KR20160063258A - 광학 필름 - Google Patents
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Abstract
[과제] 플랫 패널 표시 장치(FPD)에는, 편광판, 위상차판 등의 광학 필름을 포함하는 부재가 이용되고 있다. 이러한 광학 필름으로서는, 중합성 액정 화합물을 포함하는 조성물을 기재에 도포함으로써 제조되는 광학 필름이 알려져 있다. 그러나, 종래의 광학 필름은, 필름면 내에 위상차의 불균일이 생기고, 이러한 위상차의 불균일에 기인하는 표시 장치의 흑색 표시시에 있어서의 광누설을 억제한다고 하는 광학 보상 특성이 충분하지 않았다.
[해결수단] 레벨링제를 함유하는 배향막, 및 상기 배향막 위에 광학 이방성층을 갖는 광학 필름.
[해결수단] 레벨링제를 함유하는 배향막, 및 상기 배향막 위에 광학 이방성층을 갖는 광학 필름.
Description
본 발명은, 광학 이방성층을 갖는 광학 필름에 관한 것이다.
플랫 패널 표시 장치(FPD)에는, 편광판, 위상차판 등의 광학 필름을 포함하는 부재가 이용되고 있다. 이러한 광학 필름으로서는, 중합성 액정 화합물을 포함하는 조성물을 기재에 도포함으로써 제조되는 광학 필름이 알려져 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 역파장 분산성을 보이는 광학 필름에 관해서 기재되어 있다.
그러나, 종래의 광학 필름은, 필름면 내에 위상차의 불균일이 생기고, 이러한 위상차의 불균일에 기인하는 표시 장치의 흑색 표시시에 있어서의 광누설을 억제한다고 하는 광학 보상 특성이 충분하지 않았다.
본 발명은 이하의 발명을 포함한다.
[1] 레벨링제를 함유하는 배향막, 및 상기 배향막 위에 광학 이방성층을 갖는 광학 필름.
[2] 배향막 중의 레벨링제의 함유량이, 배향막을 형성하는 배향막 형성용 조성물 중의 고형분 100 질량부에 대하여, 0.001 질량부 이상 5 질량부 이하인 [1]에 기재한 광학 필름.
[3] 배향막의 막 두께가, 10 nm 이상 1000 nm 이하인 [1] 또는 [2]에 기재한 광학 필름.
[4] 배향막이, 광배향막인 [1]~[3] 중 어느 것에 기재한 광학 필름.
[5] 배향막이, 신나모일기를 갖는 화합물에 유래하는 구조를 포함하는 [1]~[4] 중 어느 것에 기재한 광학 필름.
[6] 광학 이방성층이, 식 (1) 및 식 (2)로 표시되는 광학 특성을 갖는 [1]~[5] 중 어느 것에 기재한 광학 필름.
Re(450)/Re(550)≤1.00
(1)
1.00≤Re(650)/Re(550)
(2)
(식에서, Re(λ)는 파장 λ nm의 빛에 대한 면내 위상차 값을 나타낸다.)
[7] 광학 이방성층이, 식 (3)으로 표시되는 광학 특성을 갖는 [1]~[6] 중 어느 것에 기재한 광학 필름.
100 nm<Re(550)<160 nm
(3)
(식에서, Re(550)은 파장 550 nm에 있어서의 면내 위상차 값을 나타낸다.)
[8] 광학 이방성층이, 1 이상의 중합성 액정 화합물의 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 [1]~[7] 중 어느 것에 기재한 광학 필름.
[9] 광학 이방성층의 두께가, 20 ㎛ 이하인 [1]~[8] 중 어느 것에 기재한 광학 필름.
[10] [1]~[9] 중 어느 것에 기재한 광학 필름 중의 적어도 광학 이방성층을 포함하는 층과, 편광 필름을 구비하는 원편광판.
[11] 적어도 광학 이방성층을 포함하는 층과, 편광판이, 활성 에너지선 경화형 접착제 또는 수계 접착제로 접합된 [10]에 기재한 원편광판.
[12] [10] 또는 [11]에 기재한 원편광판을 구비하는 유기 EL 표시 장치.
[13] [10] 또는 [11]에 기재한 원편광판을 구비하는 터치 패널 표시 장치.
[14] 기재 상에 레벨링제를 함유하는 배향막을 가지며, 상기 배향막 위에 광학 이방성층을 갖는 광학 필름의 제조 방법으로서,
10 mJ/cm2 이상 200 mJ/cm2 이하의 자외선 조사에 의해, 배향막에 배향 규제력을 생기게 하는 공정을 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 표시 장치의 흑색 표시시에 있어서의 광누설 억제가 우수한 광학 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광학 필름의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 광학 필름을 포함하는 원편광판의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 광학 필름을 포함하는 유기 EL 표시 장치의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 광학 필름을 포함하는 원편광판의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 광학 필름을 포함하는 유기 EL 표시 장치의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
본 발명의 광학 필름(이하, 본 광학 필름이라고 하는 경우가 있음)은 배향막, 및 상기 배향막 상에 광학 이방성층을 갖는 광학 필름이며, 상기 배향막은 레벨링제를 함유하는 것을 특징으로 한다. 배향막이 레벨링제를 함유함으로써, 본 광학 필름을 표시 장치에 내장했을 때에 광학 보상 특성이 우수하다고 하는 효과를 발휘한다.
이하, 본 광학 필름을 구성하는 각 부재에 관해서 설명한다.
[광학 이방성층]
광학 이방성층으로서는, 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 형성되는 층, 연신 필름을 들 수 있다. 광학 이방성층의 광학 특성은 중합성 액정 화합물의 배향 상태 또는 연신 필름의 연신 방법에 의해 조절할 수 있다.
본 명세서에 있어서는, 중합성 액정 화합물을 기재에 도포했을 때, 중합성 액정 화합물의 광축이 기재 평면에 대하여 수평으로 배향된 것을 수평 배향, 중합성 액정 화합물의 광축이 기재 평면에 대하여 수직으로 배향된 것을 수직 배향이라 정의한다. 광축이란, 이방성 결정 내에서 복굴절을 발생시키지 않는 방향을 의미하고, 중합성 액정 화합물의 배향에 의해 형성되는 굴절률 타원체에 있어서, 광축이 하나 존재하는 경우는 광축에 직교하는 단면이 원이 된다.
중합성 액정 화합물로서는, 막대 형상의 중합성 액정 화합물, 원반 형상의 중합성 액정 화합물 등을 들 수 있다.
막대 형상의 중합성 액정 화합물이 기재에 대하여 수평 배향 또는 수직 배향된 경우, 즉 상기 중합성 액정 화합물의 장축이 기재에 대하여 수평 배향 또는 수직 배향된 경우, 상기 중합성 액정 화합물의 광축은, 상기 중합성 액정 화합물의 장축 방향과 일치한다.
원반 형상의 중합성 액정 화합물이 배향된 경우, 상기 중합성 액정 화합물의 광축은, 상기 중합성 액정 화합물의 원반면에 대하여 직교하는 방향으로 존재한다.
연신 필름의 지상축 방향은 연신 방법에 따라 다르고, 일축, 이축 또는 경사 연신 등, 그 연신 방법에 따라 지상축 및 광축이 결정된다.
중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 형성되는 층이 면내 위상차를 발현하기 위해서는, 중합성 액정 화합물을 알맞은 방향으로 배향시키면 된다. 중합성 액정 화합물이 막대 형상인 경우는, 상기 중합성 액정 화합물의 광축을 기재 평면에 대하여 수평으로 배향시킴으로써 면내 위상차가 발현된다. 이 경우, 광축 방향과 지상축 방향은 일치한다. 중합성 액정 화합물이 원반 형상인 경우는, 상기 중합성 액정 화합물의 광축을 기재 평면에 대하여 수평으로 배향시킴으로써 면내 위상차가 발현된다. 이 경우, 광축과 지상축은 직교한다. 중합성 액정 화합물의 배향 상태는, 배향막과 중합성 액정 화합물의 조합에 의해서 조정할 수 있다.
광학 이방성층의 면내 위상차 값은, 광학 이방성층의 두께에 의해서 조정할 수 있다. 면내 위상차 값은 식 (10)에 의해서 결정되기 때문에, 원하는 면내 위상차 값(Re(λ))을 얻기 위해서는, Δn(λ)과 막 두께 d를 조정하면 된다.
Re(λ)=d×Δn(λ)
(10)
식에서, Re(λ)는, 파장 λ nm에 있어서의 면내 위상차 값을 나타내고, d는 막 두께를 나타내며, Δn(λ)은 파장 λ nm에 있어서의 복굴절률을 나타낸다.
복굴절률 Δn(λ)은, 면내 위상차 값을 측정하여, 광학 이방성층의 두께로 나눔으로써 얻어진다. 구체적인 측정 방법은 실시예에 나타내지만, 이 때, 유리 기판과 같이 기재 자체에 면내 위상차가 없는 기재 상에 제막한 것을 측정함으로써, 실질적인 광학 이방성층의 특성을 측정할 수 있다.
본 명세서에서는, 중합성 액정 화합물의 배향 또는 필름의 연신에 의해 형성되는 굴절률 타원체에 있어서의 3축의 굴절률을, 각각 nx, ny 및 nz로서 나타낸다. nx는, 광학 이방성층이 형성하는 굴절률 타원체에 있어서, 필름 평면에 대하여 평행한 축의 주굴절률을 나타낸다. ny는, 광학 이방성층이 형성하는 굴절률 타원체에 있어서, 필름 평면에 대하여 평행이며, 또한, nx와 직교하는 축의 굴절률을 나타낸다. nz는, 광학 이방성층이 형성하는 굴절률 타원체에 있어서, 필름 평면에 대하여 수직인 축의 굴절률을 나타낸다.
막대 형상의 중합성 액정 화합물의 광축이, 기재 평면에 대하여 수평으로 배향된 경우, 얻어지는 광학 이방성층의 굴절률 관계는, nx>ny≒nz(네가티브 A 플레이트)이 되어, nx와 지상축이 일치한다.
또한, 원반 형상의 중합성 액정 화합물의 광축이, 기재 평면에 대하여 수평으로 배향된 경우, 얻어지는 광학 이방성층의 굴절률 관계는, nx<ny≒nz(네가티브 A 플레이트)이 되어, ny와 지상축이 일치한다.
<중합성 액정 화합물>
중합성 액정 화합물이란, 중합성기를 가지며, 또한 액정성을 갖는 화합물을 말한다. 중합성기란, 중합 반응에 관여하는 기를 의미하며, 광중합성기인 것이 바람직하다. 여기서, 광중합성기란, 후술하는 광중합개시제로부터 발생한 활성 라디칼이나 산 등에 의해 중합 반응에 관여할 수 있는 기를 말한다. 중합성기로서는, 비닐기, 비닐옥시기, 1-클로로비닐기, 이소프로페닐기, 4-비닐페닐기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 옥시라닐기, 옥세타닐기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐옥시기, 옥시라닐기, 옥세타닐기가 바람직하고, 아크릴로일옥시기가 보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물이 갖는 액정성은 서모트로픽성 액정이라도 좋고, 리오트로픽 액정이라도 좋고, 서모트로픽 액정을 질서도로 분류하면, 네마틱 액정이라도 좋고, 스메틱 액정이라도 좋다.
막대 형상의 중합성 액정 화합물로서는, 하기 식 (A)로 표시되는 화합물(이하, 중합성 액정(A)이라고 하는 경우도 있음), 하기 식 (X)으로 표시되는 기를 포함하는 화합물(이하, 중합성 액정(B)이라고 하는 경우가 있음)을 들 수 있다.
<중합성 액정(A)>
[식 (A)에서,
X1은 산소 원자, 유황 원자 또는 -NR1-을 나타낸다. R1은 수소 원자 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타낸다.
Y1은 치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 6~12의 1가의 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 3~12의 1가의 방향족 복소환식기를 나타낸다.
Q3 및 Q4는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1~20의 1가의 지방족 탄화수소기, 탄소수 3~20의 1가의 지환식 탄화수소기, 치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 6~20의 1가의 방향족 탄화수소기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, -NR2R3 또는 -SR2를 나타내거나, 또는, Q3과 Q4가 상호 결합하여, 이들이 결합하는 탄소 원자와 함께 방향환 또는 방향족 복소환을 형성한다. R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다.
