KR20200085018A - 액정 필름의 제조 방법 - Google Patents

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KR20200085018A
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Abstract

본 출원은 액정 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 본 출원은 액정 필름 내의 수분 함유량을 감소시켜 고온 환경에서 내구성이 우수한 액정 필름의 제조 방법을 제공한다.

Description

액정 필름의 제조 방법{Method for manufacturing a liquid crystal film}
본 출원은 액정 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 필름(Liquid crystal film)은 다양한 용도에 사용될 수 있다.
액정 필름은 액정 필름은, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)의 시야각 특성을 향상시키기 위하여 액정셀의 일측 또는 양측에 배치될 수 있다. 액정 필름은, 또한 반사형 LCD나 OLED(Organic Light Emitting Device) 등에서 반사 방지 및 시인성의 확보 등을 위하여 사용되기도 한다.
액정 필름은 예를 들어 중합성 액정 물질을 경화시킴으로써 제조할 수 있다. 이때 액정 물질 또는 용매에 상당량의 수분이 함유될 수 밖에 없다. 이는 제조된 액정 필름의 광특성 및 내구성을 저하시키는 원인이 된다.
일본공개특허공보 제1996-321381호
본 출원은 액정 필름 내의 수분 함유량을 감소시켜 고온 환경에서 내구성이 우수한 액정 필름의 제조 방법을 제공한다.
본 출원은 액정 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 중합성 액정 화합물 및 용매를 포함하는 액정 조성물에 수분 흡수제를 첨가하여 상기 액정 조성물에 수분 함유량을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 액정 필름에 수분 함유량이 높은 경우 고온에서 수증기로 변하면서 부피가 커져 액정의 정렬을 방해할 수도 있고, 극소량의 산이나 염기 물질을 만나게 되면 액정분자 체인(chain)들이 끊어질 수도 있다(가수분해). 본 출원의 제조 방법으로 제조된 액정 필름은 액정 필름 내의 수분 함유량의 감소로 인해 고온 환경에서 우수한 내구성을 가질 수 있다.
상기 중합성 액정 화합물은 역 파장 분산성, 정 파장 분산성 또는 플랫 파장 분산성을 가질 수 있다. 역 파장 분산성은 하기 수식 1을 만족하는 특성을 의미할 수 있고, 정 파장 분산성을 하기 수식 2를 만족하는 특성을 의미할 수 있고, 플랫 파장 분산성은 하기 수식 3을 만족하는 특성을 의미할 수 있다.
[수식 1]
R(450)/R(550) < R(650)/R(550)
[수식 2]
R(450)/R(550) > R(650)/R(550)
[수식 3]
R(450)/R(550) ≒ R(650)/R(550)
본 명세서에서 R(λ)은 λ nm 파장의 광에 대한 면상 위상차를 의미할 수 있다. 수식 1 내지 3에서 R(450)은, 450 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차이고, R(550)은 550 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차이며, R(650)은 650 nm의 파장의 광에 대한 면상 위상차이다.
본 명세서에서 면상 위상차는 하기 수식 4에 따라 정해지는 값이다.
[수식 4]
Rin = d × (nx - ny)
수식 4에서 Rin은 면상 위상차이고, d는 액정층의 두께이고, nx 및 ny는 각각 액정층의 x축 방향(지상축 방향)의 굴절률 및 y축 방향(진상축 방향)의 굴절률이며, 이러한 정의는 특별히 달리 규정하지 않는 한 본 명세서에서 동일하게 적용될 수 있다. 액정 화합물이 막대 형상인 경우 x축 방향은 막대 형상의 장축 방향을 의미할 수 있고, y축 방향은 막대 형상의 단축 방향을 의미할 수 있다. 액정 화합물이 디스크 형상인 경우 x축 방향은 디스크 형상의 원판의 법선 방향을 의미할 수 있고, y축 방향은 디스크 형상의 지름 방향을 의미할 수 있다.
