KR20190113717A - 편광자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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KR20190113717A
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노부유키 하타나카
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 신규한 편광자 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 투명 기재 상에, 배향층, 편광층 및 보호층이 이 순서로 설치된 편광자이며,
상기 편광층이,
중합성 액정 화합물, 이색성 색소, 중합 개시제 및 용제를 포함하는 조성물로부터 막을 형성하는 공정과,
상기 막으로부터 상기 용제를 제거하는 공정과,
상기 용제를 제거한 막에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물을 스메틱 액정 상태로 하는 공정과,
상기 중합성 액정 화합물이 상기 스메틱 액정 상태를 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 중합시키는 공정
을 포함하는 제조 방법에 의해 제조된 것인 편광자, 및 그의 제조 방법을 제공한다.

Description

편광자 및 그의 제조 방법{POLARIZER AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}
본 발명은, 편광자 및 그의 제조 방법 등에 관한 것이다.
액정 표시 장치에 이용되는 편광 소자(편광자)는, 보호층, 편광층 및 투명 기판 등의 광학 필름을 포함한다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 투명 필름(투명 기판) 상에, 투명 수지 보호층(보호막), 광흡수 이방성 층(편광막) 및 투명 필름(투명 기판)이 이 순서로 적층되어 이루어지고, 이 광흡수 이방성 층이, 특정 구조의 네마틱 액정성을 갖는 이색성 색소를 함유한 것인 편광자가 기재되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2010-152351호 공보
본 발명은, 신규한 편광자 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 이하의 [1] 내지 [14]의 발명을 포함한다.
[1] 투명 기재 상에, 배향층, 편광층 및 보호층이 이 순서로 설치된 편광자이며,
상기 편광층이,
중합성 액정 화합물, 이색성 색소, 중합 개시제 및 용제를 포함하는 조성물로부터 막을 형성하는 공정과,
상기 막으로부터 상기 용제를 제거하는 공정과,
상기 용제를 제거한 막에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물을 스메틱 액정 상태로 하는 공정과,
상기 중합성 액정 화합물을, 상기 스메틱 액정 상태를 유지한 채로, 중합시키는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제조된 것인 편광자.
[2] 상기 편광층이, X선 회절 측정에 있어서 블랙 피크가 얻어지는 편광층인 상기 [1]에 기재된 편광자.
[3] 상기 편광층의 두께가 0.5 ㎛∼3 ㎛의 범위인 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 편광자.
[4] 상기 이색성 색소가 아조 색소인 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[5] 상기 중합성 액정 화합물이, 2종 이상의 중합성 스메틱 액정 화합물을 포함하는 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[6] 상기 보호층이 다작용 아크릴레이트와 용제를 포함하는 보호층 조성물로부터 형성된 것이며, 이 용제가 실질적으로 알콜 용제 및/또는 에테르 용제로 이루어지는 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[7] 상기 보호층이 다작용 아크릴레이트를 중합시켜 얻어지는 폴리머 또는 올리고머와 물을 포함하는 보호층 형성용 조성물로부터 형성된 것인 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[8] 상기 보호층이 수용성 폴리머와 물을 포함하는 보호층 형성용 조성물로부터 형성된 것인 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[9] 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 편광자를 구비한 액정 표시 장치.
[10] 상기 편광자가, 액정 셀 내부에 배치되어 있는 상기 [9]에 기재된 액정 표시 장치.
[11] 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 편광자의 상기 보호층 상에, 1/4 파장판을 설치한 원편광판.
[12] 상기 1/4 파장판은, 가시광에 대한 면내 위상차값이, 파장이 짧아짐에 따라 작아지는 특성을 갖는 파장판인 상기 [11]에 기재된 원편광판.
[13] 상기 [11] 또는 [12]에 기재된 원편광판과, 유기 EL 소자를 구비한 유기 EL 표시 장치.
[14] 투명 기재 상에, 배향층을 설치하여 적층판을 형성하는 공정 (1)과,
상기 적층판의 상기 배향층 상에, 중합성 액정 화합물, 이색성 색소 및 중합 개시제를 함유한 조성물을 도포하여, 상기 배향층 상에 제1 도포막을 형성하는 공정 (2)와,
상기 공정 (2)에서 형성된 상기 제1 도포막을, 이 제1 도포막 중에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건으로 건조시킴으로써 제1 건조 피막을 형성하고, 이 제1 건조 피막 중의 상기 중합성 액정 화합물을 스메틱 액정 상태로 한 후, 이 스메틱 액정 상태를 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써, 상기 제1 건조 피막으로부터 편광층을 형성하는 공정 (3)과,
상기 공정 (3)에서 형성된 상기 편광층 상에, 다작용 아크릴레이트와 용제를 함유하는 보호층 조성물을 도포하여, 상기 편광층 상에 제2 도포막을 형성하고, 이 제2 도포막에 포함되는 상기 다작용 아크릴레이트를 중합시킴으로써, 상기 제2 도포막으로부터 보호층을 형성하는 공정 (4)를 포함하는 편광자의 제조 방법.
[15] 상기 보호층 조성물에 포함되는 용제가, 실질적으로 알콜 용제 및/또는 에테르 용제로 이루어지는 상기 [14]에 기재된 편광자의 제조 방법.
[16] 투명 기재 상에, 배향층을 설치하여 적층판을 형성하는 공정 (1)과,
상기 적층판의 상기 배향층 상에, 중합성 액정 화합물, 이색성 색소 및 중합 개시제를 함유한 조성물을 도포하여, 상기 배향층 상에 제1 도포막을 형성하는 공정 (2)와,
상기 공정 (2)에서 형성된 상기 제1 도포막을, 이 제1 도포막 중에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건으로 건조시킴으로써 제1 건조 피막을 형성하고, 이 제1 건조 피막 중의 상기 중합성 액정 화합물을 스메틱 액정 상태로 한 후, 이 스메틱 액정 상태를 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써, 상기 제1 건조 피막으로부터 편광층을 형성하는 공정 (3)과,
상기 공정 (3)에서 형성된 상기 편광층 상에, 다작용 아크릴레이트를 중합시켜 얻어지는 폴리머 또는 올리고머와 물을 함유하는 보호층 형성용 조성물을 도포하여, 상기 편광층 상에 제2 도포막을 형성하고, 이 제2 도포막을 건조시킴으로써, 이 제2 도포막으로부터 보호층을 형성하는 공정 (4)를 포함하는 편광자의 제조 방법.
[17] 투명 기재 상에, 배향층을 설치하여 적층판을 형성하는 공정 (1)과,
상기 적층판의 상기 배향층 상에, 중합성 액정 화합물, 이색성 색소 및 중합 개시제를 함유한 조성물을 도포하여, 상기 배향층 상에 제1 도포막을 형성하는 공정 (2)와,
상기 공정 (2)에서 형성된 상기 제1 도포막을, 이 제1 도포막 중에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건으로 건조시킴으로써 제1 건조 피막을 형성하고, 이 제1 건조 피막 중의 상기 중합성 액정 화합물을 스메틱 액정 상태로 한 후, 이 스메틱 액정 상태를 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써, 상기 제1 건조 피막으로부터 편광층을 형성하는 공정 (3)과,
상기 공정 (3)에서 형성된 상기 편광층 상에, 수용성 폴리머와 물을 함유하는 보호층 형성용 조성물을 도포하여, 상기 편광층 상에 제2 도포막을 형성하고, 이 제2 도포막을 건조시킴으로써, 이 제2 도포막으로부터 보호층을 형성하는 공정 (4)를 포함하는 편광자의 제조 방법.
[18] 상기 [14] 내지 [17] 중 어느 하나에 기재된 제조 방법에 의해 제조되는 편광자.
본 발명에 따르면, 신규한 편광층을 포함하는 편광자가 제공된다.
도 1은 본 발명의 편광자의 단면 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 편광자를 이용한 액정 표시 장치의 단면 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 3은 액정 표시 장치에 설치된 본 발명의 편광자의 층 순서를 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 4는 액정 표시 장치에 설치된 본 발명의 편광자의 층 순서를 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 편광자를 이용한 액정 표시 장치(인셀 형식)의 단면 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 편광자를 이용한 EL 표시 장치의 단면 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 편광자를 이용한 EL 표시 장치의 제조 방법을 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 8은 EL 표시 장치에 설치된 본 발명의 편광자의 층 순서를 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 9는 본 발명의 편광자를 이용한 EL 표시 장치의 단면 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 10은 본 발명의 편광자를 이용한 투사형 액정 표시 장치를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 편광자(이하, 경우에 따라 「본 편광자」라고 함)는, 투명 기재 상에, 배향층, 편광층 및 보호층이 이 순서로 설치된 것이며, 상기 편광층이,
중합성 액정 화합물, 이색성 색소, 중합 개시제 및 용제를 포함하는 조성물로부터 도포막을 형성하는 공정과,
상기 도포막으로부터 상기 용제를 제거하는 공정과,
상기 용제를 제거한 도포막에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물을 스메틱 액정 상태로 하는 공정과,
상기 중합성 액정 화합물을, 상기 스메틱 액정 상태를 유지한 채로, 중합시키는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제조된 것이다.
본 편광자의 제조 방법의 바람직한 실시형태를, 필요에 따라 도면을 참조하면서 설명한다. 이 제조 방법의 바람직한 실시형태는,
투명 기재 상에, 배향층을 설치하여 적층판을 형성하는 공정 (1)과,
상기 공정 (1)에서 형성된 상기 적층판의 상기 배향층 상에, 중합성 액정 화합물, 이색성 색소 및 중합 개시제를 함유한 조성물을 도포하여, 상기 배향층 상에 제1 도포막을 형성하는 공정 (2)와,
상기 공정 (2)에서 형성된 제1 도포막을, 이 제1 도포막 중에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건으로 건조시킴으로써 제1 건조 피막을 형성하고, 이 제1 건조 피막 중의 상기 중합성 액정 화합물을 스메틱 액정 상태로 한 후, 이 스메틱 액정 상태를 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써, 상기 제1 건조 피막으로부터 편광층을 형성하는 공정 (3)과,
상기 공정 (3)에서 형성된 상기 편광층 상에, 다작용 아크릴레이트와 용제를 포함하는 보호층 조성물을 도포하여, 상기 편광층 상에 제2 도포막을 형성하고, 이 제2 도포막에 포함되는 상기 다작용 아크릴레이트를 중합시킴으로써, 상기 제2 도포막으로부터 보호층을 형성하는 공정 (4)를 포함한다. 이하, 이러한 제조 방법을 공정별로 설명한다.
<투명 기재>
본 편광자의 제조 방법에 있어서는, 우선은 투명 기재를 준비한다. 이 투명 기재란, 광, 특히 가시광을 투과할 수 있을 정도의 투명성을 갖는 기재이다. 이 투명성이란, 파장 380 ㎚∼780 ㎚에 걸친 광선에 대한 투과율이 80% 이상이 되는 특성을 말한다. 구체적으로, 이러한 투명 기재를 예시하면, 유리 기재나, 플라스틱제의 투광성 시트 및 투광성 필름을 들 수 있다. 또한, 이 투광성 시트나 투광성 필름을 구성하는 플라스틱으로서는, 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보넨계 폴리머 등의 폴리올레핀; 환상(環狀) 올레핀계 수지; 폴리비닐알콜; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 폴리메타크릴산에스테르; 폴리아크릴산에스테르; 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스 및 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 등의 셀룰로오스에스테르; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리카보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴리에테르케톤; 폴리페닐렌술피드 및 폴리페닐렌옥사이드 등을 들 수 있다. 이상의 투명 기재의 구체예 중에서, 플라스틱제의 투광성 시트 및 투광성 필름 중에서는, 플라스틱제의 투광성 필름, 즉, 고분자 필름이 바람직한 것이다. 이 고분자 필름 중에서는, 시장에서 용이하게 입수할 수 있거나, 투명성이 우수하다는 점에서는, 셀룰로오스에스테르 또는 환상 올레핀계 수지로 이루어진 고분자 필름(셀룰로오스에스테르 필름 또는 환상 올레핀계 수지 필름)이 바람직하다. 이러한 투명 기재를 이용하여 본 편광자를 제조하는 데 있어서, 이 투명 기재를 운반하거나, 보관하거나 할 때에 찢어짐 등의 파손을 일으키지 않고 용이하게 취급할 수 있다는 점에서, 상기 투명 기재에 지지 기재 등을 접착시켜 두어도 좋다. 또한, 상기 투명 기재의 두께는, 전술한 투명성을 발현할 수 있는 정도면 된다. 또한, 투명 기재로서 고분자 필름을 이용하는 경우에는, 연신 처리 등에 의해 이 고분자 필름에 위상차 필름으로서의 기능을 부여하여도 좋다. 또한, 투명 기재에 위상차 필름으로서의 기능을 부여하는 경우는, 추후에 설명한다.
셀룰로오스에스테르 필름 및 환상 올레핀계 수지 필름에 대해서, 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 이들 2종 중, 환상 올레핀계 수지 필름은, 위상차 필름으로서의 기능을 부여하는 경우에, 그 위상차값을 컨트롤하기 쉬운 점에서도 바람직한 것이다.
셀룰로오스에스테르 필름을 구성하는 셀룰로오스에스테르는, 셀룰로오스에 포함되는 수산기 중 적어도 일부가, 아세트산에스테르화된 것이다. 이러한 셀룰로오스에스테르로 이루어진 셀룰로오스에스테르 필름은 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되고 있는 셀룰로오스에스테르 필름(트리아세틸셀룰로오스 필름)으로서는, 예컨대, "후지탁크필름"[후지샤신필름(주)]; "KC8UX2M", "KC8UY" 및 "KC4UY"[코니카미놀타옵트(주)] 등이 있다. 이러한 시판되고 있는 셀룰로오스 필름은, 그대로 또는 필요에 따라, 그 표면에, 방현 처리, 하드 코트 처리, 대전 방지 처리 또는 반사 방지 처리와 같은 표면 처리를 행하고 나서, 투명 기재로서 사용할 수 있다.
고분자 필름에 위상차성을 부여하는 데에는, 전술한 바와 같이, 상기 고분자 필름을 연신하는 등의 방법에 따른다. 플라스틱, 즉 열가소성 수지로 이루어진 고분자 필름은, 모두 연신 처리가 가능하지만, 위상차성을 부여하기 쉽다고 하는 점에서, 환상 올레핀계 수지 필름은 바람직한 것이다. 환상 올레핀계 수지 필름을 구성하는 환상 올레핀계 수지란 예컨대, 노르보넨이나 다환 노르보넨계 모노머 등의 환상 올레핀의 중합체 또는 공중합체(환상 올레핀계 수지)로 구성되는 것으로서, 상기 환상 올레핀계 수지는 부분적으로, 개환부를 포함하고 있어도 좋다. 또한, 개환부를 포함하는 환상 올레핀계 수지를 수소 첨가한 것이라도 좋다. 또한, 이 환상 올레핀계 수지는, 투명성을 현저히 손상시키지 않는 점이나, 현저히 흡습성을 증대시키지 않는 점에서 예컨대, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀이나 비닐화 방향족 화합물(스티렌 등)과의 공중합체여도 좋다. 또한, 이 환상 올레핀계 수지는, 그 분자 내에 극성기가 도입되어 있어도 좋다.
환상 올레핀계 수지가, 환상 올레핀과, 비닐기를 갖는 방향족 화합물이나 쇄상 올레핀과의 공중합체인 경우, 이 쇄상 올레핀으로서는, 에틸렌이나 프로필렌 등이며, 비닐화 방향족 화합물로서는, 스티렌, α-메틸스티렌 및 알킬 치환 스티렌 등이다. 이러한 공중합체에 있어서, 환상 올레핀에서 유래되는 구조 단위의 함유 비율은, 환상 올레핀계 수지의 전체 구조 단위에 대하여, 50 몰% 이하, 예컨대, 15∼50 몰% 정도의 범위이다. 환상 올레핀계 수지가, 환상 올레핀과, 쇄상 올레핀과, 비닐화 방향족 화합물로부터 얻어지는 삼원 공중합체인 경우, 예컨대, 쇄상 올레핀 유래의 구조 단위의 함유 비율은, 이 환상 올레핀계 수지의 전체 구조 단위에 대하여 5∼80 몰% 정도이고, 비닐화 방향족 화합물 유래의 구조 단위의 함유 비율은 5∼80 몰% 정도이다. 이러한 삼원 공중합체의 환상 올레핀계 수지는, 이 환상 올레핀계 수지를 제조할 때에, 고가의 환상 올레핀의 사용량을 비교적 적게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.