D1 및 D2는 각각 독립적으로 단결합, -CO-O-, -CS-O-, -CR4R5-, -CR4R5-CR6R7-, -O-CR4R5-, -CR4R5-O-CR6R7-, -CO-O-CR4R5-, -O-CO-CR4R5-, -CR4R5-O-CO-CR6R7-, -CR4R5-CO-O-CR6R7- 또는 NR4-CR5R6- 또는 CO-NR4-를 나타낸다. 여기서 -CO-O-와 같이 지면 상에서 좌우 비대칭인 기의 경우, -CO-O- 중의 탄소 원자와 G1이 결합하여도 좋고, -CO-O- 중의 산소 원자와 G1이 결합하여도 좋다. 즉 -CO-O-는, -G1-CO-O- 또는 -G1-O-CO-의 어느 결합 형식이라도 좋은 것을 나타낸다. 본 명세서에 있어서의 그 밖의 기에 관해서도 마찬가지이다.
R4, R5, R6 및 R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타낸다.
G1 및 G2는 각각 독립적으로 탄소수 5~8의 2가의 지환식 탄화수소기를 나타내고, 상기 지환식 탄화수소기를 구성하는 메틸렌기는, 산소 원자, 유황 원자 또는 -NH-로 치환되어 있어도 좋고, 상기 지환식 탄화수소기를 구성하는 메틴기는, 제3급 질소 원자로 치환되어 있어도 좋다.
L1 및 L2는 각각 독립적으로 1가의 유기기를 나타내고, L1 및 L2 중의 적어도 하나는, 중합성기를 갖는다.]
중합성 액정(A)에 있어서의 L1은 식 (A1)로 표시되는 기이면 바람직하고, 또한, L2는 식 (A2)로 표시되는 기이면 바람직하다.
P1-F1-(B1-A1)k-E1-
(A1)
P2-F2-(B2-A2)l-E2-
(A2)
[식 (A1) 및 식 (A2)에서,
B1, B2, E1 및 E2는 각각 독립적으로 -CR4R5-, -CH2-CH2-, -O-, -S-, -CO-O-, -O-CO-O-, -CS-O-, -O-CS-O-, -CO-NR1-, -O-CH2-, -S-CH2- 또는 단결합을 나타낸다.
A1 및 A2는 각각 독립적으로 탄소수 5~8의 2가의 지환식 탄화수소기 또는 탄소수 6~18의 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내고, 상기 지환식 탄화수소기를 구성하는 메틸렌기는, 산소 원자, 유황 원자 또는 -NH-로 치환되어 있어도 좋고, 상기 지환식 탄화수소기를 구성하는 메틴기는, 제3급 질소 원자로 치환되어 있어도 좋다.
k 및 l은 각각 독립적으로 0~3의 정수를 나타낸다.
F1 및 F2는 탄소수 1~12의 2가의 지방족 탄화수소기를 나타낸다.
P1은 중합성기를 나타낸다.
P2는 수소 원자 또는 중합성기를 나타낸다.
R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소 원자, 불소 원자 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타낸다.]
바람직한 중합성 액정(A)으로서는, 일본 특허공표 2011-207765호 공보에 기재된 화합물을 들 수 있다.
<중합성 액정(B)>
P11-B11-E11-B12-A11-B13-
(X)
[식 (X)에서, P11은 중합성기를 나타낸다.
A11은 2가의 지환식 탄화수소기 또는 2가의 방향족 탄화수소기를 나타낸다. 상기 2가의 지환식 탄화수소기 및 2가의 방향족 탄화수소기에 포함되는 수소 원자는, 할로겐 원자, 탄소수 1~6의 알킬기, 탄소수 1~6의 알콕시기, 시아노기 또는 니트로기로 치환되어 있어도 좋고, 상기 탄소수 1~6의 알킬기 및 상기 탄소수 1~6의 알콕시기에 포함되는 수소 원자는, 불소 원자로 치환되어 있어도 좋다.
B11은 -O-, -S-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-, -CO-NR16-, -NR16-CO-, -CO-, -CS- 또는 단결합을 나타낸다. R16은 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다.
B12 및 B13은 각각 독립적으로 -C≡C-, -CH=CH-, -CH2-CH2-, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-O-, -CH=N-, -N=N-, -CO-NR16-, -OCH2-, -OCF2-, -CH=CH-CO-O-, 또는 단결합을 나타낸다.
E11은 탄소수 1~12의 알칸디일기를 나타내고, 상기 알칸디일기에 포함되는 수소 원자는 탄소수 1~5의 알콕시기로 치환되어 있어도 좋고, 상기 알콕시기에 포함되는 수소 원자는 할로겐 원자로 치환되어 있어도 좋다. 또한, 상기 알칸디일기를 구성하는 -CH2-는 -O- 또는 -CO-로 치환되어 있어도 좋다.]
A11의 2가의 방향족 탄화수소기 및 2가의 지환식 탄화수소기의 탄소수는, 3~18의 범위인 것이 바람직하고, 5~12의 범위인 것이 보다 바람직하며, 5 또는 6인 것이 특히 바람직하다. A11은 시클로헥산-1, 4-디일기, 1,4-페닐렌기 등이 그 중에서도 바람직하다.
E11은 직쇄상의 탄소수 1~12의 알칸디일기가 바람직하다. E11로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로판-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기, 헵탄-1,7-디일기, 옥탄-1,8-디일기, 노난-1,9-디일기, 데칸-1,10-디일기, 운데칸-1,11-디일기 및 도데칸-1,12-디일기 등의 탄소수 1~12의 직쇄상 알칸디일기;
-CH2-CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2- 및 -CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2- 등을 들 수 있다.
B11로서는, -O-, -S-, -CO-O-가 바람직하고, -CO-O-가 보다 바람직하다.
B12 및 B13으로서는 각각 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-O-가 바람직하고, -O- 또는 -O-CO-O-가 보다 바람직하다.
P11은 중합 반응성, 특히 광중합 반응성이 높다고 하는 점에서, 라디칼 중합성기 또는 양이온 중합성기가 바람직하다. 취급이 용이한데다가, 액정 화합물의 제조 자체도 용이하다고 하는 점에서, P11은 하기의 식 (P-11)~식 (P-15)로 표시되는 기, 및 p-스틸벤기 중 어느 하나인 것이 보다 바람직하다.
[식 (P-11)~(P-15)에서,
R17~R21은 각각 독립적으로 탄소수 1~6의 알킬기 또는 수소 원자를 나타낸다.]
식 (P-11)~식 (P-15)로 표시되는 기로서는, 하기 식 (P-16)~식 (P-20)으로 표시되는 기를 들 수 있다.
P11은 식 (P-14)~식 (P-20)으로 표시되는 기, 또는 p-스틸벤기인 것이 바람직하고, 비닐기, 에폭시기 또는 옥세타닐기가 보다 바람직하다. 그 중에서도 P11-B11-로 표시되는 기가 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기인 것이 바람직하다.
식 (X)으로 표시되는 기를 갖는 중합성 액정(B)으로서는, 식 (I), 식 (II), 식 (III), 식 (IV), 식 (V) 또는 식 (VI)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-A14-B16-E12-B17-P12
(I)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-A14-F11
(II)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-B15-E12-B17-P12
(III)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-A13-F11
(IV)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-B14-E12-B17-P12
(V)
P11-B11-E11-B12-A11-B13-A12-F11
(VI)
(식에서,
A12~A14는 각각 독립적으로 상기 A11과 동일한 의미이고, B14~B16은 각각 독립적으로 상기 B12와 동일한 의미이고, B17은 상기 B11과 동일한 의미이고, E12는 상기 E11과 동일한 의미이다.
F11은 수소 원자, 탄소수 1~13의 알킬기, 탄소수 1~13의 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 트리플루오로메틸기, 디메틸아미노기, 히드록시기, 메틸올기, 포르밀기, 술포기(-SO3H), 카르복시기, 탄소수 1~10의 알콕시카르보닐기 또는 할로겐 원자를 나타내고, 상기 알킬기 및 알콕시기를 구성하는 -CH2-는 -O-로 치환되어 있어도 좋다.
P12는 P11과 동일한 의미를 나타낸다.)
중합성 액정(B)의 구체예로서는, 액정편람(액정편람 편집위원회 편저, 마루젠(주) 2000년 10월 30일 발행)의 「3. 8. 6 네트워크(완전 가교형)」, 「6. 5. 1 액정 재료 b. 중합성 네마틱 액정 재료」에 기재된 화합물 중에서 중합성기를 갖는 화합물, 일본 특허공개 2010-31223호 공보, 일본 특허공개 2010-270108호 공보, 일본 특허공개 2011-6360호 공보 및 일본 특허공개 2011-207765호 공보에 기재된 중합성 액정 화합물을 들 수 있다.
중합성 액정(B)의 구체예로서는, 하기 식 (I-1)~식 (I-4), 식 (II-1)~식 (II-4), 식 (III-1)~식 (III-26), 식 (IV-1)~식 (IV-26), 식 (V-1)~식 (V-2) 및 식 (VI-1)~식 (VI-6)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 또, 하기 식에서, k1 및 k2는 각각 독립적으로 2~12의 정수를 나타낸다. 이들 중합성 액정(B)은, 그 합성의 용이성, 및 입수의 용이성의 점에서 바람직하다.
원반 형상의 중합성 액정 화합물로서는, 식 (W)로 표시되는 화합물(이하, 중합성 액정(C)이라고 하는 경우가 있음)을 들 수 있다.
[식 (W)에서, R40은 하기 식 (W-1)~(W-5)를 나타낸다.
X40 및 Z40은 탄소수 1~12의 알칸디일기를 나타내고, 상기 알칸디일기에 포함되는 수소 원자는, 탄소수 1~5의 알콕시기로 치환되어 있어도 좋고, 상기 알콕시기에 포함되는 수소 원자는, 할로겐 원자로 치환되어 있어도 좋다. 또한, 상기 알칸디일기를 구성하는 -CH2-는 -O- 또는 -CO-로 치환되어 있어도 좋다.
중합성 액정(C)의 구체예로서는, 액정편람(액정편람 편집위원회 편저, 마루젠(주) 2000년 10월 30일 발행)의 「6. 5. 1 액정 재료 b. 중합성 네마틱 액정 재료 도 6. 21」에 기재된 화합물, 일본 특허공개 평7-258170호 공보, 일본 특허공개 평7-30637호 공보, 일본 특허공개 평7-309807호 공보, 일보 특허공개 평8-231470호 공보에 기재된 중합성 액정 화합물을 들 수 있다.
<중합성 액정 조성물>
중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 형성되는 층(광학 이방성층)은, 통상, 1 이상의 중합성 액정 화합물을 함유하는 조성물(이하, 중합성 액정 조성물이라고 하는 경우가 있음)을, 배향막 위에 도포하고, 얻어진 도포막 중의 중합성 액정 화합물을 중합시켜, 중합체로 함으로써 형성할 수 있다.
중합성 액정 조성물은, 통상 용제를 포함한다. 용제로서는, 상기 중합성 액정 화합물을 용해할 수 있는 용제이며, 또한, 상기 중합성 액정 화합물의 중합 반응에 불활성인 용제가 바람직하다. 용제로서는, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 페놀 등의 알코올 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 시클로헵타논, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, N-메틸-2-피리디논 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 비염소화 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔, 크실렌 등의 비염소화 방향족 탄화수소 용제; 아세토니트릴 등의 니트릴 용제; 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 용제; 클로로포름, 클로로벤젠 등의 염소화 탄화수소 용제; 등을 들 수 있다. 용제는, 단독으로 사용하여도 좋고, 조합하여 사용하여도 좋다.
중합성 액정 조성물에 있어서의 용제의 함유량은, 통상, 고형분 100 질량부에 대하여, 10 질량부~10000 질량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 질량부~5000 질량부이다. 또 고형분이란, 중합성 액정 조성물에 있어서의 용제 이외의 성분의 합계를 의미한다.
중합성 액정 조성물은, 1종 이상의 중합개시제를 함유하는 것이 바람직하다. 중합개시제는, 중합성 액정 화합물의 중합 반응을 개시할 수 있는 화합물이다. 저온 조건 하에서, 중합 반응을 개시할 수 있다는 점에서, 광중합개시제가 바람직하다. 빛의 작용에 의해 활성 라디칼 또는 산을 발생할 수 있는 광중합개시제가 바람직하고, 빛의 작용에 의해 라디칼을 발생하는 광중합개시제가 보다 바람직하다.
중합개시제로서는, 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 알킬페논 화합물, 아실포스핀옥사이드 화합물, 트리아진 화합물, 요오드늄염, 술포늄염 등을 들 수 있다.
벤조인 화합물로서는, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
벤조페논 화합물로서는, 벤조페논, o-벤조일안식향산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술파이드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.