상기 수식 4에 따르며, 450 nm 파장의 광에 대한 면상 위상차는 수식 4에서 nx 및 ny로서 450 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 적용되고, 550 nm 파장의 광에 대한 면상 위상차는 수식 4에서 nx 및 ny로서 550 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 적용되며, 650 nm 파장의 광에 대한 면상 위상차는 수식 4에서 nx 및 ny로서 650 nm 파장의 광에 대한 굴절률이 적용된다.
하나의 예시에서, 상기 중합성 액정 화합물은 역 파장 분산성을 가질 수 있다. 본 명세서에서 역 파장 분산성을 갖는 중합성 액정 화합물을 역 분산 액정으로 호칭할 수 있다. 역 분산 액정은 분자의 크기가 정 분산 액정에 비하여 크기 때문에 경화도가 낮을 수 있다. 역 분산 액정은 정 분산 액정에 비해 동일한 경화 조건에서도 경화가 충분히 일어나지 않아 내구성이 약할 수 있고, 고온에서 위상차 값이 감소할 수 있다. 따라서, 본 출원의 액정 필름의 제조 방법은 역 분산 액정의 고온 내구성을 개선하는데 유리할 수 있다.
본 명세서에서 역파장 분산성을 갖는 중합성 액정 화합물은, 상기 중합성 액정 화합물을 단독으로 경화시켜 형성한 액정층이 상기 수식 1의 역파장 분산성을 나타내는 중합성 액정 화합물을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 파장 분산성 및 위상차 값에 대해 기술하면서 특별한 언급이 없는 한 중합성 액정 화합물을 xy 평면상으로 배향이 이루어진 상태로 경화시켜 형성한 액정층에 대한 파장 분산성 및 위상차 값을 의미할 수 있다.
상기 중합성 액정 화합물은 R(450)/R(550) 값이 0.99 이하일 수 있다. 일 예시에서 상기 R(450)/R(550)은, 0.6 내지 0.99의 범위 내일 수 있다. R(450)/R(550)은, 다른 예시에서 0.61 이상, 0.62 이상, 0.63 이상, 0.64 이상, 0.65 이상, 0.66 이상, 0.67 이상, 0.69 이상, 0.70 이상, 0.71 이상, 0.72 이상, 0.73 이상, 0.74 이상, 0.75 이상, 0.76 이상, 0.77 이상, 0.78 이상, 0.79 이상, 0.80 이상, 0.81 이상, 0.82 이상, 0.83 이상 또는 0.84 이상일 수 있다. 상기 R(450)/R(550)은, 다른 예시에서 0.98 이하, 0.97 이하, 0.96 이하, 0.95 이하, 0.94 이하, 0.93 이하, 0.92 이하, 0.91 이하, 0.90 이하, 0.89 이하, 0.88 이하, 0.87 이하, 0.86 이하 또는 0.85 이하일 수 있다.
상기 중합성 액정 화합물은 R(650)/R(550) 값이 1.01 이상일 수 있다. 일 예시에서, 상기 R(650)/R(550)은, 1.01 내지 1.19의 범위 내일 수 있다. 상기 R(650)/R(550)은, 1.18 이하, 1.17 이하, 1.16 이하, 1.15 이하, 1.14 이하, 1.13 이하, 1.12 이하 또는 1.11 이하일 수 있다. 상기 R(650)/R(550)은, 다른 예시에서 1.01 이상, 1.02 이상, 1.03 이상, 1.04 이상, 1.05 이상, 1.06 이상, 1.07 이상, 1.08 이상 또는 1.09 이상일 수 있다.
상기 R(450)/R(550) 및/또는 R(650)/R(550) 값을 갖는 중합성 액정 화합물은 특별히 제한되지 않는다. 이 분야에서 역파장 분산성을 가지는 중합성 액정 화합물로서 상기 범위의 R(450)/R(550) 및/또는 R(650)/R(550)를 갖는 중합성 액정 화합물은 알려져 있고, 이러한 중합성 액정 화합물을 선택하여 사용할 수 있다.