환상 올레핀계 수지 필름을 제조할 수 있는 환상 올레핀계 수지는, 시장으로부터도 용이하게 입수할 수 있다. 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지로서는, "Topas"[Ticona사(독일)]; "아톤"[JSR(주)]; "제오노아(ZEONOR)" 및 "제오넥스(ZEONEX)"[니혼제온(주)]; "아펠"[미쓰이카가쿠(주) 제조] 등을 들 수 있다. 이러한 환상 올레핀계 수지를 예컨대, 용제 캐스트법이나 용융 압출법 등의 공지의 제막 수단에 의해 제막하여 필름(환상 올레핀계 수지 필름)으로 할 수 있다. 또한, 이미 필름의 형태로 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지 필름도 이용할 수 있다. 이러한 시판되고 있는 환상 올레핀계 수지 필름으로서는 예컨대, "에스시너" 및 "SCA40"[세키스이카가쿠고교(주)]; "제오노아 필름"[옵티스(주)]; "아톤 필름"[JSR(주)] 등을 들 수 있다. 또한, 여기서 " " 안에 기재하는 것은 모두 상품명이며, 이하도 동일하게 한다.
계속해서, 고분자 필름에 위상차성을 부여하는 방법에 대해서 간단히 설명한다. 고분자 필름은, 공지의 연신 방법에 의해 위상차성을 부여할 수 있다. 예컨대, 고분자 필름이 롤에 권취되어 있는 권취체를 준비하고, 이러한 권취체로부터, 필름을 연속적으로 권출(卷出)하고, 권출된 필름을 가열로로 반송한다. 가열로의 설정 온도는, 고분자 필름을 구성하는 플라스틱의 유리 전이 온도 근방(℃)∼[유리 전이 온도+100](℃)의 범위, 바람직하게는, 유리 전이 온도 근방(℃)∼[유리 전이 온도+50](℃)의 범위로 한다. 상기 가열로에 있어서는, 필름의 진행 방향으로, 또는 진행 방향과 직교하는 방향으로 연신할 때에, 반송 방향이나 장력을 조정하여 임의의 각도로 경사지게 하여 1축 또는 2축의 열 연신 처리를 행한다. 연신 배율은, 통상 1.1∼6배 정도의 범위이며, 바람직하게는 1.1∼3.5배 정도의 범위이다. 또한, 경사 방향으로 연신하는 방법으로서는, 연속적으로 배향축을 원하는 각도로 경사시킬 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 공지의 연신 방법을 채용할 수 있다. 이러한 연신 방법은 예컨대, 일본 특허 공개 소화 제50-83482호 공보나 일본 특허 공개 평성 제2-113920호 공보에 기재된 방법을 들 수 있다.
투명 기재로서 이용하는 데에 있어서, 고분자 필름의 두께는, 실용적인 취급을 할 수 있을 정도의 중량인 점 및 충분한 투명성을 확보할 수 있는 점에서는, 얇은 쪽이 바람직하지만, 지나치게 얇으면 강도가 저하하고, 가공성이 뒤떨어지는 경향이 있다. 그래서, 이들 필름의 적당한 두께는, 예컨대, 5 ㎛∼200 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 20 ㎛∼100 ㎛이다. 본 편광자를, 후술하는 원편광판으로서 사용하는 경우는, 이 원편광판을 이용하는 표시 장치를 모바일 용도로 이용할 때에는, 필름의 두께는 20 ㎛∼80 ㎛ 정도가 특히 바람직하다. 또한, 연신함으로써 필름에 위상차성을 부여하는 경우, 연신 후의 두께는, 연신 전의 필름의 두께나 연신 배율에 따라 결정된다.
<공정 (1)>
공정 (1)에서는, 전술한 투명 기재 상에 배향층을 설치함으로써, 투명 기재와 배향층을 갖는 적층판, 바람직하게는 투명 기재와 배향층이 적층된 적층판을 형성한다. 또한, 이 투명 기재에 하드 코트 처리나 안티글레어 처리 등의 표면 처리가 행해져 있는 경우에는, 이 표면 처리된 면에 대하여, 반대측 면에 배향층을 형성하면 좋다.
<배향층>
상기 배향층은, 후술하는 편광층의 형성 과정에서 현저히 변성하지 않는 것이 바람직하다. 배향층을 형성하는 방법으로는, 러빙에 의해 배향 규제력을 부여할 수 있는 배향성 폴리머를 이용하는 방법(이하, 경우에 따라 「러빙법」이라 함), 편광을 조사함으로써 배향 규제력을 부여할 수 있는 광배향성 폴리머를 이용하는 방법(이하, 경우에 따라 「광배향법」이라 함.), 투명 기판 상(투명 기판 표면)에 산화규소를 사방(斜方) 증착시킴으로써, 배향층을 형성하는 방법 및 랭뮤어·브로젯법(LB법)을 이용하여 장쇄 알킬기를 갖는 단분자막을 형성함으로써 배향층을 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 배향 균일성이 우수한 배향층을 얻을 수 있는 점이나, 배향층 형성에 소요되는 처리 시간 및 처리 비용의 점에서, 러빙법 및 광배향법이 바람직하다. 배향층으로서는, 그 위에 후속 공정으로 도포되는 조성물(후술하는 편광층 형성용 조성물)에 포함되는 용제에 용해되지 않을 정도의 내용제성, 용제 제거 등의 편광층 형성시의 열처리에 대한 내열성 및 투명 기재에 대하여 충분한 밀착성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 배향층이 러빙법 등에 의해 배향 규제력이 부여되는 경우, 상기 배향층 형성용의 도포막에는 마찰이 가해지게 되기 때문에, 상기 배향층 형성용 도포막 또는 상기 배향층을 구성하고 있는 화합물(예컨대, 후술하는 배향성 폴리머 등)이, 상기 마찰 등에 의해 변성하거나, 상기 마찰 등에 의해 배향층 자체가 투명 기재로부터 박리되거나 하지 않는 성질을 가지면 바람직하다. 이러한 배향층을 간편하게 형성할 수 있는 점에서는, 배향성 폴리머 또는 배향성 폴리머를 함유하는 조성물, 혹은 광배향성 폴리머 또는 광배향성 폴리머를 함유하는 조성물로부터 배향층을 형성하는 것이 바람직하다.
이하, 배향층 형성용의 배향성 폴리머 및 광배향성 폴리머에 대해서 설명한다.
바람직한 배향성 폴리머를 예시하면, 분자 내에 아미드 결합을 갖는 폴리아미드; 젤라틴류; 분자 내에 이미드 결합을 갖는 폴리이미드 및 그 가수 분해물인 폴리아믹산; 폴리비닐알콜; 알킬 변성 폴리비닐알콜; 폴리아크릴아미드; 폴리옥사졸; 폴리에틸렌이민; 폴리스티렌; 폴리비닐피롤리돈; 폴리아크릴산 및 폴리아크릴산에스테르류 등의 폴리머를 들 수 있다. 이들 폴리머는, 단독 또는 2 종류 이상 혼합하여 배향층 형성에 이용하여도 좋고, 이들 폴리머를 구성하는 구조 단위를 복수 종 갖는 공중합체를 배향층 형성에 이용하여도 좋다. 이상, 배향성 폴리머의 적합예를 나타내었지만, 이들 중에서도, 폴리비닐알콜이 배향성 폴리머로서 특히 바람직하다. 또한, 이들 배향성 폴리머는, 그 종류에 따라, 탈수 중합, 탈아민 중합 등에 의한 중축합이나, 라디칼 중합, 음이온 중합 및 양이온 중합 등의 연쇄 중합, 배위 중합이나 개환 중합 등의 공지의 중합 방법에 의해 용이하게 제조할 수 있다.
광배향성 폴리머로서는, 감광성 구조를 갖는 폴리머가 이용된다. 감광성 구조를 갖는 폴리머에 편광을 조사하면, 조사된 부분의 감광성 구조가 이성화 또는 가교함으로써 광배향성 폴리머가 배향하고, 결과로서 광배향성 폴리머로 이루어진 막에 배향 규제력이 부여되어 배향층이 형성된다. 상기 감광성 구조로서는, 예컨대, 아조벤젠 구조, 말레이미드 구조, 캘콘 구조, 계피산 구조, 1,2-비닐렌 구조, 1,2-아세틸렌 구조, 스피로피란 구조, 스피로벤조피란 구조 및 펄자이드(Fulgide) 구조 등을 들 수 있다. 이들로부터 선택되는 어느 하나의 감광성 구조를 갖는 폴리머는, 배향층 형성에 있어서, 단독으로 이용하여도 좋고, 2 종류 이상 병용하여도 좋다. 또한, 이들 광배향성 폴리머는, 감광성 구조를 갖는 단량체(모노머)를, 탈수 중합, 탈아민 중합 등에 의한 중축합이나, 라디칼 중합, 음이온 중합 및 양이온 중합 등의 연쇄 중합, 배위 중합이나 개환 중합 등의 공지의 중합 방법을 선택하여 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 상이한 감광성 구조를 갖는 복수 종의 단량체를 이용하여, 공중합체로 하여도 좋다.
배향성 폴리머 또는 광배향성 폴리머로부터 배향층을 형성하는 방법으로서는, 상기 배향성 폴리머 또는 상기 광배향성 폴리머를 용제에 용해한 조성물을 조제하여, 이 조성물을 이용하는 방법이, 그 조작이 간편하다는 점에서 바람직하다. 이하, 이 배향층을 형성할 수 있는 조성물을 경우에 따라 「배향층 형성용 조성물」이라고 한다. 배향층 형성용 조성물을 예컨대, 투명 기재 상에 도포하고, 그 도포막으로부터 가열 조작이나 감압 조작 등에 의해 용제를 제거하면, 용이하게 이 투명 기재 상에 배향층을 설치할 수 있다. 배향층 형성용 조성물에 이용하는 용제는, 이용하는 배향성 폴리머나 광배향성 폴리머의 종류 및 그 양에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 구체적으로는, 물; 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알콜, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알콜 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 및 젖산에틸 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸아밀케톤 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산 및 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔 및 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제, 아세토니트릴 등의 니트릴 용제; 테트라히드로푸란 및 디메톡시에탄 등의 에테르 용제; 클로로포름 및 클로로벤젠 등의 염소 치환 탄화수소 용제 등을 들 수 있다. 이들 용제는, 단독으로 이용하여도 좋고, 복수 종을 조합하여 이용하여도 좋다.
또한, 배향층을 형성하기 위해서, 시판되고 있는 배향층 형성용 조성물을 이용할 수도 있다. 시판되고 있는 배향층 형성용 조성물로서는, "선에버"[닛산카가쿠고교(주)]나 "옵토머"[JSR(주)] 등을 들 수 있다. 이러한 시판되고 있는 배향층 형성용 조성물을 이용하면, 불균일이 적은 배향층을 형성할 수 있는 점이나, 환경 내성 및 기계 내성이 양호한 배향층을 형성할 수 있는 점에서 유리하다.
배향층 형성용 조성물을 이용하여 배향층을 형성하는 방법으로서는, 투명 기재 상에, 상기 배향층 형성용 조성물을 도포하고, 그 후, 가열 처리(어닐링)함으로써, 상기 투명 기재 상에 배향층 형성용 도포막을 형성한다. 이와 같이 하여 얻어지는 배향층 형성용 도포막의 두께는, 배향 규제력을 부여한 후에 얻어지는 배향층이 원하는 두께가 되도록 하여 정해진다. 이 배향층의 두께는, 예컨대 10 ㎚∼10000 ㎚이며, 바람직하게는 10 ㎚∼1000 ㎚이다. 이러한 배향층의 두께는, 배향층 형성용 조성물을 도포하는 조건을 조정함으로써 컨트롤할 수 있다.
또한, 상기 배향층 형성용의 도포막에 대하여 적절한 배향 규제력을 부여하여 배향층을 형성하기 위해서, 러빙 혹은 편광 조사를, 상기 배향층 형성용의 도포막에 대하여 행한다. 배향 규제력을 부여함으로써, 후술하는 편광층 형성용의 도포막(제1 도포막)에 포함되는 중합성 액정 화합물을 원하는 방향으로 배향시킬 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 상기 제1 도포막에 복수 종의 중합성 액정 화합물이 포함되어 있는 경우, 즉, 중합성 액정 혼합물이 포함되어 있는 경우에는, 이 중합성 액정 혼합물을 원하는 방향으로 배향시킨다.
상기 배향층 형성용의 도포막을 러빙하는 방법으로서는, 예컨대 러빙천이 권취되어 회전하고 있는 러빙롤을 준비하고, 투명 기재 상에 상기 도포막(배향층 형성용의 도포막)이 형성된 적층체를 스테이지에 실어 회전하고 있는 러빙롤을 향해 반송함으로써, 이 도포막과, 회전하고 있는 러빙롤을 접촉시키는 방법을 들 수 있다. 또한, 배향층(광배향층) 형성용의 도포막에 편광(바람직하게는, 편광 UV)을 조사함으로써도, 이 도포막에 대하여 배향 규제력을 부여하는 경우도 있다. 러빙 또는 편광 조사를 행할 때에, 마스킹을 행하면, 얻어지는 본 편광자에, 지상축의 방향이 상이한 복수의 영역(패턴)을 형성할 수도 있다.
<공정 (2)>
공정 (2)에 있어서는, 전술한 바와 같이 하여 형성된 배향층 상에, 편광층을 설치한다.
본 편광자가 갖는 편광층은, 전술한 바와 같은 방법으로 형성된다. 반복이 되지만, 이 방법에 대해서 설명한다. 우선, 중합성 액정 화합물, 이색성 색소, 중합 개시제 및 용제를 함유한 조성물(이하, 경우에 따라 「편광층 형성용 조성물」이라 함)을, 상기 배향층 상에 도포하여 제1 도포막을 형성하고, 이 제1 도포막을 건조시켜 용제를 제거함으로써 제1 건조 피막을 형성하게 한다. 그 후, 이 제1 건조 피막 중의 중합성 액정 화합물을, 스메틱상의 액정 상태를 유지한 채로, 중합시킴으로써, 편광층이 형성된다. 이와 같이 스메틱 액정 상태를 유지한 채로, 중합성 액정 화합물을 중합시키기 위해서는, 우선 이용하는 중합성 액정 화합물의 상전이 온도를 측정하고, 스메틱상을 유지할 수 있는 온도를 구해 두고 나서, 이 온도를 하회하는 온도 조건 하에서, 상기 중합성 액정 화합물을 중합시키면 좋지만, 이 중합성 액정 화합물을 중합시키는 중합 온도는 낮을수록 바람직하다. 또한, 이 상전이 온도 측정의 측정 조건은 본원의 실시예에서 설명한다.
상기 편광층의 두께는, 통상, 0.5 ㎛∼10 ㎛의 범위이며, 0.5 ㎛∼3 ㎛의 범위가 보다 바람직하다. 따라서, 제1 도포막의 두께는, 얻어지는 편광층의 두께를 고려하여 정해진다. 또한, 상기 편광층의 두께는, 간섭막 두께계나 레이저 현미경 혹은 침 접촉식 막 두께계의 측정으로 구할 수 있는 것이다.
상기 편광층 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물이란, 중합성 기를 가지며, 또한 액정성을 나타내는 화합물이다. 중합성 기는, 중합성 액정 화합물의 중합 반응에 관여하는 기를 의미한다.
상기 스메틱상으로서는, 스메틱 B상, 스메틱 D상, 스메틱 E상, 스메틱 F상, 스메틱 G상, 스메틱 H상, 스메틱 I상, 스메틱 J상, 스메틱 K상 및 스메틱 L상을 들 수 있다. 그 중에서도, 스메틱 B상, 스메틱 F상, 스메틱 I상, 경사진 스메틱 F상 및 경사진 스메틱 I상과 같은 고차의 스메틱상이 바람직하고, 스메틱 B상이 보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물이 나타내는 액정 상이, 이들의 액정상이 될 수 있는 편광층 형성용 조성물을 이용하면, 배향 질서도가 높은 편광층을 형성할 수 있다.
바람직한 중합성 액정 조성물로서는, 예컨대, 화학식 (1)로 표시되는 화합물[이하, 경우에 따라 「화합물 (1)」이라고 함]을 들 수 있다.
U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2 (1)
상기 화학식 (1)에서,
X1, X2 및 X3은 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 p-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 단, X1, X2 및 X3 중 하나 이상은, 치환기를 갖고 있어도 좋은 p-페닐렌기이다.
Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -CH2O-, -COO-, -OCOO-, 단일 결합, -N=N-, -CRa=CRb-, -C≡C- 또는 -CRa=N-를 나타낸다. Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다.
U1은 수소 원자 또는 중합성 기를 나타낸다.
U2는 중합성 기를 나타낸다.
W1 및 W2는 서로 독립적으로 단일 결합, -O-, -S-, -COO- 또는 -OCOO-를 나타낸다.
V1 및 V2는 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 이 알칸디일기를 구성하는 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어 있어도 좋다.