알킬페논 화합물로서는, 디에톡시아세토페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1,2-디페닐-2,2-디메톡시에탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-〔4-(2-히드록시에톡시)페닐〕프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-〔4-(1-메틸비닐)페닐〕프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.
아실포스핀옥사이드 화합물로서는, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다.
트리아진 화합물로서는, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(5-메틸푸란-2-일)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(푸란-2-일)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐〕-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-〔2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐〕-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
중합개시제에는, 시판되고 있는 것을 사용하여도 좋다. 시판되고 있는 중합개시제로서는, "이르가큐어(Irgacure)(등록상표) 907", "이르가큐어(등록상표) 184", "이르가큐어(등록상표) 651", "이르가큐어(등록상표) 819", "이르가큐어(등록상표) 250", "이르가큐어(등록상표) 369"(치바·재팬(주)); "세이쿠올(등록상표) BZ", "세이쿠올(등록상표) Z", "세이쿠올(등록상표) BEE"(세이코카가쿠(주)); "카야큐어(kayacure)(등록상표) BP100"(니혼카야쿠(주)); "카야큐어(등록상표) UVI-6992"(다우사 제조); "아데카옵토마 SP-152", "아데카옵토마 SP-170"((주) ADEKA); "TAZ-A", "TAZ-PP"(니혼시이베르헤그나사); "TAZ-104"(산와케미칼사) 등을 들 수 있다.
중합성 액정 조성물이 중합개시제를 함유하는 경우, 그 함유량은, 상기 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양에 따라서 적절하게 조절할 수 있지만, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.1~30 질량부가 바람직하고, 0.5~10 질량부가 보다 바람직하고, 0.5~8 질량부가 더욱 바람직하다. 중합성개시제의 함유량이, 이 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고 중합시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
중합성 액정 조성물이 광중합개시제를 함유하는 경우, 상기 조성물은 광증감제를 더 함유하고 있어도 좋다. 광증감제로서는, 크산톤, 티오크산톤 등의 크산톤 화합물(2,4-디에틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤등); 안트라센, 알콕시기 함유 안트라센(디부톡시안트라센 등) 등의 안트라센 화합물; 페노티아진, 루브렌 등을 들 수 있다.
중합성 액정 조성물이 광중합개시제 및 광증감제를 함유하는 경우, 상기 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 중합 반응을 보다 촉진할 수 있다. 광증감제의 사용량은, 광중합개시제 및 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양에 따라서 적절하게 조절할 수 있지만, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.1~30 질량부가 바람직하고, 0.5~10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5~8 질량부가 더욱 바람직하다.
중합성 액정 조성물은, 반응성 첨가제를 포함하여도 좋다. 반응성 첨가제로서는, 그 분자 내에 탄소-탄소 불포화 결합과 활성 수소 반응성기를 갖는 것이 바람직하다. 또, 여기서 말하는 「활성 수소 반응성기」란, 카르복실기(-COOH), 수산기(-OH), 아미노기(-NH2) 등의 활성 수소를 갖는 기에 대하여 반응성을 갖는 기를 의미하고, 글리시딜기, 옥사졸린기, 카르보디이미드기, 아지리딘기, 이미드기, 이소시아네이트기, 티오이소시아네이트기, 무수말레산기 등이 그 대표예이다. 반응성 첨가제를 분자 내에 갖는 탄소-탄소 불포화 결합 및 활성 수소 반응성기의 개수는, 통상 각각 1~20개이며, 바람직하게는 각각 1~10개이다.
반응성 첨가제에 있어서, 활성 수소 반응성기는 분자 내에 적어도 2개 존재하는 것이 바람직하다. 이 경우, 복수 존재하는 활성 수소 반응성기는 동일하여도 좋고, 다른 것이라도 좋다.
반응성 첨가제를 분자 내에 갖는 탄소-탄소 불포화 결합이란, 탄소-탄소 이중 결합 또는 탄소-탄소 삼중 결합인 것을 말하고, 탄소-탄소 이중 결합인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 반응성 첨가제로서는, 비닐기 및/또는 (메트)아크릴기로서 탄소-탄소 불포화 결합을 분자 내에 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 활성 수소 반응성기가, 에폭시기, 글리시딜기 및 이소시아네이트기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 특히 탄소-탄소 이중 결합으로서 아크릴기와, 활성 수소 반응성기로서 이소시아네이트기를 갖는 반응성 첨가제가 특히 바람직하다.
반응성 첨가제로서는, 메타크릴옥시글리시딜에테르나 아크릴옥시글리시딜에테르 등의, (메트)아크릴기와 에폭시기를 갖는 화합물; 옥세탄아크릴레이트나 옥세탄메타크릴레이트 등의, (메트)아크릴기와 옥세탄기를 갖는 화합물; 락톤아크릴레이트나 락톤메타크릴레이트 등의, (메트)아크릴기와 락톤기를 갖는 화합물; 비닐옥사졸린이나 이소프로페닐옥사졸린 등의, 비닐기와 옥사졸린기를 갖는 화합물; 이소시아나토메틸아크릴레이트, 이소시아나토메틸메타크릴레이트, 2-이소시아나토에틸아크릴레이트 및 20 이소시아나토에틸메타크릴레이트 등의, (메트)아크릴기와 이소시아네이트기를 갖는 화합물, 및 이들 모노머의 올리고머 등을 들 수 있다. 또한, 메타크릴산무수물, 아크릴산무수물, 무수말레산, 비닐무수말레산 등의, 비닐기나 비닐렌기와 산무수물을 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 메타크릴옥시글리시딜에테르, 아크릴옥시글리시딜에테르, 이소시아나토메틸아크릴레이트, 이소시아나토메틸메타크릴레이트, 비닐옥사졸린, 2-이소시아나토에틸아크릴레이트, 2-이소시아나토에틸메타크릴레이트, 또는 이들 모노머의 올리고머가 바람직하고, 이소시아나토메틸아크릴레이트, 2-이소시아나토에틸아크릴레이트 또는 이들 모노머의 올리고머가 특히 바람직하다.
반응성 첨가제는, 하기 식 (Y)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
[식 (Y)에서,
n은 1~10까지의 정수를 나타내고, R1'는 탄소수 2~20의 2가의 지방족 또는 지환식 탄화수소기, 혹은 탄소수 5~20의 2가의 방향족 탄화수소기를 나타낸다. 각 반복 단위에 있는 2개의 R2'는 한쪽이 -NH-이고, 다른 쪽이 >N-C(=O)-R3'로 표시되는 기이다. R3'는 수산기 또는 탄소-탄소 불포화 결합을 갖는 기를 나타낸다.
n이 2 이상인 경우는, 복수개 존재하는 >N-C(=O)-R3'기 중, 적어도 하나의 R3'는 탄소-탄소 불포화 결합을 갖는 기이다.]
상기 식 (Y)로 표시되는 반응성 첨가제 중에서도, 하기 식 (YY)로 표시되는 화합물(이하, 화합물 (YY)라고 하는 경우가 있음)이 특히 바람직하다. 또, n은 상기 식 (Y)에 있어서의 정의와 동일한 의미이다.
화합물 (YY)에는, 시판 제품을 그대로 또는 필요에 따라서 정제하여 사용할 수 있다. 시판 제품으로서는, Laromer(등록상표) LR-9000(BASF사 제조)를 들 수 있다.
중합성 액정 조성물이 반응성 첨가제를 함유하는 경우, 그 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 통상 0.1 질량부 이상 30 질량부 이하이며, 바람직하게는 0.1 질량부 이상 5 질량부 이하이다.
중합성 액정 조성물은, 1종 이상의 레벨링제를 함유하는 것이 바람직하다. 레벨링제는, 중합성 액정 조성물의 유동성을 조정하고, 중합성 액정 조성물을 도포함으로써 얻어지는 도포막을 보다 평탄하게 하는 기능을 지니고, 구체적으로는, 계면활성제를 들 수 있다. 레벨링제로서는, 하기의 배향막이 함유하는 레벨링제와 같은 것을 들 수 있다.
중합성 액정 조성물이 레벨링제를 함유하는 경우, 그 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.01 질량부 이상 5 질량부 이하가 바람직하고, 0.05 질량부 이상 5 질량부 이하가 보다 바람직하며, 0.05 질량부 이상 3 질량부 이하가 더욱 바람직하다. 평활하고 또한 불균일이 없는 광학 이방성층을 형성할 수 있다는 점, 및 광학 이방성층에 있어서의 중합성 액정 화합물을 용이하게 배향시킬 수 있다는 점에서, 레벨링제의 함유량이 0.001 질량부 이상 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.
중합성 액정 화합물의 중합 반응을 보다 안정적으로 진행시키기 위해서, 중합성 액정 조성물은 적량의 중합금지제를 함유하여도 좋고, 이에 따라, 중합성 액정 화합물의 중합 반응의 진행 정도를 제어하기 쉽게 된다.
중합금지제로서는, 히드로퀴논, 알콕시기 함유 히드로퀴논, 알콕시기 함유 카테콜(예컨대, 부틸카테콜 등), 피로갈롤, 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시라디칼 등의 라디칼 포착제; 티오페놀류; β-나프틸아민류, β-나프톨류 등을 들 수 있다.
중합성 액정 조성물이 중합금지제를 함유하는 경우, 그 함유량은, 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양, 그리고 광증감제의 사용량 등에 따라서 적절하게 조절할 수 있다. 중합금지제의 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.1~30 질량부가 바람직하고, 0.5~10 질량부가 보다 바람직하고, 0.5~8 질량부가 더욱 바람직하다. 중합금지제의 함유량이, 이 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고 중합시킬 수 있다.
중합성 액정 조성물의 도포는, 스핀코팅법, 익스트루전법, 그라비아코팅법, 다이코팅법, 슬릿코팅법, 바코팅법, 애플리케이터법 등의 도포법이나, 플렉소법 등의 인쇄법 등의 공지된 방법에 의해서 실시된다. 도포 후, 통상, 얻어진 도포막 중에 포함되는 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건으로 용제를 제거함으로써, 건조 피막이 형성된다. 건조 방법으로서는, 자연 건조법, 통풍 건조법, 가열 건조, 감압 건조법 등을 들 수 있다.
중합성 액정 화합물의 액정 배향은, 배향막 및 중합성 액정 화합물의 성질에 따라서 제어된다. 예컨대, 배향막이 배향 규제력으로서 수평 배향 규제력을 발현시키는 재료라면, 중합성 액정 화합물은 수평 배향 또는 하이브리드 배향을 형성할 수 있다. 수직 배향 규제력을 발현시키는 재료라면, 중합성 액정 화합물은 수직 배향 또는 경사 배향을 형성할 수 있다.
배향 규제력은, 배향막이 배향성 폴리머로 형성되어 있는 경우는, 표면 상태나 러빙 조건에 의해서 임의로 조정할 수 있고, 광배향성 폴리머로 형성되어 있는 경우는, 편광 조사 조건 등에 의해서 임의로 조정할 수 있다. 또한, 중합성 액정 화합물의 표면 장력이나 액정성 등의 물성을 선택함으로써, 액정 배향을 제어할 수도 있다.
중합성 액정 화합물의 중합은, 중합성 관능기를 갖는 화합물을 중합시키는 공지된 방법에 의해 실시할 수 있다. 구체적으로는, 열중합 및 광중합을 들 수 있고, 중합의 용이성의 관점에서, 광중합이 바람직하다. 광중합에 의해 중합성 액정 화합물을 중합시키는 경우는, 광중합개시제를 함유한 중합성 액정 조성물을 상기 방법에 의해 도포하고, 건조하여 얻어지는 건조 피막 중의 중합성 액정 화합물이 액정상을 나타내는 상태로 한 후, 상기 액정 상태를 유지한 채로 광중합시키는 것이 바람직하다.
광중합은, 건조 피막에 빛을 조사함으로써 실시된다. 조사하는 빛으로서는, 건조 피막에 포함되는 광중합개시제의 종류, 중합성 액정 화합물의 종류(특히, 중합성 액정 화합물이 갖는 광중합기의 종류) 및 그 양에 따라서, 적절하게 선택된다. 구체적으로는, 가시광, 자외광, 활성 전자선을 들 수 있다. 그 중에서도, 중합 반응의 진행을 제어하기 쉽다는 점, 및, 광중합 장치로서 해당 분야에서 광범위하게 이용되고 있는 장치를 사용할 수 있다고 하는 점에서, 자외광이 바람직하며, 자외광에 의해서 광중합 가능하도록, 중합성 액정 화합물과 광중합개시제의 종류를 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 중합시에, 적절한 냉각 수단에 의해 건조 피막을 냉각하면서, 광조사함으로써, 중합 온도를 제어할 수도 있다. 이러한 냉각 수단의 채용에 의해, 보다 저온에서 중합성 액정 화합물의 중합을 실시하면, 기재가 비교적 내열성이 낮은 것이었다고 해도, 적절히 광학 이방성층을 형성할 수 있다. 광중합할 때, 마스킹이나 현상을 실시하는 등에 의해서, 패터닝된 광학 이방성층을 얻을 수도 있다.
