하인 것이 특히 바람직하다. 상술한 반사 편광자의 편광판측에 인접하는 층으로서는, 상술한 접착층을 들 수 있다.
이와 같은 접착층의 굴절률의 조정 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 일본 공개특허공보 평11-223712호에 기재된 방법을 이용할 수 있다. 일본 공개특허공보 평11-223712호에 기재된 방법 중에서도, 이하의 양태가 특히 바람직하다.
상술한 접착층에 이용되는 점착제의 예로서는, 폴리에스터계 수지, 에폭시계 수지, 폴리유레테인계 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지 등의 수지를 들 수 있다. 이들은 단독 혹은 2종 이상 혼합하여 사용해도 된다. 특히, 아크릴계 수지는, 내수성, 내열성, 내광성 등의 신뢰성이 우수하여, 접착력, 투명성이 좋고, 또한 굴절률을 액정 디스플레이에 적합하도록 조정하기 쉬운 점 등에서 바람직하다. 아크릴계 점착제로서는, 아크릴산 및 그 에스터, 메타크릴산 및 그 에스터, 아크릴아마이드, 아크릴나이트릴 등의 아크릴 모노머의 단독 중합체 혹은 이들의 공중합체, 또한 상술한 아크릴 모노머 중 적어도 1종과, 아세트산 바이닐, 무수 말레산, 스타이렌 등의 방향족 바이닐 모노머와의 공중합체를 들 수 있다. 특히, 점착성을 발현하는 에틸렌아크릴레이트, 뷰틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등의 주모노머, 응집력 성분이 되는 아세트산 바이닐, 아크릴나이트릴, 아크릴아마이드, 스타이렌, 메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트 등의 모노머, 또한 접착력 향상이나, 가교화 기점을 부여하는 메타크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 하이드록시에틸메타크릴레이트, 하이드록시프로필메타크릴레이트, 다이메틸아미노에틸메타크릴레이트, 다이메틸아미노에틸메타크릴레이트, 아크릴아마이드, 메틸올아크릴아마이드, 글리시딜메타크릴레이트, 무수 말레산 등의 관능기 함유 모노머로 이루어지는 공중합체로, Tg(유리 전이점)가 -60℃~-15℃의 범위에 있으며, 중량 평균 분자량이 20만~100만의 범위에 있는 것이 바람직하다.
본 발명에는, 시트 형상 광경화형 점접착제(도아 고세이 그룹 연구 연보 11 TREND 2011 제14호 기재)를 접착층에 이용할 수도 있다. 점착제와 같이 광학 필름끼리의 첩합이 간편하고, 자외선(UV)으로 가교·경화하여, 저장 탄성률, 접착력 및 내열성이 향상되는 것이며, 본 발명에 적절한 접착법이다.
[광학 시트 부재]
본 발명의 광학 시트 부재는, 본 발명의 휘도 향상 필름과 편광자를 포함하는 편광판을 갖고, λ/4판의 지상축과 편광자의 흡수축이 이루는 각이 30~60°이며, 편광판, λ/4판 및 반사 편광자가 이 순서로 직접 접촉하거나, 또는 접착층을 통하여 적층되고 있는 것을 특징으로 한다.
도 3~도 5에, 본 발명의 광학 시트 부재의 개략도를, 백라이트 유닛(31)과 함께 나타냈다. 본 발명의 광학 시트 부재(21)는, 휘도 향상 필름(11)과, 편광자(3)를 포함하는 편광판(1)을 포함한다. 편광판(1)과, 휘도 향상 필름(11)은, 접착층(20)을 통하여 적층되고 있어도 되고(도 3, 도 4 참조), 분리되어 배치되어 있어도 된다(도 5 참조).
적층 시, 편광판과 휘도 향상 필름은 접착제를 이용하여 롤 투 롤로 첩합하는 것이 바람직하다. 롤 투 롤로 첩합할 때에는, 편광판의 백라이트 유닛측의 편광자 보호 필름은 이용하지 않고, 휘도 향상 필름을 편광자에 직접 첩합해도 된다.
<편광판>
다음으로, 편광에 대하여 설명한다.
본 발명의 광학 시트 부재가 갖는 편광판은, 통상, 액정 표시 장치에 이용되는 편광판과 마찬가지로, 편광자 및 그 양측에 배치된 2매의 편광판 보호 필름(이하, 보호 필름이라고도 함)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서는, 2매의 보호 필름 중, 액정 셀측에 배치되는 보호 필름으로서, 위상차 필름이 이용되는 것이 바람직하다.
도 3~도 6 중, 편광판(1)은, 편광자(3)를 포함한다. 편광판(1)은, 편광자(3)의 시인측의 표면에 위상차 필름이어도 되는 편광판 보호 필름(2)을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 편광판(1)은, 편광자(3)의 백라이트 유닛(31)측의 표면에, 편광판 보호 필름(4)을 포함하고 있어도 되지만(도 4 참조), 포함하지 않아도 된다(도 3 참조).
(편광자)
본 발명의 광학 시트 부재는, λ/4판의 지상축과 편광자의 흡수축이 이루는 각이 30~60°이다. 보다 바람직한 양태나, λ/4판이 λ/2판과 λ/4판의 적층체인 경우의 바람직한 양태에 대해서는, 상술한 λ/4판의 설명 중에 기재했다.
상술한 편광자로서는, 폴리머 필름에 아이오딘이 흡착 배향된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 상술한 폴리머 필름으로서는, 특별히 한정되지 않고 각종의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리바이닐알코올계 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 필름, 에틸렌·아세트산 바이닐 공중합체계 필름이나, 이들의 부분 비누화 필름, 셀룰로스계 필름 등의 친수성 고분자 필름, 폴리바이닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리 염화 바이닐의 탈염산 처리물 등 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 편광자로서의 아이오딘에 의한 염색성이 우수한 폴리바이닐알코올계 필름을 이용하는 것이 바람직하다.
상술한 폴리바이닐알코올계 필름의 재료에는, 폴리바이닐알코올 또는 그 유도체가 이용된다. 폴리바이닐알코올의 유도체로서는, 폴리바이닐폼알, 폴리바이닐아세탈 등을 들 수 있고 그 외에, 에틸렌, 프로필렌 등의 올레핀, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등의 불포화 카복실산 및 그 알킬에스터, 아크릴아마이드 등으로 변성한 것을 들 수 있다.
상술한 폴리머 필름의 재료인 폴리머의 중합도는, 일반적으로 500~10,000이며, 1000~6000의 범위인 것이 바람직하고, 1400~4000의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 비누화 필름인 경우, 그 비누화도는, 예를 들면 물에 대한 용해성의 점에서, 75몰% 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 98몰% 이상이며, 98.3~99.8몰%의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다.
상술한 폴리머 필름(미연신 필름)은, 통상의 방법에 따라, 1축 연신 처리, 아이오딘 염색 처리가 적어도 실시된다. 나아가서는, 붕산 처리, 세정 처리를 실시할 수 있다. 또 상술한 처리가 실시된 폴리머 필름(연신 필름)은, 통상의 방법에 따라 건조 처리되어 편광자가 된다.
편광자의 두께로서는 특별히 한정되지 않고, 통상은 5~80μm, 바람직하게는 5~50μm, 보다 바람직하게는, 5~25μm이다.
편광자의 광학 특성으로서는, 편광자 단일체로 측정했을 때의 단일체 투과율이 43% 이상인 것이 바람직하고, 43.3~45.0%의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 또, 상술한 편광자를 2매 준비하여, 2매의 편광자의 흡수축이 서로 90°가 되도록 중첩하여 측정하는 직교 투과율은, 보다 작은 것이 바람직하고, 실용상, 0.00% 이상 0.050% 이하가 바람직하며, 0.030% 이하인 것이 보다 바람직하다. 편광도로서는, 실용상, 99.90% 이상 100% 이하인 것이 바람직하고, 99.93% 이상 100% 이하인 것이 특히 바람직하다. 편광판으로서 측정했을 때에도 대략 이것과 동등한 광학 특성이 얻어지는 것이 바람직하다.
(편광판 보호 필름)
본 발명의 광학 시트 부재는, 편광자의 액정 셀과 반대측에 편광판 보호 필름을 갖고 있어도 되고, 갖지 않아도 된다. 편광자의 액정 셀과 반대측에 편광판 보호 필름을 갖지 않는 경우에는, 편광자에 직접 또는 접착제를 통하여, 후술하는 반사 편광자가 마련되어 있어도 된다.
상술한 보호 필름 중, 액정 셀과 반대측에 배치되는 보호 필름으로서는, 투명성, 기계적 강도, 열안정성, 수분 차단성, 등방성 등이 우수한 열가소성 수지가 이용된다. 이와 같은 열가소성 수지의 구체예로서는, 트라이아세틸셀룰로스 등의 셀룰로스 수지, 폴리에스터 수지, 폴리에터설폰 수지, 폴리설폰 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, (메트)아크릴 수지, 환상 폴리올레핀 수지(노보넨계 수지), 폴리아릴레이트 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리바이닐알코올 수지, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
셀룰로스 수지는, 셀룰로스와 지방산의 에스터이다. 이와 같은 셀룰로스에스터계 수지의 구체예로서는, 트라이아세틸셀룰로스, 다이아세틸셀룰로스, 트라이프로필셀룰로스, 다이프로필셀룰로스 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 트라이아세틸셀룰로스가 특히 바람직하다. 트라이아세틸셀룰로스는 많은 제품이 시판되고 있어, 입수 용이성이나 코스트의 점에서도 유리하다. 트라이아세틸셀룰로스의 시판품의 예로서는, 후지필름 가부시키가이샤제의 상품명 "UV-50", "UV-80", "SH-80", "TD-80U", "TD-TAC", "UZ-TAC"나, 코니카사제의 "KC 시리즈" 등을 들 수 있다.
환상 폴리올레핀 수지의 구체예로서는, 바람직하게는 노보넨계 수지이다. 환상 올레핀계 수지는, 환상 올레핀을 중합 단위로 하여 중합되는 수지의 총칭이며, 예를 들면 일본 공개특허공보 평1-240517호, 일본 공개특허공보 평3-14882호, 일본 공개특허공보 평3-122137호 등에 기재되어 있는 수지를 들 수 있다. 구체예로서는, 환상 올레핀의 개환 (공)중합체, 환상 올레핀의 부가 중합체, 환상 올레핀과 에틸렌, 프로필렌 등의 α-올레핀과 그 공중합체(대표적으로는 랜덤 공중합체), 및 이들을 불포화 카복실산이나 그 유도체로 변성한 그래프트 중합체, 및 이들의 수소 화물 등을 들 수 있다. 환상 올레핀의 구체예로서는, 노보넨계 모노머를 들 수 있다.
환상 폴리올레핀 수지로서는, 다양한 제품이 시판되고 있다. 구체예로서는, 닛폰 제온 가부시키가이샤제의 상품명 "제오넥스", "제오노아", JSR 가부시키가이샤제의 상품명 "아톤", TICONA사제의 상품명 "토파스", 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤제의 상품명 "APEL"을 들 수 있다.
(메트)아크릴계 수지로서는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서, 임의의 적절한 (메트)아크릴계 수지를 채용할 수 있다. 예를 들면, 폴리메타크릴산 메틸 등의 폴리(메트)아크릴산 에스터, 메타크릴산 메틸-(메트)아크릴산 공중합, 메타크릴산 메틸-(메트)아크릴산 에스터 공중합체, 메타크릴산 메틸-아크릴산 에스터-(메트)아크릴산 공중합체, (메트)아크릴산 메틸-스타이렌 공중합체(MS수지 등), 지환족 탄화 수소기를 갖는 중합체(예를 들면, 메타크릴산 메틸-메타크릴산 사이클로헥실 공중합체, 메타크릴산 메틸-(메트)아크릴산노보닐 공중합체 등)를 들 수 있다. 바람직하게는, 폴리(메트)아크릴산 메틸 등의 폴리(메트)아크릴산 C1-6 알킬을 들 수 있다. 보다 바람직하게는 메타크릴산 메틸을 주성분(50~100질량%, 바람직하게는 70~100질량%)으로 하는 메타크릴산 메틸계 수지를 들 수 있다.
(메트)아크릴계 수지의 구체예로서, 예를 들면 미쓰비시 레이온 가부시키가이샤제의 아크리펫 VH나 아크리펫 VRL20A, 일본 공개특허공보 2004-70296호에 기재된 분자 내에 환구조를 갖는 (메트)아크릴계 수지, 분자 내 가교나 분자 내 환화 반응에 의하여 얻어지는 고Tg (메트)아크릴 수지계를 들 수 있다.
(메트)아크릴계 수지로서, 락톤환 구조를 갖는 (메트)아크릴계 수지를 이용할 수도 있다. 높은 내열성, 높은 투명성, 2축 연신함으로써 높은 기계적 강도를 갖기 때문이다.
보호 필름의 두께는 적절히 설정할 수 있는데, 일반적으로는 강도나 취급 등의 작업성, 박층성 등의 점에서 1~80μm 정도이다. 특히 1~60μm가 바람직하고, 5~40μm가 보다 바람직하다. 보호 필름은, 5~25μm의 경우에 특히 적합하다.