화합물 (1)에 있어서, 전술한 바와 같이, X1, X2 및 X3 중 하나 이상은, 치환기를 갖고 있어도 좋은 1,4-페닐렌기이지만, 이들 중, 2개 이상이, 치환기를 갖고 있어도 좋은 p-페닐렌기이면 더욱 바람직하다.
상기 p-페닐렌기는, 무치환인 것이 바람직하다. 상기 시클로헥산-1,4-디일기는, 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기인 것이 바람직하고, 이것도 무치환인 것이 보다 바람직하다.
상기 p-페닐렌기 또는 상기 시클로헥산-1,4-디일기가 임의로 갖는 치환기로서는, 메틸기, 에틸기 및 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 시아노기; 할로겐 원자 등을 들 수 있다. 또한, 시클로헥산산-1,4-디일기를 구성하는 -CH2-는 -O-, -S- 또는 -NR-로 치환되어 있어도 좋다. R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기이다.
화합물 (1)의 Y1은 -CH2CH2-, -COO- 또는 단일 결합이면 바람직하고, Y2는 -CH2CH2- 또는 -CH2O-이면 바람직하다.
U2는 중합성 기이다. U1은 수소 원자 또는 중합성 기이며, 바람직하게는 중합성 기이다. 즉, U1 및 U2는 모두 중합성 기이면 바람직하고, 모두 광중합성 기이면 더욱 바람직하다. 여기서, 광중합성 기란, 후술하는 광중합 개시제로부터 발생한 활성 라디칼이나 산 등에 의해 중합 반응에 관여할 수 있는 기를 말한다. 광중합성 기를 갖는 중합성 액정 화합물을 이용하면, 보다 저온 조건 하에서 이 중합성 액정 화합물을 중합시킬 수 있는 점에서도 유리하다.
화합물 (1)에 있어서, U1 및 U2의 광중합성 기는 서로 상이하여도 좋지만, 동일한 종류의 기인 것이 바람직하다. 광중합성 기로서는, 비닐기, 비닐옥시기, 1-클로로비닐기, 이소프로페닐기, 4-비닐페닐기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 옥시라닐기, 옥세타닐기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐옥시기, 옥시라닐기 및 옥세타닐기가 바람직하고, 아크릴로일옥시기가 보다 바람직하다.
V1 및 V2의 알칸디일기로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로판-1,3-디일기, 부탄-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기, 헵탄-1,7-디일기, 옥탄-1,8-디일기, 데칸-1,10-디일기, 테트라데칸-1,14-디일기 및 이코산-1,20-디일기 등을 들 수 있다. V1 및 V2는 바람직하게는 탄소수 2∼12의 알칸디일기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼12의 알칸디일기이다.
*상기 알칸디일기가 임의로 갖는 치환기로서는, 시아노기 및 할로겐 원자 등을 들 수 있지만, 상기 알칸디일기는, 무치환인 것이 바람직하고, 무치환 또한 직쇄상의 알칸디일기인 것이 보다 바람직하다.
W1 및 W2는 서로 독립적으로, 바람직하게는 단일 결합 또는 -O-이다.
화합물 (1)로서는, 화학식 (1-1) 내지 화학식 (1-21) 중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다. 이러한 화합물 (1)의 구체예가, 시클로헥산-1,4-디일기를 갖는 경우, 그 시클로헥산-1,4-디일기는 트랜스체인 것이 바람직하다.
Figure pat00001
Figure pat00002
예시한 화합물 (1) [중합성 액정 화합물]은, 단독 또는 2종 이상을 혼합한 중합성 액정 혼합물로서 이용할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 화합물 (1)의 상전이 온도를 구하고, 그 상전이 온도를 하회하는 온도 조건 하에서, 상기 화합물 (1)을 중합할 수 있도록, 편광층 형성용 조성물의 중합성 액정 화합물 이외의 성분을 조정한다. 이러한 중합 온도를 컨트롤할 수 있는 성분으로서는, 후술하는 광중합 개시제, 광증감제 및 중합 금지제 등을 들 수 있다. 이들의 종류 및 양을 적절하게 조절함으로써 화합물 (1)의 중합 온도를 컨트롤할 수 있다. 또한, 편광층 형성용 조성물에, 2종 이상의 화합물 (1)의 혼합물, 즉, 중합성 액정 혼합물을 이용하는 경우에도, 이 중합성 액정 혼합물의 상전이 온도를 구한 후, 중합성 액정 화합물의 경우와 동일하게 하여, 중합 온도를 컨트롤한다.
편광층 형성용 조성물에 이용되는 중합성 액정 화합물로서는, 예시한 화합물 (1) 중에서도, 화학식 (1-3), 화학식 (1-6), 화학식 (1-7), 화학식 (1-12) 또는 화학식 (1-13)으로 표시되는 것이 바람직하다. 이들 화합물 (1)은, 모두 이용되는 광중합 개시제와의 상호 작용에 의해 용이하게 상전이 온도를 하회하는 온도 조건 하에서, 즉 고차의 스메틱상의 액정 상태를 충분히 유지한 채로, 상기 화합물 (1)을 중합시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 광중합 개시제와의 상호 작용에 의해 이들 화합물 (1)은, 70℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이하의 온도 조건 하에서, 고차의 스메틱상의 액정 상태를 충분히 유지한 채로, 중합시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 편광층 형성용 조성물 중에 함유되는 중합성 액정 화합물은 단독 종이어도 좋고, 복수 종이어도 좋지만, 복수 종인 것이 바람직하고, 예시한 화합물 (1) 중의 복수 종인 것이 보다 바람직하다. 또한, 이 편광층 형성용조성물 중에 함유되는 중합성 액정 화합물은, 중합성 스메틱 액정 화합물이 바람직하고, 중합성 스메틱 액정 화합물을 복수 종 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 화학식 (1-1) 내지 화학식 (1-21)로 표시되는 화합물 (1)은 모두 중합성 스메틱 액정 화합물에 해당한다.
상기 편광층 형성용 조성물에 있어서의 중합성 액정 화합물의 함유 비율은,이 편광층 형성용 조성물의 고형분에 대하여, 70∼99.9 질량%가 바람직하고, 90∼99.9 질량%가 보다 바람직하다. 상기 중합성 액정 화합물의 함유 비율이 상기한 범위 내이면, 중합성 액정 화합물의 배향성이 높아지는 경향이 있다. 여기서, 고형분이란, 상기 편광층 형성용 조성물로부터 용제 등의 휘발성 성분을 제외한 성분의 합계량을 말한다. 중합성 액정 화합물로서 화합물 (1)을 사용하는 경우에는, 이 화합물 (1)의 상기 편광층 형성용 조성물에 대한 함유 비율을 상기한 범위로 하면 좋다. 복수 종의 화합물 (1)이 상기 편광층 형성용 조성물에 함유되는 경우, 그 합계 함유 비율이 상기한 범위이면 좋다.
상기 편광층 형성용 조성물은, 레벨링제를 함유하면 바람직하다. 이 레벨링제란, 중합성 액정 화합물의 유동성을 조정하고, 편광층 형성용 조성물을 도포하여 얻어지는 상기 제1 도포막을 보다 평탄하게 하는 기능을 갖는 것이다. 상기 레벨링 제로서는, 계면활성제 등을 이용할 수 있다. 이 레벨링제는, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 더욱 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, "메가팩 R-08", "메가팩 R-30", "메가팩 R-90", "메가팩 F-410", "메가팩 F-411", "메가팩 F-443", "메가팩 F-445", "메가팩 F-470", "메가팩 F-471", "메가팩 F-477", "메가팩 F-479", "메가팩 F-482" 및 "메가팩 F-483"[DIC(주)]; "서프론 S-381", "서프론 S-382", "서프론 S-383", "서프론 S-393", "서프론 SC-101", "서프론 SC-105", "KH-40" 및 "SA-100"[AGC 세이미케미컬(주)]; "E1830", "E5844"[(주)다이킨파인케미컬겐큐쇼]; "에프톱 EF301", "에프톱 EF303", "에프톱 EF351" 및 "에프톱 EF352"[미쓰비시머트리얼덴시카세이(주)] 등을 들 수 있다.
상기 편광층 형성용 조성물에 레벨링제를 함유시키는 경우, 그 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하가 바람직하고, 0.5 질량부 이상 3 질량부 이하가 더욱 바람직하다. 레벨링제의 함유량이 상기한 범위 내이면, 중합성 액정 조성물을 수평 배향시키는 것이 용이하고, 또한 얻어지는 편광층이 한층 더 평활해지는 경향이 있다. 한편, 중합성 액정 화합물에 대한 레벨링제의 함유량이 상기한 범위를 초과하면, 얻어지는 편광층에 불균일이 발생하기 쉬운 경향이 있다. 또한, 상기 편광층 형성용 조성물은, 레벨링제를 2 종류 이상 함유하고 있어도 좋다.
상기 편광층 형성용 조성물은, 이색성 색소를 함유한다. 여기서 말하는 이색성 색소란, 분자의 장축 방향에 있어서의 흡광도와, 단축 방향에 있어서의 흡광도가 상이한 성질을 갖는 색소를 말한다. 이러한 성질을 갖는 것이라면, 이색성 색소는 특별히 제한되지 않고, 염료여도 좋고, 안료여도 좋다. 이 염료는 복수 종 이용하여도 좋고, 안료도 복수 종 이용하여도 좋으며, 염료와 안료를 조합하여도 좋다.
상기 이색성 색소는, 300 ㎚∼700 ㎚의 범위에 극대 흡수 파장(λMAX)을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 이색성 색소로서는, 예컨대, 아크리딘 색소, 옥사진 색소, 시아닌 색소, 나프탈렌 색소, 아조 색소 및 안트라퀴논 색소 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 아조 색소가 바람직하다. 아조 색소로서는, 모노아조 색소, 비스아조 색소, 트리스아조 색소, 테트라키스아조 색소 및 스틸벤아조 색소 등을 들 수 있고, 바람직하게는 비스아조 색소 및 트리스아조 색소이다.
아조 색소로서는, 예컨대, 화학식 (2)로 표시되는 화합물[이하, 경우에 따라 「화합물 (2)」라고 함]을 들 수 있다.
A1(-N=N-A2)p-N=N-A3 (2)
상기 화학식 (2)에서,
A1 및 A3은 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 좋은 페닐기, 치환기를 갖고 있어도 좋은 나프틸기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 1가의 복소환기를 나타낸다. A2는 치환기를 갖고 있어도 좋은 p-페닐렌기, 치환기를 갖고 있어도 좋은 나프탈렌-1,4-디일기 또는 치환기를 갖고 있어도 좋은 2가의 복소환기를 나타낸다. p는 1∼4의 정수를 나타낸다. p가 2 이상인 경우, 복수의 A2는 서로 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다.
1가의 복소환기로서는, 퀴놀린, 티아졸, 벤조티아졸, 티에노티아졸, 이미다졸, 벤조이미다졸, 옥사졸 및 벤조옥사졸 등의 복소환 화합물로부터 1개의 수소 원자를 제거한 기를 들 수 있다. 복소환 화합물로부터 2개의 수소 원자를 제거한 기가, 2가의 복소환기에 해당하고, 이러한 복소환 화합물의 구체예는, 전술한 바와 같다.
A1 및 A3에 있어서의 페닐기, 나프틸기 및 1가의 복소환기, 및 A2에 있어서의 p-페닐렌기, 나프탈렌-1,4-디일기 및 2가의 복소환기가 임의로 갖는 치환기로서는, 탄소수 1∼4의 알킬기; 메톡시기, 에톡시기 및 부톡시기 등의 탄소수 1∼4의 알콕시기; 트리플루오로메틸기 등의 탄소수 1∼4의 불화알킬기; 시아노기; 니트로기; 할로겐 원자; 아미노기, 디에틸아미노기 및 피롤리디노기 등의 치환 또는 무치환 아미노기(치환 아미노기란, 탄소수 1∼6의 알킬기를 1개 또는 2개 갖는 아미노기, 혹은 2개의 치환 알킬기가 서로 결합하여 탄소수 2∼8의 알칸디일기를 형성하고 있는 아미노기를 의미한다. 무치환 아미노기는 -NH2임)를 들 수 있다. 또한, 탄소수 1∼6의 알킬기의 구체예는, 화합물 (1)의 페닐렌기 등이 임의로 갖는 치환기로 예시한 것과 동일하다.
화합물 (2) 중에서도, 이하의 화학식 (2-1) 내지 화학식 (2-6) 중 어느 하나로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00003
상기 화학식 (2-1) 내지 화학식 (2-6)에서,
B1∼B20은 서로 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1∼6의 알킬기, 탄소수 1∼4의 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 치환 또는 무치환의 아미노기(치환 아미노기 및 무치환 아미노기의 정의는 상기한 바와 같음), 염소 원자 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다.
n1∼n4는 서로 독립적으로 0∼3의 정수를 나타낸다.
n1이 2 이상인 경우, 복수의 B2는 서로 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋으며,
n2가 2 이상인 경우, 복수의 B6은 서로 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋으며,
n3이 2 이상인 경우, 복수의 B9는 서로 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋으며,
n4가 2 이상인 경우, 복수의 B14는 서로 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다.
이러한 아조 색소는 시장에서 용이하게 입수할 수 있는 것을 이용하여도 좋다. 편광층 형성용 조성물에 이용할 수 있는 시판되고 있는 아조 색소로서는, "NKX2029" 및 "G205"(하야시바라세이부쯔카가쿠겐큐쇼 제조) 등이 있다.
상기 안트라퀴논 색소로서는, 화학식 (2-7)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00004
상기 화학식 (2-7)에서,
R1∼R8은 서로 독립적으로 수소 원자, -Rx, -NH2, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
Rx는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.
상기 아크리딘 색소로서는, 화학식 (2-8)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00005
상기 화학식 (2-8)에서,
R9∼R15는 서로 독립적으로 수소 원자, -Rx, -NH2, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
Rx는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.
상기 옥사존 색소로서는, 화학식 (2-9)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00006
상기 화학식 (2-9)에서,
R16∼R23은 서로 독립적으로 수소 원자, -Rx, -NH2, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
Rx는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다.
이상의 화학식 (2-7), 화학식 (2-8) 및 화학식 (2-9)에 있어서, Rx의 탄소수 1∼4의 알킬기란, 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기 등이며, 탄소수 6∼12의 아릴기로서는, 페닐기, 톨루일기, 크실릴기 및 나프틸기 등이다.
상기 시아닌 색소로서는, 화학식 (2-10)으로 표시되는 화합물 및 화학식 (2-11)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00007
상기 화학식 (2-10)에서,
D1 및 D2는 서로 독립적으로 화학식 (2-10a) 내지 화학식 (2-10d) 중 어느 하나로 표시되는 기를 나타낸다.
Figure pat00008
n5는 1∼3의 정수를 나타낸다.
Figure pat00009
상기 화학식 (2-11)에서,
D3 및 D4는 서로 독립적으로 화학식 (2-11a) 내지 화학식 (2-11h) 중 어느 하나로 표시되는 기를 나타낸다.
Figure pat00010
n6은 1∼3의 정수를 나타낸다.
상기 편광층 형성용 조성물에 있어서의 이색성 색소의 함유량은, 이 이색성 색소의 종류 등에 따라 적절하게 조절할 수 있지만, 예컨대, 중합성 액정 화합물의 합계 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부 이상 50 질량부 이하가 바람직하고, 0.1 질량부 이상 20 질량부 이하가 보다 바람직하며, 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하가 더욱 바람직하다. 이색성 색소의 함유량이, 이 범위 내이면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고, 고차의 스메틱상의 액정 상태를 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 중합시킬 수 있다. 이색성 색소의 함유량이 지나치게 많으면, 중합성 액정 화합물의 배향을 저해할 우려가 있다. 그 때문에, 중합성 액정 화합물이, 고차의 스메틱상의 액정 상태를 유지할 수 있는 범위에서, 이색성 색소의 함유량을 정할 수도 있다.
상기 편광층 형성용 조성물은 용제를 함유한다. 이 용제는, 이용하는 중합성 액정 화합물의 용해성 등을 고려하여 적절하게 바람직한 것을 선택할 수 있다. 단, 상기 중합성 액정 화합물의 중합 반응의 진행을 현저히 방해하지 않는 불활성 용제인 것이 바람직하다. 이러한 용제로서는, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알콜, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알콜 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 및 젖산에틸 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 2-헵타논 및 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산 및 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔 및 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제; 아세토니트릴 등의 니트릴 용제; 테트라히드로푸란 및 디메톡시에탄 등의 에테르 용제; 클로로포름 및 클로로벤젠 등의 염소 함유 용제 등을 들 수 있다. 이들 용제는 단독으로 이용하여도 좋고, 복수 종을 조합하여 이용하여도 좋다.