<연신 필름>
연신 필름은 통상, 기재를 연신함으로써 얻어진다. 기재를 연신하는 방법으로서는, 기재가 롤에 권취되어 있는 롤(권취체)을 준비하고, 이러한 권취체로부터, 기재를 연속적으로 풀어내고, 풀어낸 기재를 가열로로 반송한다. 가열로의 설정 온도는, 기재의 유리 전이 온도(단위: ℃) 근방 이상[유리 전이 온도+100℃] 이하가 바람직하고, 유리 전이 온도 근방 이상[유리 전이 온도+50℃] 이하가 보다 바람직하다. 상기 가열로에 있어서는, 기재의 진행 방향으로, 또는 진행 방향과 직교하는 방향으로 연신할 때에, 반송 방향이나 장력을 조정하여 임의의 각도로 경사를 붙여 일축 또는 이축의 열연신 처리를 하여도 좋다. 연신의 배율은, 통상 1.1~6배이며, 바람직하게는 1.1~3.5배이다. 경사 방향으로 연신하는 방법으로서는, 연속적으로 배향축을 원하는 각도로 경사시킬 수 있는 방법이라면 특별히 한정되지 않고 공지된 연신 방법을 채용할 수 있다. 이러한 연신 방법으로서는, 일본 특허공개 소50-83482호 공보나 일본 특허공개 평2-113920호 공보에 기재된 방법 등을 들 수 있다. 연신함으로써 필름에 위상차성을 부여하는 경우, 연신 후의 두께는, 연신 전의 두께나 연신 배율에 의해 결정된다.
연신 필름의 면내 위상차 값 및, 두께 방향의 위상차 값은, 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 형성되는 층과 마찬가지로, Δn(λ) 및 막 두께 d에 의해서 조정할 수 있다.
상기, 식 (1) 및 식 (2)로 표시되는 광학 특성을 갖는 특정 구조를 갖는 고분자 필름을 연신한 연신 필름으로서는, 폴리카보네이트계 수지로 이루어진 시판되고 있는 연신 필름을 들 수 있고, 구체적으로는, 「퓨어에이스(등록상표) WR」(데이진가부시키가이샤 제조) 등을 들 수 있다.
상기 기재는 통상 투명 기재이다. 투명 기재란, 빛, 특히 가시광을 투과할 수 있는 투명성을 갖는 기재를 의미하고, 투명성이란, 파장 380~780 nm에 걸친 광선에 대한 투과율이 80% 이상이 되는 특성을 말한다. 투명 기재로서는, 투광성 수지 기재를 들 수 있다. 투광성 수지 기재를 구성하는 수지로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 노르보넨계 폴리머 등의 환상 올레핀계 수지; 폴리비닐알코올; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 폴리메타크릴산에스테르; 폴리아크릴산에스테르; 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 등의 셀룰로오스에스테르; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리카보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴리에테르케톤; 폴리페닐렌술피드 및 폴리페닐렌옥사이드를 들 수 있다. 입수 용이성이나 투명성의 관점에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리메타크릴산에스테르, 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지 또는 폴리카보네이트가 바람직하다.
셀룰로오스에스테르는, 셀룰로오스에 포함되는 수산기의 일부 또는 전부가 에스테르화된 것으로서, 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 또한, 셀룰로오스에스테르 기재도 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되고 있는 셀룰로오스에스테르 기재로서는, 예컨대, "후지탁크(등록상표) 필름"(후지샤신필름(주)); "KC8UX2M", "KC8UY", "KC4UY"(코니카미놀타옵토(주)) 등을 들 수 있다.
폴리메타크릴산에스테르 및 폴리아크릴산에스테르는, 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 이하, 폴리메타크릴산에스테르 및 폴리아크릴산에스테르를 통합하여 (메트)아크릴계 수지라고 하는 경우가 있다.
(메트)아크릴계 수지로서는, 메타크릴산알킬에스테르 또는 아크릴산알킬에스테르의 단독 중합체, 메타크릴산알킬에스테르와 아크릴산알킬에스테르와의 공중합체 등을 들 수 있다. 메타크릴산알킬에스테르로서는, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트 등을 들 수 있고, 아크릴산알킬에스테르로서는, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트 등을 들 수 있다. 이러한 (메트)아크릴계 수지에는, 범용의 (메트)아크릴계 수지로서 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다. (메트)아크릴계 수지로서, 내충격 (메트)아크릴수지라고 불리는 것을 사용하여도 좋다. (메트)아크릴계 수지의 시판 제품으로서, 스미토모카가쿠(주)로부터 판매되고 있는 "HT55X"나 "테크놀로이 S001" 등을 들 수 있다. "테크놀로이 S001"은 필름의 형태로 판매되고 있다.
환상 올레핀계 수지는, 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지로서는, "Topas"(등록상표)[Ticona사(독일)], "아톤"(등록상표)[JSR(주)], "제오노아(ZEONOR)"(등록상표)[닛폰제온(주)], "제오넥스(ZEONEX)"(등록상표)[닛폰제온(주)], "아펠"(등록상표)[미쓰이카가쿠(주)] 등을 들 수 있다. 이러한 환상 올레핀계 수지를 용제캐스트법, 용융압출법 등의 공지된 수단에 의해 제막하여 기재로 할 수 있다. 또한, 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지 기재를 사용할 수도 있다. 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지 기재로서는, "에스시나"(등록상표)[세키스이카가쿠고교(주)], "SCA40"(등록상표)[세키스이카가쿠고교(주)], "제오노아필름"(등록상표)[옵티스(주)], "아톤필름"(등록상표)[JSR(주)] 등을 들 수 있다.
환상 올레핀계 수지가, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀이나 비닐기를 갖는 방향족 화합물과의 공중합체인 경우, 환상 올레핀에 유래하는 구조 단위의 함유 비율은, 공중합체의 전체 구조 단위에 대하여, 통상 50 몰% 이하, 바람직하게는 15~50 몰%의 범위이다. 쇄상 올레핀으로서는, 에틸렌, 프로필렌 등을 들 수 있고, 비닐기를 갖는 방향족 화합물로서는, 스티렌, α-메틸스티렌, 알킬 치환 스티렌 등을 들 수 있다. 환상 올레핀계 수지가, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀과, 비닐기를 갖는 방향족 화합물과의 삼원 공중합체인 경우, 쇄상 올레핀에 유래하는 구조 단위의 함유 비율은, 공중합체의 전체 구조 단위에 대하여, 통상 5~80 몰%이며, 비닐기를 갖는 방향족 화합물에 유래하는 구조 단위의 함유 비율은, 공중합체의 전체 구조 단위에 대하여, 통상 5~80 몰%이다. 이러한 삼원 공중합체는, 그 제조에 있어서, 고가인 환상 올레핀의 사용량을 비교적 적게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.
상기 중합성 액정 화합물, 또는 연신 필름으로 형성되는 광학 이방성층은, 하기 식 (1) 및 식 (2)로 표시되는 광학 특성을 갖는 것이 바람직하다.
Re(450)/Re(550)≤1.00
(1)
1.00≤Re(650)/Re(550)
(2)
식에서, Re(λ)는 파장 λnm의 빛에 대한 면내 위상차 값을 나타낸다.
식 (1) 및 식 (2)로 표시되는 광학 특성을 갖는 광학 이방성층은, 특정한 구조를 갖는 중합성 액정 화합물을 중합시킨 경우, 특정한 구조를 갖는 고분자 필름을 연신한 경우, 또는, 하기 식 (4), (6) 및 식 (7)로 표시되는 광학 특성을 갖는 층과, 하기 식 (5), (6) 및 식 (7)로 표시되는 광학 특성을 갖는 층을 특정한 지상축 관계로 조합함으로써 얻어진다.
Re(450)/Re(550)≤1.00
(1)
1.00≤Re(650)/Re(550)
(2)
100 nm<Re(550)<160 nm
(4)
200 nm<Re(550)<320 nm
(5)
Re(450)/Re(550)≥1.00
(6)
1.00≥Re(650)/Re(550)
(7)
식에서, Re(550)는 파장 550 nm에 있어서의 면내 위상차 값을 나타낸다. Re(λ)는 파장 λ nm의 빛에 대한 면내 위상차 값을 나타낸다.
광학 이방성층이 식 (1) 및 식 (2)로 표시되는 광학 특성을 가짐으로써 식 (1) 및 식 (2)로 표시되는 광학 특성을 갖는 본 광학 필름을 얻을 수 있다. 가시광역에 있어서의 각 파장의 빛에 대하여, 한결같은 편광 변환의 특성을 얻을 수 있고, 유기 EL 표시 장치 등의 표시 장치의 흑색 표시시의 광누설을 보다 억제할 수 있다는 점에서, 본 광학 필름이 식 (1) 및 식 (2)로 표시되는 광학 특성을 갖는 것이 바람직하다.
상기 특정 구조를 갖는 중합성 액정 화합물로서는, 상기 중합성 액정(A)을 들 수 있다. 중합성 액정(A)을, 기재 평면에 대하여 광축이 수평이 되도록 배향시킴으로써, 식 (1) 및 식 (2)로 표시되는 광학 특성을 갖는 광학 이방성층을 얻을 수 있고, 또한, 상기 식 (10)에 따라서 막 두께를 조절함으로써, 식 (4)로 표시되는 광학 특성 등의 원하는 면내 위상차 값을 갖는 광학 이방성층을 얻을 수 있다.
식 (4), (6) 및 식 (7)로 표시되는 광학 특성을 갖는 층 A와, 식 (5), (6) 및 식 (7)로 표시되는 광학 특성을 갖는 층 B를 특정 지상축 관계로 조합하는 방법으로서는, 주지의 방법을 들 수 있다.
예컨대, 일본 특허공개 2001-4837호 공보, 일본 특허공개 2001-21720호 공보 및 일본 특허공개 2000-206331호 공보에는, 액정 화합물로 이루어지는 광학 이방성층을 적어도 2층 갖는 위상차 필름이 개시되어 있다. 또한, 상기 2개의 광학 이방성층 중, 하나를 폴리머 필름으로 하고, 하나를 액정 화합물로 이루어지는 광학 이방성층으로 할 수도 있다.
상기 식 (6) 및 식 (7)로 표시되는 광학 특성을 갖는 광학 이방성층은, 주지의 방법으로 얻을 수 있다. 즉, 상기 식 (1) 및 식 (2)로 표시되는 광학 특성을 갖는 광학 이방성층을 얻는 방법 이외의 방법으로 얻어지는 광학 이방성층은, 대략 식 (6) 및 식 (7)로 표시되는 광학 특성을 갖는다.
광학 이방성층이 연신 필름을 갖는 경우, 그 두께는, 통상 300 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하이다. 광학 이방성층이 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 형성되는 층의 경우, 그 두께는, 통상 20 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 5 ㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상 3 ㎛ 이하이다. 광학 이방성층의 두께는, 간섭 막두께계, 레이저 현미경 또는 촉침식 막두께계에 의한 측정에 의해 구할 수 있다.
[기재]
본 발명의 광학 필름은, 기재를 가져도 좋고, 이 경우는 기재 상에 배향막이 형성된다. 기재로서는 상기한 것과 같은 것을 들 수 있지만, 위상차가 작은 기재가 바람직하다. 위상차가 작은 기재로서는, 미연신의 환상 올레핀계 수지 기재, 제로타크(등록상표)(코니카미놀타옵토(주)), Z타크(후지필름(주)) 등의 위상차를 갖지 않는 셀룰로오스에스테르 필름을 들 수 있다.
배향막이 형성되는 기재의 표면은, 배향막을 형성하기 전에, 표면 처리가 실시되어도 좋다. 표면 처리의 방법으로서는, 진공 하 또는 대기압 하, 코로나 또는 플라즈마로 기재의 표면을 처리하는 방법, 기재 표면을 레이저 처리하는 방법, 기재 표면을 오존 처리하는 방법, 기재 표면을 비누화 처리하는 방법 또는 기재 표면을 화염 처리하는 방법, 기재 표면에 커플링제를 도포하는 프라이머 처리하는 방법, 반응성 모노머나 반응성을 갖는 폴리머를 기재 표면에 부착시킨 후, 방사선, 플라즈마 또는 자외선을 조사하여 반응시키는 그라프트 중합시켜 처리하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 진공 하나 대기압 하애서, 기재 표면을 코로나 또는 플라즈마 처리하는 방법이 바람직하다.