[액정 표시 장치]
본 발명의 액정 표시 장치는, 본 발명의 휘도 향상 필름 또는 본 발명의 광학 시트 부재와 백라이트 유닛을 이 순서로 갖고; 상술한 백라이트 유닛이,
430~480nm의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 청색광과,
500~600nm의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 녹색광과,
600~700nm의 파장 대역에 발광 강도의 피크 중 적어도 일부를 갖는 적색광을 발광하는 광원을 구비하며;
상술한 백라이트 유닛이 상술한 광원의 후부에, 상술한 광원으로부터 발광되어 상술한 휘도 향상 필름 또는 상술한 광학 시트 부재에서 반사된 광의 편광 상태의 변환 및 반사를 하는 반사 부재를 구비하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 액정 표시 장치는, 상술한 청색광 및 상술한 녹색광의 반값폭이 모두 100nm 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 액정 표시 장치는, 상술한 적색광이 600~700nm의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖고, 상술한 적색광의 반값폭이 100nm 이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 액정 표시 장치의 일부인 이들과 같은 양태에서는, RGB 협대역 백라이트와 조합함으로써, 색재현성을 향상시키면서, RGB의 각 광반사층인 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층 3층 및 λ/4와 같은 심플한 구성의 본 발명의 휘도 향상 필름 또는 광학 시트 부재에 의하여 충분한 휘도 향상 성능을 실현할 수 있다.
백라이트 유닛의 청색광, 녹색광 및 적색광의 발광 중심 파장(발광 강도의 피크를 부여하는 파장)과, 휘도 향상 필름에 있어서의 각 색의 반사 중심 파장(반사율의 피크를 부여하는 파장)의 차(반사 중심 파장-발광 중심 파장)는, 본 발명자들의 연구의 결과, 청색광 및 녹색광에 관해서는, ±50nm 이내인 것이 바람직하고, ±25nm 이내인 것이 보다 바람직하다.
한편, 적색광에 관해서는 0~75nm인 것이 경사 색조 변화를 억제하는 관점에서 바람직하고, 0~50nm인 것이 보다 바람직하며, 10~30nm인 것이 더 바람직하다. 백라이트 유닛의 적색광의 발광 중심 파장과 적색광 반사층의 반사 중심 파장이 하기 식 (가)를 만족하는 것이 보다 더 바람직하다.
식 (가):
10nm＜(백라이트 유닛의 적색광의 발광 중심 파장-적색광 반사층의 반사 중심 파장)의 절댓값＜50nm
액정 표시 장치에 있어서, 휘도 향상 필름의 제3 광반사층과 백라이트 유닛의 사이에는, 광의 편광 상태를 변화시키는 층을 배치하는 것이, 바람직하다. 광의 편광 상태를 변화시키는 층이 광반사층으로부터 반사된 광의 편광 상태를 변화시키는 층으로서 기능하여, 휘도를 향상시킬 수 있기 때문이다. 광의 편광 상태를 변화시키는 층의 예로서는, 공기층보다 굴절률이 높은 폴리머층을 들 수 있고, 공기층보다 굴절률이 높은 폴리머층의 예로서는, 하드 코트(HC) 처리층, 안티 글레어(AG) 처리층, 저반사(AR) 처리층 등의 각종 저반사층, 트라이아세틸셀룰로스(TAC) 필름, 아크릴 수지 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 수지 필름, 연신 PET 필름 등을 들 수 있다. 광의 편광 상태를 변화시키는 층은 지지체를 겸하고 있어도 된다. 광반사층으로부터 반사된 광의 편광 상태를 변화시키는 층의 평균 굴절률과, 제3 광반사층의 평균 굴절률의 관계는,
0＜｜광의 편광 상태를 변화시키는 층의 평균 굴절률-제3 광반사층의 평균 굴절률｜＜0.8인 것이 바람직하고,
0＜｜광의 편광 상태를 변화시키는 층의 평균 굴절률-제3 광반사층의 평균 굴절률｜＜0.4인 것이 더 바람직하며
0＜｜광의 편광 상태를 변화시키는 층의 평균 굴절률-제3 광반사층의 평균 굴절률｜＜0.2가 보다 바람직하다.
광의 편광 상태를 변화시키는 층은 휘도 향상 필름과 일체화되어 있어도 되고, 휘도 향상 필름과는 별도로 마련되어 있어도 된다.
<백라이트 유닛>
백라이트 유닛의 구성으로서는, 도광판이나 반사판 등을 구성 부재로 하는 에지 라이트 방식이어도 되고, 직하형 방식이어도 상관없다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 상술한 백라이트 유닛이 광원의 후부에, 광원으로부터 발광되어 휘도 향상 필름 또는 상술한 광학 시트 부재에서 반사된 광의 편광 상태의 변환 및 반사를 하는 반사 부재를 구비한다. 이와 같은 반사 부재로서는 특별히 제한은 없고, 공지의 것을 이용할 수 있으며, 일본 특허공보 3416302호, 일본 특허공보 3363565호, 일본 특허공보 4091978호, 일본 특허공보 3448626호 등에 기재되어 있으며, 이들 공보의 내용은 본 발명에 원용된다.
백라이트 유닛의 광원의 일례로서는, 상술한 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드와, 상술한 청색 발광 다이오드의 상술한 청색광이 입사했을 때에 상술한 녹색광과 상술한 적색광을 발광하는 형광 재료를 갖는 광원, 또는 300nm 이상 430nm 미만의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 UV광을 발광하는 UV 발광 다이오드와, 상술한 UV 발광 다이오드의 상술한 UV광이 입사했을 때에 상술한 청색광과 상술한 녹색광과 상술한 적색광을 발광하는 형광 재료를 갖는 광원, 상술한 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드와, 상술한 청색광이 입사했을 때에 상술한 녹색광~적색광에 걸쳐 넓은 피크의 광을 발광하는 형광 재료(황색 형광체 등)를 갖는 광원(유사 백색 LED), 상술한 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드와, 상술한 녹색광을 발광하는 녹색 발광 다이오드와, 상술한 적색광을 발광하는 적색 발광 다이오드 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
이 중에서도, 에너지 변환(전력-광변환 효율)의 관점에서 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드와, 상술한 청색 발광 다이오드의 상술한 청색광이 입사했을 때에 상술한 녹색광과 상술한 적색광을 발광하는 형광 재료를 갖는 광원, 혹은, 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드와, 상술한 청색광이 입사했을 때에 상술한 녹색광~적색광에 걸쳐 넓은 피크의 광을 발광하는 형광 재료(황색 형광체 등)를 갖는 광원(유사 백색 LED)중 어느 하나인 것이 보다 바람직하다. 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드와, 상술한 청색 발광 다이오드의 상술한 청색광이 입사했을 때에 상술한 녹색광과 상술한 적색광을 발광하는 형광 재료를 갖는 광원의 더 바람직한 양태의 경우, 백라이트 유닛은, 430~480nm의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 청색광과, 500~600nm의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 녹색광과, 600~700nm의 파장 대역에 발광 강도의 피크 중 적어도 일부를 갖는 적색광을 발광하는 것인 것이 바람직하다.
형광 재료로서는, 이트륨·알루미늄·가닛계의 황색 형광체나 터븀·알루미늄·가닛계의 황색 형광체 등이 있다. 형광 재료의 형광 파장은, 형광체의 입자경을 변경함으로써, 제어할 수 있다.
본 발명의 액정 표시 장치는, 상술한 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드와, 상술한 청색 발광 다이오드의 상술한 청색광이 입사했을 때에 상술한 녹색광과 상술한 적색광을 발광하는 형광 재료가 양자 도트 부재(예를 들면, 양자 도트 시트나 바 형상의 양자 도트 바)이며, 양자 도트 부재가 광학 시트 부재와 청색 광원의 사이에 배치된 것이 바람직하다. 이와 같은 양자 도트 부재로서는 특별히 제한은 없고, 공지의 것을 이용할 수 있는데, 예를 들면 일본 공개특허공보 2012-169271호, SID'12 DIGEST p. 895 등에 기재되어 있고, 이들 문헌의 내용은 본 발명에 원용된다. 또, 이와 같은 양자 도트 시트로서는, QDEF(Quantum Dot Enhancement Film, 나노시스사제)를 이용할 수 있다.
백라이트 유닛이 발광하는 청색광의 발광 중심 파장이 440~470nm의 파장 대역에 있는 것이 바람직하다.
백라이트 유닛이 발광하는 녹색광의 발광 중심 파장이 520~570nm의 파장 대역에 있는 것이 바람직하다.
백라이트 유닛이 발광하는 적색광의 발광 중심 파장이 600~640nm의 파장 대역에 있는 것이 바람직하다.
상술한 청색광, 상술한 녹색광 및 상술한 적색광의 반값폭이 모두 100nm 이하인 것이 바람직하다.
백라이트 유닛이 발광하는 청색광이, 반값폭이 80nm 이하인 발광 강도의 피크를 갖는 것이 바람직하고, 반값폭이 70nm 이하인 발광 강도의 피크를 갖는 것이 보다 바람직하며, 반값폭이 30nm 이하인 발광 강도의 피크를 갖는 것이 특히 바람직하다.
백라이트 유닛이 발광하는 녹색광이, 반값폭이 80nm 이하인 발광 강도의 피크를 갖는 것이 바람직하고, 반값폭이 70nm 이하인 발광 강도의 피크를 갖는 것이 보다 바람직하며, 반값폭이 60nm 이하인 발광 강도의 피크를 갖는 것이 특히 바람직하다.
백라이트 유닛이 발광하는 적색광이, 반값폭이 80nm 이하인 발광 강도의 피크를 갖는 것이 바람직하고, 반값폭이 70nm 이하인 발광 강도의 피크를 갖는 것이 보다 바람직하며, 반값폭이 60nm 이하인 발광 강도의 피크를 갖는 것이 특히 바람직하다.
백라이트 유닛은, 그 외, 공지의 확산판이나 확산 시트, 프리즘 시트(예를 들면, BEF 등), 도광기를 구비하고 있는 것도 바람직하다. 그 외의 부재에 대해서도, 일본 특허공보 3416302호, 일본 특허공보 3363565호, 일본 특허공보 4091978호, 일본 특허공보 3448626호 등에 기재되어 있으며, 이들 공보의 내용은 본 발명에 원용된다.
본 발명의 휘도 향상 필름 및 광학 시트 부재를 이용한 액정 표시 장치의 정면 휘도를 더 향상시키려면, 백라이트 유닛에 2매의 프리즘 시트를 구비하고, 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향이 실질적으로 평행인 것이 바람직하다. 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향이 실질적으로 평행하다는 것은, 2매의 프리즘 시트의 프리즘이 이루는 각이 ±5° 이내인 것을 말한다. 또한, 프리즘 시트는, 프리즘 시트의 면내의 한쪽의 방향으로 연재(延在)된 돌기(본 명세서에 있어서, 이 돌기를 프리즘이라고도 함)가 열 형상으로 복수 배치된 것이며, 열 형상으로 배치된 복수의 프리즘이 연재된 방향은 평행이다. 프리즘의 방향이란, 열 형상으로 배치된 복수의 프리즘의 연재 방향을 말한다.
발명자가 예의 검토한 결과, 본 발명의 휘도 향상 필름은, 상기와 같이 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향을 수직으로 하는 것보다도 평행으로 한 쪽이 정면 휘도를 높게 할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 프리즘 시트에 상술한 어느 광원을 조합한 경우에도, 동일한 효과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
<표시 패널>
상술한 액정 표시 장치의 바람직한 표시 패널의 일례는, 투과 모드의 액정 패널이고, 한 쌍의 편광자와 그 사이에 액정 셀을 갖는다. 편광자의 각각과 액정 셀의 사이에는, 통상, 시야각 보상을 위한 위상차 필름이 배치된다. 액정 셀의 구성에 대해서는 특별히 제한은 없고, 일반적인 구성의 액정 셀을 채용할 수 있다. 액정 셀은, 예를 들면 대향 배치된 한 쌍의 기판과, 이 한 쌍의 기판 간에 협지된 액정층을 포함하고, 필요에 따라서, 컬러 필터층 등을 포함하고 있어도 된다. 액정 셀의 구동 모드에 대해서도 특별히 제한은 없고, 트위스티드 네마틱(TN), 슈퍼 트위스티드 네마틱(STN), 버티컬 얼라인먼트(VA), 인플레인 스위칭(IPS), 옵티컬리 컴펜세이티드 벤드 셀(OCB) 등의 다양한 모드를 이용할 수 있다.
액정 표시 장치의 일 실시형태는, 대향하는 적어도 한쪽에 전극을 마련한 기판 간에 액정층을 협지한 액정 셀을 갖고, 이 액정 셀은 2매의 편광판의 사이에 배치하여 구성되는 것이 바람직하다. 액정 표시 장치는, 상하 기판 간에 액정이 봉입된 액정 셀을 구비하고, 전압 인가에 의하여 액정의 배향 상태를 변화시켜 화상의 표시를 행한다. 또한 필요에 따라서 편광판 보호 필름이나 광학 보상을 행하는 광학 보상 부재, 접착층 등의 부수하는 기능층을 갖는다. 또, 본 발명의 액정 표시 장치는, 다른 부재를 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, 컬러 필터 기판, 박층 트랜지스터 기판, 렌즈 필름, 확산 시트, 하드 코트층, 반사 방지층, 저반사층, 안티 글레어층 등과 함께(또는 그 대신에), 전방 산란층, 프라이머층, 대전 방지층, 언더코팅층 등의 표면층이 배치되어 있어도 된다.
도 6에, 본 발명의 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타냈다. 도 6에서는, 액정 표시 장치(51)는, 백라이트 유닛(31), 본 발명의 광학 시트 부재(21)(반사 편광자(11)와 백라이트측 편광판(1)의 적층체), 박층 트랜지스터 기판(41), 액정 셀(42), 컬러 필터 기판(43), 표시측 편광판(44)이 이 순서로 적층된다.
또한, 본 발명의 광학 시트 부재(21)의 구성은, 도 4의 구성의 것을 대표예로 하여 도 6에 기재했지만, 본 발명의 액정 표시 장치가 이와 같은 예에 의하여 도 4의 구성에 한정되지 않는다.