용제의 함유량은, 상기 편광층 형성용 조성물의 총량에 대하여 50∼98 질량%가 바람직하다. 환언하면, 편광층 형성용 조성물에 있어서의 고형분은, 2∼50 질량%가 바람직하다. 고형분이 2 질량% 이상이면, 본 편광자가 갖는 편광층으로서 필요한 이색성을 얻을 수 있다. 한편, 이 고형분이 50 질량% 이하이면, 편광층 형성용 조성물의 점도가 낮아지기 때문에, 편광층의 두께가 거의 균일해짐으로써 이 편광층에 불균일이 쉽게 발생하지 않게 되는 경향이 있다. 또한, 이러한 고형분은, 전술한 편광층의 두께를 형성할 수 있도록 하여 정할 수 있다.
상기 편광층 형성용 조성물은, 중합 개시제를 함유한다. 이 중합 개시제는, 중합성 액정 화합물의 중합 반응을 개시할 수 있는 화합물로서, 보다 저온 조건 하에서, 상기 중합 반응을 개시할 수 있는 점에서, 광중합 개시제가 바람직하다. 구체적으로는, 저온(이 저온이란 전술한 바와 같이, 70℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이하의 온도를 말함) 조건 하, 광의 작용에 의해 활성 라디칼 또는 산을 발생할 수 있는 화합물이 광중합 개시제로서 이용된다. 이 광중합 개시제 중에서도, 광의 작용에 의해 라디칼을 발생하는 것이 보다 바람직하다.
상기 광중합 개시제로서는, 예컨대 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 알킬페논 화합물, 아실포스핀옥사이드 화합물, 트리아진 화합물, 요오드늄염 및 술포늄염 등을 들 수 있다.
이하, 이 광중합 개시제의 구체예를 든다.
벤조인 화합물로서는, 예컨대, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.
벤조페논 화합물로서는, 예컨대, 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐술파이드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 및 2,4,6-트리메틸벤조페논 등을 들 수 있다.
알킬페논 화합물로서는, 예컨대, 디에톡시아세토페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1,2-디페닐-2,2-디메톡시에탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 및 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머 등을 들 수 있다.
아실포스핀옥사이드 화합물로서는, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드 등을 들 수 있다.
트리아진 화합물로서는, 예컨대, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 및 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 등을 들 수 있다.
광중합 개시제는, 시장에서 용이하게 입수할 수 있는 것을 이용할 수도 있다. 시판되고 있는 광중합 개시제로서는, "일가큐어(Irgacure) 907", "일가큐어 184", "일가큐어 651", "일가큐어 819", "일가큐어 250", "일가큐어 369"[치바·재팬(주)]; "세이크올 BZ", "세이크올 Z", "세이크올 BEE"[세이코카가쿠(주)]; "카야큐어(kayacure) BP100"[니혼카야쿠(주)]; "카야큐어 UVI-6992"(다우사 제조); "아데카옵토머 SP-152", "아데카옵토머 SP-170"[(주)ADEKA]; "TAZ-A", "TAZ-PP"(니뽄시이벨헤그너사); 및 "TAZ-104"(산와케미컬사) 등을 들 수 있다.
상기 편광층 형성용 조성물에 있어서의 중합 개시제의 함유량은, 이 편광층 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양에 따라 적절하게 조절할 수 있지만, 예컨대, 중합성 액정 화합물의 합계 100 질량부에 대한 중합 개시제의 함유량은, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5∼8 질량부가 더욱 바람직하다. 중합성 개시제의 함유량이, 이 범위 내이면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고 중합시킬 수 있기 때문에, 고차 스메틱상의 액정 상태를 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 중합시킬 수 있다.
상기 편광층 형성용 조성물이 광중합 개시제를 함유하는 경우, 이 편광층 형성용 조성물에는 광증감제를 함유하고 있어도 좋다. 이 광증감제로서는, 예컨대, 크산톤 및 티오크산톤 등의 크산톤 화합물(예컨대, 2,4-디에틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤 등); 안트라센 및 알콕시기 함유 안트라센(예컨대, 디부톡시안트라센 등) 등의 안트라센 화합물; 페노티아진 및 루브렌 등을 들 수 있다.
편광층 형성용 조성물이 광중합 개시제 및 광증감제를 함유하는 것인 경우, 이 편광층 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 중합 반응을 보다 촉진시킬 수 있다. 이러한 광증감제의 사용량은, 병용하는 광중합 개시제 및 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양에 따라 적절하게 조절할 수 있지만, 예컨대, 중합성 액정 화합물의 합계 100 질량부에 대하여, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5∼8 질량부가 더욱 바람직하다.
상기 편광층 형성용 조성물에 광증감제를 함유시킴으로써, 중합성 액정 화합물의 중합 반응을 촉진시킬 수 있는 것을 설명하였지만, 이 중합 반응을 안정적으로 진행시키기 위해서, 상기 편광층 형성용 조성물에는 중합 금지제를 적절히 함유시킬 수도 있다. 중합 금지제를 함유함으로써, 중합성 액정 화합물의 중합 반응의 진행 정도를 컨트롤할 수 있다.
상기 중합 금지제로서는, 예컨대 히드로퀴논, 알콕시기 함유 히드로퀴논, 알콕시기 함유 카테콜(예컨대, 부틸카테콜 등), 피로갈롤, 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시라디칼 등의 라디칼 보충제; 티오페놀류; β-나프틸아민류 및 β-나프톨류 등을 들 수 있다.
상기 편광층 형성용 조성물에 중합 금지제를 함유시키는 경우, 그 함유량은, 이용하는 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양과 광증감제의 사용량 등에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 예컨대, 중합성 액정 화합물의 합계 100 질량부에 대한 중합 금지제의 함유량은, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하며, 0.5∼8 질량부가 더욱 바람직하다. 중합 금지제의 함유량이, 이 범위 내이면, 상기 편광층 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물 또는 중합성 액정 조성물의 배향을 어지럽히지 않고 중합시킬 수 있기 때문에, 상기 중합성 액정 화합물 또는 중합성 액정 조성물이 고차 스메틱상의 액정 상태를 양호하게 유지한 채로, 중합시킬 수 있다.
이상 설명한 편광층 형성용 조성물을, 투명 기재 및 배향층을 구비한 적층판의 배향층 상에 도포하여 제1 도포막을 얻고, 이 제1 도포막 중에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건으로 건조시킴으로써 제1 건조 피막이 형성된다.
상기 적층판으로의 상기 편광층 형성용 조성물을 도포하는 방법(도포 방법)으로서는 예컨대, 압출 코팅법, 다이렉트 그라비아 코트법, 리버스 그라비아 코트법, CAP 코트법, 다이코트법, 딥코트법, 바코트법 및 스핀코트법 등을 들 수 있다. 또한, 이들 도포 방법은, 배향층 형성용 조성물을 투명 기재 상에 도포할 때에도 적용할 수 있다. 또한, 도포 조건은, 얻어지는 편광층의 두께가 전술한 바람직한 범위가 되도록 하여 설정된다.
계속해서, 상기 제1 도포막을 건조시킴으로써, 이 제1 도포막으로부터 용제를 제거하고, 제1 건조 피막을 형성한다. 용제의 제거시에는, 이 제1 도포막에 포함되는 용제 이외의 휘발성 성분도 함께 제거된다. 용제의 제거 방법은 통상, 건조 수단(건조법)이 이용되며, 자연 건조법, 통풍 건조법 또는 감압 건조법, 혹은 이들을 조합하여 행할 수 있다. 또한, 건조법은 어느 것을 이용하여도 좋지만, 이 제1 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 중합되지 않도록 건조 조건을 설정하는 것이 바람직하다.
<공정 (3)>
공정 (3)에 있어서는, 상기 제1 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 조성물의 액정 상태를 스메틱 액정 상태로 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써, 상기 제1 건조 피막으로부터 편광층을 형성한다.
<편광층의 형성>
상기 제1 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물의 액정 상태를 스메틱상(이하, 경우에 따라 「스메틱상」 또는 「스메틱상의 액정 상태」라고 함)으로 하기 위해서는, 상기 제1 건조 피막을 적절한 온도로 가열하면 되고, 바꾸어 말하면, 상기 제1 건조 피막을 갖는 적층판으로 이루어지는 것을, 상전이 온도로부터 구한 적절한 온도로 가열하면 된다. 또한, 스메틱상을 형성하는 데 있어서, 일단, 이 제1 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물의 액정 상태를 네마틱상(네마틱 액정 상태)으로 한 후, 이 네마틱상을 스메틱상으로 전이시키면 바람직하다. 이와 같이 네마틱상을 경유하여 스메틱상을 형성하기 위해서는 예컨대, 제1 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱상의 액정 상태로 상전이하는 온도 이상으로 가열하고, 계속해서 상기 중합성 액정 화합물이 스메틱상의 액정 상태를 나타내는 온도까지 냉각시키는 방법이 채용된다.
네마틱상을 경유하여 스메틱상의 액정 상태를 형성하는 데 있어서는, 상기 편광층 형성용 조성물은, 전술한 레벨링제를 함유하고 있으면 특히 바람직하다. 액정 상태를 형성할 때, 상기 제1 건조 피막에 레벨링제가 포함되어 있으면, 이 제1 건조 피막 중에서, 레벨링제가 유동하기 쉬워져서 중합성 액정 화합물 또는 중합성 액정 조성물이 수평 배향하기 쉬워진다고 하는 이점이 있다. 네마틱상 및 스메틱상을 형성할 때의 온도로서는, 네마틱 상전이점 이상, 또한 네마틱 상전이점보다 100℃ 높은 온도 이하의 범위가 바람직하고, 네마틱 상전이점 이상, 네마틱 상전이점보다 50℃ 높은 온도 이하의 범위가 보다 바람직하다. 원하는 액정상을 배향시키기 위한 가열 처리와, 전술한 용제의 건조 처리는, 동시에 행할 수도 있다.
상기 중합성 액정 화합물을 중합시킬 때, 스메틱상의 액정 상태를 양호하게 유지하기 위해서도, 상기 중합성 액정 화합물로서, 2종 이상의 중합성 액정 화합물로 이루어진 중합성 액정 혼합물(보다 바람직하게는, 2종 이상의 중합성 스메틱 액정 화합물로 이루어진 중합성 액정 혼합물)을 포함하는 편광층 형성용 조성물을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 중합성 액정 조성물에 있어서의 각 중합성 액정 화합물의 함유량비를 조정한 편광층 형성용 조성물을 이용하면, 네마틱상을 경유하여 스메틱상의 액정 상태를 형성한 후에, 일시적으로 과냉각 상태를 형성하는 것이 가능하고, 고차의 스메틱상의 액정 상태를 용이하게 유지하기 쉽다고 하는 이점이 있다.
여기서는, 상기 편광층 형성용 조성물에 광중합 개시제를 함유시켜, 제1 건조 피막 중의 중합성 액정 화합물의 액정 상태를 스메틱상으로 한 후, 이 스메틱상의 액정 상태를 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 광중합시키는 방법에 대해서 상세히 설명한다. 광중합에 있어서, 제1 건조 피막에 조사하는 광선으로서는, 이 제1 건조 피막에 포함되는 광중합 개시제의 종류 또는 중합성 액정 화합물의 종류(특히, 이 중합성 액정 화합물이 갖는 광중합성 기의 종류) 및 그 양에 따라 적절하게, 가시광, 자외광 및 레이저광으로 이루어진 군으로부터 선택되는 광이나 활성 전자선에 의해 행할 수 있다. 이들 중, 중합 반응의 진행을 컨트롤하기 쉬운 점이나, 광중합에 따른 장치로서 당분야에서 광범위하게 이용되고 있는 것을 사용할 수 있다고 하는 점에서, 자외광이 바람직하다. 따라서, 자외광에 의해, 광중합할 수 있도록, 상기 편광층 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물이나 광중합 개시제의 종류를 선택해 두면 바람직하다. 또한, 중합시킬 때에는, 자외광 조사와 함께 적당한 냉각 수단에 의해 제1 건조 피막을 냉각시킴으로써 중합 온도를 컨트롤할 수도 있다. 이러한 냉각 수단의 채용에 의해 보다 저온으로 중합성 액정 화합물의 중합을 실시할 수 있으면, 전술한 투명 기재나 배향층이 비교적, 내열성이 낮은 것을 이용했다고 해도, 적절히 편광층을 형성할 수 있다고 하는 이점도 있다. 또한, 광중합할 때, 마스킹이나 현상을 행하는 등에 의해, 패터닝된 편광층을 얻을 수도 있다.
이상과 같은 광중합을 행함으로써, 상기 중합성 액정 화합물은, 스메틱상, 바람직하게는, 이미 예시한 바와 같은 고차의 스메틱상의 액정 상태를 유지한 채로, 중합하여, 편광층이 형성된다. 중합성 액정 화합물 또는 중합성 액정 조성물이 스메틱상의 액정 상태를 유지한 채로, 중합하여 얻어지는 편광층은, 종래의 편광층, 즉, 네마틱상의 액정 상태를 유지한 채로, 중합성 액정 화합물 등을 중합시켜 얻어지는 편광층과 비교하여 훨씬 편광 성능이 높다고 하는 이점이 있다.
또한, 이렇게 해서 형성된 편광층은, X선 회절 측정에 있어서 블랙 피크가 얻어지는 것이면 특히 바람직하다. 이러한 블랙 피크가 얻어지는 편광층으로서는, 예컨대, 헥사틱상 또는 크리스탈상에서 유래되는 회절 피크를 나타내는 편광층을 들 수 있다. 또한, 이러한 X선 회절 측정의 측정 조건은 예컨대, 본원의 실시예에 기재한 조건 등을 들 수 있다.
<공정 (4)>
공정 (4)에 있어서는, 공정 (3)에서 얻어지는, 투명 기재 상에, 배향층 및 편광층이 이 순서로 설치된 적층판의 편광층 상에 보호층을 형성하는 공정이다. 본 편광자에 있어서의 편광층이, 예컨대, 스메틱 B상과 같은, 보다 고차의 스메틱상의 액정 상태로 중합성 액정 화합물을 중합시켜 형성한 편광층인 경우, 이 편광층은 현저히, 외부 환경의 인자에 의해 변질되는 경우가 있다. 편광층 상에 보호층을 형성함으로써, 이러한 편광층의 변질을 매우 유효하게 방지할 수 있다.
공정 (4)로서는,
상기 공정 (3)에서 형성된 상기 편광층 상에, 다작용 아크릴레이트와 용제를 함유하는 보호층 형성용 조성물 1을 도포하여, 상기 편광층 상에 제2 도포막을 형성하고, 이 제2 도포막에 포함되는 상기 다작용 아크릴레이트를 중합시킴으로써, 상기 제2 도포막으로부터 보호층을 형성하는 공정 (4-1),
상기 공정 (3)에서 형성된 상기 편광층 상에, 다작용 아크릴레이트를 중합시켜 얻어지는 폴리머 또는 올리고머와 물을 함유하는 보호층 형성용 조성물 2를 도포하여, 상기 편광층 상에 제2 도포막을 형성하고, 이 제2 도포막을 건조시킴으로써, 이 제2 도포막으로부터 보호층을 형성하는 공정 (4-2), 및
상기 공정 (3)에서 형성된 상기 편광층 상에, 수용성 폴리머와 물을 함유하는 보호층 형성용 조성물 3을 도포하여, 상기 편광층 상에 제2 도포막을 형성하고, 이 제2 도포막을 건조시킴으로써, 이 제2 도포막으로부터 보호층을 형성하는 공정 (4-3)
등을 들 수 있다.
상기 공정 (3)에서 형성된 상기 편광층 상에, 다작용 아크릴레이트와 용제를 함유하는 보호층 형성용 조성물 1을 도포하여, 상기 편광층 상에 제2 도포막을 형성하고, 이 제2 도포막에 포함되는 상기 다작용 아크릴레이트를 중합시킴으로써, 상기 제2 도포막으로부터 보호층을 형성하는 방법에 대해서 설명한다. 이러한 보호층 형성용 조성물 1로부터 보호층을 형성하는 방법은, 그 조작이 매우 간편하다고 하는 이점도 있다.
<보호층 형성용 조성물 1>
상기 보호층 형성용 조성물 1은, 다작용 아크릴레이트와 용제를 함유한다. 이 보호층 형성용 조성물 1에 함유되는 다작용 아크릴레이트란, 아크릴레이트기(CH2=CH-CO-) 및 메타크릴레이트기(CH2=C(CH3)-CO-)로 이루어진 군으로부터 선택되는 기를 분자 내에 2개 이상 가지며, 상기 화합물 (1)과 같이 액정성을 갖지 않는 화합물을 의미한다. 바람직한 다작용 아크릴레이트는, 아크릴레이트기 및 메타크릴레이트기로 이루어진 군으로부터 선택되는 기를 분자 내에 2개 내지 6개 갖는 화합물이다. 또한, 이러한 기를 2개 갖는 다작용 아크릴레이트 등을, 이 기의 수에 따라, 이하, 「2작용 아크릴레이트」 등이라 하고, 이러한 기를 3개 이상 갖는 다작용 아크릴레이트를, 「3작용 이상의 다작용 아크릴레이트」 등이라 한다.