코로나 또는 플라즈마로 기재의 표면 처리를 하는 방법으로서는, 대기압 근방의 압력 하에서, 대향한 전극 사이에 기재를 설치하고, 코로나 또는 플라즈마를 발생시켜, 기재의 표면 처리를 하는 방법, 대향한 전극 사이에 가스를 흘리고, 전극 사이에서 가스를 플라즈마화하고, 플라즈마화한 가스를 기재에 내뿜는 방법, 저압 조건 하에서, 글로우 방전 플라즈마를 발생시켜, 기재의 표면 처리를 하는 방법 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 대기압 근방의 압력 하에서, 대향한 전극 사이에 기재를 설치하고, 코로나 또는 플라즈마를 발생시켜 기재의 표면 처리를 하는 방법, 또는 대향한 전극 사이에 가스를 흘려, 전극 사이에서 가스를 플라즈마화하고, 플라즈마화한 가스를 기재에 내뿜는 방법이 바람직하다. 이러한 코로나 또는 플라즈마에 의한 표면 처리는, 통상, 시판되고 있는 표면 처리 장치에 의해 행할 수 있다.
또한, 배향막이 형성되어 있지 않은 기재의 표면에는, 하드코트 처리, 대전 방지 처리 등이 이루어져도 좋다. 또한 기재는, 성능에 영향을 주지 않는 범위에서, 자외선흡수제 등의 첨가제를 포함하고 있어도 좋다.
기재의 두께는, 지나치게 얇으면 강도가 저하하여, 가공성이 뒤떨어지는 경향이 있기 때문에, 통상 5 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 10 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하이다.
[배향막]
본 발명에 있어서의 배향막이란, 중합성 액정 화합물을 원하는 방향으로 액정 배향시키는 배향 규제력을 갖는 것으로, 레벨링제를 함유하는 것을 특징으로 한다. 본 발명자는 배향막이 레벨링제를 함유함으로써, 의외의 특히 광학 보상 특성이 향상되는 것을 발견했다.
레벨링제는, 배향성 재료의 유동성을 조정하고, 배향막 형성용 조성물을 도포함으로써 얻어지는 도포막을 보다 평탄하게 하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 계면활성제를 들 수 있고, 이들은 도포막의 표면 장력을 내리는 효과를 갖는다. 레벨링제로서는, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.
폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는, "BYK-350", "BYK-352", "BYK-353", "BYK-354", "BYK-355", "BYK-358N", "BYK-361N", "BYK-380", "BYK-381" 및 "BYK-392"[BYK Chemie사] 등을 들 수 있다.
불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는, "메가팍(등록상표) R-08", 동 "R-30", 동 "R-90", 동 "F-410", 동 "F-411", 동 "F-443", 동 "F-445", 동 "F-470", 동 "F-471", 동 "F-477", 동 "F-479", 동 "F-482", 동 "F-483"[DIC(주)]; "사프론(등록상표) S-381", 동 "S-382", 동 "S-383", 동 "S-393", 동 "SC-101", 동 "SC-105", "KH-40", "SA-100"[AGC세이미케미칼(주)]; "E1830", "E5844"[(주)다이킨파인케미칼겐큐쇼; "에프톱 EF301", "에프톱 EF303", "에프톱 EF351", "에프톱 EF352"[미쓰비시마테리알덴시카세이(주)] 등을 들 수 있다.
배향막 중의 레벨링제의 함유량은, 배향막을 형성하는 배향막 형성용 조성물 중의 고형분 100 질량부에 대하여, 0.001 질량부 이상 5 질량부 이하가 바람직하고, 0.005 질량부 이상 1 질량부 이하가 보다 바람직하고, 0.01 질량부 이상 0.5 질량부 이하가 보다 바람직하다. 광학 이방성층에 있어서의 중합성 액정 화합물을 용이하게 배향시킬 수 있는 점, 얻어지는 광학 이방성층의 광학 보상 특성이 보다 우수하다고 하는 점에서, 레벨링제의 함유량이 0.001 질량부 이상 5 질량부 이하인 것이 바람직하다.
배향막으로서는, 중합성 액정 조성물의 도포 등에 의해 용해하지 않는 용제 내성을 가지며, 또한, 용제의 제거나 중합성 액정 화합물의 배향을 위한 가열 처리에 있어서의 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 배향막으로서는, 배향성 폴리머를 포함하는 배향막, 광배향막 등을 들 수 있다.
[배향성 폴리머를 포함하는 배향막]
배향성 폴리머로서는, 분자 내에 아미드 결합을 갖는 폴리아미드나 젤라틴류, 분자 내에 이미드 결합을 갖는 폴리이미드 및 그 가수분해물인 폴리아믹산, 폴리비닐알코올, 알킬 변성 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 폴리옥사졸, 폴리에틸렌이민, 폴리스티렌, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산에스테르류 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리비닐알코올이 바람직하다. 2종 이상의 배향성 폴리머를 조합시켜 이용하여도 좋다.
배향성 폴리머를 포함하는 배향막은, 통상, 배향성 폴리머가 용제에 용해된 배향막 형성용 조성물을 기재에 도포하고, 용제를 제거하여 도포막을 형성하거나, 또는, 배향막 형성용 조성물을 기재에 도포하고, 용제를 제거하여 도포막을 형성하고, 상기 도포막을 러빙함(러빙법)으로써 얻어진다.
상기 용제로서는, 물, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 젖산에틸 등의 에스테르 용제, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제, 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제, 아세토니트릴 등의 니트릴 용제, 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 용제, 클로로포름, 클로로벤젠 등의 염소화탄화수소 용제 등을 들 수 있다. 이들 용제는, 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용하여도 좋다.
배향막 형성용 조성물 속의 배향성 폴리머의 농도는, 배향성 폴리머 재료가, 용제에 완전히 용해 가능한 범위면 되는데, 용액에 대하여 고형분 환산으로 0.1% 이상 20% 이하가 바람직하고, 0.1% 이상 10% 이하가 보다 바람직하다.
배향막 형성용 조성물로서, 시판되고 있는 배향성 재료를 그대로 사용하여도 좋다. 시판되고 있는 배향성 재료로서는, 산에바(등록상표, 닛산카가쿠고교(주) 제조), 옵토마(등록상표, JSR(주) 제조) 등을 들 수 있다.
배향막 형성용 조성물을 기재에 도포하는 방법으로서는, 스핀코팅법, 익스트루전법, 그라비아코팅법, 다이코팅법, 슬릿코팅법, 바코팅법, 애플리케이터법 등의 도포법, 플렉소법 등의 인쇄법 등의 공지된 방법을 들 수 있다. 본 광학 필름을, 후술하는 Roll to Roll 형식의 연속적 제조 방법에 의해 제조하는 경우, 상기 도포 방법에는 통상, 그라비아코팅법, 다이코팅법 또는 플렉소법 등의 인쇄법이 채용된다.
배향막 형성용 조성물에 포함되는 용제를 제거하는 방법으로서는, 자연 건조법, 통풍 건조법, 가열 건조 및 감압 건조법 등을 들 수 있다. 가온 건조시키는 경우의 온도로서는, 통상 60℃ 이상 160℃ 이하이며, 바람직하게는 80℃ 이상 140℃ 이하이다.
배향막에 배향 규제력을 부여하기 위해서, 필요에 따라서 러빙을 할 수 있다(러빙법). 러빙법에 의해 배향 규제력을 부여하는 방법으로서는, 러빙천이 감겨져, 회전하고 있는 러빙 롤에, 배향막 형성용 조성물을 기재에 도포하여 어닐링함으로써 기재 표면에 형성된 배향성 폴리머의 막을 접촉시키는 방법을 들 수 있다.
[광배향막]
광배향막은, 통상, 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머와 용제를 포함하는 배향막 형성용 조성물을 기재에 도포하고, 빛(바람직하게는, 편광 UV)을 조사함으로써 얻어진다. 광배향막은, 조사하는 빛의 편광 방향을 선택함으로써, 배향 규제력의 방향을 임의로 제어할 수 있다는 점에서 보다 바람직하다.
광반응성기란, 광조사함으로써 액정 배향능을 일으키는 기를 말하고, 광조사에 의해 생기는 분자의 배향 유기 또는 이성화 반응, 이량화 반응, 광가교 반응 혹은 광분해 반응 등의, 액정 배향능의 기원이 되는 광반응에 관여하는 기를 들 수 있다. 그 중에서도, 이량화 반응 또는 광가교 반응에 관여하는 기가, 배향성이 우수하다는 점에서 바람직하다. 광반응성기는, 불포화 결합을 갖는 기가 바람직하고, 이중 결합을 갖는 기가 보다 바람직하다. 그 중에서도 탄소-탄소 이중 결합(C=C 결합), 탄소-질소 이중 결합(C=N 결합), 질소-질소 이중 결합(N=N 결합) 및 탄소-산소 이중 결합(C=O 결합)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 갖는 기가 바람직하다.
C=C 결합을 갖는 광반응성기로서는, 비닐기, 폴리엔기, 스틸벤기, 스틸바졸기, 스틸바졸륨기, 칼콘기, 신나모일기 등을 들 수 있다. C=N 결합을 갖는 광반응성기로서는, 방향족 시프 염기, 방향족 히드라존 등의 구조를 갖는 기를 들 수 있다. N=N 결합을 갖는 광반응성기로서는, 아조벤젠기, 아조나프탈렌기, 방향족 복소환 아조기, 비스아조기, 포르마잔기, 아족시벤젠 구조를 갖는 기 등을 들 수 있다. C=O 결합을 갖는 광반응성기로서는, 벤조페논기, 쿠마린기, 안트라퀴논기, 말레이미드기 등을 들 수 있다. 이들 기는, 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 알릴옥시기, 시아노기, 알콕시카르보닐기, 히드록실기, 술폰산기, 할로겐화알킬기 등의 치환기를 갖고 있어도 좋다.
광배향에 필요한 편광 조사량이 비교적 적으면서 또한 열안정성이나 경시안정성이 우수한 광배향막을 얻기 쉽다고 하는 점에서, 신나모일기 또는 칼콘기가 바람직하다. 광반응성기를 갖는 모노머 또는 폴리머로서는, 모노머 또는 폴리머 측쇄의 말단부가 계피산 구조가 되는 신나모일기를 갖는 것이 특히 바람직하다.
배향막 형성용 조성물을 기재 상에 도포함으로써, 기재 상에 광배향 유기층을 형성할 수 있다. 상기 조성물에 포함되는 용제로서는, 상술한 배향성 폴리머를 포함하는 배향막을 형성하는 배향막 형성용 조성물에 포함되는 용제와 같은 것을 들 수 있고, 광반응성기를 갖는 폴리머 혹은 모노머의 용해성에 따라서 적절하게 선택할 수 있다.
배향막 형성용 조성물 중의 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 함유량은, 폴리머 또는 모노머의 종류나 목적으로 하는 광배향막의 두께에 의해서 적절하게 조절할 수 있지만, 적어도 0.2 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.3 질량% 이상 10 질량% 이하가 보다 바람직하다. 광배향막의 특성이 현저히 손상되지 않는 범위에서, 배향막 형성용 조성물은, 폴리비닐알코올이나 폴리이미드 등의 고분자 재료나 광증감제를 포함하고 있어도 좋다.
배향막 형성용 조성물을 기재에 도포하는 방법으로서는, 배향성 폴리머를 포함하는 배향막을 형성하는 배향막 형성용 조성물을 기재에 도포하는 방법과 동일한 방법을 들 수 있다. 도포된 배향막 형성용 조성물로부터, 용제를 제거하는 방법으로서는, 배향성 폴리머를 포함하는 배향막을 형성하는 배향막 형성용 조성물로부터 용제를 제거하는 방법과 동일한 방법을 들 수 있다.