<광학 시트 부재의 액정 표시 장치에 대한 첩합 방법>
본 발명의 휘도 향상 필름이나 본 발명의 광학 시트 부재를 액정 표시 장치로 첩합하는 방법으로서는, 공지의 방법을 이용할 수 있다. 또, 롤 to 패널 제법을 이용할 수도 있어, 생산성, 수율을 향상시키는 데 있어서 바람직하다. 롤 to 패널 제법은 일본 공개특허공보 2011-48381호, 일본 공개특허공보 2009-175653호, 일본 특허공보 4628488호, 일본 특허공보 4729647호, WO2012/014602호, WO2012/014571호 등에 기재되어 있지만, 이들에 한정되지 않는다.
실시예
이하에 실시예와 비교예를 들면 본 발명의 특징을 더 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 순서 등은, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 의하여 한정적으로 해석되어야 할 것은 아니다.
[제조예 1]
<편광판의 준비>
백라이트측 편광판의 프론트측 편광판 보호 필름으로서 시판 중인 셀룰로스아실레이트계 필름 "TD80UL"(후지필름 가부시키가이샤제)을 이용했다.
백라이트측 편광판의 리어측 편광판 보호 필름으로서 시판 중인 셀룰로스아실레이트계 필름 "TD80UL"(후지필름 가부시키가이샤제)을 이용했다.
일본 공개특허공보 2006-293275호의 [0219]와 동일하게 하여, 편광자를 제조하고, 상기 2매의 편광판 보호 필름을 편광자의 양면에 각각 첩합하여, 편광판을 제조했다.
[실시예 1]
<반사 편광자의 형성>
λ/4판에 후지필름 가부시키가이샤제의 "QL 필름"을 이용했다. 필름의 Re(550)=125nm, Rth(550)=1nm였다.
QL 필름 위에, 하기 방법으로 콜레스테릭 액정 재료로서 원반 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층으로서, 제1 광반사층을 형성했다.
먼저 배향층으로서 구라레사제 포발 PVA-103을 순수에 용해 후에 건조 막두께가 0.5μm가 되도록 농도 조정하여 PET 베이스 상에 바 도포하고, 그 후 100℃에서 5분간 가열했다. 또한 이 표면을 러빙 처리하여 배향층을 형성했다.
다음으로 하기의 조성의 용질을, 하기 표 2에 나타내는 제1 광반사층의 건조 막두께가 되도록 농도를 조제하고 질량비 98:2의 CH2Cl2와 C2H5OH의 혼합 용매에 용해하여, 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액을 조제했다. 이 도포액을 상기의 배향층 상에 바 도포하여, 용매를 70℃, 2분간 유지하고 용매를 기화시킨 후에 100℃에서 4분간 가열 숙성을 행하여, 균일한 배향 상태를 얻었다.
그 후 이 도포막을 80℃로 유지하고, 이것에 질소 분위기하에서 고압 수은등을 이용하여 자외선 조사하여, 광반사층을 형성했다.
이 광반사층을 상술한 아크릴계 접착제를 이용하여, 상기의 QL 필름 상에 첩합하고, PET 베이스 및 배향층을 박리하여, 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 제1 광반사층을 형성했다.
<<원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액의 용질 조성>>
원반 형상 액정 화합물(이하에 기재된 화합물 1) 35질량부
원반 형상 액정 화합물(이하에 기재된 화합물 2) 35질량부
카이랄제(이하에 기재된 화합물 3) 25질량부
배향 조제(이하에 기재된 화합물 4) 1질량부
배향 조제(이하에 기재된 화합물 5) 1질량부
중합 개시제(이하에 기재된 화합물 6) 3질량부
[화학식 7]
Figure pct00009
또한, 하기의 봉 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정성 혼합물(R1)에 대하여, 일본 공개특허공보 2013-203827(〔0016〕-〔0148〕 기재) 및 후지필름 연구 보고 No. 50(2005년) pp. 60-63을 참고로 이용한 카이랄제의 첨가량을 변경하여, 콜레스테릭 액정 재료로서 봉 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층인, 제2 광반사층 및 제3 광반사층을, 각각 후지필름 가부시키가이샤제 PET 필름 상에 제작하고, 제1 광반사층 상에, 제2 광반사층을 아크릴계 접착제를 이용하여 첩합한 후에 PET 필름을 박리하며, 또한 그 위에 제3 광반사층을 아크릴계 접착제를 이용하여 첩합한 후에 PET 필름을 박리하여, 형성했다.
<봉 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정성 혼합물(R1)의 조제>
하기 화합물 11 및 12, 불소계 수평 배향제, 카이랄제, 중합 개시제, 용매 메틸에틸케톤을 혼합하여, 하기 조성의 도포액을 조제했다. 얻어진 도포액을, 콜레스테릭 액정성 혼합물인 도포액(R1)으로 했다.
·하기 화합물 11 80질량부
·하기 화합물 12 20질량부
·하기 불소계 수평 배향제 1 0.1질량부
·하기 불소계 수평 배향제 2 0.007질량부
·하기 우선회성 카이랄제 LC756(BASF사제)
하기 표 2에 기재된 반사 중심 파장이 되는 양
(제2 광반사층: 대략 4.1질량부, 제3 광반사층: 대략 7.0질량부)
·중합 개시제 IRGACURE 819(BASF사제) 3질량부
·용매(메틸에틸케톤) 용질 농도가 30질량%가 되는 양
[화학식 8]
Figure pct00010
얻어진 제1 광반사층의 최대 반사율의 피크의 반사 중심 파장은 540nm, 반값폭은 50nm, 막두께는 2.1μm, Rth(550)는 -162nm였다.
얻어진 제2 광반사층의 최대 반사율의 피크의 반사 중심 파장은 630nm, 반값폭은 60nm, 막두께는 2.2μm, Rth(550)는 174nm였다.
얻어진 제3 광반사층의 최대 반사율의 피크의 반사 중심 파장은 460nm, 반값폭은 40nm, 막두께는 1.8μm, Rth(550)는 138nm였다.
또한, 제1 광반사층의 평균 굴절률은 1.5이며, 제2 광반사층 및 제3 광반사층의 평균 굴절률은 1.6이었다.
또, 얻어진 광대역 λ/4판 및 반사 편광자를 갖는 휘도 향상 필름의 토탈 두께는 7.8μm였다. 이와 같이 하여 얻어진 휘도 향상 필름을 실시예 1의 휘도 향상 필름으로 했다.
이와 같이 하여 얻어진 편광판과 휘도 향상 필름을 아크릴계 접착제로 첩합한 적층체를, 실시예 1의 광학 시트 부재로 했다.
또한, 각 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층의 나선 구조의 방향은, 모두 우측 나선이며, 이것을 나선 구조를 형성하기 위하여 첨가하는 카이랄제의 절대 배치를 선정함으로써 행했다.
<액정 표시 장치의 제조>
시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트측 편광판을 실시예 1의 광학 시트 부재로 변경하고, 백라이트 유닛을 이하의 양자 도트(RGB 협대역) 백라이트 유닛으로 변경하여, 실시예 1의 액정 표시 장치를 제조했다.
이용한 양자 도트 백라이트 유닛은, 광원으로서 청색 발광 다이오드(니치아 B-LED, 주파장 465nm, 반값폭 20nm)를 구비한다. 또, 광원의 앞부분에 청색 발광 다이오드의 청색광이 입사했을 때에 중심 파장 535nm, 반값폭 40nm의 녹색광과, 중심 파장 630nm, 반값폭 40nm의 적색광의 형광 발광을 하는 양자 도트 부재를 구비한다. 또, 광원의 후부에 광원으로부터 발광되어 상술한 휘도 향상 필름 또는 상술한 광학 시트 부재에서 반사된 광의 편광 상태의 변환 및 반사를 하는 반사 부재를 구비한다.
[실시예 2~7 및 비교예 1~3]
실시예 1에 있어서, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료종, 카이랄제의 혼합 비율을 조절함으로써 반사 파장 피크, 도포 두께를 변경하여, 하기 표 2에 기재된 바와 같이 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 2~7 및 비교예 1~3의 휘도 향상 필름, 광학 시트 부재 및 액정 표시 장치를 제조했다. 또한, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층의 Rth는 콜레스테릭 액정 재료종과 도포 두께를 변경함으로써 조정했다.
또, 비교예 3은 휘도 향상막을 이용하지 않고 제조예 1에서 제작한 편광판만을 백라이트측 편광판으로서 이용하여 액정 표시 장치를 제조했다.
[실시예 9 및 10]
실시예 2에 있어서 QL 필름의 Rth만 변경하여, 휘도 향상 필름의 토탈 두께를 하기 표 2에 기재된 바와 같이 한 것 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여, 실시예 9 및 10의 휘도 향상 필름, 광학 시트 부재 및 액정 표시 장치를 제조했다. Rth의 변경에는, 광학 이방성층을 일본 공표특허공보 2012-517024호의 실시예에 기재된 방법을 이용하여, 봉 형상 액정(RLC)으로서 BASF사제의 LC242를 QL 필름 상에 수직 배향시켜 형성함으로써 Rth를 변경했다.
[실시예 8 및 비교예 4]
시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하고, 백라이트측 편광판 대신에 실시예 3의 광학 시트 부재를 이용하여, 백라이트 유닛을 변경하지 않고, 실시예 8의 액정 표시 장치를 제조했다.
또, 비교예 4는 휘도 향상막을 이용하지 않고 제조예 1에서 제작한 편광판만을 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 액정 표시 장치를 제조했다.
이 액정 표시 장치의 백라이트 광원은, 청색광의 발광 피크 파장 450nm였다. 녹~적 영역에서는 1개의 발광 피크이며, 피크 파장은 550nm, 반값폭은 100nm였다.
[평가]
각 실시예 및 비교예의 휘도 향상 필름 및 광학 시트 부재를 이용한, 각 실시예 및 비교예의 액정 표시 장치를 이하의 기준에 따라 평가했다. 얻어진 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
(1) 정면 휘도
액정 표시 장치의 정면 휘도를, 일본 공개특허공보 2009-93166호의 〔0180〕에 기재된 방법으로 측정했다. 즉, 측정기(EZ-Contrast160D, ELDIM사제)를 이용하여, 측정한 백 표시 시의 정면 휘도를 측정했다. 그 결과를 근거로, 이하의 기준으로 평가했다. 또한, 평가 광원을 맞추기 위하여, 실시예 1~7, 9 및 10, 및 비교예 1 및 2에서는 비교예 3을 기준으로 하고, 실시예 8에서는 비교예 4를 기준으로 했다.
5: 비교예 3 또는 4의 액정 표시 장치의 정면 휘도보다 30% 이상 높고, 양호하다.
4: 비교예 3 또는 4의 액정 표시 장치의 정면 휘도보다 20% 이상, 30% 미만 높고, 양호하다.
3: 비교예 3 또는 4의 액정 표시 장치의 정면 휘도보다 10% 이상, 20% 미만 높고, 양호하다.
2: 비교예 3 또는 4의 액정 표시 장치의 정면 휘도와 동등 이하이다.
(2) 경사 색조 변화
액정 표시 장치의 경사 색조 변화 Δu'v'를 이하의 방법으로 평가했다. 색조 좌표 u', v'의 값을 정면(극각 0도)과 극각 60도 방향에서 차분을 취한 색조색차 Δu'v'를 방위각 0~360도 방향에서 측정하여, 그 평균값을 경사 색조 변화 Δu'v'의 평가 지표로 했다. 색조 좌표 u'v'의 측정에는 측정기(EZ-Contrast160D, ELDIM사제)를 이용했다. 그 결과를 근거로, 이하의 기준으로 평가했다.
7: 비교예 1의 액정 표시 장치의 경사 색조 변화보다 40% 이상 적고, 양호하다.
6: 비교예 1의 액정 표시 장치의 경사 색조 변화보다 35% 이상, 40% 미만 적고, 양호하다.
5: 비교예 1의 액정 표시 장치의 경사 색조 변화보다 30% 이상, 35% 미만 적고, 양호하다.
4: 비교예 1의 액정 표시 장치의 경사 색조 변화보다 20% 이상, 30% 미만 적고, 양호하다.
3: 비교예 1의 액정 표시 장치의 경사 색조 변화보다 10% 이상, 20% 미만 적고, 양호하다.
2: 비교예 1의 액정 표시 장치의 경사 색조 변화와 동등 이하이다.
(3) 색재현역
액정 표시 장치의 색재현역을, 일본 공개특허공보 2012-3073호의 〔0066〕에 기재된 바와 같이, (주)톱콘제 Bm5로 측정했다. 그 결과를 근거로, 이하의 기준으로 평가했다.
4: 비교예 4의 액정 표시 장치의 NTSC비보다 20% 이상 높고, 양호하다.
3: 비교예 4의 액정 표시 장치의 NTSC비보다 5% 이상, 20% 미만 높고, 양호하다.
2: 비교예 4의 액정 표시 장치의 NTSC비와 동등 이상, 5% 미만 높다. 개선을 확인할 수 있다.
1: 비교예 4의 액정 표시 장치의 NTSC비와 동등 미만이다. 악화된다.
[표 2]
Figure pct00011
상기 표 2로부터, 본 발명의 휘도 향상 필름을, 액정 표시 장치의 액정 셀보다도 백라이트측에 설치한 액정 표시 장치는, 정면 휘도가 높고, 경사 색조 변화가 억제된 것을 알 수 있었다.
한편, 비교예 1 및 비교예 2로부터, 제1 광반사층의 Rth(550)와 제2 광반사층의 Rth(550)의 부호가 동일한 휘도 향상 필름을 액정 표시 장치에 설치하면, 경사 색조 변화가 나쁜 것을 알 수 있었다.