또한, 이 보호층 형성용 조성물 1에 함유되는 다작용 아크릴레이트는, 이 다작용 아크릴레이트를 경화 반응시켜 보호층으로 했을 때, 이러한 보호층이 광, 특히 가시광을 투과할 수 있을 정도의 투명성을 갖는 것이 선택된다. 또한, 여기서 말하는 「가시광을 투과할 수 있을 정도의 투명성」이란, 상기 투명 기재의 투명성에 대해서 설명한 것과 동일한 의미이다.
여기서, 바람직한 다작용 아크릴레이트를 예시한다.
아크릴레이트기 및 메타크릴레이트기로 이루어진 군으로부터 선택되는 기를 분자 내에 2개 갖는 2작용 아크릴레이트로서는, 1,3-부탄디올디(메트)아크릴레이트; 1,3-부탄디올(메트)아크릴레이트; 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트; 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트; 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 테트라에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트; 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트; 비스페놀 A의 비스(아크릴로일옥시에틸)에테르; 에톡시화 비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트; 프로폭시화 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트; 에톡시화 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트 및 3-메틸펜탄디올디(메트)아크릴레이트 등이 예시된다.
아크릴레이트기 및 메타크릴레이트기로 이루어진 군으로부터 선택되는 기를 분자 내에 3개 내지 6개 갖는 3작용 이상 6작용 이하의 다작용 아크릴레이트로서는,
트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트; 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메트)아크릴레이트; 에톡시화 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 프로폭시화 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트; 트리펜타에리스리톨옥타(메트)아크릴레이트;
펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트와 산무수물과의 반응물; 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트와 산무수물과의 반응물;
트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트와 산무수물과의 반응물;
카프로락톤 변성 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트트리(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨테트라(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨헥사(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨옥타(메트)아크릴레이트; 카프로락톤 변성 펜타에리스리톨트리(메트)아크릴레이트와 산무수물과의 반응물; 카프로락톤 변성 디펜타에리스리톨펜타(메트)아크릴레이트와 산무수물과의 반응물 및 카프로락톤 변성 트리펜타에리스리톨헵타(메트)아크릴레이트와 산무수물 등을 들 수 있다. 또한, 여기에 나타낸 다작용 아크릴레이트의 구체예에 있어서, (메트)아크릴레이트란, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미한다. 또한, 카프로락톤 변성이란, (메트)아크릴레이트 화합물의 알콜 유래 부위와 (메트)아크릴로일옥시기 사이에 카프로락톤의 개환체 또는 개환 중합체가 도입되어 있는 것을 의미한다.
표면 경도가 큰 보호층을 얻기 위해서는, 전술한 다작용 아크릴레이트의 구체예 중, 3작용 이상의 다작용 아크릴레이트를 이용하는 것이 바람직하고, 6작용 아크릴레이트를 이용하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 상기 보호층 형성용 조성물 1은, 다작용 아크릴레이트가 1종 함유되어 있어도 좋고, 복수 종의 다작용 아크릴레이트가 함유되어 있어도 좋다.
또한, 보호층 형성용 조성물 1의 인쇄성이나, 얻어지는 보호층의 점착성의 점에서, 상기 보호층 형성용 조성물 1에는, 바인더 수지를 함유시킬 수도 있다.
이 바인더 수지로서는, 불포화 카르복실산 및 불포화 카르복실산 무수물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 단량체와, 이 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체의 공중합체 등이 예시된다.
불포화 카르복실산의 구체예는, 아크릴산, 메타크릴산 및 크로톤산 등의 불포화 모노카르복실산류; 말레산, 푸마르산, 시트라콘산, 메사콘산 및 이타콘산 등의 불포화 디카르복실산류; 숙신산모노[2-(메트)아크릴로일옥시에틸], 프탈산모노[2-(메트)아크릴로일옥시에틸] 등의 2가 이상의 다가 카르복실산의 불포화 모노[(메트)아크릴로일옥시알킬]에스테르류; α-(히드록시메틸)아크릴산 등의, 동일 분자 중에 히드록시기 및 카르복시기를 함유하는 불포화 아크릴레이트류 등을 들 수 있다. 불포화 카르복실산 무수물이란, 여기에 나타낸 불포화 카르복실산의 무수물이 해당된다. 이들 중에서도 상기 바인더 수지 제조용 단량체로서는, 아크릴산, 메타크릴산 및 무수 말레산 등이 바람직하다. 이들 아크릴산, 메타크릴산 및 무수 말레산은, 여러 가지 다른 모노머와 공중합할 때의 중합 반응성이 양호하여, 얻어지는 바인더 수지의 유리 전이 온도(Tg) 및 기계 특성이 높고, 점착성이 없기 때문에 바람직하게 이용된다. 또한, 바인더 수지를 제조할 때, 불포화 카르복실산 및 불포화 카르복실산 무수물로 이루어진 군으로부터 선택되는 단량체는, 단독 종을 이용하여도 좋고, 복수 종을 이용하여도 좋다.
불포화 카르복실산 및 불포화 카르복실산 무수물로 이루어진 군으로부터 선택되는 단량체와 공중합 가능한 다른 단량체로서는,
메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, sec-부틸(메트)아크릴레이트 및 tert-부틸(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴산알킬에스테르류;
시클로헥실(메트)아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실(메트)아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일(메트)아크릴레이트(해당 기술 분야에서는, 관용명으로서, 디시클로펜타닐(메트)아크릴레이트라 불리고 있음), 디시클로펜타닐옥시에틸(메트)아크릴레이트 및 이소보로닐(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴산 환상 알킬에스테르류;
시클로헥실아크릴레이트, 2-메틸시클로헥실아크릴레이트, 트리시클로[5.2.1.02,6]데칸-8-일아크릴레이트(해당 기술 분야에서 관용명으로서 디시클로펜타닐아크릴레이트라고 불리고 있음), 디시클로펜타옥시에틸아크릴레이트 및 이소보로닐아크릴레이트 등의 아크릴산 환상 알킬에스테르류;
페닐(메트)아크릴레이트 및 벤질(메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴산아릴에스테르류;
*말레산디에틸, 푸마르산디에틸 및 이타콘산디에틸 등의 디카르복실산디에스테르;
2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트 및 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트 등의 히드록시알킬에스테르류;
비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-메틸비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-에틸비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-히드록시비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-카르복시비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-히드록시메틸비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-(2'-히드록시에틸)비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-메톡시비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-에톡시비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5,6-디히드록시비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5,6-디카르복시비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5,6-디(히드록시메틸)비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5,6-디(2'-히드록시에틸)비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5,6-디메톡시비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5,6-디에톡시비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-히드록시-5-메틸비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-히드록시-5-에틸비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-카르복시-5-메틸비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-카르복시-5-에틸비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-히드록시메틸-5-메틸비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-카르복시-6-메틸비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-카르복시-6-에틸비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5,6-디카르복시비시클로[2.2.1]헵토-2-엔 무수물(하이믹산 무수물), 5-tert-부톡시카르보닐비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-시클로헥실옥시카르보닐비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5-페녹시카르보닐비시클로[2.2.1]헵토-2-엔, 5,6-디(tert-부톡시카르보닐)비시클로[2.2.1]헵토-2-엔 및 5,6-디(시클로헥실옥시카르보닐)비시클로[2.2.1]헵토-2-엔 등의 비시클로 불포화 화합물류;
N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, N-벤질말레이미드, N-숙신이미딜-3-말레이미드벤조에이트, N-숙신이미딜-4-말레이미드부틸레이트, N-숙신이미딜-6-말레이미드카프로에이트, N-숙신이미딜-3-말레이미드프로피오네이트 및 N-(9-아크리딘일)말레이미드 등의 디카르보닐이미드 유도체류;
스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 비닐톨루엔, p-메톡시스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 염화비닐, 염화비닐리덴, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 아세트산비닐, 1,3-부타디엔, 이소프렌 및 2,3-디메틸-1,3-부타디엔 등을 들 수 있다.
상기 보호층 형성용 조성물 1에 함유되는 용제는, 예컨대, 상기 편광층 형성용 조성물에 함유되는 용제로서 예시한 것과 같은 것 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 상기 보호층 형성용 조성물 1에 함유되는 용제는, 알콜 용제 및 에테르 용제로 이루어진 군으로부터 선택되는 용제를 포함하는 것이면 바람직하고, 실질적으로 알콜 용제 및/또는 에테르 용제로 이루어지면 더욱 바람직하다. 여기서, 「실질적으로 알콜 용제 및/또는 에테르 용제로 이루어진 용제」란, 상기 알콜 용제 이외의 용제가 거의 포함되지 않는 것, 상기 에테르 용제 이외의 용제가 거의 포함되지 않는 것, 상기 알콜 용제 및 상기 에테르 용제 이외의 용제가 거의 포함되지 않는 것 중 어느 하나이다. 단, 실질적으로 알콜 용제 및/또는 에테르 용제로 이루어진 용제에는, 뜻하지 않게 함유되는 수분 등은, 보호층을 형성할 수 있을 정도의 미량이라면 함유되어 있어도 좋다. 상기 알콜 용제는 전술한 바와 같이, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알콜, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등을 들 수 있다. 상기 에테르 용제로서는 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 상기 편광층 형성용 조성물에 함유되는 용제로서는, 에탄올, 이소프로필알콜, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 및 이들로부터 선택되는 복수 종의 혼합 용매가 보다 바람직하다.
상기 보호층 형성용 조성물 1에 함유되는 용제가 실질적으로, 알콜 용제 및/또는 에테르 용제로 이루어진 것인 경우, 편광층 상에 상기 보호층 형성용 조성물 1을 도포했을 때, 편광층의 배향 상태가 현저히 손상되지 않게 이 배향 상태를 유지한 채로, 보호층을 형성할 수 있다. 그 점에서, 이 보호층 형성용 조성물 1에 함유되는 용제는, 실질적으로 알콜 용제 및/또는 에테르 용제로 이루어진 것이면, 본 편광자를 안정적으로 제조할 수 있다. 또한, 이와 같이 보호층 형성용 조성물 1을 이용하여 보호층을 형성하는 방법은, 그 조작이 간편하다고 하는 점에서도 유리하다. 또한, 보호층 형성용 조성물 1에 함유되는 용제의 함유량은, 이 보호층 형성용 조성물 1을 편광층 상에 도포할 때의 도포성을 고려하여 정하면 좋지만, 예컨대, 이 보호층 형성용 조성물 1의 총량 100 질량부에 대하여, 용제의 함유량이 10∼80 질량부이면 바람직하고, 20∼60 질량부이면 더욱 바람직하다.
보호층 형성용 조성물 1로부터 보호층을 형성할 때에는, 이 보호층 형성용 조성물 1에 함유되는 다작용 아크릴레이트를 중합하여 경화시키는 것이 필요하다. 이 다작용 아크릴레이트의 중합에 있어서도, 상기 편광층 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 중합에서 설명한 바와 같은 광중합이 바람직하다. 상기 다작용 아크릴레이트의 광중합은, 상기 보호층 형성용 조성물 1에 의해 상기 편광층상에 형성된 제2 건조 피막에 대하여, 가시광이나 자외선을 조사함으로써 실시할 수 있다. 또한, 다작용 아크릴레이트의 광중합을 효율적으로 실시시키기 위해서는, 상기 보호층 형성용 조성물 1에는 광중합 개시제를 함유시켜 두면 바람직하다. 이 광중합 개시제로서는, 상기 편광층 형성용 조성물에 함유시키는 광중합 개시제로서 예시한 것과 같은 것이 예시된다.
이하, 보호층 형성의 조작을 간단히 설명한다.
보호층을 형성하기 위해서는, 우선, 상기 보호층 형성용 조성물 1을 상기 편광층 상에 도포하여 제2 도포막을 형성한다. 이러한 보호층 형성용 조성물 1의 도포 방법은, 예컨대, 상기 편광층 형성용 조성물을 도포하는 방법으로서 설명한 것과 동일하다.
다음에, 편광층 상에 도포하여 얻어진 제2 도포막으로부터 용제(바람직하게는, 알콜 용제 및/또는 에테르 용제)를 제거하고, 제2 건조 피막을 얻는다. 이러한 건조도, 상기 제1 도포막으로부터 상기 제1 건조 피막을 형성하는 건조 방법으로서 예시한 것과 동일한 방법을 채용할 수 있다. 상기 제2 건조 피막을 건조시키는 과정에서는, 건조 중에 제2 건조 피막 중에, 상기 편광층으로부터, 미중합의 중합성 액정 화합물이 혼입되지 않도록 해야 한다. 그것을 위한 온도 조건으로서는, 0℃∼60℃ 정도의 범위가 바람직하고, 20℃∼50℃ 정도의 범위가 더욱 바람직하다. 상기 보호층 형성용 조성물 1에 함유되는 용제가, 보다 바람직한 것으로서 설명한 용제인 경우, 이러한 적합한 온도 조건에 따라 제2 도포막을 건조시킬 수 있다. 또한, 이러한 온도 범위에서 건조를 실시하기 위해서, 상기 보호층 형성용 조성물 1에 함유되는 용제의 종류에 따라서는 적절한 감압 조건 하에, 제2 도포막을 유지하여도 좋다.
용제로서 실질적으로 알콜 용제 및/또는 에테르 용제로 이루어진 보호층 형성용 조성물 1을 상기 편광층 상에 도포한 경우, 이 편광층의 성질을 손상시키지 않는 것을 본 발명자는 발견하고 있다. 따라서, 이러한 보호층 형성용 조성물 1을 이용하여 편광층 상에 보호층을 형성하면, 본 편광자가 갖는 편광층의 시간 경과에 따른 변질을 보호층에 의해 양호하게 방지할 수 있을 뿐 아니라, 보호층 형성시에 편광층의 성질을 손상시키는 것을 양호하게 방지할 수 있다. 이러한 효과는, 종래의 편광자의 제조에서는 즉시 발견할 수 없는 것으로서, 본 발명자의 독자적인 지견에 기초한 것이다.
상기 공정 (3)에서 형성된 상기 편광층 상에, 다작용 아크릴레이트를 중합시켜 얻어지는 폴리머 또는 올리고머와 물을 함유하는 보호층 형성용 조성물 2를 도포하여, 상기 편광층 상에 제2 도포막을 형성하고, 이 제2 도포막을 건조시킴으로써, 이 제2 도포막으로부터 보호층을 형성하는 방법에 대해서 설명한다. 이러한 보호층 형성용 조성물 2로부터 보호층을 형성하는 방법은, 그 조작이 매우 간편하다고 하는 이점도 있다.
<보호층 형성용 조성물 2>
상기 보호층 형성용 조성물 2는, 다작용 아크릴레이트를 중합시켜 얻어지는 폴리머 또는 올리고머와 물을 함유한다. 다작용 아크릴레이트를 중합시켜 얻어지는 폴리머 또는 올리고머로서는, 예컨대, 지방족 우레탄 아크릴레이트 등을 들 수 있다.
보호층 형성용 조성물 2에 함유되는 물의 함유량은, 이 보호층 형성용 조성물 2를 편광층 상에 도포할 때의 도포성을 고려하여 정하면 좋지만, 예컨대, 이 보호층 형성용 조성물 2의 총량 100 질량부에 대하여, 물의 함유량이 50∼99 질량부이면 바람직하고, 60∼95 질량부이면 더욱 바람직하다.
이하, 보호층 형성의 조작을 간단히 설명한다.
보호층을 형성하기 위해서는, 우선, 상기 보호층 형성용 조성물 2를 상기 편광층 상에 도포하여 제2 도포막을 형성한다. 이러한 보호층 형성용 조성물 2의 도포 방법은, 예컨대, 상기 편광층 형성용 조성물을 도포하는 방법으로서 설명한 것과 동일하다.
다음에, 제2 도포막으로부터 물을 제거하고, 보호층을 얻는다. 이러한 건조는, 상기 제1 도포막의 건조 방법으로서 예시한 것과 동일한 방법을 채용할 수 있다. 온도 조건으로서는, 0℃∼100℃ 정도의 범위가 바람직하고, 20℃∼80℃ 정도의 범위가 더욱 바람직하다.
상기 공정 (3)에서 형성된 상기 편광층 상에, 수용성 폴리머와 물을 함유하는 보호층 형성용 조성물 3을 도포하여, 상기 편광층 상에 제2 도포막을 형성하고, 이 제2 도포막을 건조시킴으로써, 이 제2 도포막으로부터 보호층을 형성하는 방법에 대해서 설명한다. 이러한 보호층 형성용 조성물로부터 보호층을 형성하는 방법은, 그 조작이 매우 간편하다고 하는 이점도 있다.