편광을 조사하기 위해서는, 기판 상에 도포된 배향막 형성용 조성물로부터, 용제를 제거한 것에 직접, 편광을 조사하는 형식이라도 좋고, 기재측에서 편광을 조사하고, 편광을 투과시켜 조사하는 형식이라도 좋다. 또한, 상기 편광은, 평행광인 것이 바람직하다. 조사하는 편광의 파장은, 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 광반응성기가 빛에너지를 흡수할 수 있는 파장 영역인 것이 좋다. 구체적으로는, 파장 250 nm 이상 400 nm 이하의 UV(자외선)가 바람직하다. 상기 UV의 조사량으로서는, 통상 1 mJ/cm2 이상 500 mJ/cm2 이하이며, 바람직하게는 10 mJ/cm2 이상 200 mJ/cm2 이하이며, 보다 바람직하게는 10 mJ/cm2 이상 100 mJ/cm2 이하이다. 상기 편광 조사에 이용하는 광원으로서는, 크세논 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, KrF, ArF 등의 자외광 레이저 등을 들 수 있다. 파장 313 nm의 자외선의 발광 강도가 크다고 하는 점에서, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 또는 메탈 할라이드 램프가 바람직하다. 상기 광원으로부터의 빛을, 적당한 편광 필름을 통과하여 조사함으로써, 편광 UV를 조사할 수 있다. 이러한 편광 필름으로서는, 편광 필터나 글랜톰슨, 글랜테일러 등의 편광 프리즘이나 와이어 그리드 타입의 편광 필름을 사용할 수 있다.
한편, 러빙 또는 편광 조사를 할 때에, 마스킹을 하면, 액정 배향의 방향이 다른 복수의 영역(패턴)을 형성할 수도 있다.
배향막의 두께는, 통상 10 nm 이상 10000 nm 이하이며, 바람직하게는 10 nm 이상 1000 nm 이하이며, 보다 바람직하게는 10 nm 이상 700 nm 이하이다.
[광학 필름의 제조 방법]
연속적으로 본 광학 필름을 제조하는 방법에 관해서 설명한다. 연속적으로 본 광학 필름을 제조하는 적합한 방법으로서, Roll to Roll 형식에 의한 방법을 들 수 있다. 하기에 대표적인 제조 방법을 예시한다.
(1) 기재가 코어에 권취되어 있는 롤을 준비하는 공정,
(2) 상기 롤로부터, 상기 기재를 연속적으로 송출하는 공정,
(3) 상기 기재 상에 배향막을 형성하는 공정,
(4) 상기 배향막 상에 광학 이방성층을 형성하고, 광학 필름을 얻는 공정
(5) 연속적으로 얻어진 광학 필름을 제2 코어에 권취하고, 제2 롤을 얻는 공정
을 차례로 행하는 방법을 들 수 있다.
도 1에, 본 광학 필름의 일례의 모식도를 도시한다. 도 1의 (b)는, 기재(3), 배향막(1), 및 광학 이방성층(2)이, 이 순서로 적층된 본 광학 필름(100)이다.
이 본 광학 필름의 광학 이방성층(2)을 별도의 기재(3')에 전사하여, 기재(3) 및 배향막(1)을 제거함으로써 기재(3) 및 배향막(1)을 갖지 않는 본 광학 필름(100)을 얻을 수 있다. 기재를 갖지 않는 본 광학 필름의 모식도를 도 1의 (a)에 도시한다. 또한, 기재(3')를 제거하여 기재를 갖지 않는 본 광학 필름을 얻을 수도 있다.
광학 이방성층이 층 A 및 층 B로 구성되는 경우, 전술한 도 1의 (a), (b)의 광학 이방성층을 층 A 및 층 B의 2층으로 이루어지는 광학 이방성층이라고 다시 읽으면 좋다. 이때, 층 A와 층 B의 순서는 묻지 않는다. 또한, 층 A와 층 B 사이에는 배향막이 존재하여도 좋다.
광학 이방성층이 층 A(21) 및 층 B(22)를 포함하는 구성의 경우, 기재(3)의 양면에 각각의 층을 적층하여도 좋다. 기재(3)의 양면에 광학 이방성층을 갖는 본 광학 필름의 모식도를 도 1의 (c)에 도시한다. 도 1의 (c)는, 층 A(21) 및 층 B(22)를, 각 배향막(1) 상에 직접 형성한 경우의 본 광학 필름(100)의 구성을 도시한다.
또한 각 층을 순차 전사에 의해서 기재(3)에 적층하여도 좋다. 이 경우, 레벨링제를 갖는 배향막 상에 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 층 A 또는 층 B를 형성하고, 나머지 1층을 연신 필름에 의해 형성하고, 순차 기재(3)에 전사하여도 좋고, 레벨링제를 갖는 배향막 상에 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 층 A 및 층 B를 형성하고, 순차 기재(3)에 전사하여도 좋다.
[원편광판]
본 광학 필름은 편광 필름과 조합함으로써 본 광학 필름과 편광 필름을 구비하는 원편광판(이하, 본 원편광판이라고 기재하는 경우가 있음)을 얻을 수 있다. 본 광학 필름과 편광 필름은, 통상, 접착제로 접합되고, 바람직하게는 활성 에너지선 경화형 접착제로 접합된다. 이하의 설명에서는, 편광 필름, 및 편광 필름의 한 면 또는 양면에 보호 필름을 갖는 편광판을 통합하여 편광판이라고 부른다.
광학 이방성층이 1층만으로 구성되고, 또한 지상축이 하나밖에 존재하지 않는 경우, 본 광학 필름의 광학 이방성층의 지상축(광축)에 대하여, 상기 편광판의 투과축이 실질적으로 45°가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 실질적으로 45°란, 통상 45±5°의 범위이다. 도 2에, 본 원편광판(110)의 일례의 모식도를 도시한다.
도 2에서 도시하는 본 원편광판이 갖는 편광판은, 편광 필름의 한 면에 보호 필름을 갖는 것이라도 좋고, 편광 필름의 양면에 보호 필름을 갖는 것이라도 좋다. 또한, 광학 이방성층은, 층 A 및 층 B의 2층으로 구성되어 있어도 좋다.
도 2의 (b)는, 본 광학 필름(100)과 편광판(7)을 적층하는 본 원편광판(110)이며, 본 광학 필름(100)은, 편광판(7)에 가까운 측에서부터 기재(32), 배향막(1), 및 광학 이방성층(2)을 이 순서로 갖는 원편광판이다.
도 2의 (c)는, 본 광학 필름(100)과 편광판(7)을 적층하는 본 원편광판(110)이며, 본 광학 필름(100)은, 편광판(7)에 가까운 측에서부터 광학 이방성층(2), 배향막(1), 및 기재(32)를 이 순서로 갖는 원편광판이다.
도 2의 (b) 및 (c)에 있어서, 기재(32)는, 편광 필름의 한 면을 보호하는 보호 필름으로서의 기능도 다할 수 있다.
도 2의 (a)는, 기재를 갖지 않는 본 광학 필름(100)과 편광판(7)을 적층하는 본 원편광판이다. 도 2의 (a)에 도시하는 원편광판(110)은 본 광학 필름(100)을 편광판(7)에 전사함으로써 얻을 수 있다. 편광판에 기재를 갖지 않는 본 광학 필름을 접합하는 방법으로서는, 기재를 제거한 본 광학 필름을, 접착제를 통해 편광판에 접합하는 방법, 기재를 갖는 본 광학 필름을 접착제를 통해 편광판에 접합한 후에 기재를 제거하는 방법 등을 들 수 있다. 이 때, 접착제는 본 광학 필름이 갖는 광학 이방성층측에 도포되어도 좋고, 편광판측에 도포되어도 좋다. 기재와 광학 이방성층 사이의 배향막은 기재와 함께 제거하여도 좋다.
배향막과 화학 결합을 형성하는 관능기를 표면에 갖는 기재는, 배향막과 화학 결합을 형성하여, 제거하기 어렵게 되는 경향이 있다. 따라서 기재를 박리하여 제거하는 경우는, 기재 표면에 배향막과 화학 결합을 형성하는 관능기가 적은 기재가 바람직하다. 또한, 기재 표면에 배향막과 화학 결합을 형성하는 관능기를 형성하는 표면 처리를 하지 않은 기재가 바람직하다.
기재와 화학 결합을 형성하는 관능기를 갖는 배향막은, 기재와 배향막과의 밀착력이 커지는 경향이 있다. 따라서 기재를 박리하여 제거하는 경우는, 기재와 화학 결합을 형성하는 관능기가 적은 배향막이 바람직하다. 따라서, 배향막 형성용 조성물은, 기재와 배향막을 가교하는 시약이 포함되지 않는 것이 바람직하고, 기재를 용해하는 용제가 포함되지 않는 것이 바람직하다.
또한, 배향막과 화학 결합을 형성하는 관능기를 갖는 광학 이방성층은, 배향막과 광학 이방성층과의 밀착력이 커지는 경향이 있다. 따라서 기재와 같이 배향막을 제거하는 경우는, 배향막과 화학 결합을 형성하는 관능기가 적은 광학 이방성층이 바람직하다. 따라서 중합성 액정 조성물은, 배향막과 광학 이방성층을 가교하는 시약을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
도 2의 (d)~도 2의 (g)로 도시하는 구성은, 광학 이방성층이 층 A 및 층 B로 이루어지고, 기재를 2장 갖는 본 광학 필름을 적층하여 이루어지는 것이다.
광학 이방성층이 층 A 및 층 B로 이루어지는 경우, 편광판을 적층하는 위치에 제한이 있다.
구체적으로는, λ/4의 위상차를 갖는 층 A와, λ/2의 위상차를 갖는 층 B를 적층하는 경우, 편광판의 흡수축에 대하여, 우선 층 B를, 층 B의 지상축이 75°가 되도록 형성하고, 다음에 층 A를, 층 A의 지상축이 15°가 되도록 형성한다. 이러한 위치에 적층함으로써, 얻어지는 원편광판은 광대역 λ/4판으로서 기능을 발현할 수 있게 된다. 여기서, 층 A와 층 B를 형성하는 축 각도에 제한은 없고, 예컨대, 일본 특허공개 2004-126538호 공보에 기재하는 것과 같이, 층 A와 층 B의 지상축 각도를 편광판의 흡수축에 대하여 30°와 -30°, 혹은 45°와 -45°로 하여도, 광대역 λ/4판으로서의 기능을 발현시킬 수 있는 것은 공지이기 때문에, 원하는 방법으로 층을 적층하는 것이 가능하다.
본 원편광판은, 여러 가지의 표시 장치에 삽입할 수 있지만, 특히, 유기 일렉트로루미네센스 (EL) 표시 장치 및 무기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치, 및 터치 패널을 구비하는 유기 일렉트로루미네센스 표시 장치에 유효하게 삽입할 수 있다.
[편광판]
상기한 편광판이 갖는 편광 필름은, 편광 기능을 갖는 필름이면 좋고, 공지의 편광 필름을 사용할 수 있다. 편광 필름으로서는, 흡수 이방성을 갖는 색소를 흡착시킨 연신 필름, 흡수 이방성을 갖는 색소를 도포한 필름(일본 특허공개 2012-33249호 공보 등 참조)을 편광 필름으로서 포함하는 필름 등을 들 수 있다. 흡수 이방성을 갖는 색소로서는, 예컨대, 이색성 색소를 들 수 있다.
흡수 이방성을 갖는 색소를 흡착시킨 연신 필름의 두께는 바람직하게는 5~40 ㎛이다. 흡수 이방성을 갖는 색소를 도포한 필름은 얇은 쪽이 바람직하지만, 지나치게 얇으면 강도가 저하하고, 가공성이 뒤떨어지는 경향이 있다. 흡수 이방성을 갖는 색소를 도포한 필름의 두께는, 통상 20 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 5 ㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상 3 ㎛ 이하이다.
이와 같이 하여 얻어진 편광 필름의 적어도 한쪽의 면에, 접착제를 통해 투명 보호 필름을 적층함으로써 편광판을 얻을 수 있다. 투명 보호 필름으로서는, 전술한 기재와 동일한 투명 필름을 바람직하게 사용할 수 있고, 본 발명의 광학 필름을 이용할 수도 있다.
<접착제>
원편광판, 편광판 등을 제조할 때에 사용하는 접착제로서는, 예컨대, 점착제, 수계 접착제, 활성 에너지선 경화형 접착제 등 공지의 접착제를 들 수 있다.
점착제로서는, (메트)아크릴산에스테르를 주성분으로 하고, 관능기를 갖는 (메트)아크릴 모노머를 소량 함유하는 아크릴계 모노머 혼합물을, 중합개시제의 존재 하에 라디칼 중합함으로써 얻어진다. 특히 유리 전이 온도 Tg가 0℃ 이하의 아크릴계 수지와, 가교제를 함유하는 아크릴계 점착제를 바람직하게 사용할 수 있다.