비교예 3 및 4로부터, 휘도 향상 필름을 이용하지 않는 액정 표시 장치는, 모두 정면 휘도가 나쁜 것을 알 수 있었다.
또한, 상기 표 2로부터, 본 발명의 바람직한 양태의 하나인 실시예 1~7, 9 및 10의 액정 표시 장치에서는, 색재현성도 더 높아져 있던 것을 알 수 있었다.
또, 각 실시예, 비교예 1 및 2에서는 반사 편광자가 원편광을 출사(투과 및 반사)하고 있는 것을 본 명세서 중에 기재된 방법으로 확인했다.
[실시예 11~18 및 비교예 5]
<실시예 11 및 12 및 비교예 5의 휘도 향상 필름용의 지지체의 형성>
(코어층 셀룰로스아실레이트 도프의 제작)
하기의 조성물을 믹싱 탱크에 투입하여 교반하고, 각 성분을 용해하여, 셀룰로스아세테이트 용액을 조제했다.
코어층 셀룰로스아실레이트 도프의 조성:
――――――――――――――――――――――――――――――――――
아세틸 치환도 2.88의 셀룰로스아세테이트 100질량부
가소제 2(하기 구조) 15질량부
메틸렌 클로라이드(제1 용매) 426질량부
메탄올(제2 용제) 64질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
[화학식 9]
Figure pct00012
(외층 셀룰로스아실레이트 도프의 제작)
상기의 코어층 셀룰로스아실레이트 도프 90질량부에 하기의 매트제 용액을 10질량부 첨가하여, 외층 셀룰로스아세테이트 용액을 조제했다.
매트제 용액의 조성:
――――――――――――――――――――――――――――――――――
평균 입자 사이즈 20nm의 실리카 입자
(AEROSIL R972, 니혼 에어로질(주)제) 2질량부
메틸렌 클로라이드(제1 용매) 76질량부
메탄올(제2 용제) 11질량부
코어층 셀룰로스아실레이트 도프 1질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
(셀룰로스아실레이트 필름의 제작)
상술한 코어층 셀룰로스아실레이트 도프와 그 양측에 외층 셀룰로스아실레이트 도프를 3층 동시에 유연구(流涎口)로부터 20℃의 드럼 상에 유연했다. 용제 함유율 대략 20질량%의 상태에서 박리하고, 필름의 폭 방향의 양단을 텐터 클립으로 고정하여, 잔류 용제가 3~15%인 상태에서, 횡방향으로 1.1배 연신하면서 건조했다. 그 후, 열 처리 장치의 롤 사이를 반송함으로써, 두께 40μm의 셀룰로스아실레이트 필름을 제작하여, 셀룰로스아실레이트 1로 했다. 이 필름의 550nm에 있어서의 Re와 Rth는 각각 0.9nm, -4nm였다.
<실시예 13~18의 휘도 향상 필름용의 지지체의 제작>
(코어층 셀룰로스아실레이트 도프의 제작)
하기의 조성물을 믹싱 탱크에 투입하여 교반하고, 각 성분을 용해하여, 셀룰로스아세테이트 용액을 조제했다.
코어층 셀룰로스아실레이트 도프의 조성:
――――――――――――――――――――――――――――――――――
아세틸 치환도 2.88의 셀룰로스아세테이트 100질량부
에스터 올리고머(하기 가소제 1) 10질량부
편광자 내구성 개량제(하기 화합물 2-10) 4질량부
자외선 흡수제(하기 UV제 A) 4질량부
메틸렌 클로라이드(제1 용매) 438질량부
메탄올(제2 용제) 65질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
[화학식 10]
Figure pct00013
(외층 셀룰로스아실레이트 도프의 제작)
상기의 코어층 셀룰로스아실레이트 도프 90질량부에 하기의 매트제 용액을 10질량부 첨가하여, 외층 셀룰로스아세테이트 용액을 조제했다.
(매트제 용액의 조성)
평균 입자 사이즈 20nm의 실리카 입자
(AEROSIL R972, 니혼 에어로질(주)제) 2질량부
메틸렌 클로라이드(제1 용매) 76질량부
메탄올(제2 용제) 11질량부
코어층 셀룰로스아실레이트 도프 1질량부
(셀룰로스아실레이트 필름의 제작)
상술한 코어층 셀룰로스아실레이트 도프와 그 양측에 외층 셀룰로스아실레이트 도프를 3층 동시에 유연구로부터 20℃의 드럼 상에 유연했다. 용제 함유율 대략 20질량%의 상태에서 박리하고, 필름의 폭 방향의 양단을 텐터 클립으로 고정하여, 잔류 용제가 3~15질량%인 상태에서, 횡방향으로 1.1배 연신하면서 건조했다. 그 후, 열 처리 장치의 롤 사이를 반송함으로써, 두께 25μm의 셀룰로스아실레이트 필름을 제작하여, 셀룰로스아실레이트 2로 했다. 이 필름의 550nm에 있어서의 Re와 Rth는 각각 0.6nm, 41nm였다.
<실시예 11~18 및 비교예 5의 휘도 향상 필름용의 λ/4판의 형성>
배향층으로서 구라레사제 포발 PVA-103을 순수에 용해 후에 건조 막두께가 0.5μm가 되도록 농도 조정한 용액을, 실시예 11~16 및 비교예 5에서는 상기에서 제작한 셀룰로스아실레이트 1 상에, 실시예 17, 18에서는 상기에서 제작한 셀룰로스아실레이트 2 상에 바 도포하고, 그 후, 100℃에서 5분간 가열했다. 또한 이 표면을 러빙 처리하여 배향층을 형성했다.
다음으로 하기의 조성의 용질을, 건조 막두께 1μm가 되도록 농도를 조제하고 MEK에 용해하여, 도포액을 조제했다. 이 도포액을 상기의 배향층 상에 바 도포하여, 용매를 85℃, 2분간 유지하고 용매를 기화시킨 후에 100℃에서 4분간 가열 숙성을 행하여, 균일한 배향 상태를 얻었다. 또한, 원반 형상 화합물은 지지체 평면에 대하여 수직 배향하고 있었다.
그 후 이 도포막을 80℃로 유지하고, 이것에 질소 분위기하에서 고압 수은등을 이용하여 자외선 조사하여 λ/4판을 형성했다.
(λ/4판계 형성용의 도포액의 용질 조성)
원반 형상 액정 화합물(이하에 기재된 화합물 101) 35질량부
원반 형상 액정 화합물(이하에 기재된 화합물 102) 35질량부
배향 조제
(실시예 1에서 사용한 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액에 기재된 화합물 4) 1질량부
배향 조제
(실시예 1에서 사용한 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액에 기재된 화합물 5) 1질량부
중합 개시제
(실시예 1에서 사용한 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액에 기재된 화합물 6) 3질량부
[화학식 11]
Figure pct00014
<실시예 11의 휘도 향상 필름용의 반사 편광자의 형성>
상기의 방법으로 제작한 λ/4판 위에, 하기 방법으로 콜레스테릭 액정 재료로서 원반 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층으로서, 제1 광반사층을 형성했다.
먼저, 배향층으로서 선에버 SE-130(닛산 가가쿠사제)을 N-메틸피롤리돈에 용해 후에 건조 막두께가 0.5μm가 되도록 농도 조정하여 유리판 상에 바 도포하여, 그 후 100℃에서 5분간 가열하고, 250℃에서 1시간 가열했다. 또한 이 표면을 러빙 처리하여 배향층을 형성했다.
다음으로 하기의 조성의 용질을, 하기 표 2에 나타내는 제1 광반사층의 건조 막두께가 되도록 농도를 조정하고 MEK에 용해하여, 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액을 조제했다. 이 도포액을 상기의 배향층 상에 바 도포하여, 용매를 70℃, 2분간 유지하고 용매를 기화시킨 후에 100℃에서 4분간 가열 숙성을 행하여, 균일한 배향 상태를 얻었다.
그 후 이 도포막을 45℃로 유지하고, 이것에 질소 분위기하에서 고압 수은등을 이용하여 자외선 조사하여, 광반사층을 형성했다.
이 광반사층을 상술한 아크릴계 접착제를 이용하여, 상기의 λ/4판 상에 첩합하여, 유리판을 박리하고, 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 제1 광반사층을 형성했다.
<<원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액의 용질 조성>>
원반 형상 액정 화합물
(실시예 11에서 사용한 λ/4판계 형성용의 도포액에 기재된 화합물 101)
56질량부
원반 형상 액정 화합물
(실시예 11에서 사용한 λ/4판계 형성용의 도포액에 기재된 화합물 102)
14질량부
배향 조제
(실시예 1에서 사용한 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액에 기재된 화합물 4) 1질량부
배향 조제
(실시예 1에서 사용한 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액에 기재된 화합물 5) 1질량부
중합 개시제
(실시예 1에서 사용한 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액에 기재된 화합물 6) 3질량부
카이랄제(이하에 기재된 화합물 103) 2.5질량부
[화학식 12]
Figure pct00015
또한, 실시예 1에서 사용한 봉 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정성 혼합물(R1)에 대하여, 일본 공개특허공보 2013-203827(〔0016〕-〔0148〕 기재) 및 후지필름 연구 보고 No. 50(2005년) pp. 60-63을 참고로 이용한 카이랄제의 첨가량을 변경하여, 콜레스테릭 액정 재료로서 봉 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층인, 제2 광반사층 및 제3 광반사층을, 각각 후지필름 가부시키가이샤제 PET 필름 상에 제작하고, 제1 광반사층 위에, 제2 광반사층을 아크릴계 접착제를 이용하여 첩합한 후에 PET 필름을 박리하며, 또한 그 위에 제3 광반사층을 아크릴계 접착제를 이용하여 첩합한 후에 PET 필름을 박리하여, 형성했다.
이와 같이 하여 얻어진 휘도 향상 필름을 실시예 11의 휘도 향상 필름으로 했다.
또, 이와 같이 하여 얻어진 편광판과 휘도 향상 필름의 적층체를, 실시예 11의 광학 시트 부재로 했다.
실시예 1에 있어서, 광학 시트 부재로서 실시예 11의 광학 시트 부재를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 11의 액정 표시 장치를 제작했다.
<실시예 12~18 및 비교예 5의 휘도 향상 필름>
실시예 11에 있어서, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층의 적층 순서를 하기 표 3에 기재된 바와 같이 한 것 이외에는 실시예 11과 동일하게 하여, 실시예 12~18 및 비교예 5의 휘도 향상 필름, 광학 시트 부재 및 액정 표시 장치를 제조했다.
[평가]
실시예 11~18 및 비교예 5의 휘도 향상 필름 및 광학 시트 부재를 이용한, 실시예 11~18 및 비교예 5의 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 기준에 따라 평가했다.
구체적으로는, 정면 휘도에 대해서는, 실시예 11~실시예 18 및 비교예 5에서는, 비교예 3을 기준으로 하여 평가했다.
경사 색조 변화에 대해서는, 실시예 11~실시예 18 및 비교예 5에서는, 비교예 1을 기준으로 하여 평가했다.
색재현역에 대해서는, 실시예 11~실시예 18 및 비교예 5에서는, 비교예 4를 기준으로 하여 평가했다.
얻어진 결과를 하기 표 3에 나타냈다.
[표 3]
Figure pct00016
상기 표 3으로부터, 본 발명의 휘도 향상 필름을, 액정 표시 장치의 액정 셀보다도 백라이트측에 설치한 액정 표시 장치는, 정면 휘도가 높고, 경사 색조 변화가 억제된 것을 알 수 있었다.
한편, 비교예 5로부터, 제1 광반사층의 Rth(550)와 제2 광반사층의 Rth(550)의 부호가 동일한 휘도 향상 필름을 액정 표시 장치에 설치하면, 경사 색조 변화가 나쁜 것을 알 수 있었다.
또, 각 실시예, 비교예 5에서는 반사 편광자가 원편광을 출사(투과 및 반사)하고 있는 것을 본 명세서 중에 기재된 방법으로 확인했다.
[실시예 19]
본 발명의 휘도 향상 필름의 제조 프로세스의 일례를 나타낸다. 먼저, 지지체 위에 배향층을 마련하여 러빙 처리 후, λ/4판을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제1 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작한다. 다음으로, 가지지체를 러빙 처리 후, 제3 광반사층을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제2 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작한다. 마지막으로, 전자 필름의 제1 광반사층과 후자 필름의 제2 광반사층을 접착층을 이용하여 접착시켜, 휘도 향상 필름으로 한다.
<휘도 향상 필름용 지지체의 제작>
(셀룰로스에스터 용액 A-1의 조제)
하기의 조성물을 믹싱 탱크에 투입하여, 가열하면서 교반하고, 각 성분을 용해하여, 셀룰로스에스터 용액 A-1을 조제했다.
셀룰로스에스터 용액 A-1의 조성
――――――――――――――――――――――――――――――――――
·셀룰로스아세테이트(아세틸화도 2.86) 100질량부
·메틸렌 클로라이드(제1 용매) 320질량부
·메탄올(제2 용매) 83질량부
·1-뷰탄올(제3 용매) 3질량부
·트라이페닐포스페이트 7.6질량부
·바이페닐다이페닐포스페이트 3.8질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
(매트제 분산액 B-1의 조제)
하기의 조성물을 분산기에 투입하여, 교반하고 각 성분을 용해하여, 매트제 분산액 B-1을 조제했다.
매트제 분산액 B-1의 조성
――――――――――――――――――――――――――――――――――
·실리카 입자 분산액(평균 입경 16nm)
"AEROSIL R972", 니혼 에어로질(주)제 10.0질량부
·메틸렌 클로라이드 72.8질량부
·메탄올 3.9질량부
·뷰탄올 0.5질량부
·셀룰로스에스터 용액 A-1 10.3질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
(자외선 흡수제 용액 C-1의 조제)
하기의 조성물을 다른 믹싱 탱크에 투입하여, 가열하면서 교반하고, 각 성분을 용해하여, 자외선 흡수제 용액 C-1을 조제했다.