<보호층 형성용 조성물 3>
상기 보호층 형성용 조성물 3은, 수용성 폴리머와 물을 함유한다. 수용성 폴리머로서는, 예컨대, 폴리비닐알콜, 에틸렌-비닐알콜 공중합체, 폴리비닐피롤리돈, 전분류, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 알긴산나트륨 등을 들 수 있고, 바람직하게는 폴리비닐알콜을 들 수 있다.
보호층 형성용 조성물 3에 함유되는 물의 함유량은, 이 보호층 형성용 조성물 3을 편광층 상에 도포할 때의 도포성을 고려하여 정하면 좋지만, 예컨대, 이 보호층 형성용 조성물 3의 총량 100 질량부에 대하여, 물의 함유량이 50∼99 질량부이면 바람직하고, 60∼95 질량부이면 더욱 바람직하다.
이하, 보호층 형성의 조작을 간단히 설명한다.
보호층을 형성하기 위해서는, 우선, 상기 보호층 형성용 조성물 3을 상기 편광층 상에 도포하여 제2 도포막을 형성한다. 이러한 보호층 형성용 조성물 3의 도포 방법은, 예컨대, 상기 편광층 형성용 조성물을 도포하는 방법으로서 설명한 것과 동일하다.
다음에, 제2 도포막으로부터 물을 제거하고, 보호층을 얻는다. 이러한 건조는, 상기 제1 도포막의 건조 방법으로서 예시한 것과 동일한 방법을 채용할 수 있다. 온도 조건으로서는, 0℃∼100℃ 정도의 범위가 바람직하고, 20℃∼80℃ 정도의 범위가 더욱 바람직하다.
보호층의 두께는, 보호층에 의해 보호하는 편광층의 종류 등에 따라 적절하게 조정할 수 있지만, 예컨대, 0.1 ㎛∼30 ㎛의 범위이면 바람직하고, 1 ㎛∼5 ㎛의 범위이면 더욱 바람직하다. 이러한 두께의 측정도, 상기 편광층의 두께의 측정방법으로서 설명한 것과 같은 것이 채용된다.
<본 편광자>
공정 (1) 내지 공정 (4)를 포함하는 제조 방법에 의해 얻어지는 본 편광자는, 보호층을 설치함으로써, 편광층 표면의 내찰상성이나 내용제성이 우수할 뿐만 아니라, 본 편광자 자체의 내열성 및 내습열성이 우수하다고 하는 점에서, 종래의 편광자보다 유리하다. 또한, 공정 (1) 내지 공정 (4)를 포함하는 본 편광자의 제조 방법의 실시형태는, 공정 (3)의 상기 제1 건조 피막을, 25±10℃의 온도 조건 하에서, 이 제1 건조 피막 중에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물 또는 중합성 액정 조성물이 스메틱 액정 상태를 유지한 채로, 중합시킨다고 하는 양태를 변경하지 않는 범위에서 각종 변형이 가능하다. 예컨대, 공정 (1)의 투명 기재와 배향층과의 적층판을 형성 또는 준비할 때, 이 투명 기재 자체가 배향 특성을 갖는 것을 이용하여도 좋고, 배향층에 덧붙여 위상차 필름을 더 적층하며, 투명 기재 상에, 배향층, 편광층, 위상차층 및 보호층의 순서로 설치된 구성으로 할 수도 있다. 또한, 공정 (4)에 있어서 형성되는 보호층 중에 자외선 흡수제나 정전 방지제 혹은 보호층의 성분과 굴절률이 상이한 비드 형상의 수지를 혼합할 수도 있다. 단, 보호층의 형성에서 이용하는 상기 보호층 형성용 조성물이, 용제로서 실질적으로 알콜 용제 및/또는 에테르 용제로 이루어진 것, 혹은 물이면 유리하기 때문에, 이러한 용제의 보호층 형성용 조성물을 이용하여 공정 (4)를 실시할 수 있는 것이 바람직하다.
이상, 본 편광자를, 투명 기재/배향층/편광층/보호층의 적층체의 형태인 경우를 중심으로 설명해 왔지만, 본 편광자에는 이들 이외의 층이 적층되어 있어도 좋다. 이미 설명한 바와 같이, 본 편광자는 위상차 필름을 더 구비하고 있어도 좋고, 반사 방지층 또는 휘도 향상 필름을 더 구비하고 있어도 좋다. 또한, 1/4 파장판과 조합하여 원편광판으로 할 수도 있다. 원편광판을 제조할 때에 이용되는 1/4 파장판은, 가시광에 대한 면내 위상차값이, 파장이 짧아짐에 따라 작아지는 특성을 갖는 것이 바람직하다.
<본 편광자의 용도>
본 편광자는, 여러 가지 표시 장치에 이용할 수 있다. 표시 장치란, 표시 소자를 갖는 장치로서, 발광원으로서 발광 소자 또는 발광 장치를 포함한다. 표시 장치로서는, 예컨대, 액정 표시 장치, 유기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치, 무기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치, 전자 방출 표시 장치[예컨대 전장 방출 표시 장치(FED), 표면 전계 방출 표시 장치(SED)], 전자 페이퍼(전자 잉크나 전기 영동 소자를 이용한 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 투사형 표시 장치[예컨대 그레이팅 라이트 밸브(GLV) 표시 장치, 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD)를 갖는 표시 장치] 및 압전 세라믹 디스플레이 등을 들 수 있다. 액정 표시 장치는, 투과형 액정 표시 장치, 반투과형 액정 표시 장치, 반사형 액정 표시 장치, 직시형 액정 표시 장치 및 투사형 액정 표시 장치 등의 모두를 포함한다. 이들 표시 장치는, 2차원 화상을 표시하는 표시 장치여도 좋고, 3차원 화상을 표시하는 입체 표시 장치여도 좋다.
본 편광자는, 특히 유기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치 또는 무기 일렉트로 루미네선스(EL) 표시 장치의 표시 장치에 특히 유효하게 이용할 수 있다.
도 1은 본 편광자의 가장 간단한 단면 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다. 투명 기재(2)로부터 순서대로 배향층(3), 편광층(4) 및 보호층(7)이 적층되어 있고, 편광층(4)은, 중합성 액정 화합물이 중합되어 이루어지는 매트릭스(5) 중에 이색성 색소(6)가 분산되어 있다.
도 2 및 도 5는 본 편광자를 이용한 액정 표시 장치(이하, 경우에 따라 「본 액정 표시 장치」라고 함)(10)의 단면 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다. 액정층(17)은 2장의 기판(14a) 및 기판(14b) 사이에 끼워져 있다.
도 4 및 도 7은, 본 편광자를 이용한 EL 표시 장치(이하, 경우에 따라 「본 EL 표시 장치」라고 함)의 단면 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 편광자를 이용한 투사형 액정 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타낸 개략도이다.
우선은, 도 2에 도시된 본 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
본 편광자는, 액정층에 대하여 광 입사측에 배치되는 것이 바람직하다. 기판(14a)의 액정층(17)측에는 컬러 필터(15)가 배치되어 있다. 컬러 필터(15)가, 액정층(17)을 사이에 두고 화소 전극(22)에 대향하는 위치에 배치되고, 블랙 매트릭스(20)가 화소 전극 사이의 경계에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 투명 전극(16)이 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20)를 덮도록 액정층(17)측에 배치되어 있다. 또한, 컬러 필터(15)와 투명 전극(16) 사이에 오버 코트층(도시하지 않음)을 갖고 있어도 좋다.
기판(14b)의 액정층(17)측에는 박막 트랜지스터(21)와 화소 전극(22)이 규칙적으로 배치되어 있다. 화소 전극(22)은, 액정층(17)을 사이에 두고 컬러 필터(15)에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 박막 트랜지스터(21)와 화소 전극(22) 사이에는 접속 구멍(도시하지 않음)을 갖는 층간 절연막(18)이 배치되어 있다.
기판(14a) 및 기판(14b)으로서는, 유리 기판 및 플라스틱 기판이 이용된다. 이러한 유리 기판이나 플라스틱 기판은, 본 편광자의 투명 기재로서 예시한 것과 동일한 재질의 것을 채용할 수 있다. 기판 상에 형성되는 컬러 필터(15)나 박막 트랜지스터(21)를 제조할 때, 고온으로 가열하는 공정이 필요한 경우는, 유리 기판이나 석영 기판이 바람직하다.
박막 트랜지스터는, 기판(14b)의 재질에 따라 최적의 것을 채용할 수 있다. 박막 트랜지스터(21)로서는, 석영 기판 상에 형성하는 고온 폴리실리콘 트랜지스터, 유리 기판 상에 형성하는 저온 폴리실리콘 트랜지스터, 유리 기판 또는 플라스틱 기판 상에 형성하는 비정질 실리콘 트랜지스터를 들 수 있다. 본 액정 표시 장치를 보다 소형화하기 위해서 드라이버 IC가 기판(14b) 상에 형성되어 있어도 좋다.
투명 전극(16)과, 화소 전극(22) 사이에는 액정층(17)이 배치되어 있다. 액정층(17)에는 기판(14a) 및 기판(14b) 사이의 거리를 일정하게 유지하기 위해서 스페이서(23)가 배치되어 있다. 또한, 도 2에서는 기둥 형상의 스페이서로 도시하지만, 이 스페이서는 기둥 형상에 한정되지 않고, 기판(14a) 및 기판(14b) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있으면, 그 형상은 임의이다.
기판(14a) 및 기판(14b)에 형성된 층 중 액정층(17)과 접촉하는 면에는 액정을 원하는 방향으로 배향시키기 위한 배향층이 각각 배치되어 있어도 좋다. 또한, 본 편광자를 액정 셀 내부에 배치, 즉, 액정층(17)에 접하는 면측에 본 편광자를 배치할 수도 있다. 이러한 형식을 이하, 「인셀 형식」이라고 한다. 이 인셀 형식의 상세한 내용은 후술한다.
각 부재는, 기판(14a), 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20), 투명 전극(16), 액정층(17), 화소 전극(22), 층간 절연막(18), 박막 트랜지스터(21) 및 기판(14b)의 순서로 적층되어 있다.
*이러한 액정층(17)을 사이에 둔 기판(14a) 및 기판(14b) 중, 기판(14b)의 외측에는 편광자(12a) 및 편광자(12b)가 설치되어 있고, 이들 중 하나 이상이 본 편광자(1)이다.
또한, 위상차층(예컨대 1/4 파장판이나 광학 보상 필름)(13a, 13b)이, 적층되어 있으면 바람직하다. 2개의 편광자 중, 편광자(12b)를 배치함으로써, 입사광을 직선편광으로 변환하는 기능을 본 액정 표시 장치(10)에 부여할 수 있다. 또한, 위상차층(13a) 및 위상차층(13b)은, 액정 표시 장치의 구조나, 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 종류에 따라서는, 배치되어 있지 않아도 좋고, 본 편광자(1)의 광 출사측(외측)에 편광 필름을 더 설치하여도 좋다.
본 편광자(1)의 외측에[본 편광자(1)에 편광 필름을 더 설치한 경우는, 그 외측에] 외광의 반사를 막기 위한 반사 방지막(11)이 배치되어 있으면 바람직하다.
전술한 바와 같이, 도 2의 본 액정 표시 장치(10)의 편광자(12a) 또는 편광자(12b)에, 본 편광자(1)를 이용할 수 있다. 본 편광자(1)를, 편광자(12a) 및/또는 편광자(12b)에 설치함으로써, 본 액정 표시 장치(10)의 박형화를 달성할 수 있다고 하는 효과가 있다.
본 편광자(1)를 편광자(12a) 또는 편광자(12b)에 이용하는 경우, 그 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다. 이것을 도 2의 점선으로 둘러싸인 A 및 B 부분의 확대도를 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2의 A 부분의 확대 모식 단면도이다. 도 3의 (A1)은, 본 편광자(1)를 편광자(12a)로서 이용하는 경우, 위상차층(13a)측으로부터 보호층(7), 편광층(4), 배향층(3) 및 투명 기재(2)가 이 순서로 배치되도록, 본 편광자(1)가 설치되어 있는 것을 나타낸다. 또한, 도 3의 (A2)는, 위상차층(13a)측으로부터, 투명 기재(2), 배향층(3), 편광층(4) 및 보호층(7)이 이 순서로 배치되도록, 본 편광자(1)가 설치되어 있는 것을 나타낸다.
도 4는 도 2의 B 부분의 확대 모식도이다. 도 4의 (B2)는, 본 편광자를 편광자(12b)로서 이용하는 경우, 위상차 필름(13b)측으로부터, 보호층(7), 편광층(4), 배향층(3) 및 투명 기재(2)가 이 순서로 배치되도록, 본 편광자(1)는 설치된다.
편광자(12b)의 외측에는 발광원인 백라이트 유닛(19)이 배치되어 있다. 백라이트 유닛(19)은, 광원, 도광체, 반사판, 확산 시트 및 시야각 조정 시트를 포함한다. 광원으로서는, 일렉트로 루미네선스, 냉음극관, 열음극관, 발광 다이오드(LED), 레이저 광원 및 수은 램프 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 광원의 특성에 맞추어 본 편광자의 종류를 선택할 수 있다.
본 액정 표시 장치(10)가 투과형 액정 표시 장치인 경우, 백라이트 유닛(19) 중의 광원으로부터 발생된 백색광은 도광체에 입사하고, 반사판에 의해 진로가 변경되어 확산 시트에서 확산되고 있다. 확산광은 시야각 조정 시트에 의해 원하는 지향성을 갖도록 조정된 후에 백라이트 유닛(19)으로부터 편광자(12b)로 입사한다.
무편광인 입사광 중, 어느 한쪽 직선편광만이 액정 패널의 편광자(12b)를 투과한다. 이 직선편광은 위상차층(13b)에 의해 원편광 혹은 타원편광으로 변환되며, 기판(14b), 화소 전극(22) 등을 순차적으로 투과하여 액정층(17)에 도달한다.
여기서 화소 전극(22)과 대향하는 투명 전극(16) 사이의 전위차의 유무에 의해 액정층(17)에 포함되는 액정 분자의 배향 상태가 변화되어 본 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 광의 휘도가 제어된다. 액정층(17)이, 편광을 그대로 투과시키는 배향 상태인 경우, 그 편광은 액정층(17), 투명 전극(16)을 투과하고, 어떤 특정 파장 범위의 광이 컬러 필터(15)를 투과하여 편광자(12a)에 도달하며, 반사 방지막(11)을 더 통과하면, 액정 표시 장치는 컬러 필터에 의해 결정되는 색을 가장 밝게 표시한다.
반대로, 액정층(17)이 편광을 변환하여 투과시키는 배향 상태인 경우, 액정층(17), 투명 전극(16) 및 컬러 필터(15)를 투과한 광은, 편광자(12a)에 흡수된다. 이것에 의해, 이 화소는 흑색을 표시한다. 이들 2개의 상태의 중간 배향 상태에서는, 본 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 광의 휘도도 상기 양자의 중간이 되기 때문에, 이 화소는 중간색을 표시한다.
본 액정 표시 장치(10)가 반투과형 액정 표시 장치인 경우, 본 편광자의 보호층측에 1/4 파장판을 더 적층시킨 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이 때, 화소 전극(22)은 투명한 재료로 형성된 투과부와, 광을 반사하는 재료로 형성된 반사부를 가지며, 투과부에서는, 전술한 투과형 액정 표시 장치와 동일하게 하여 화상이 표시된다. 한편 반사부에서는, 외광이 반사 방지막(11)의 방향으로부터 액정 표시 장치로 입사되고, 본 편광자에 더 구비된 1/4 파장판의 작용에 의해 본 편광자를 투과한 원편광이 액정층(17)을 통과하며, 화소 전극(22)에 의해 반사되어 표시에 이용된다.
다음에, 본 편광자(1)를 이용한, 인셀 형식의 적합한 액정 표시 장치[본 액정 표시 장치(24)]에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다.
본 액정 표시 장치(24)에서는, 반사 방지막(11), 기판(14a), 편광자(12a), 위상차층(13a), 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20), 투명 전극(16), 액정층(17), 화소 전극(22), 층간 절연막(18) 및 박막 트랜지스터(21), 위상차층(13b), 편광자(12b), 기판(14b) 및 백라이트 유닛(19)의 순서로 적층되고, 이 구성에서는, 본 편광자(1)는 편광자(12a)로서 이용되는 것이 바람직하다. 이 구성에서는, 본 편광자(1)는, 반사 방지막(11)측으로부터, 투명 기재(2), 배향층(3), 편광층(4) 및 보호층(7)의 순서로 배치되어 있다. 이러한 구성으로 본 편광자를 구비한 본 액정 표시 장치(24)에서는, 입사광을 직선편광으로 하는 기능이 부여되어 있다. 또한, 본 액정 표시 장치(10)와 마찬가지로, 위상차층(13a) 및 위상차층(13b)은, 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 종류에 따라서는, 배치되어 있지 않아도 좋다.