점착제층을 본 광학 필름 상에 형성하는 방법으로서는, 기재로서 박리 필름을 준비하고, 점착제 조성물을 기재 상에 도포하여 점착제층을 형성하고, 얻어지는 점착제층을 본 광학 필름의 표면에 이설(移設)하는 방법, 본 광학 필름 표면에 점착제 조성물을 직접 도포하여 점착제층을 형성하는 방법 등이 채용된다.
점착제층의 두께는, 5 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 점착제층의 두께를 30 ㎛ 이하로 함으로써, 고온 고습 하에서의 접착성이 향상되고, 디스플레이와 점착제층 사이에 들뜸이나 박리가 발생할 가능성이 낮아지는 경향이 있고, 리워크성도 향상되는 경향이 있다. 또한, 그 두께를 5 ㎛ 이상으로 함으로써, 거기에 접합되어 있는 편광판의 치수가 변화되더라도 그 치수 변화에 점착제층이 추종하여 변동하기 때문에, 치수 변화에 대한 내구성이 향상된다.
수계 접착제로서는, 주성분으로서 폴리비닐알코올계 수지 또는 우레탄 수지를 함유하고, 접착성을 향상시키기 위해서, 또한 이소시아네이트계 화합물이나 에폭시 화합물과 같은 가교제 또는 경화성 화합물을 배합한 조성물이 일반적이다.
수계 접착제층을 본 광학 필름 상에 형성하는 방법으로서는, 본 광학 필름 표면에 수계 접착제 조성물을 직접 도포하여 접착제층을 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 수계 접착제를 편광판과 본 광학 필름 사이에 주입 후, 가열함으로써 물을 증발시키면서, 열가교 반응을 진행시킴으로써 양자에 충분한 접착성을 부여할 수도 있다. 상기 접착제층의 두께는, 통상 0.001 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이하이다. 접착제층이 지나치게 두꺼우면, 편광판의 외관 불량으로 되기 쉽다.
활성 에너지선 경화형 접착제는, 활성 에너지선의 조사를 받아 경화하고, 편광판과 본 광학 필름을, 실용에 충분한 강도로 접착할 수 있는 것이면 좋다. 예컨대, 에폭시 화합물과 양이온 중합개시제를 함유하는 양이온 중합성의 활성 에너지선 경화형 접착제, 아크릴계 경화 성분과 라디칼 중합개시제를 함유하는 라디칼 중합성의 활성 에너지선 경화형 접착제, 에폭시 화합물과 같은 양이온 중합성의 경화 성분 및 아크릴계 화합물과 같은 라디칼 중합성의 경화 성분의 양자를 함유하고, 또한 양이온 중합개시제 및 라디칼 중합개시제를 배합한 활성 에너지선 경화형 접착제, 및 개시제를 포함하지 않는 활성 에너지선 경화형 접착제에 전자빔을 조사함으로써 경화시키는 전자선 경화형 접착제 등을 들 수 있다. 아크릴계 경화 성분과 라디칼 중합개시제를 함유하는 라디칼 중합성의 활성 에너지선 경화형 접착제, 에폭시 화합물과 양이온 중합개시제를 함유하는 양이온 중합성의 활성 에너지선 경화형 접착제가 바람직하다.
활성 에너지선으로서는, 활성종을 발생하는 화합물을 분해하여 활성종을 발생시킬 수 있는 에너지선으로 정의된다. 이러한 활성 에너지선으로서는, 가시광, 자외선, 적외선, X선, α선, β선, γ선, 전자선 등을 들 수 있다.
활성 에너지선 경화형 접착제층을 본 광학 필름 상에 형성하는 방법으로서는, 본 광학 필름 표면에 활성 에너지선 경화형 접착제 조성물을 직접 도포하여 접착제층을 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 접착제층의 두께는, 통상 0.001 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이하이다. 접착제층이 지나치게 두꺼우면, 편광판의 외관 불량으로 되기 쉽다.
본 발명에 있어서의 활성 에너지선의 조사에 의해 접착제의 중합 경화를 행하기 위해서 이용하는 광원으로서는, 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 크세논 램프, 할로겐 램프, 카본 아크 등, 텅스텐 램프, 갈륨 램프, 엑시머 레이저, 파장 범위 380~440 nm를 발광하는 LED 광원, 케미컬 램프, 블랙 라이트 램프, 마이크로 웨이브 여기 수은등, 메탈 할라이드 램프를 들 수 있다. 에너지의 안정성이나 장치의 간편함이라는 관점에서, 파장 400 nm 이하에 발광 분포를 갖는 자외광원인 것이 바람직하다.
[표시 장치]
본 광학 필름 및 본 원편광판은, 여러 가지 표시 장치에 사용할 수 있다.
표시 장치란, 표시 소자를 갖는 장치이며, 발광원으로서 발광 소자 또는 발광 장치를 포함한다. 표시 장치로서는, 액정 표시 장치, 유기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치, 무기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치, 터치 패널 표시 장치, 전자 방출 표시 장치(예컨대 전장 방출 표시 장치(FED), 표면 전계 방출 표시 장치(SED)), 전자 페이퍼(전자 잉크나 전기 영동 소자를 이용한 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 투사형 표시 장치(예컨대 그레이팅 라이트 밸브(GLV) 표시 장치, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)를 갖는 표시 장치), 압전 세라믹 디스플레이 등을 들 수 있다. 액정 표시 장치는, 투과형 액정 표시 장치, 반투과형 액정 표시 장치, 반사형 액정 표시 장치, 직시형 액정 표시 장치, 투사형 액정 표시 장치 등의 어느 쪽의 형태도 포함한다. 이들 표시 장치는, 2차원 화상을 표시하는 표시 장치라도 좋고, 3차원 화상을 표시하는 입체 표시 장치라도 좋다. 특히 본 원편광판은 유기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치 및 무기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치에 유효하게 삽입할 수 있고, 본 광학 필름 및 본 원편광판은 액정 표시 장치 및 터치 패널 표시 장치에 유효하게 삽입할 수 있다.
도 3은, 본 원편광판을 구비한 유기 EL 표시 장치(200)의 일례를 도시하는 개략도이다.
도 3의 (a)는, 본 원편광판(110)을 구성하는 편광판(7), 광학 이방성층(2), 및 유기 EL 패널(8)이, 이 순서로 적층된 유기 EL 표시 장치(200)이다. 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)와는 적층 순서가 다른 유기 EL 표시 장치를 나타내고, 본 원편광판(110)을 구성하는 광학 이방성층(2), 편광판(7), 및 유기 EL 패널(8)이, 이 순서로 적층된 유기 EL 표시 장치(200)이다.
편광판과, 본 광학 필름과, 유기 EL 패널을 적층하는 방법으로서는, 편광판과 본 광학 필름을 적층한 본 원편광판을, 유기 EL 패널에 접합하는 방법, 및, 유기 EL 패널에 본 광학 필름을 접합하고, 또한 상기 본 광학 필름의 표면에 편광판을 접합하는 방법 등을 들 수 있다. 접합에는, 통상, 접착제를 사용할 수 있다.
예컨대, 도 3의 (a)에서 도시되는 유기 EL 표시 장치(200)는, 도 2의 (a)에서 도시되는 본 원편광판(110)의 광학 이방성층(2)의 표면에 접착제를 도포하고, 거기에 유기 EL 패널(8)을 접합함으로써 제조할 수 있다. 또한, 도 3의 (a)에서 도시되는 유기 EL 표시 장치(200)는, 도 1의 (b)에서 도시되는 본 광학 필름의 광학 이방성층(2)의 표면에 접착제를 도포하고, 거기에 유기 EL 패널(8)을 접합하고, 본 광학 필름의 기재(3) 및 배향막(1)을 제거하고, 기재를 제거함으로써 드러난 광학 이방성층(2)의 표면에 접착제를 도포하고, 거기에 편광판(7)을 접합함으로써도 제조할 수 있다.
도 3의 (c)에서 도시되는 유기 EL 표시 장치(200)는, 유기 EL 패널(8), 광학 이방성층(2), 기재(3), 및 편광판(7)을 이 순서로 갖는 유기 EL 표시 장치이다. 도 3의 (d)에서 표시되는 유기 EL 표시 장치(200)는, 유기 EL 패널(8), 편광판(7), 광학 이방성층(2), 및 기재(3)를 이 순서로 갖는 유기 EL 표시 장치이다.
도 3의 (e)~(h)는, 광학 이방성층으로서 층 A 및 층 B를 포함하는 층을 사용한 경우의 유기 EL 표시 장치를 나타낸다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 예 중의 「%」 및 「부」는 특별히 기재가 없는 한, 질량% 및 질량부이다.
시클로올레핀 폴리머 필름(COP)에는, 닛폰제온가부시키가이샤 제조의 ZF-14를 사용했다.
코로나 처리 장치에는, 가스가덴키가부시키가이샤 제조의 AGF-B10을 사용했다.
코로나 처리는, 상기 코로나 처리 장치에 의해, 출력 0.3 kW, 처리 속도 3 m/분의 조건으로 1회 행했다.
편광 UV 조사 장치에는, 우시오덴키가부시키가이샤 제조의 편광 필름 유닛부 SPOT CURE SP-7을 사용했다.
레이저 현미경에는, 올림푸스가부시키가이샤 제조의 LEXT를 사용했다.
고압 수은 램프에는, 우시오덴키가부시키가이샤 제조의 유니큐어 VB-15201BY-A를 사용했다.
위상차 값은, 오지게이소쿠기키사 제조의 KOBRA-WR에 의해 측정했다.
막 두께 측정에는 니혼분코가부시키가이샤 제조 엘립소미터 M-220을 사용했다.
실시예 1
[배향막 형성용 조성물의 조제]
하기 성분을 혼합하고, 얻어진 혼합물을 80℃에서 1시간 교반함으로써, 배향막 형성용 조성물(1-1)을 얻었다. 하기 광배향성 재료는, 일본 특허공개 2013-33248호 공보에 기재된 방법으로 합성했다. 또, 이 광배향성 재료가, 배향막 형성용 조성물 중의 고형분이 된다.
광배향성 재료(5부):
용제(95부): 시클로펜타논
게다가, 상기한 조성으로 조제한 배향막 형성용 조성물 (1-1)에 대하여, 표 1에 따라서 이하의 첨가제를 가하여 배향막 형성용 조성물 (1-2)~(1-5)를 얻었다. 배향막 형성용 조성물 (1-2)~(1-4)에는 BYK-361N을, 배향막 형성용 조성물 (1-5)에는 메가팍 F-477을, 각각 배합했다.
<레벨링제>
BYK-361N: 폴리아크릴레이트 화합물, BYK-Chemie사 제조. 메가팍 F-477: 불소 원자 함유 화합물, DIC사 제조.
레벨링제 | 광배향성 재료 100 질량부에 대한 레벨링제의 함유량(질량부) |
|
배향막 형성용 조성물 (1-2) | BYK-361N | 0.01 |
배향막 형성용 조성물 (1-3) | BYK-361N | 0.05 |
배향막 형성용 조성물 (1-4) | BYK-361N | 0.1 |
배향막 형성용 조성물 (1-5) | 메가팍F-477 | 0.01 |
[중합성 액정 조성물 (A-1)의 조제]
하기의 성분을 혼합하고, 얻어진 혼합물을 80℃에서 1시간 교반함으로써, 중합성 액정 조성물 (A-1)을 얻었다.
중합성 액정 A1 및 중합성 액정 A2는, 일본 특허공개 2010-31223호 공보에 기재된 방법으로 합성했다.
중합성 액정 A1(12.31부):
중합성 액정 A2(0.86부):
중합개시제(0.73부): 2-디메틸아미노-2-벤질-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(이르가큐어 369, 치바스페샬티케미칼즈사 제조)
레벨링제(0.01부): 폴리아크릴레이트 화합물(BYK-361N; BYK-Chemie사 제조)
용제: 시클로펜타논(52.2부), N-메틸-2-피롤리돈(NMP)(34.8부)
실시예 (1)
[광학 이방성층의 제조]
시클로올레핀 폴리머 필름(COP)(ZF-14, 닛폰제온가부시키가이샤 제조)를, 코로나 처리 장치(AGF-B10, 가스가덴키가부시키가이샤 제조)에 의해 출력 0.3 kW, 처리 속도 3 m/분의 조건으로 1회 처리했다. 코로나 처리를 실시한 표면에, 배향막 형성용 조성물 (1-2)를 바코터에 의해 도포하고, 80℃에서 1분간 건조하여, 편광 UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키가부시키가이샤 제조)에 의해, 100 mJ/cm2의 적산 광량으로 편광 UV 노광을 실시했다. 얻어진 배향막의 막 두께를 엘립소미터로 측정한 바, 표 2에 나타내는 결과가 되었다. 계속해서, 배향막 상에 중합성 액정 조성물 (A-1)을, 바코터에 의해 도포하고, 120℃에서 1분간 건조한 후, 고압 수은 램프(유니큐어 VB-15201BY-A, 우시오덴키가부시키가이샤 제조)에 의해, 자외선을 조사(질소 분위기 하, 파장: 365 nm, 파장 365 nm에 있어서의 적산 광량: 1000 mJ/cm2)함으로써 광학 이방성층을 포함하는 광학 필름(1)을 형성했다. 얻어진 광학 필름(1)의 파장 450 nm 및 파장 650 nm의 위상차 값을 측정한 바, 위상차 값은 120~150 nm이고, 각 파장에서의 면내 위상차 값의 관계는 이하와 같게 되었다.