자외선 흡수제 용액 C-1의 조성
――――――――――――――――――――――――――――――――――
·자외선 흡수제(하기 UV-1) 10.0질량부
·자외선 흡수제(하기 UV-2) 10.0질량부
·메틸렌 클로라이드 55.7질량부
·메탄올 10질량부
·뷰탄올 1.3질량부
·셀룰로스에스터 용액 A-1 12.9질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
[화학식 13]
Figure pct00017
(셀룰로스에스터 필름의 제작)
셀룰로스아실레이트 용액 A-1을 94.6질량부, 매트제 분산액 B-1을 1.3질량부로 한 혼합물에, 셀룰로스아실레이트 100질량부당, 자외선 흡수제(UV-1) 및 자외선 흡수제(UV-2)가 각각 1.0질량부가 되도록, 자외선 흡수제 용액 C-1을 첨가하여, 가열하면서 충분히 교반하고 각 성분을 용해하여, 도프를 조제했다. 얻어진 도프를 30℃로 가온하고, 유연 다이를 통하여 직경 3m의 드럼인 거울면 스테인리스 지지체 상에 유연했다. 지지체의 표면 온도는 -5℃로 설정하고, 도포폭은 1470mm로 했다. 유연한 도프막을 드럼 상에서 34℃의 건조풍을 150m3/분으로 가함으로써 건조시켜, 잔류 용제가 150%안 상태에서 드럼으로부터 박리했다. 박리 시, 반송 방향(길이 방향)으로 15%의 연신을 행했다. 그 후, 필름의 폭 방향(유연 방향에 대하여 직교하는 방향)의 양단을 핀 텐터(일본 공개특허공보 평4-1009호의 도 3에 기재된 핀 텐터)로 파지하면서 반송하여, 폭 방향으로는 연신 처리를 행하지 않았다. 또한, 열 처리 장치의 롤 사이를 반송함으로써 보다 더 건조시켜, 셀룰로스아실레이트 필름(T1)을 제조했다. 제작한 장척 형상의 셀룰로스아실레이트 필름(T1)의 잔류 용제량은 0.2%이고, 두께는 60μm이며, 550nm에 있어서의 Re와 Rth는 각각 0.8nm, 40nm였다.
<배향층의 형성>
(알칼리 비누화 처리)
상술한 셀룰로스아실레이트 필름(T1)을, 온도 60℃의 유전식 가열 롤을 통과시켜, 필름 표면 온도를 40℃로 승온한 후에, 필름의 밴드면에 하기에 나타내는 조성의 알칼리 용액을, 바 코터를 이용하여 도포량 14ml/m2로 도포하고, 110℃로 가열한 (주)노리타케 컴퍼니 리미티드제의 스팀식 원적외 히터 아래에, 10초간 반송했다. 다음으로, 동일한 바 코터를 이용하여, 순수를 3ml/m2 도포했다. 이어서, 파운틴 코터에 의한 수세와 에어 나이프에 의한 탈수를 3회 반복한 후에, 70℃의 건조 존에 10초간 반송하여 건조하여, 알칼리 비누화 처리한 셀룰로스아실레이트 필름을 제작했다.
알칼리 용액 조성
――――――――――――――――――――――――――――――――――
수산화 칼륨 4.7질량부
물 15.8질량부
아이소프로판올 63.7질량부
계면활성제 SF-1: C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0질량부
프로필렌글라이콜 14.8질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
다음으로 셀룰로스아실레이트 필름(T1)의 알칼리 비누화 처리를 행한 면에, 하기 조성의 배향층 도포액(A)을 ＃14의 와이어바로 연속적으로 도포했다. 60℃의 온풍으로 60초, 100℃의 온풍으로 120초 더 건조했다. 사용한 변성 폴리바이닐알코올의 비누화도는 96.8%였다.
배향층 도포액(A)의 조성
――――――――――――――――――――――――――――――――――
하기의 변성 폴리바이닐알코올 10질량부
물 308질량부
메탄올 70질량부
아이소프로판올 29질량부
광중합 개시제(이르가큐어 2959, BASF사제) 0.8질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
[화학식 14]
Figure pct00018
변성 폴리바이닐알코올의 조성 비율은, 몰분율이다.
상기 제작한 배향층에 연속적으로 러빙 처리를 실시했다. 이 때, 장척 형상의 필름의 길이 방향과 반송 방향은 평행이며, 필름 길이 방향과 러빙 롤러의 회전축이 이루는 각도를 대략 45°로 했다.
<λ/4판의 형성>
하기의 조성의 용질을, 건조 막두께 1.0μm가 되도록 농도를 조정하고 MEK에 용해하여, 도포액을 조제했다. 이 도포액을 상기의 배향층 위에 바 도포하여, 80℃에서 1분간 가열 숙성을 행하여, 균일한 배향 상태를 얻었다. 그 후, 이 도포막을 75℃로 유지하고, 이것에 메탈 할라이드 램프를 이용하여 300mJ/cm2 자외선 조사하여, λ/4판을 형성했다.
얻어진 λ/4판의 면내 방향의 리타데이션 Re를 측정하면, 130nm였다.
<<λ/4판도포액의 용질 조성>>
원반 형상 액정 화합물
(실시예 11에서 사용한 λ/4판 형성용의 도포액에 기재된 화합물 101)
80질량부
원반 형상 액정 화합물
(실시예 11에서 사용한 λ/4판 형성용의 도포액에 기재된 화합물 102)
20질량부
배향 조제
(실시예 1에서 사용한 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액에 기재된 화합물 4) 0.9질량부
배향 조제 2(이하에 기재된 화합물) 0.08질량부
계면활성제 1(이하에 기재된 화합물) 0.075질량부
중합 개시제(이하에 기재된 화합물) 3질량부
중합성 모노머(이하에 기재된 화합물) 10질량부
[화학식 15]
Figure pct00019
<반사 편광자의 형성>
(제1 광반사층의 형성)
상술한, λ/4판 위에, 하기 방법으로 콜레스테릭 액정 재료로서 원반 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층으로서 제1 광반사층을 형성했다.
하기의 조성의 용질을, 건조 막두께가 실시예 17과 동일하게 되도록 농도를 조제하고 MEK에 용해하여, 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액을 조제했다. 이 도포액을 상기의 λ/4판 위에 바 도포하고, 110℃에서 1분간 가열 숙성을 행하여, 균일한 배향 상태를 얻었다. 그 후, 이 도포막을 45℃로 유지하고, 이것에 메탈 할라이드 램프를 이용하여 300mJ/cm2 자외선 조사하여, 광반사층을 형성했다.
<<제1 광반사층 도포액의 용질 조성>>
원반 형상 액정 화합물
(실시예 11에서 사용한 λ/4판 형성용의 도포액에 기재된 화합물 101)
80질량부
원반 형상 액정 화합물
(실시예 11에서 사용한 λ/4판 형성용의 도포액에 기재된 화합물 102)
20질량부
상기 계면활성제1 0.45질량부
상기 중합 개시제1 3질량부
하기 카이랄제 1
실시예 17에 기재된 반사 중심 파장이 되는 양(대략 3.5질량부)
[화학식 16]
Figure pct00020
(제3 광반사층의 형성)
가지지체로서 후지필름 가부시키가이샤제 PET(두께 75μm)를 준비하고, 연속적으로 러빙 처리를 실시했다. 러빙 처리의 방향은, 필름 길이 방향과 평행으로 했다. 또한, 가지지체로서는 상기 PET 필름 이외에, 일반적인 PET 필름(예를 들면 코스모샤인 A4100(도요보))을 이용할 수 있는 것을 확인했다.
하기의 조성의 용질을, 건조 막두께가 실시예 17과 동일하게 되도록 농도를 조제하고 MEK에 용해하여, 봉 형상 액정 화합물을 포함하는 제3 광반사층 형성용의 도포액을 조제했다. 이 도포액을 상기의 러빙을 실시한 가지지체 상에 바 도포하여, 85℃에서 1분간 가열 숙성을 행하여, 균일한 배향 상태를 얻었다. 그 후, 이 도포막을 45℃로 유지하고, 이것에 메탈 할라이드 램프를 이용하여 300mJ/cm2 자외선 조사하여, 제3 광반사층을 형성했다.
<<제3 광반사층 도포액의 용질 조성>>
·실시예 1에 기재된 화합물 11 83질량부
·하기 봉 형상 화합물 18-1 15질량부
·하기 봉 형상 화합물 18-2 2질량부
·실시예 1에 기재된 불소계 수평 배향제 1 0.05질량부
·실시예 1에 기재된 불소계 수평 배향제 2 0.01질량부
·실시예 1에 기재된 우선회성 카이랄제 LC756(BASF사제)
실시예 17에 기재된 반사 중심 파장이 되는 양(대략 5.6질량부)
·다관능 모노머 A-TMMT(신나카무라 가가쿠 고교(주)사제) 1질량부
·중합 개시제 IRGACURE 819(BASF사제) 3질량부
[화학식 17]
Figure pct00021
(제2 광반사층의 형성)
하기의 조성의 용질을, 건조 막두께가 실시예 17과 동일하게 되도록 농도를 조제하고 MEK에 용해하여, 봉 형상 액정 화합물을 포함하는 제2 광반사층 형성용의 도포액을 조제했다. 이 도포액을 상기 제작된 제3 광반사층 위에 바 도포하고, 85℃로 1분간 가열 숙성을 행하여, 균일한 배향 상태를 얻었다. 그 후, 이 도포막을 45℃로 유지하고, 이것에 메탈 할라이드 램프를 이용하여 300mJ/cm2 자외선 조사하여, 제2 광반사층을 형성했다.
<<제2 광반사층 도포액의 용질 조성>>
·실시예 1에 기재된 화합물 11 83질량부
·상기 봉 형상 화합물 18-1 15질량부
·상기 봉 형상 화합물 18-2 2질량부
·실시예 1에 기재된 불소계 수평 배향제 1 0.05질량부
·실시예 1에 기재된 불소계 수평 배향제 2 0.01질량부
·실시예 1에 기재된 우선회성 카이랄제 LC756(BASF사제)
실시예 17에 기재된 반사 중심 파장이 되는 양(대략 6.9질량부)
·다관능 모노머 A-TMMT(신나카무라 가가쿠 고교(주)사제) 1질량부
·중합 개시제 IRGACURE 819(BASF사제) 3질량부
<휘도 향상 필름의 형성>
상기에서 제작한 지지체 위에 배향층, λ/4판 및 제1 광반사층이 적층된 필름(1)과 상기에서 제작한 가지지체 상에 제3 광반사층과 제2 반사층이 적층된 필름(2)을 접착시켰다. 접착시킨 면은, 제1 광반사층면과 제2 반사층면이다. 접착은, 시판 중인 아크릴 접착제(도아 고세이 가부시키가이샤제 UV-3300)를 도포함으로써 마련하고, 가지지체측으로부터 메탈 할라이드 램프를 이용하여, 조사량 100mJ/cm2의 자외선을 조사하여 접착제를 경화시킴으로써 행했다. 마지막으로, 가지지체를 박리하여, 실시예 19의 휘도 향상 필름을 얻었다(도 9).
얻어진 실시예 19의 휘도 향상 필름의 성능은, 실시예 17에서 나타낸 휘도 향상 필름과 동일했다.
실시예 17과 동일한 특성을 갖는 휘도 향상 필름의 제조 프로세스는, 실시예 19 이외에도 다양한 방식을 고려할 수 있다. 예를 들면, 일례로서 이하를 들 수 있다.
1) 지지체 위에 λ/4판 및 제1 광반사층이 직접 또는 배향층을 통하여 적층된 필름에 가지지체 상에 제작한 제2 광반사층을 접착 후, 가지지체를 박리하고, 또한 가지지체 상에 제작한 제3 광반사층을 갖는 필름을 접착하는 방법.
2) 지지체 상에 λ/4판만 적층한 필름과 가지지체 상에 제3, 제2, 제1 광반사층이 직접 또는 배향층 또는 접착층을 통하여 적층된 필름을 접착하는 방법.
3) 지지체 위에 배향층, λ/4판, 제1 광반사층 및 제2 광반사층이 직접 또는 배향층을 통하여 적층된 필름과 가지지체 상에 제작한 제3 광반사층을 갖는 필름을 접착하는 방법.
4) 지지체 위에 배향층, λ/4판, 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층을 직접 또는 배향층을 통하여 적층하는 방법.
[실시예 20]
지지체 위에 배향층을 마련하여 러빙 처리 후, λ/4판을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 실시예 17에서 이용한 제1 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 다음으로, 가지지체인 PET 지지체를 러빙 처리 후, 실시예 17의 제3 광반사층을 직접 적층시키고, 그 위에 실시예 17의 제2 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 마지막으로, 전자 필름의 제1 광반사층과 후자 필름의 제2 광반사층을 시판 중인 아크릴 접착제(도아 고세이 가부시키가이샤제 UV-3300)를 도포함으로써 마련하고, 메탈 할라이드 램프를 이용하여, 조사량 100mJ/cm2의 자외선을 조사하여 접착제 경화시킴으로써 접착시킨 후에 가지지체를 박리하여, 실시예 20의 휘도 향상 필름으로 했다.
다음으로, 실시예 8 및 비교예 4와 마찬가지로 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛을 변경하지 않고, 실시예 20의 휘도 향상 필름을 상술한 제조예 1에서 제작한 편광판에, 내구성이 높은 아세토아세틸기를 갖는 폴리바이닐알코올계 수지를 포함하는 접착제를 이용하여 첩합한 것을 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 실시예 20의 액정 표시 장치를 제조했다.