다음에, 본 편광자를 이용한, 본 EL 표시 장치에 대해서 도 4 및 도 7을 참조하여 설명한다.
EL 표시 장치(30)는, 화소 전극(35)이 형성된 기판(33) 상에, 발광원인 유기 기능층(36) 및 캐소드 전극(37)이 적층된 것이다. 기판(33)을 사이에 두고 유기 기능층(36)과 반대측에, 위상차판(32) 및 편광판(31)이 배치되고, 이러한 편광판(31)으로서 본 편광자(1)가 이용된다. 화소 전극(35)에 플러스의 전압, 캐소드 전극(37)에 마이너스의 전압을 가하여 화소 전극(35) 및 캐소드 전극(37) 사이에 직류 전류를 인가함으로써, 유기 기능층(36)이 발광한다. 발광원인 유기 기능층(36)은, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층 등으로 이루어진다. 유기 기능층(36)으로부터 출사된 광은, 화소 전극(35), 층간 절연막(34), 기판(33), 위상차판(32) 및 편광자(31)[본 편광자(1)]를 통과한다. 유기 기능층(36)을 갖는 유기 EL 표시 장치에 대해서 설명하지만, 무기 기능층을 갖는 무기 EL 표시 장치에도 적용하여도 좋다.
본 EL 표시 장치(30)를 제조하는 데에는, 우선 기판(33) 상에 박막 트랜지스터(40)를 원하는 형상으로 형성한다. 그리고 층간 절연막(34)을 성막하고, 계속해서 화소 전극(35)을 스퍼터법으로 성막하여 패터닝한다. 그 후, 유기 기능층(36)을 적층한다.
계속해서, 기판(33)의 박막 트랜지스터(40)가 설치되어 있는 면의 반대 면에, 편광자(31)[본 편광자(1)]를 설치한다. 편광자(31)와 기판(33) 사이에는 위상차층(32)을 설치하는 것이 바람직하고, 이 위상차층(32)은 1/4 파장판으로 이루어지면 더욱 바람직하다. 위상차층(32)을 설치하기 위해서는, 미리 편광자(31)[본 편광자(1)]와 위상차층(32)이 적층된 적층체(45)를 준비해 두고, 이 적층체(45)를 기판(33)에 접합시키면 된다. 이 적층체(45)를 이용하는 제조 방법의 개요를 도 5에 나타낸다.
본 편광자(1)를 편광자(31)에 이용하는 경우, 그 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다. 이것을 도 4의 점선으로 둘러싸인 C 부분의 확대도를 참조하여 설명한다.
도 6은 도 4의 C 부분의 개략을 나타낸 확대 단면도이다. 도 6의 (C1)은, 본 편광자(1)를 편광자(31)로서 이용하는 경우, 위상차층(32)측으로부터, 투명 기재(2), 배향층(3), 편광층(4) 및 보호층(7)이 이 순서로 배치되도록, 본 편광자(1)가 설치되어 있는 것을 나타낸다. 또한, 도 6의 (C2)는 위상차층(32)측으로부터, 보호층(7), 편광층(4), 배향층(3) 및 투명 기재(2)가 이 순서로 배치되도록, 본 편광자(1)가 설치되어 있는 것을 나타낸다.
다음에, 본 EL 표시 장치의 편광자 이외의 부재에 대해서 간단히 설명한다.
기판(33)으로서는, 사파이어 유리 기판, 석영 유리 기판, 소다 유리 기판 및 알루미나 등의 세라믹 기판; 구리 등의 금속 기판; 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 도시는 하지 않지만, 기판(33) 상에 열전도성막을 형성하여도 좋다. 열전도성막으로서는, 다이아몬드 박막(DLC 등) 등을 들 수 있다. 화소 전극(35)을 반사형으로 하는 경우는, 기판(33)과는 반대 방향으로 광이 출사된다. 따라서, 투명 재료뿐만 아니라, 스테인레스 등의 비투과 재료를 이용할 수 있다. 기판은 단일로 형성되어 있어도 좋고, 복수의 기판을 접착제로 접합시켜 적층 기판으로서 형성되어 있고 있어도 좋다. 또한, 이들 기판은, 판형인 것에 한정되지 않고, 필름이어도 좋다.
박막 트랜지스터(40)로서는 예컨대, 다결정 실리콘 트랜지스터 등을 이용하면 좋다. 박막 트랜지스터(40)는, 화소 전극(35)의 단부에 설치되고, 그 크기는 10 ㎛∼30 ㎛ 정도이다. 또한, 화소 전극(35)의 크기는 20 ㎛×20 ㎛∼300 ㎛×300 ㎛ 정도이다.
기판(33) 상에는 박막 트랜지스터(40)의 배선 전극이 설치되어 있다. 배선 전극은 저항이 낮고, 화소 전극(35)과 전기적으로 접속하여 저항값을 낮게 억제하는 기능이 있으며, 일반적으로는 그 배선 전극은, Al, Al 및 전이 금속(단 Ti를 제외함), Ti 또는 질화티탄(TiN) 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 사용된다.
박막 트랜지스터(40)와 화소 전극(35) 사이에는 층간 절연막(34)이 설치된다. 층간 절연막(34)은, SiO2 등의 산화규소, 질화규소 등의 무기계 재료를 스퍼터나 진공 증착으로 성막한 것, SOG(스핀·온·글래스)로 형성한 산화규소층, 포토레지스트, 폴리이미드 및 아크릴 수지 등의 수지계 재료의 도막(塗膜) 등, 절연성을 갖는 것이면 어느 것이라도 좋다.
층간 절연막(34) 상에 리브(41)를 형성한다. 리브(41)는, 화소 전극(35)의 주변부(인접 화소간)에 배치되어 있다. 리브(41)의 재료로서는, 아크릴 수지 및 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 리브(41)의 두께는, 바람직하게는 1.0 ㎛ 이상 3.5 ㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 1.5 ㎛ 이상 2.5 ㎛ 이하이다.
다음에, 투명 전극인 화소 전극(35)과, 발광원인 유기 기능층(36)과, 캐소드 전극(37)으로 이루어진 EL 소자에 대해서 설명한다. 유기 기능층(36)은 각각 1층 이상의 홀 수송층 및 발광층을 가지며, 예컨대, 전자 주입 수송층, 발광층, 정공 수송층 및 정공 주입층을 순차적으로 갖는다.
화소 전극(35)으로서는, 예컨대, ITO(주석 도프 산화인듐), IZO(아연 도프 산화인듐), IGZO, ZnO, SnO2 및 In2O3 등을 들 수 있지만, 특히 ITO나 IZO가 바람직하다. 화소 전극(35)의 두께는, 홀 주입을 충분히 행할 수 있는 일정 이상의 두께를 가지면 되며, 10 ㎚∼500 ㎚ 정도로 하는 것이 바람직하다.
화소 전극(35)은, 증착법(바람직하게는 스퍼터법)에 의해 형성할 수 있다. 스퍼터 가스로서는, 특별히 제한하지 않으며, Ar, He, Ne, Kr 및 Xe 등의 불활성 가스, 혹은 이들의 혼합 가스를 이용하면 좋다.
캐소드 전극(37)의 구성 재료로서는 예컨대, K, Li, Na, Mg, La, Ce, Ca, Sr, Ba, Al, Ag, In, Sn, Zn 및 Zr 등의 금속 원소가 이용되면 좋지만, 전극의 작동 안정성을 향상시키기 위해서는, 예시한 금속 원소로부터 선택되는 2 성분 또는 3 성분의 합금계를 이용하는 것이 바람직하다. 합금계로서는, 예컨대 Ag·Mg(Ag: 1∼20 at%), Al·Li(Li: 0.3∼14 at%), In·Mg(Mg: 50∼80 at%) 및 Al·Ca(Ca: 5∼20 at%) 등이 바람직하다.
캐소드 전극(37)은, 증착법 및 스퍼터법 등에 의해 형성된다. 캐소드 전극(37)의 두께는, 0.1 ㎚ 이상, 바람직하게는 1 ㎚∼500 ㎚ 이상인 것이 바람직하다.
정공 주입층은, 화소 전극(35)으로부터의 정공의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지며, 정공 수송층은, 정공을 수송하는 기능 및 전자를 방해하는 기능을 가지며, 전하 주입층이나 전하 수송층이라고도 부른다.
발광층의 두께, 정공 주입층과 정공 수송층을 합한 두께 및 전자 주입 수송층의 두께는 특별히 한정되지 않고, 형성 방법에 따라서도 상이하지만, 5 ㎚∼100 ㎚ 정도로 하는 것이 바람직하다. 정공 주입층이나 정공 수송층에는, 각종 유기 화합물을 이용할 수 있다. 정공 주입 수송층, 발광층 및 전자 주입 수송층의 형성에는, 균질한 박막을 형성할 수 있는 점에서 진공 증착법을 이용할 수 있다.
발광원인 유기 기능층(36)으로서는, 1중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것, 3중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것, 1중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것과 3중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것을 포함하는 것, 유기물에 의해 형성된 것, 유기물에 의해 형성된 것과 무기물에 의해 형성된 것을 포함하는 것, 고분자 재료, 저분자 재료, 고분자 재료와 저분자 재료를 포함하는 것 등을 이용할 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, EL 소자용으로서 공지된 여러 가지 것을 이용한 유기 기능층(36)을, 본 EL 표시 장치(30)에 이용할 수 있다.
캐소드 전극(37)과 봉지 뚜껑(39)의 공간에는 건조제(38)를 배치한다. 이것은, 유기 기능층(36)이 습도에 약하기 때문이다. 건조제(38)에 의해 수분을 흡수하여 유기 기능층(36)의 열화를 방지한다.
도 8은 본 EL 표시 장치(30)의 다른 양태의 단면 구성을 나타낸 개략도이다. 이 본 EL 표시 장치(30)는, 박막 봉지막(41)을 이용한 봉지 구조를 가지며, 어레이 기판의 반대면으로부터도 출사광을 얻을 수 있다.
박막 봉지막(41)으로서는 전해 콘덴서의 필름에 DLC(다이아몬드형 카본)를 증착시킨 DLC막을 이용하는 것이 바람직하다. DLC막은 수분 침투성이 매우 나쁘다고 하는 특성이 있고, 방습 성능이 높다. 또한, DLC막 등을 캐소드 전극(37)의 표면에 직접 증착시켜 형성하여도 좋다. 또한, 수지 박막과 금속 박막을 다층으로 적층하여 박막 봉지막(41)을 형성하여도 좋다.
이상과 같이 하여, 본 발명에 따른 신규한 편광자(본 편광자) 및 본 편광자를 구비한 신규한 표시 장치(본 액정 표시 장치 및 본 EL 표시 장치)가 제공된다.
마지막으로, 본 편광자(1)를 이용한 투사형 액정 표시 장치에 대해서 설명한다.
도 8은 본 편광자(1)를 이용한 투사형 액정 표시 장치를 나타낸 개략도이다.
이 투사형 액정 표시 장치의 편광 필름(142) 및/또는 편광 필름(143)으로서, 본 편광자(1)는 이용된다.
발광원인 광원(예컨대, 고압 수은 램프)(111)으로부터 출사된 광선 다발은, 우선은 제1 렌즈 어레이(112), 제2 렌즈 어레이(113), 편광 변환 소자(114), 중첩 렌즈(115)를 통과함으로써, 반광선 다발 단면에서의 휘도의 균일화와 편광화가 행해진다.
구체적으로는 광원(111)으로부터 출사된 광선 다발은, 미소한 렌즈(112a)가 매트릭스형으로 형성된 제1 렌즈 어레이(112)에 의해 다수의 미소한 광선 다발로 분할된다. 제2 렌즈 어레이(113) 및 중첩 렌즈(115)는, 분할된 광선 다발의 각각이 조명 대상인 3개의 액정 패널(140R, 140G, 140B) 전체를 조사하도록 구비되어 있고, 이 때문에, 각 액정 패널 입사측 표면은 전체가 거의 균일한 조도가 된다.
편광 변환 소자(114)는, 편광 빔 분할기 어레이에 의해 구성되며, 제2 렌즈 어레이(113)와 중첩 렌즈(115) 사이에 배치된다. 이에 따라 광원으로부터의 랜덤 편광을 미리 특정 편광 방향을 갖는 편광으로 변환하고, 후술하는 입사측 편광자에서의 광량 손실을 저감하여 화면의 휘도를 향상시키는 역할을 수행하고 있다.
상기한 바와 같이 휘도 균일화 및 편광화된 광은, 반사 미러(122)를 경유하여 RGB의 3원색으로 분리하기 위한 다이크로익 미러(121, 123, 132)에 의해 순차적으로 레드 채널, 그린 채널, 블루 채널로 분리되어 각각 액정 패널(140R, 140G, 140B)에 입사된다.
액정 패널(140R, 140G, 140B)에는, 그 입사측에는 본 발명의 편광자 필름(142)이 배치되고, 출사측에는 본 발명의 편광자 필름(143)이 각각 배치되어 있다.
RGB 각 광로에 배치되는 편광 필름(142) 및 편광 필름(143)은 각각의 흡수축이 직교하도록 배치되어 있다. 각 광로에 배치되는 각 액정 패널(140R, 140G, 140B)은, 화상 신호에 의해 화소마다 제어된 편광 상태를 광량으로 변환하는 기능을 갖는다.
본 편광자(1)는, 대응하는 채널에 적합한 이색성 색소의 종류를 선택함으로써, 블루 채널, 그린 채널 및 레드 채널 중 어느 광로에서도 내구성이 우수한 편광 필름으로서 유용하다.
액정 패널(140R, 140G, 140B)의 화상 데이터에 따라 화소마다 상이한 투과율로 입사광을 투과시킴으로써 작성된 광학상은, 크로스 다이크로익 프리즘(150)에 의해 합성되며, 투사 렌즈(170)에 의해 스크린(180)에 확대 투사된다.
전자 페이퍼로서는, 광학 이방성과 염료 분자 배향과 같은 분자에 의해 표시되는 것, 전기영동, 입자이동, 입자회전, 상변화와 같은 입자에 의해 표시되는 것, 필름의 일단이 이동함으로써 표시되는 것, 분자의 발색/상변화에 의해 표시되는 것, 분자의 광흡수에 의해 표시되는 것, 전자와 홀이 결합하여 자발광에 의해 표시되는 것 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 마이크로 캡슐형 전기영동, 수평 이동형 전기영동, 수직 이동형 전기영동, 구형 트위스트볼, 자기 트위스트볼, 원주 트위스트볼 방식, 대전 토너, 전자가루 유체, 자기영동형, 자기감열식, 일렉트로웨팅(electrowetting), 광산란(투명/백탁 변화), 콜레스테릭 액정/광도전층, 콜레스테릭 액정, 쌍안정성 네마틱 액정, 강유전성 액정, 이색성 색소·액정 분산형, 가동 필름, 류코 염료에 의한 발소색(發消色), 포토크로믹, 일렉트로크로믹, 전착(electrodeposition), 플렉시블 유기 EL 등을 들 수 있다. 전자 페이퍼는, 텍스트나 화상을 개인적으로 이용할 뿐만 아니라, 광고 표시(사이니지) 등에 이용되는 것이어도 좋다. 본 발명의 광학 필름에 따르면, 전자 페이퍼의 두께를 얇게 할 수 있다.
입체 표시 장치로서는, 예컨대 마이크로폴 방식과 같이 교대로 상이한 위상차 필름을 배열시키는 방법이 제안(일본 특허 공개 제2002-185983호 공보)되어 있지만, 본 발명의 광학 필름을 편광 필름으로서 이용하면, 인쇄, 잉크젯, 포토 리소그래피 등에 의해 패터닝이 용이하기 때문에, 표시 장치의 제조 공정을 짧게 할 수 있고, 또한 위상차 필름이 필요없게 된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 예 중의 「%」 및 「부」는 특기하지 않는 한, 질량% 및 질량부이다.
본 실시예에 있어서, 하기의 중합성 액정 화합물을 이용하였다.
화합물 (1-6)[하기 화학식 (1-6)으로 표시되는 화합물]
화합물 (1-6)은 Lub et al. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996)에 기재된 방법으로 합성하였다.
Figure pat00011
[상전이 온도의 측정]
화합물 (1-6)의 상전이 온도는, 화합물 (1-6)으로 이루어진 막의 상전이 온도를 구함으로써 확인하였다. 그 조작은 이하와 같다.