Re(450)/Re(550)=0.85
Re(650)/Re(550)=1.03
즉, 광학 이방성층은 하기 식 (1), (2) 및 (4)로 표시되는 광학 특성을 가졌다. 또, COP의 파장 550 nm에 있어서의 위상차 값은 대략 0이기 때문에, 상기 면내 위상차 값의 관계에는 영향을 주지 않는다.
Re(450)/Re(550)≤1.00
(1)
1.00≤Re(650)/Re(550)
(2)
100 nm<Re(550)<160 nm
(4)
또한, 2장의 편광판의 흡수축을 직교시킨 크로스 니콜의 조건 하(흑색 표시에 해당함)에서 2장의 편광판 사이에 얻어진 광학 필름(1)의 지상축과 편광판의 흡수축이 이루는 각이 45°가 되도록 사이에 두고, 백라이트 위에 두고 관찰했을 때에, 위상차의 불균일이 시인(視認)되는 경우를 ×, 시인할 수 없는 경우를 ○로 하여, 표 2에 광학 필름(1)의 위상차 불균일의 관찰 결과를 나타낸다.
실시예 (2)
배향막 형성용 조성물로서 배향막 형성용 조성물 (1-3)을 사용한 것 이외에는, 실시예 (1)과 같은 식으로 광학 이방성층을 포함하는 광학 필름(1)을 얻었다. 배향막의 두께, 및 광학 필름(1)의 불균일을 관측한 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 (3)
배향막 형성용 조성물로서 배향막 형성용 조성물 (1-4)를 사용한 것 이외에는, 실시예 (1)과 같은 식으로 광학 이방성층을 포함하는 광학 필름(1)을 얻었다. 배향막의 두께, 및 광학 필름(1)의 불균일을 관측한 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 (7)
배향막 형성용 조성물로서 배향막 형성용 조성물 (1-5)를 사용한 것 이외에는, 실시예 (1)과 같은 식으로 광학 이방성층을 포함하는 광학 필름(1)을 얻었다. 배향막의 두께, 및 광학 필름(1)의 불균일을 관측한 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 (1)
배향막 형성용 조성물로서 배향막 형성용 조성물 (1-1)을 사용한 것 이외에는, 실시예 (1)과 같은 식으로 광학 이방성층을 포함하는 광학 필름(1)을 얻었다. 배향막의 두께, 및 광학 필름(1)의 불균일을 관측한 결과를 표 2에 나타낸다.
예 No. | 배향막 형성용 조성물 | 광배향성 재료 100 질량부에 대한 레벨링제의 함유량(질량부) | 광배향막의 두께(nm) | 광학 필름(1)의 위상차 불균일 |
실시예 (1) | 조성물 (1-2) | 0.01 | 670 | ○ |
실시예 (2) | 조성물 (1-3) | 0.05 | 590 | ○ |
실시예 (3) | 조성물 (1-4) | 0.1 | 600 | ○ |
실시예 (7) | 조성물 (1-5) | 0.01 | 600 | ○ |
비교예 (1) | 조성물 (1-1) | 0 | 600 | × |
실시예 (4)
[광학 이방성층의 제조]
폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET)(미쓰비시쥬시가부시키가이샤 제조의 다이아호일 T140E25)을, 코로나 처리 장치(AGF-B10, 가스가덴키가부시키가이샤 제조)에 의해 출력 0.3 kW, 처리 속도 3 m/분의 조건으로 1회 처리했다. 코로나 처리를 실시한 표면에, 배향막 형성용 조성물 (1-2)를 바코터에 의해 도포하고, 80℃에서 1분간 건조하여, 편광 UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키가부시키가이샤 제조)에 의해, 100 mJ/cm2의 적산 광량으로 편광 UV 노광을 실시했다. 얻어진 배향막의 막 두께를 엘립소미터로 측정한 바, 표 3에 나타내는 결과가 되었다. 계속해서, 배향막 상에 중합성 액정 조성물 (A-1)을, 바코터를 이용하여 도포하고, 120℃에서 1분간 건조한 후, 고압 수은 램프(유니큐어 VB-15201BY-A, 우시오덴키가부시키가이샤 제조)를 이용하여, 자외선을 조사(질소 분위기 하, 파장: 365 nm, 파장 365 nm에 있어서의 적산 광량: 1000 mJ/cm2)함으로써 광학 이방성층을 포함하는 광학 필름(1)을 형성했다. 게다가, 얻어진 광학 필름(1)의 광학 이방성층 상에 점접착제를 접합한 후, 코로나 처리 장치(AGF-B10, 가스가덴키가부시키가이샤 제조)에 의해 출력 0.3 kW, 처리 속도 3 m/분의 조건으로 1회 처리한 시클로올레핀 폴리머 필름(COP)(ZF-14, 닛폰제온가부시키가이샤 제조)을 상기 점접착제에 접합했다. 그 후, 기재의 PET 필름을 박리함으로써, COP 필름에 광학 이방성층을 전사한 광학 필름(2)을 얻었다. 이때, 전사된 층은 광학 이방성층뿐이며, 배향막은 기재의 PET 필름 상에 존재하고 있었다. 얻어진 광학 필름(2)의 파장 450 nm 및 파장 650 nm의 위상차 값을 측정한 바, 위상차 값은 120~150 nm이고, 각 파장에서의 면내 위상차 값의 관계는 이하와 같게 되었다.
Re(450)/Re(550)=0.85
Re(650)/Re(550)=1.03
즉, 광학 이방성층은 하기 식 (1), (2) 및 (4)로 표시되는 광학 특성을 가졌다. 또, COP의 파장 550 nm에 있어서의 위상차 값은 대략 0이기 때문에, 상기 면내 위상차 값의 관계에는 영향을 주지 않는다.
Re(450)/Re(550)≤1.00
(1)
1.00≤Re(650)/Re(550)
(2)
100 nm<Re(550)<160 nm
(4)
또한, 2장의 편광판의 흡수축을 직교시킨 크로스 니콜의 조건 하(흑색 표시에 해당함)에서 2장의 편광판 사이에 얻어진 광학 필름(2)의 지상축과 편광판의 흡수축이 이루는 각이 45°가 되도록 사이에 두고, 백라이트 위에 두고 관찰했을 때에, 위상차의 불균일이 시인되는 경우를 ×, 시인할 수 없는 경우를 ○로 하여, 표 3에 광학 필름(2)의 위상차 불균일의 관찰 결과를 나타낸다.
실시예 (5)
배향막 형성용 조성물로서 배향막 형성용 조성물 (1-3)을 사용한 것 이외에는, 실시예 (4)와 같은 식으로 광학 이방성층을 포함하는 광학 필름(2)을 얻었다. 배향막의 두께, 및 광학 필름(2)의 불균일을 관측한 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 (6)
배향막 형성용 조성물로서 배향막 형성용 조성물 (1-4)를 사용한 것 이외에는, 실시예 (4)와 같은 식으로 광학 이방성층을 포함하는 광학 필름(2)을 얻었다. 배향막의 두께, 및 광학 필름(2)의 불균일을 관측한 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 (8)
배향막 형성용 조성물로서 배향막 형성용 조성물 (1-5)를 사용한 것 이외에는, 실시예 (4)와 같은 식으로 광학 이방성층을 포함하는 광학 필름(2)을 얻었다. 배향막의 두께, 및 광학 필름(2)의 불균일을 관측한 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 (2)
배향막 형성용 조성물로서 배향막 형성용 조성물 (1-1)을 사용한 것 이외에는, 실시예 (4)와 같은 식으로 광학 이방성층을 포함하는 광학 필름(2)을 얻었다. 배향막의 두께, 및 광학 필름(2)의 불균일을 관측한 결과를 표 2에 나타낸다.
예 No. | 배향막 형성용 조성물 | 광배향성 재료 100 질량부에 대한 레벨링제의 함유량(질량부) | 광배향막의 두께(nm) | 광학 필름(2)의 위상차 불균일 |
실시예 (4) | 조성물 (1-2) | 0.01 | 670 | ○ |
실시예 (5) | 조성물 (1-3) | 0.05 | 590 | ○ |
실시예 (6) | 조성물 (1-4) | 0.1 | 600 | ○ |
실시예 (8) | 조성물 (1-5) | 0.01 | 600 | ○ |
비교예 (2) | 조성물 (1-1) | 0 | 600 | × |
본 발명의 광학 필름은, 흑색 표시시에 있어서의 면내의 위상차 불균일이 없고, 광누설 억제가 우수하기 때문에, 표시 장치의 부재로서 유용하다.
1 : 배향막
2 : 광학 이방성층
21 : 층 A
22 : 층 B
3, 3', 31, 32 : 기재
7 : 편광판
8 : 유기 EL 패널
100 : 본 광학 필름
110 : 본 원편광판
200 : 유기 EL 표시 장치
2 : 광학 이방성층
21 : 층 A
22 : 층 B
3, 3', 31, 32 : 기재
7 : 편광판
8 : 유기 EL 패널
100 : 본 광학 필름
110 : 본 원편광판
200 : 유기 EL 표시 장치
Claims (14)
- 레벨링제를 함유하는 배향막, 및 상기 배향막 위에 광학 이방성층을 갖는 광학 필름.
- 제1항에 있어서, 배향막 중의 레벨링제의 함유량이, 배향막을 형성하는 배향막 형성용 조성물 중의 고형분 100 질량부에 대하여 0.001 질량부 이상 5 질량부 이하인 광학 필름.
- 제1항에 있어서, 배향막의 막 두께가 10 nm 이상 1000 nm 이하인 광학 필름.
- 제1항에 있어서, 배향막은 광배향막인 광학 필름.
- 제1항에 있어서, 배향막은 신나모일기를 갖는 화합물에 유래하는 구조를 포함하는 것인 광학 필름.
- 제1항에 있어서, 광학 이방성층은 식 (1) 및 식 (2)로 표시되는 광학 특성을 갖는 것인 광학 필름.
Re(450)/Re(550)≤1.00 (1)
1.00≤Re(650)/Re(550) (2)
(식에서, Re(λ)는 파장 λ nm의 빛에 대한 면내 위상차 값을 나타낸다.) - 제1항에 있어서, 광학 이방성층은 식 (3)으로 표시되는 광학 특성을 갖는 것인 광학 필름.
100 nm<Re(550)<160 nm (3)
(식에서, Re(550)은 파장 550 nm에 있어서의 면내 위상차 값을 나타낸다.) - 제1항에 있어서, 광학 이방성층은 1 이상의 중합성 액정 화합물의 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 것인 광학 필름.
- 제1항에 있어서, 광학 이방성층의 두께가 20 ㎛ 이하인 광학 필름.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 광학 필름 중의 적어도 광학 이방성층을 포함하는 층과, 편광 필름을 구비하는 원편광판.
- 제10항에 있어서, 적어도 광학 이방성층을 포함하는 층과 편광판이, 활성 에너지선 경화형 접착제 또는 수계 접착제로 접합된 것인 원편광판.
- 제10항 또는 제11항에 기재된 원편광판을 구비하는 유기 EL 표시 장치.
- 제10항 또는 제11항에 기재된 원편광판을 구비하는 터치 패널 표시 장치.
- 레벨링제를 함유하는 배향막, 및 상기 배향막 위에 광학 이방성층을 갖는 광학 필름의 제조 방법으로서,
10 mJ/cm2 이상 200 mJ/cm2 이하의 자외선 조사에 의해, 배향막에 배향 규제력을 발생시키는 공정을 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
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KR20200103076A (ko) * | 2018-02-15 | 2020-09-01 | 후지필름 가부시키가이샤 | 바인더 조성물, 바인더층, 광학 적층체 및 화상 표시 장치 |
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