상술한 폴리바이닐알코올계 수지를 함유하는 접착제는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 접착성의 점에서 평균 중합도 100~3000 정도, 평균 비누화도는 85~100몰% 정도가 바람직하다. 또, 접착제 수용액의 농도로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.1~15질량%인 것이 바람직하고, 0.5~10질량%인 것이 보다 바람직하다. 접착층의 두께로서는, 건조 후의 두께에 있어서 30~1000nm 정도가 바람직하고, 50~300nm가 보다 바람직하다. 이 두께가 너무 얇으면 접착력이 불충분하게 되고, 너무 두꺼우면 외관에 문제가 발생할 확률이 높아진다. 그 외의 접착제로서, (메트)아크릴계, 유레테인계, 아크릴유레테인계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지를 이용하여 동일한 것을 제작할 수 있다.
이 액정 표시 장치의 백라이트 광원은, 청색광의 발광 피크 파장 450nm였다. 녹~적 영역에서는 1개의 발광 피크이며, 피크 파장은 550nm, 반값폭은 100nm였다. 상기 광원은 청색 LED+황색 형광체(YAG 형광체)를 조합한 일반적으로 백색 LED 광원이라고 불리고 있는 것을 가리킨다.
[실시예 21]
실시예 20과 마찬가지로, 지지체 위에 배향층을 마련하여 러빙 처리 후, λ/4판을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제1 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 다음으로, 가지지체를 러빙 처리 후, 제3 광반사층을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제2 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 마지막으로, 전자 필름의 제1 광반사층과 후자 필름의 제2 광반사층을 접착층을 이용하여 접착시킨 후에 가지지체를 박리하여, 실시예 21의 휘도 향상 필름으로 했다. 그 후, 실시예 20에 있어서, 실시예 20의 휘도 향상 필름 대신에 실시예 21의 휘도 향상 필름을 이용한 것 이외에는 실시예 20과 동일하게 하여, 실시예 21의 액정 표시 장치를 제조했다. 실시예 20과의 차이는, 제3 광반사층(G)의 반사 대역을 일본 공표특허공보 2011-510915호의 〔0153〕~〔0171〕 단락에 기재된 고Δn 액정 재료를 사용하고, 이하의 방법을 이용하여, 제3 광반사층의 반사 대역을 반값폭으로 160nm로 확대함으로써, 휘도를 개선한 점이다.
제3 광반사층의 제작은 일본 공표특허공보 2011-510915호의 〔0172〕~〔0177〕에 기재된 수법을 참고하여 행했다.
일본 공표특허공보 2011-510915호의 〔0172〕의 처방에 있어서, 동 공보〔0174〕에 기재된 카이랄제(D1)를 첨가하지 않은 도포액을 제작했다. 다음으로, 상술한 카이랄제(D1)를, 추가하여 제3 광반사층 도포액을 조제했다. 이 도포액을, 본원의 실시예 17과 동일한 수법으로 가지지체 상에 도포 및 UV 경화함으로써 제3 광반사층을 제작했다. 제3 광반사층의 반사 대역은 약 160nm였다. 또한, 카이랄제는 제3 광반사층의 반사 피크의 중심 파장이, 분광 측정기 UV3150(시마즈 세이사쿠쇼)를 이용하여 측정하여, 575nm가 되는 양을 추가했다.
또, 카이랄제에 관해서는, 본원 기재된 화합물 103의 화합물을 이용해도, 첨가량을 조정하면서, 동일한 콜레스테릭 액정을 실현할 수 있다.
실시예 21의 제3 광반사층의 반사 대역을 "G 광대역 1"로서 하기 표 4에 기재했다.
물론, G, B, R 반사 대역 중 어느 1개 이상을 확대하는 것으로도 휘도 개선을 실현하는 것이 가능하지만, 경사 색 변화의 설계에, 본 발명의 Rth 광학 보상 원리를 적용할 필요성이 있다.
[실시예 22]
실시예 20과 마찬가지로, 지지체 위에 배향층을 마련하여 러빙 처리 후, λ/4판을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제1 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작한다. 다음으로, 가지지체를 러빙 처리 후, 제3 광반사층을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제2 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 마지막으로, 전자 필름의 제1 광반사층과 후자 필름의 제2 광반사층을 접착층을 이용하여 접착시킨 후에 가지지체를 박리하여, 실시예 22의 휘도 향상 필름으로 했다. 그 후, 실시예 20에 있어서, 실시예 20의 휘도 향상 필름 대신에 실시예 22의 휘도 향상 필름을 이용한 것 이외에는 실시예 20과 동일하게 하여, 실시예 22의 액정 표시 장치를 제조했다. 실시예 21과의 차이는, 이하의 방법을 이용하여, 제3 광반사층(G)의 반사 대역을 반값폭으로 200nm로 확대함으로써, 휘도를 개선한 점이다.
제3 광반사층의 제작은, 일본 공개특허공보 평6-281814호의 〔0052〕~〔0053〕에 기재된 방법을 참고로 하여 피치 그레이디언트법을 이용했다.
일본 공개특허공보 평6-281814호의 〔0052〕에 기재된 처방에 있어서 카이랄·모노머 성분 A의 비율을 변경함으로써 제3 광반사층 도포액의 조정을 행했다. 분광 측정기 UV3150(시마즈 세이사쿠쇼)을 이용하여, 반사 피크의 중심 파장이 598nm가 되도록 카이랄·모노머 성분 A의 첨가량을 조정했다. 가지지체인 PET에 러빙 처리한 후, 조정한 도포액을 이용하고 가지지체 위에 직접 층을 마련하는 이외에는 상술한 '814 공보 〔0052〕와 동일한 수법으로 제3 광반사층을 마련했다. 제3 광반사층의 반사 대역은 약 200nm였다.
실시예 22의 제3 광반사층의 반사 대역을 "G 광대역 2"로서 하기 표 4에 기재했다.
[평가]
실시예 20~22의 휘도 향상 필름을 이용한, 실시예 20~22의 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 기준에 따라 평가했다.
구체적으로는, 정면 휘도에 대해서는, 실시예 20~22에서는, 비교예 4를 기준으로 하여 평가했다.
경사 색조 변화에 대해서는, 실시예 20~22에서는, 비교예 4를 기준으로 하여 평가했다.
색재현역에 대해서는, 실시예 20~22에서는, 비교예 4를 기준으로 하여 평가했다.
평가 결과를 이하의 표 4에 나타낸다.
[표 4]
Figure pct00022
이상으로부터, 백색 LED 광원을 이용한 경우에도, 본 발명의 휘도 향상 필름을, 액정 표시 장치의 액정 셀보다도 백라이트측에 설치한 액정 표시 장치가 정면 휘도, 경사 색조 변화, 색재현역의 점에서 우수한 것을 알 수 있다.
[실시예 23]
실시예 20과 마찬가지로, 지지체 위에 배향층을 마련하여 러빙 처리 후, λ/4판을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제1 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 제1 광반사층의 반사 피크의 중심 파장, 막두께는 표 5에 기재된 값이 되도록 조정했다. 다음으로, 가지지체를 러빙 처리 후, 제3 광반사층을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제2 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 마지막으로, 전자 필름의 제1 광반사층과 후자 필름의 제2 광반사층을 접착층을 이용하여 접착시킨 후에 가지지체를 박리하여, 실시예 23의 휘도 향상 필름으로 했다. 실시예 20과의 차이는, 제2 광반사층(B) 및 제3 광반사층(G)의 반사 대역을, 실시예 21과 마찬가지로 일본 공표특허공보 2011-510915호의 〔0153〕~〔0171〕 단락에 기재된 고Δn 액정 재료를 사용하고, 이하의 방법을 이용하여, 제2 광반사층의 반사 대역을 반값폭으로 140nm, 제3 광반사층의 반사 대역을 반값폭으로 160nm로 확대함으로써, 휘도를 개선한 점이다.
제2 광반사층, 제3 광반사층의 제작은, 도포액에 대한 카이랄제의 첨가량을 변경하여, 반사 피크의 중심 파장 및 막두께를 표 5에 기재한 값이 되도록 조정한 것 이외에는, 실시예 21의 제3 광반사층의 제작과 동일한 방법으로 실시했다.
일본 공개특허공보 2006-293275호의 [0219] 내지 [0220]과 동일하게 하여 편광자를 제조하고, 실시예 20에서 이용한 것과 동일한 내구성이 높은 아세토아세틸기를 갖는 폴리바이닐알코올계 수지를 포함하는 접착제를 이용하여, 편광자의 양면에 상기 휘도 향상 필름 및 편광판 보호 필름(TD80UL(후지필름 가부시키가이샤제))을 롤 투 롤로 각각 첩합하여, 실시예 23의 광학 시트 부재를 제조했다. 또한, 휘도 향상 필름은 지지체측을 편광자에 첩합했다.
다음으로, 실시예 20과 마찬가지로 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛을 변경하지 않고, 실시예 23의 광학 시트 부재를 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 실시예 23의 액정 표시 장치를 제조했다.
[실시예 24]
실시예 20과 마찬가지로, 지지체 위에 배향층을 마련하여 러빙 처리 후, λ/4판을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제1 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 제1 광반사층은 청색광 반사층으로 하고, 반사 피크의 중심 파장, 막두께는 표 5에 기재된 값이 되도록 조정했다. 다음으로, 가지지체를 러빙 처리 후, 제3 광반사층을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제2 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 마지막으로, 전자 필름의 제1 광반사층과 후자 필름의 제2 광반사층을 접착층을 이용하여 접착시킨 후에 가지지체를 박리하여, 실시예 24의 휘도 향상 필름으로 했다. 실시예 20과의 차이는, 제2 광반사층을 녹색 반사층, 제3 광반사층을 적색 반사층으로 하며, 각각의 반사 대역을, 실시예 21과 마찬가지로 일본 공표특허공보 2011-510915호의 〔0153〕~〔0171〕 단락에 기재된 고Δn 액정 재료를 사용하고, 이하의 방법을 이용하여, 제2 광반사층의 반사 대역을 반값폭으로 160nm, 제3 광반사층의 반사 대역을 반값폭으로 170nm로 확대함으로써, 휘도를 개선한 점이다.
제2 광반사층, 제3 광반사층의 제작은, 도포액에 대한 카이랄제의 첨가량을 변경하여, 반사 피크의 중심 파장 및 막두께를 표 5에 기재한 값이 되도록 조정한 것 이외에는, 실시예 21의 제3 광반사층의 제작과 동일한 방법으로 실시했다.
일본 공개특허공보 2006-293275호의 [0219] 내지 [0220]과 동일하게 하여 편광자를 제조하고, 실시예 20에서 이용한 것과 동일한 내구성이 높은 아세토아세틸기를 갖는 폴리바이닐알코올계 수지를 포함하는 접착제를 이용하여, 편광자의 양면에 상기 휘도 향상 필름 및 편광판 보호 필름(TD80UL(후지필름 가부시키가이샤제))을 롤 투 롤로 각각 첩합하여, 실시예 24의 광학 시트 부재를 제조했다. 또한, 휘도 향상 필름은 지지체측을 편광자에 첩합했다.
다음으로, 실시예 20과 마찬가지로 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛을 변경하지 않고, 실시예 24의 광학 시트 부재를 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 실시예 24의 액정 표시 장치를 제조했다.
[실시예 25]
<λ/4판의 제작>
메타크릴산 메틸 97.8질량%와 아크릴산 메틸 2.2질량%로 이루어지는 모노머 조성물을, 벌크 중합법에 의하여 중합시켜, 수지 펠렛을 얻었다.
일본 공고특허공보 소55-27576호의 실시예 3에 준하여, 고무 입자를 제조했다. 이 고무 입자는, 구형 3층 구조를 갖고, 심 내층이, 메타크릴산 메틸 및 소량의 메타크릴산 알릴의 가교 중합체이며, 내층이, 주성분으로서의 아크릴산 뷰틸과 스타이렌 및 소량의 아크릴산 알릴을 가교 공중합시킨 연질의 탄성 공중합체이고, 외층이, 메타크릴산 메틸 및 소량의 아크릴산 에틸의 경질 중합체이다. 또, 내층의 평균 입자경은 0.19μm이고, 외층도 포함하는 입경은 0.22μm였다.
상기 수지 펠렛 70질량부와, 상기 고무 입자 30질량부를 혼합하여, 2축 압출기로 용융 혼련하여, 메타크릴산 에스터 중합체 조성물(유리 전이 온도 105℃)을 얻었다.
상기 메타크릴산 에스터 중합체 조성물(b층), 및 스타이렌 무수 말레산 공중합체(유리 전이 온도 130℃)(a층)를 온도 280℃에서 공압출 성형함으로써, b층/a층/b층의 3층 구조이고, 각 층이 45/70/45(μm)의 평균 두께를 갖는 복층 필름을 얻었다. 이 적층 필름을, 텐터 연신기로, 지상축이 MD 방향(Machine Direction 방향. 필름의 흐름 방향을 가리킴)에 대하여 45° 경사진 방향이 되도록, 연신 온도 134℃, 연신 배율 1.8배로 경사 연신하여, 2종 3층 1/4 파장판을 얻었다. 2종 3층 1/4 파장판은, 파장 550nm에 있어서 Re: 140nm, Rth: -85nm의 광학 특성을 갖는 것이었다.