배향막을 형성한 유리 기판 상에, 화합물 (1-6)으로 이루어진 막을 형성하고, 가열하면서, 편광 현미경(BX-51, 올림푸스사 제조)에 의한 텍스쳐 관찰에 의해 상전이 온도를 확인하였다. 화합물 (1-6)으로 이루어진 막은, 120℃까지 승온한 후, 강온시에 있어서, 112℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 110℃에서 스메틱 A상으로 상전이하며, 94℃에서 스메틱 B상으로 상전이한 것을 확인하였다.
화합물 (1-7)[하기 화학식 (1-7)로 표시되는 화합물]
화합물 (1-7)은 전술한 화합물 (1-6)의 합성을 참고로 하여 합성하였다.
Figure pat00012
[상전이 온도의 측정]
화합물 (1-6)의 상전이 온도 측정과 동일하게 하여 화합물 (1-7)의 상전이 온도를 확인하였다. 화합물 (1-7)은, 140℃까지 승온한 후, 강온시에 있어서, 133℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 118℃에서 스메틱 A상으로 상전이하며, 78℃에서 스메틱 B상으로 상전이한 것을 확인하였다.
실시예 1
[편광층 형성용 조성물의 조제]
하기의 성분을 혼합하여 80℃에서 1시간 동안 교반함으로써, 편광층 형성용 조성물을 얻었다.
중합성 액정 화합물; 화합물 (1-6) 50부
화합물 (1-7) 50부
이색성 색소; 아조 색소(NKX2029; 하야시바라세이부쯔카가쿠겐큐쇼 제조) 2.5부
중합 개시제;
2-디메틸아미노-2-벤질-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(일가큐어 369; 치바스페셜티케미컬즈사 제조) 6부
레벨링제;
폴리아크릴레이트 화합물(BYK-361N; BYK-Chemie사 제조) 1.2부
용제; 시클로펜타논 250부
[상전이 온도의 측정]
화합물 (1-6) 및 화합물 (1-7)의 경우와 마찬가지로, 상기한 바와 같이 하여 조제한 편광층 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 조성물의 상전이 온도를 구하였다. 이 중합성 액정 조성물은, 120℃까지 승온한 후, 강온시에 있어서, 112℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 104℃에서 스메틱 A상으로 상전이하며, 78℃에서 스메틱 B상으로 상전이한 것을 확인하였다.
[본 편광자의 제조 및 평가]
1. 배향층의 형성
투명 기재로서 유리 기판을 이용하였다.
상기 유리 기판 상에, 폴리비닐알콜(폴리비닐알콜 1000 완전 비누화형, 와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤 제조)의 2 질량% 수용액(배향층 형성용 조성물)을 스핀 코트법에 의해 도포하여, 건조시킨 후, 두께 100 ㎚의 막을 형성하였다. 계속해서, 얻어진 막의 표면에 러빙 처리를 행함으로써 배향층을 형성하였다. 러빙 처리는, 반자동 러빙 장치(상품명: LQ-008형, 죠요코교 가부시키가이샤 제조)를 이용하여 천(상품명: YA-20-RW, 요시카와카코우 가부시키가이샤 제조)에 의해 압입량 0.15 ㎜, 회전수 500 rpm, 16.7 ㎜/s의 조건으로 행하였다. 이러한 러빙 처리에 의해 유리 기판 상에 배향층이 형성된 적층체(1)를 얻었다.
2. 편광층의 형성
적층체(1)의 배향층 상에, 상기 편광층 형성용 조성물을 스핀 코트법에 의해 도포하고, 120℃의 핫 플레이트 상에서 3분간 가열 건조시킨 후, 신속하게 70℃(강온시에 스메틱상을 나타내는 온도) 이하까지 냉각시켜 상기 배향층 상에 제1 건조 피막을 형성하였다. 이러한 제1 건조 피막에 있어서, 포함되는 중합성 액정 화합물의 액정 상태는, 스메틱 B상이었다. 계속해서, UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키 가부시키가이샤 제조)를 이용하여, 자외선을, 노광량 2400 mJ/㎠(365 ㎚ 기준)로 제1 건조 피막에 조사함으로써, 이 제1 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물을, 상기 중합성 액정 조성물의 액정 상태를 유지한 채로 중합시키고, 상기 제1 건조 피막으로부터 편광층을 형성하여 적층체(2)를 얻었다. 이 때의 편광층의 두께를 레이저 현미경(올림푸스 가부시키가이샤 제조 OLS3000)에 의해 측정한 결과, 1.8 ㎛였다.
3. X선 회절 측정
얻어진 적층체(2)의 편광층에 대하여, X선 회절 장치 X'Pert PRO MPD(스펙트리스 가부시키가이샤 제조)를 이용하여 X선 회절 측정을 행하였다. 타겟으로서 Cu를 이용하여 X선 관전류 40 mA, X선 관전압 45 kV의 조건으로 발생한 X선을 고정 발산 슬릿 1/2°를 통해 러빙 방향(미리 편광층 아래에 있는 배향층의 러빙 방향을 구해 둠)으로부터 입사시켜, 주사 범위 2θ=4.0∼40.0°의 범위에서 2θ=0.01671° 스텝으로 주사하여 측정을 행한 결과, 2θ=20.22° 부근에 피크 반가폭(FWHM)=약 0.187°의 날카로운 회절 피크(블랙 피크)가 얻어졌다. 또한, 러빙 수직 방향으로부터의 입사에서도 동등한 결과를 얻었다. 피크 위치로부터 구한 질서 주기(d)는 약 4.39Å이며, 고차 스메틱상을 반영한 구조를 형성하고 있는 것을 알았다.
4. 보호층 형성에 의한 본 편광자의 제조
적층체(2)의 편광층 상에, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(아로닉스 M-403 도아고세이 가부시키가이샤 제조 다작용 아크릴레이트) 50부, 아크릴레이트 수지(에베크릴 4858 다이셀UCB 가부시키가이샤 제조) 50부, 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온(일가큐어 907; 치바스페셜티케미컬즈사 제조) 3부를 이소프로판올 250부에 용해한 용액(보호층 형성용 조성물)을 스핀 코트법에 의해 도포하고, 50℃의 핫 플레이트 상에서 1분간 가열 건조시킨 후, UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키 가부시키가이샤 제조)를 이용하여, 자외선을 노광량 400 mJ/㎠(365 ㎚ 기준)로 조사함으로써, 상기 편광층 상에 보호층을 형성함으로써 본 편광자(이하, 「본 편광자 A」라고 함)를 제조하였다. 이 때의 보호층을 레이저 현미경(올림푸스 가부시키가이샤 제조 OLS3000)에 의해 측정한 결과, 2.8 ㎛였다.
5. 이색비의 측정
본 편광자의 유용성을 확인하기 위해서, 이하와 같이 하여 이색비를 측정하였다.
극대 흡수 파장에 있어서의 투과축 방향의 흡광도(A1) 및 흡수축 방향의 흡광도(A2)를, 분광 광도계(시마즈세이사큐쇼 가부시키가이샤 제조 UV-3150)에 편광자가 부착된 폴더를 세팅한 장치를 이용하여 더블빔법으로 측정하였다. 이 폴더는, 기준측은 광량을 50% 커트하는 메쉬를 설치하였다. 측정된 투과축 방향의 흡광도(A1) 및 흡수축 방향의 흡광도(A2)의 값으로부터, 비(A2/A1)를 산출하여, 이색비로 하였다. 결과를 표에 나타낸다. 이색비가 높을수록, 편광 필름으로서 유용하다고 할 수 있다. 이색비의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2
이색성 색소를 아조 색소(NKX2029; 하야시바라세이부쯔카가쿠겐큐쇼 제조)에서 아조 색소(G205; 하야시바라세이부쯔카가쿠겐큐쇼 제조)로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 동일한 실험을 행하여, 본 편광자(이하, 「본 편광자 B」라고 함)를 제조하였다. 이 때의 중합성 액정 조성물의 상전이 거동은, 120℃까지 승온한 후, 강온시에 있어서, 112℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 105℃에서 스메틱 A상으로 상전이하며, 77℃에서 스메틱 B상으로 상전이한 것을 확인하였다. 얻어진 본 편광자의 이색비 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 3
보호층 형성용 조성물에 포함되는 용매를, 이소프로판올에서 에탄올로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 동일한 실험을 행하여, 본 편광자(이하, 「본 편광자 C」라고 함)를 제조하였다. 제작한 편광자의 이색비 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 4
보호층 형성용 조성물에 포함되는 용매를, 이소프로판올에서 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 동일한 실험을 행하여, 본 편광자(이하, 「본 편광자 D」라고 함)를 제조하였다. 제작한 편광자의 이색비 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 5
보호층 형성용 조성물에 포함되는 용매를, 이소프로판올에서 프로필렌글리콜모노메틸에테르로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 동일한 실험을 행하여, 본 편광자(이하, 「본 편광자 E」라고 함)를 제조하였다. 제작한 편광자의 이색비 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 6
실시예 1에서 얻어진 본 편광자 A의 보호층 상에, 감압식 점착제(PSA)로 형성되는 점착층을 통해 TAC(트리아세틸셀룰로오스) 필름을 접합하였다. 이와 같이 하여 얻어진 구조체(이하, 「본 편광자 A+TAC」라고 함)의 이색비 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 7
실시예 2에서 얻어진 본 편광자 B의 보호층 상에, 감압식 점착제(PSA)로 형성되는 점착층을 통해 TAC(트리아세틸셀룰로오스) 필름을 접합하였다. 이와 같이 하여 얻어진 구조체(이하, 「본 편광자 B+TAC」라고 함)의 이색비 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 8
실시예 1과 동일하게 하여 제작한 편광층 상에, 코로나 처리를 행함으로써 표면을 활성화하고, 폴리비닐알콜(폴리비닐알콜 1000 완전 비누화형, 와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤 제조)의 10 질량% 수용액을 스핀 코트법에 의해 도포하여, 80℃의 핫 플레이트 상에서 1분간 가열 건조시킴으로써, 이 편광층 상에 보호층을 형성함으로써 본 편광자(이하, 「본 편광자 F」라고 함)를 제조하였다. 제작한 편광자의 이색비 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 9
실시예 1과 동일하게 하여 제작한 편광층 상에, 코로나 처리를 행함으로써 표면을 활성화하고, 지방족 우레탄아크릴레이트 수지를 분산한 용액(UCECOAT7655, 다이셀·사이텍 가부시키가이샤 제조)을 스핀 코트법에 의해 도포하여, 60℃의 핫 플레이트 상에서 1분간 가열 건조시킴으로써, 이 편광층 상에 보호층을 형성함으로써 본 편광자(이하, 「본 편광자 G」라고 함)를 제조하였다. 제작한 편광자의 이색비 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 10
실시예 8에서 얻어진 본 편광자 A의 보호층 상에, 감압식 점착제(PSA)로 형성되는 점착층을 통해 TAC(트리아세틸셀룰로오스) 필름을 접합하였다. 이와 같이 하여 얻어진 구조체(이하, 「본 편광자 F+TAC」라고 함)의 이색비 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 11
실시예 9에서 얻어진 본 편광자 A의 보호층 상에, 감압식 점착제(PSA)로 형성되는 점착층을 통해 TAC(트리아세틸셀룰로오스) 필름을 접합하였다. 이와 같이 하여 얻어진 구조체(이하, 「본 편광자 G+TAC」라고 함)의 이색비 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00013
(※)
IPA: 이소프로판올
ETA: 에탄올
PGMEA: 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
PGME: 프로필렌글리콜모노메틸에테르
평가예
1. 내구성 시험
본 편광자의 내구성 시험으로서, 이하의 경시 변화 시험을 행하였다.
실시예 1∼2에서 얻어진 본 편광자 및 실시예 6∼7, 10에서 얻어진 구조체(본 편광자 A+TAC, 본 편광자 B+TAC 또는 본 편광자 F+TAC)를, 히타치 항온조(상품명: EC-15HHP, 가부시키가이샤 히타치쿠쵸시스템 제조)[조건: 건구 온도 60℃ 습도90% RH, 혹은 85℃ 습도 0%]에 투입하여, 100시간 경과 후의 흡광도를 측정하여, 이색비를 구하였다. 이와 같이 하여 100시간 경과 후에 이색비를 다시 측정하여, 초기의 이색비와, 경과 후의 이색비가 거의 변화되지 않는 경우를, 「g」(good), 열화하고 있는 경우를 「b」(bad)의 2 수준으로 판정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pat00014
2. 내용제 시험
본 편광자를 액정 셀 내에 사용하는, 즉 인셀 방식의 액정 표시 장치에 사용하는 경우, 본 편광자의 보호층 상에 PI(폴리이미드) 배향막을 설치할 필요가 있다. 이 PI 배향막 형성에는, NMP(N-메틸-2-피롤리돈) 용액이 이용되는 경우가 많다. 즉, 본 편광자는 NMP에 대한 내용제성이 요구된다. 따라서, 이들 보호층 표면에 NMP를 적하하여 5분간 유지한 후에 닦아내고, 보호층이 용해되었는지 여부를 평가하였다. 평가 결과는, NMP에 의한 용해가 보이지 않는 경우를 「g」(good), NMP에 의한 용해가 보이는 경우를 「b」(bad)의 2 수준으로 판정하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure pat00015
*본 발명의 편광자는, 액정 표시 장치, (유기) EL 표시 장치 및 투사형 액정 표시 장치를 제조하는 데에 있어서 매우 유용하다.
1: 본 발명의 편광자(본 편광자)
2: 투명 기재
3: 배향층
4: 편광층
5: 매트릭스
6: 이색성 색소
7: 보호층
10: 액정 표시 장치
11: 반사 방지막
12a, 12b: 편광 필름
13a, 13b: 위상차층
14a, 14b: 기판
15: 컬러 필터
16: 투명 전극
17: 액정층
18: 층간 절연막
19: 백라이트 유닛
20: 블랙 매트릭스
21: 박막 트랜지스터
22: 화소 전극
23: 스페이서
24: 액정 표시 장치
30: EL 표시 장치
31: 편광자
32: 위상차층
33: 기판
34: 층간 절연막
35: 화소 전극
36: 발광층
37: 캐소드 전극
38: 건조제
39: 봉지 뚜껑
40: 박막 트랜지스터
41: 리브
42: 박막 봉지막
44: EL 표시 장치
111: 광원
112: 제1 렌즈 어레이
112a: 렌즈
113: 제2 렌즈 어레이
114: 편광 변환 소자
115: 중첩 렌즈
121, 123, 132: 다이크로익 미러
122: 반사 미러
140R, 140G, 140B: 액정 패널
142, 143: 편광 필름
150: 크로스 다이크로익 프리즘
170: 투사 렌즈
180: 스크린

Claims (11)

  1. 투명 기재 상에, 배향층, 편광층 및 보호층이 이 순서로 설치된 편광자와, 상기 보호층에 점착층이 적층된 적층체로서,
    상기 보호층이 다작용 아크릴레이트와 용제를 포함하고, 상기 용제가 실질적으로 에테르 용제로 이루어지는 보호층 형성용 조성물로부터 형성된 것이거나,
    상기 보호층이 수용성 폴리머와 물을 포함하는 보호층 형성용 조성물로부터 형성된 것이고,
    상기 편광층이,
    중합성 액정 화합물, 이색성 색소, 중합 개시제 및 용제를 포함하는 조성물로부터 막을 형성하는 공정과,
    상기 막으로부터 상기 용제를 제거하는 공정과,
    상기 용제를 제거한 막에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물을 스메틱 액정 상태로 하는 공정과,
    상기 중합성 액정 화합물을, 상기 스메틱 액정 상태를 유지한 채로, 중합시키는 공정
    을 포함하는 제조 방법에 의해 제조된 것인 적층체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편광층이, X선 회절 측정에 있어서 블랙 피크가 얻어지는 편광층인 적층체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편광층의 두께가 0.5 ㎛~3 ㎛의 범위인 적층체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이색성 색소가 아조 색소인 적층체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중합성 액정 화합물이, 2종 이상의 중합성 스메틱 액정 화합물을 포함하는 적층체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호층이 수용성 폴리머와 물을 포함하는 보호층 형성용 조성물로부터 형성된 것인 적층체.
  7. 제1항 또는 제2항에 기재된 적층체를 구비한 액정 표시 장치.
  8. 제9항에 있어서, 상기 적층체가, 액정 셀 내부에 배치되어 있는 액정 표시 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 기재된 적층체의 상기 점착층 상에, 1/4 파장판을 설치한 원편광판.
  10. 제11항에 있어서, 상기 1/4 파장판은, 가시광에 대한 면내 위상차값이, 파장이 짧아짐에 따라 작아지는 특성을 갖는 파장판인 원편광판.
  11. 제11항에 기재된 원편광판과, 유기 EL 소자를 구비한 유기 EL 표시 장치.
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