<광반사층의 제작>
λ/4판으로서, 상기 2종 3층 1/4 파장판을 이용한 것 외에는, 실시예 11과 동일하게 하여, 제1 광반사층을 제작했다. 이 때, 반사 대역의 중심 파장이 표 5에 기재된 값이 되도록, 카이랄제의 양은 조정했다. 다음으로, 실시예 23과 동일한 방법으로, 가지지체를 러빙 처리 후, 제3 광반사층을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 제2 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 마지막으로, 전자 필름의 제1 광반사층과 후자 필름의 제2 광반사층을 접착층을 이용하여 접착시킨 후에 가지지체를 박리하여, 실시예 25의 휘도 향상 필름으로 했다.
일본 공개특허공보 2006-293275호의 [0219] 내지 [0220]과 동일하게 하여 편광자를 제조하고, 실시예 20에서 이용한 것과 동일한 내구성이 높은 아세토아세틸기를 갖는 폴리바이닐알코올계 수지를 포함하는 접착제를 이용하여, 편광자의 양면에 상기 휘도 향상 필름 및 편광판 보호 필름(TD80UL(후지필름 가부시키가이샤제))을 롤 투 롤로 각각 첩합하여, 실시예 25의 광학 시트 부재를 제조했다. 또한, 휘도 향상 필름은 λ/4판측을 편광자에 첩합했다.
다음으로, 실시예 20과 마찬가지로 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛을 변경하지 않고, 실시예 25의 광학 시트 부재를 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 실시예 25의 액정 표시 장치를 제조했다.
[평가]
실시예 23~25의 휘도 향상 필름을 이용한, 실시예 23~25의 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 기준에 따라 평가했다.
구체적으로는, 정면 휘도에 대해서는, 실시예 23~25에서는, 비교예 4를 기준으로 하여 평가했다.
경사 색조 변화에 대해서는, 실시예 23~25에서는, 비교예 4를 기준으로 하여 평가했다.
색재현역에 대해서는, 실시예 23~25에서는, 비교예 4를 기준으로 하여 평가했다.
평가 결과를 이하의 표 5에 나타낸다.
[표 5]
Figure pct00023
[실시예 26]
<지지체의 제작>
먼저, 실시예 3에서 이용하는 λ/4판을 위한 셀룰로스에스터 지지체를 제작했다.
(셀룰로스아실레이트 필름의 제작)
하기의 조성물을 믹싱 탱크에 투입하여 교반하고, 각 성분을 용해하여, 셀룰로스아세테이트 용액을 조제했다.
코어층 셀룰로스아실레이트 도프의 조성:
――――――――――――――――――――――――――――――――――
아세틸 치환도 2.88의 셀룰로스아세테이트 100질량부
가소제 2(상기 구조) 15질량부
메틸렌 클로라이드 426질량부
메탄올 64질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
상기의 코어층 셀룰로스아실레이트 도프 90질량부에 하기의 매트제 용액을 10질량부 첨가하여, 외층 셀룰로스아세테이트 용액을 조제했다.
매트제 용액의 조성:
――――――――――――――――――――――――――――――――――
평균 입자 사이즈 20nm의 실리카 입자
(AEROSIL R972, 니혼 에어로질(주)제) 2질량부
메틸렌 클로라이드 76질량부
메탄올 11질량부
코어층 셀룰로스아실레이트 도프 1질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
상술한 코어층 셀룰로스아실레이트 도프와 그 양측에 외층 셀룰로스아실레이트 도프를 3층 동시에 유연구로부터 20℃의 드럼 상에 유연했다. 용제 함유율 대략 20질량%의 상태에서 박리하여, 필름의 폭 방향의 양단을 텐터 클립으로 고정하고, 잔류 용제가 3~15%인 상태에서, 횡방향으로 1.1배 연신하면서 건조했다. 그 후, 열 처리 장치의 롤 사이를 반송함으로써, 두께 60μm, Rth가 0nm인 셀룰로스아실레이트 필름을 제작하여, 셀룰로스아실레이트 필름 T2로 했다.
(알칼리 비누화 처리)
상술한 셀룰로스아실레이트 필름 T2를, 온도 60℃의 유전식 가열 롤을 통과시켜, 필름 표면 온도를 40℃로 승온한 후에, 필름의 밴드면에 하기에 나타내는 조성의 알칼리 용액을, 바 코터를 이용하여 도포량 14ml/m2로 도포하고, 110℃로 가열한 (주)노리타케 컴퍼니 리미티드제의 스팀식 원적외 히터 아래에, 10초간 반송했다. 다음으로, 동일한 바 코터를 이용하여, 순수를 3ml/m2 도포했다. 이어서, 파운틴 코터에 의한 수세와 에어 나이프에 의한 탈수를 3회 반복한 후에, 70℃의 건조 존에 10초간 반송하여 건조하여, 알칼리 비누화 처리한 셀룰로스아실레이트 필름을 제작했다.
알칼리 용액 조성
――――――――――――――――――――――――――――――――――
수산화 칼륨 4.7질량부
물 15.8질량부
아이소프로판올 63.7질량부
계면활성제 SF-1: C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0질량부
프로필렌글라이콜 14.8질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
<배향막의 형성>
셀룰로스아실레이트 필름 T2의 알칼리 비누화 처리를 행한 면에, 건조 막두께 0.5μm가 되도록 농도를 조제한 하기 조성의 배향막 도포액(A)을 ＃14의 와이어바로 연속적으로 도포했다. 60℃의 온풍으로 60초, 100℃의 온풍으로 120초 더 건조했다. 사용한 변성 폴리바이닐알코올의 비누화도는 96.8%였다.
배향막 도포액의 조성:
――――――――――――――――――――――――――――――――――
상기의 변성 폴리바이닐알코올 10질량부
물 308질량부
메탄올 70질량부
아이소프로판올 29질량부
광중합 개시제(이르가큐어 2959, BASF사제) 0.8질량부
――――――――――――――――――――――――――――――――――
상기 제작한 배향막에 연속적으로 러빙 처리를 실시했다. 이 때, 장척 형상의 필름의 길이 방향과 반송 방향은 평행이며, 필름 길이 방향과 러빙 롤러의 회전축이 이루는 각도를 대략 45°로 했다.
<λ/4판의 형성>
다음으로 하기의 조성의 용질을, 건조 막두께 1.2μm가 되도록 농도를 조정하고 MEK에 용해하여, 도포액을 조제했다. 이 도포액을 상기의 배향층 위에 바 도포하여, 80℃에서 1분간 가열 숙성을 행하여, 균일한 배향 상태를 얻었다. 그 후, 이 도포막을 75℃로 유지하고, 이것에 질소 분위기하에서 고압 수은등을 이용하여 자외선 조사하여, 지지체 상에 λ/4판을 형성했다. 얻어진 필름의 550nm에 있어서의 리타데이션을 측정하면, Re는 130nm였다.
λ/4판용 도포액의 용질 조성:
원반 형상 액정 화합물(상기 화합물 101) 80질량부
원반 형상 액정 화합물(상기 화합물 102) 20질량부
하기 구조의 배향 조제 1 0.9질량부
상기 구조의 배향 조제 2 0.08질량부
상기의 계면활성제 1 0.075질량부
상기 구조의 중합 개시제 1 3질량부
상기 구조의 중합성 모노머 10질량부
[화학식 18]
Figure pct00024
<반사 편광자의 형성>
(제1 광반사층의 형성)
상술한 방법으로 제작한 λ/4판 위에, 하기 방법으로 콜레스테릭 액정 재료로서 원반 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층으로서, 원반 형상 액정 화합물의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층을 형성했다.
하기의 조성의 용질을, 건조 막두께가 2.6μm가 되도록 농도를 조제하고 MEK에 용해하여, 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 제1 광반사층 형성용의 도포액을 조제했다. 이 도포액을 상기의 λ/4판 위에 바 도포하고, 110℃에서 1분간 가열 숙성을 행하여, 균일한 배향 상태를 얻었다. 그 후, 이 도포막을 45℃로 유지하고, 이것에 질소 분위기하에서 고압 수은등을 이용하여 자외선 조사하여, 광반사층 원반 형상 액정 화합물을 포함하는 하층인 광반사층을 형성했다. 얻어진 원반 형상 액정 화합물의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층은, 반사 스펙트럼의 반사 피크의 반사 중심 파장이 655nm이고, 단층에서 적색광(R)을 반사하는 광반사층이었다.
광반사 조성물 1:
상기 원반 형상 액정 화합물(상기 화합물 1) 80질량부
상기 원반 형상 액정 화합물(상기 화합물 2) 20질량부
계면활성제 1 0.45질량부
상기 중합 개시제 13질량부
카이랄제(상기 화합물 103)
상기의 반사 중심 파장이 되는 양(대략 3.5질량부)
(제2 광반사층의 형성)
원반 형상 액정 화합물을 포함하는 하층으로서 상기의 원반 형상 액정 화합물의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 제1 광반사층 위에, 하기 방법으로 콜레스테릭 액정 재료로서 봉 형상 액정 화합물을 이용한 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 제2 광반사층을 형성했다.
하기의 조성의 용질을, 건조 막두께가 1.7μm가 되도록 농도를 조제하고 MEK에 용해하여, 봉 형상 액정 화합물을 포함하는 광반사층 형성용의 도포액을 조제했다. 이 도포액을 상기의 λ/4판 위에 바 도포하고, 110℃에서 1분간 가열 숙성을 행하여, 균일한 배향 상태를 얻었다. 그 후, 이 도포막을 45℃로 유지하고, 이것에 질소 분위기하에서 고압 수은등을 이용하여 자외선 조사하여, 광반사층을 형성했다.
봉 형상 액정 화합물의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층용의 도포액의 용질 조성:
·상기 화합물 11 83질량부
·상기 봉 형상 화합물 18-1 15질량부
·상기 봉 형상 화합물 18-2 2질량부
·하기 화합물 9 0.3질량부
·우선회성 카이랄제 LC756(BASF사제)
상기의 반사 중심 파장이 되는 양(대략 6.3질량부)
·다관능 모노머 A-TMMT(신나카무라 가가쿠 고교(주)사제) 1질량부
·중합 개시제 IRGACURE 819(BASF사제) 3질량부
[화학식 19]
Figure pct00025
얻어진 봉 형상 액정 화합물의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층은, 반사 스펙트럼의 반사 피크의 반사 중심 파장이 455nm이고, 단층에서 청색광(B)을 반사하는 광반사층이었다.
(제3 광반사층의 형성)
얻어진 봉 형상 액정 화합물의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 제2 광반사층 위에, 이하의 방법으로 제3 광반사층을 형성했다.
제3 광반사층의 형성에서는, 상기의 제2 광반사층의 형성에 있어서, 우선회성 카이랄제 LC756 첨가량을 대략 5.6질량으로 변경한 것 이외에는 제2 광반사층의 형성과 동일하게 했다. 얻어진 봉 형상 액정 화합물의 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 제3 광반사층은, 반사 스펙트럼의 반사 피크의 반사 중심 파장이 550nm이고, 단층에서 녹색광(G)을 반사하는 광반사층이었다.
이와 같이 하여 얻어진 휘도 향상 필름을 실시예 26의 휘도 향상 필름으로 했다.
일본 공개특허공보 2006-293275호의 [0219] 내지 [0220]과 동일하게 하여 편광자를 제조하고, 실시예 20에서 이용한 것과 동일한 내구성이 높은 아세토아세틸기를 갖는 폴리바이닐알코올계 수지를 포함하는 접착제를 이용하여, 편광자의 양면에 상기 휘도 향상 필름 및 편광판 보호 필름(TD80UL(후지필름 가부시키가이샤제))을 롤 투 롤로 각각 첩합하여, 실시예 26의 광학 시트 부재를 제조했다. 또한, 휘도 향상 필름은 지지체측을 편광자에 첩합했다.
다음으로, 실시예 20과 마찬가지로 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛을 변경하지 않고, 실시예 26의 광학 시트 부재를 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 실시예 26의 액정 표시 장치를 제조했다. 실시예 26의 액정 표시 장치의 성능은 실시예 20의 액정 표시 장치의 성능과 동일했다.
[실시예 27]
시판 중인 액정 표시 장치(SONY사제, 상품명 KDL46W900A)를 2대 분해하여, 각 액정 표시 장치로부터 각각 2매씩, 합계 4매의 프리즘 시트를 취출했다. 2대의 액정 표시 장치 모두, 취출한 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향은 수직이었다. 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛에 설치되어 있는 백라이트 시트를 취출하고, 상기에서 취출한 프리즘 시트를 2매 설치했다. 설치한 프리즘 시트는, 한쪽의 액정 표시 장치로부터 취출한 2매의 프리즘 시트 중, 프리즘의 방향이 수평 방향인 것과, 다른 한쪽의 액정 표시 장치로부터 취출한 2매의 프리즘 시트 중, 프리즘의 방향이 수평 방향인 것의 2매를 조합하여 이용했다. 이 때 2매의 프리즘 시트의 방향은 변경하지 않고, 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향이 평행이 되도록 설치했다. 또한, 실시예 23의 광학 부재 시트를 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 실시예 27의 액정 표시 장치를 제조했다.
[실시예 28]
시판 중인 액정 표시 장치(SONY사제, 상품명 KDL46W900A)를 분해하여, 2매의 프리즘 시트를 취출했다. 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향은 수직이었다. 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛에 설치되어 있는 백라이트 시트를 상기에서 취출한 2매의 프리즘 시트로 교체하고, 또한 실시예 23의 광학 부재 시트를 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 실시예 27의 액정 표시 장치를 제조했다. 이 때 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향은 변경하지 않고, 프리즘의 방향이 수직이 되도록 설치했다.
[비교예 6]
시판 중인 액정 표시 장치(SONY사제, 상품명 KDL46W900A)를 2대 분해하여, 각 액정 표시 장치로부터 각각 2매씩, 합계 4매의 프리즘 시트를 취출했다. 2대의 액정 표시 장치 모두, 취출한 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향은 수직이었다. 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛에 설치되어 있는 백라이트 시트를 취출하고, 상기에서 취출한 프리즘 시트를 2매 설치했다. 설치한 프리즘 시트는, 한쪽의 액정 표시 장치로부터 취출한 2매의 프리즘 시트 중, 프리즘의 방향이 수평 방향인 것과 다른 한쪽의 액정 표시 장치로부터 취출한 2매의 프리즘 시트 중, 프리즘의 방향이 수평 방향인 것의 2매를 조합하여 이용했다. 이 때 2매의 프리즘 시트의 방향은 변경하지 않고, 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향이 평행이 되도록 설치했다. 또한, 휘도 향상 필름을 이용하지 않고 제조예 1에서 제작한 편광판만을 백라이트측 편광판으로서 이용하여 비교예 6의 액정 표시 장치를 제조했다.
[비교예 7]
시판 중인 액정 표시 장치(SONY사제, 상품명 KDL46W900A)를 분해하여, 2매의 프리즘 시트를 취출했다. 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향은 수직이었다. 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛에 설치되어 있는 백라이트 시트를 상기에서 취출한 2매의 프리즘 시트로 교체하고, 휘도 향상 필름을 이용하지 않고 제조예 1에서 제작한 편광판만을 백라이트측 편광판으로서 이용하여 비교예 7의 액정 표시 장치를 제조했다. 이 때 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향은 변경하지 않고, 프리즘의 방향이 수직이 되도록 설치했다.
[평가]
실시예 27, 28 및 비교예 6, 7의 휘도 향상 필름을 이용한, 실시예 27, 28 및 비교예 6, 7의 액정 표시 장치의 정면 휘도를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가했다. 비교예 6의 액정 표시 장치와 비교하여, 실시예 27의 액정 표시 장치는 정면 휘도가 45% 양호했다. 한편, 비교예 7의 액정 표시 장치와 비교하여, 실시예 28의 액정 표시 장치는 정면 휘도가 34% 양호했다. 비교예 6과 비교예 7의 정면 휘도의 차는 2% 이하였다.
상기 실시예 각각에서 휘도 향상 필름에 이용된 콜레스테릭 액정층으로 이루어지는 광반사층의 나선 구조의 방향은 모두 우측 나선이며, 본 실시예의 광학 시트 부재의 λ/4판의 지상축 방향은, 백라이트측에서 보았을 때에 편광자의 흡수축 방향으로부터 시계 방향으로 45도 회전한 방향이었다.
[실시예 29]
실시예 17의 제1 광반사층 형성 시와 마찬가지로, 지지체 위에 배향층을 마련하여 러빙 처리 후, λ/4판을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 실시예 17에서 이용한 제1 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 다음으로, PET 지지체를 러빙 처리 후, 실시예 17의 제3 광반사층을 직접 적층시키고, 그 위에 실시예 17의 제2 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 마지막으로, 전자 필름의 제1 광반사층과 후자 필름의 제2 광반사층을 시판 중인 아크릴 접착제(도아 고세이 가부시키가이샤제 UV-3300)를 도포함으로써 마련하고, 메탈 할라이드 램프를 이용하여, 조사량 100mJ/cm2의 자외선을 조사하여 접착제 경화시킴으로써 접착시킨 후 상기 PET 지지체(굴절률 1.63)는 박리하지 않고, 실시예 29의 휘도 향상 필름으로 했다. 제3 광반사층(평균 굴절률 1.56)과의 굴절률차 절댓값은 0.07이었다. (또한, 상기 PET 지지체를 박리한 경우, 공기층과 제3 광반사층의 굴절률차는 0.56이었다.)
다음으로, 실시예 8 및 비교예 4와 마찬가지로 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛을 변경하지 않고, 실시예 29의 휘도 향상 필름을 상술한 제조예 1에서 제작한 편광판에, 내구성이 높은 아세토아세틸기를 갖는 폴리바이닐알코올계 수지를 포함하는 접착제를 이용하여 첩합한 것을 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 실시예 29의 액정 표시 장치를 제조했다.
이 액정 표시 장치의 백라이트 광원은, 청색광의 발광 피크 파장 450nm였다. 녹~적 영역에서는 1개의 발광 피크이며, 피크 파장은 550nm, 반값폭은 100nm였다. 상기 광원은 청색 LED+황색 형광체(YAG 형광체)를 조합한 일반적으로 백색 LED 광원이라고 불리고 있는 것이다.
[실시예 30]
실시예 17의 제1 광반사층 형성 시와 마찬가지로, 지지체 위에 배향층을 마련하여 러빙 처리 후, λ/4판을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 실시예 17에서 이용한 제1 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 다음으로, TAC 지지체를 러빙 처리 후, 실시예 17의 제3 광반사층을 직접 적층시키고, 그 위에 실시예 17의 제2 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 마지막으로, 전자 필름의 제1 광반사층과 후자 필름의 제2 광반사층을 시판 중인 아크릴 접착제(도아 고세이 가부시키가이샤제 UV-3300)를 도포함으로써 마련하고, 메탈 할라이드 램프를 이용하여, 조사량 100mJ/cm2의 자외선을 조사하여 접착제 경화시킴으로써 접착시킨 후에 상기 TAC 지지체(굴절률 1.48)를 박리하지 않고, 실시예 30의 휘도 향상 필름으로 했다. 제3 광반사층(평균 굴절률 1.56)과의 굴절률차 절댓값은 0.08이었다.
다음으로, 실시예 8 및 비교예 4와 마찬가지로 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛을 변경하지 않고, 실시예 30의 휘도 향상 필름을 상술한 제조예 1에서 제작한 편광판에, 내구성이 높은 아세토아세틸기를 갖는 폴리바이닐알코올계 수지를 포함하는 접착제를 이용하여 첩합한 것을 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 실시예 30의 액정 표시 장치를 제조했다.
[실시예 31]
실시예 17의 제1 광반사층 형성 시와 마찬가지로, 지지체 위에 배향층을 마련하여 러빙 처리 후, λ/4판을 직접 적층시키고, 또한 그 위에 실시예 17에서 이용한 제1 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 다음으로, 표면 산란층 부여 TAC 지지체의 TAC면을 러빙 처리 후, 실시예 17의 제3 광반사층을 직접 적층시키고, 그 위에 실시예 17의 제2 광반사층을 직접 적층시킨 필름을 제작했다. 마지막으로, 전자 필름의 제1 광반사층과 후자 필름의 제2 광반사층을 시판 중인 아크릴 접착제(도아 고세이 가부시키가이샤제 UV-3300)를 도포함으로써 마련하고, 메탈 할라이드 램프를 이용하여, 조사량 100mJ/cm2의 자외선을 조사하여 접착제 경화시킴으로써 접착시킨 후에 상기 표면 산란층 부여 TAC 지지체(굴절률 1.48)를 남겨, 실시예 31의 휘도 향상 필름으로 했다. 제3 광반사층(평균 굴절률 1.56)과의 굴절률차 절댓값은 0.08이었다.
다음으로, 실시예 8 및 비교예 4와 마찬가지로 시판 중인 액정 표시 장치(파나소닉사제, 상품명 TH-L42D2)를 분해하여, 백라이트 유닛을 변경하지 않고, 실시예 31의 휘도 향상 필름을 상술한 제조예 1에서 제작한 편광판에, 내구성이 높은 아세토아세틸기를 갖는 폴리바이닐알코올계 수지를 포함하는 접착제를 이용하여 첩합한 것을 백라이트측 편광판으로서 이용하여, 실시예 31의 액정 표시 장치를 제조했다.
[평가]
실시예 29~31의 휘도 향상 필름을 이용한, 실시예 29~31의 액정 표시 장치를 실시예 1과 동일한 기준에 따라 평가했다.
구체적으로는, 정면 휘도에 대해서는, 실시예 29~31에서는, 비교예 4를 기준으로 하여 평가했다.
그 결과, 비교예 4의 액정 표시 장치와 비교하여, 실시예 29의 액정 표시 장치는 정면 휘도가 40%로 양호했다. 또, 실시예 30의 액정 표시 장치는 정면 휘도가 43%로 양호했다. 한편, 실시예 31의 액정 표시 장치는 정면 휘도가 47%로 양호했다. 한편, 광반사층으로부터 반사된 광의 편광 상태를 변화시키는 층을 부여하고 있지 않은 실시예 20의 휘도 향상 필름을 이용한, 실시예 20의 액정 표시 장치는 정면 휘도가 28%였다.
이상, 본 발명자의 검토에 의하여, 제3 광반사층의 광원측에 광반사층으로부터 반사된 광의 편광 상태를 변화시키는 층을 부여함으로써 휘도를 개선할 수 있는 것을 발견했다.
1 백라이트측 편광판
2 위상차 필름
3 편광자
4 편광판 보호 필름
11 휘도 향상 필름
12 λ/4판
13 반사 편광자
14a 제1 광반사층
14b 제2 광반사층
14c 제3 광반사층
15 지지체
16G-r 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 녹색광 반사층
16R-r 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 적색광 반사층
16R-d 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 적색광 반사층
16B-r 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물인 청색광 반사층
20 접착층(접착제)
21 광학 시트 부재
31 백라이트 유닛
41 박층 트랜지스터 기판
42 액정 셀
43 컬러 필터 기판
44 표시측 편광판
51 액정 표시 장치

Claims (13)

  1. λ/4판과, 반사 편광자를 갖는 휘도 향상 필름이고,
    상기 반사 편광자가, 상술한 λ/4판측으로부터 제1 광반사층, 제2 광반사층 및 제3 광반사층을 이 순서로 포함하며,
    상기 제1 광반사층, 상기 제2 광반사층 및 상기 제3 광반사층이 모두 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층이고,
    상기 제1 광반사층, 상기 제2 광반사층 및 상기 제3 광반사층 중, 어느 1개가 반사 중심 파장 380~499nm이고 또한 반값폭 100nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 청색광 반사층이며, 어느 1개가 반사 중심 파장 500~599nm, 반값폭 200nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 녹색광 반사층이고, 어느 1개가 반사 중심 파장 600~750nm, 반값폭 150nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 적색광 반사층이며,
    상기 제1 광반사층의 Rth(550)와 상기 제2 광반사층의 Rth(550)의 부호가 역이고, 여기에서, Rth(550)는 파장 550nm에 있어서의 각 층의 막두께 방향의 리타데이션을 단위 nm로 나타내는, 휘도 향상 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 녹색광 반사층이 반사 중심 파장 500~599nm, 반값폭 125nm 이하인 반사율의 피크를 갖는 휘도 향상 필름.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 광반사층 및 상기 제2 광반사층 중, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물이고, 어느 한쪽의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인, 휘도 향상 필름.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 편광자의 상기 λ/4판층측과는 반대측으로 광의 편광 상태를 변화시키는 층을 포함하고,
    상기 광의 편광 상태를 변화시키는 층은 하기 조건을 만족하는 휘도 향상 필름.
    0＜｜광의 편광 상태를 변화시키는 층의 평균 굴절률-제3 광반사층의 평균 굴절률｜＜0.8
  5. λ/4판과, 반사 편광자를 갖는 휘도 향상 필름이고,
    상기 반사 편광자가, 적어도 2층의 광반사층을 포함하며,
    상기의 적어도 2층의 광반사층이 모두 콜레스테릭 액정상을 고정하여 이루어지는 광반사층이고,
    상기의 적어도 2층의 광반사층 중, 적어도 1층의 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료가 봉 형상 액정 화합물이며, 다른 적어도 1층의 광반사층의 콜레스테릭 액정 재료가 원반 형상 액정 화합물인 휘도 향상 필름.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 휘도 향상 필름과, 편광자를 포함하는 편광판을 갖고,
    상기 λ/4판의 지상축과 상기 편광자의 흡수축이 이루는 각이 30~60°이며,
    상기 편광판, 상기 λ/4판 및 상기 반사 편광자가 이 순서로 직접 접촉하거나, 또는 접착층을 통하여 적층된, 광학 시트 부재.
  7. 액정 셀과,
    청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 따른 휘도 향상 필름 또는 청구항 6에 따른 광학 시트 부재와,
    백라이트 유닛을 이 순서로 갖고;
    상기 백라이트 유닛이,
    430~480nm의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 청색광과,
    500~600nm의 파장 대역에 발광 중심 파장을 갖는 녹색광과,
    600~700nm의 파장 대역에 발광 강도의 피크 중 적어도 일부를 갖는 적색광을 발광하는 광원을 구비하며;
    상기 백라이트 유닛이 상기 광원의 후부에, 상기 광원으로부터 발광되어 상기 휘도 향상 필름 또는 상기 광학 시트 부재에서 반사된 광의 편광 상태의 변환 및 반사를 하는 반사 부재를 구비하는, 액정 표시 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 청색광, 녹색광 및 적색광의 반값폭이 모두 100nm 이하인, 액정 표시 장치.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 광원이, 상기 청색광을 발광하는 청색 발광 다이오드와, 상기 청색 발광 다이오드의 상기 청색광이 입사했을 때에 상기 녹색광과 상기 적색광을 발광하는 형광 재료를 갖는 광원인, 액정 표시 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 형광 재료가 양자 도트 부재인, 액정 표시 장치.
  11. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛의 적색광의 발광 중심 파장과 상기 적색광 반사층의 반사 중심 파장이 하기 식 (가)를 만족하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
    식 (가):
    10nm＜(백라이트 유닛의 적색광의 발광 중심 파장-적색광 반사층의 반사 중심 파장)의 절댓값＜50nm
  12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛이 프리즘 시트를 2매 구비하고,
    상기의 2매의 프리즘 시트의 프리즘의 방향이 평행인 액정 표시 장치.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 광원이 백색 LED인 액정 표시 장치.
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