중합성 액정 화합물의 복굴절은, 주로 분자 공액(Molecular Conjugation) 구조, differential oscillator strength, 및 오더 파라미터(order parameter) 등에 의해 결정되는 것으로 알려져 있으며, 중합성 액정 화합물이 높은 복굴절을 나타내기 위해서는 주축 방향으로 큰 전자밀도가 필요하기 때문에 대부분의 중합성 액정 화합물은 장축 방향으로 고도로 공액화(highly conjugation)된 형상을 가지고 있다.
중합성 액정 화합물이 역파장 분산성을 나타내도록 하기 위해서는, 장축과 그에 수직하는 축간의 복굴절성을 조율하는 것이 필요하고, 이에 따라 역파장 분산성을 가지도록 디자인된 중합성 액정 화합물은, 대부분 T 또는 H 형태의 분자 형상을 가지면서 주축(장축)은, 큰 위상차와 작은 분산값을 가지고, 그에 수직하는 축은 작은 위상차와 큰 분산값을 가지는 형태를 가질 수 있다.
예를 들면, PCT-JP2015-083728, PCT-JP2015-085342, PCT-JP2016-050322, PCT-JP2016-050660, PCT-JP2016-050661, PCT-JP2016-050984 및 PCT-JP2016-050663 등에서 개시된 중합성 액정 화합물 중에서 일부의 중합성 액정 화합물이 역파장 분산성의 중합성 액정 화합물이고, 본 출원에서는 상기와 같은 중합성 액정 화합물을 적용할 수 있으나, 본 출원에서 적용할 수 있는 중합성 액정 화합물의 종류가 상기에 제한되는 것은 아니고, 역파장 분산성을 갖는 한 다양한 종류의 중합성 액정 화합물이 사용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 역파장 분산성 중합성 액정 화합물은 하기 화학식 1의 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
화학식 1에서, Ar은 헤테로 고리를 갖는 방향족기이고, L1 내지 L4는 각각 독립적으로 단일 결합, 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, -COO-, -OCO- 또는 -O-Q1-이며, 상기 R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -O-Q2-P1, -[Q3-COO]a1-Q4-P2 또는 -[Q5-COO]a2-Q6-O-Q7-P3이고, 상기 Q1 내지 Q7은 각각 독립적으로 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이며, P1 내지 P3는 각각 중합성 관능기이고, a1 내지 a2는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이며, n 및 m은 각각 독립적으로 1 내지 10의 정수이며, 상기 화학식 1은 중합성 관능기를 1개 이상 포함한다.
화학식 1에서, Ar은 헤테로 고리를 갖는 방향족기이고, 상기 헤테로 고리는 상기 방향족기에 하나의 치환기에 결합되어 있거나, 또는 상기 방향족기의 치환기 중 인접하는 2개의 치환기가 연결되어 상기 헤테로 고리를 형성하고 있을 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 화학식 1의 Ar은 하기 화학식 2 내지 4로 나타낼 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
화학식 2에서 *는 화학식 1의 L2 및 L3에 결합 부위를 의미할 수 있다. 화학식 2에서 R11은 하기 화학식 5의 치환기이고, R12는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기 또는 -O-Q8-P4이며, 상기 Q8은 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이고, P4는 중합성 관능기이며, b는 1 내지 3의 정수이다.
[화학식 3]
Figure pat00003
화학식 3에서 *는 화학식 1의 L2 및 L3에 결합 부위를 의미한다. 화학식 3에서, L5는 단일 결합, 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, -COO-, -OCO-, -O-Q9-이고, R13 내지 R19는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기 또는 -O-Q10-P5이며, Q9 및 Q10은 각각 독립적으로 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이고, P5는 중합성 관능기이다.
[화학식 4]
Figure pat00004
화학식 4에서, *는 화학식 1의 L2 및 L3에 결합 부위를 의미한다. 화학식 4에서, L7은 단일 결합, 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, -COO-, -OCO-, -O-Q11-이고, R21 내지 R23는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -O-Q11-P6이며, Q11은 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이고, P6는 중합성 관능기이며, c는 1 또는 2의 정수이다.
[화학식 5]
Figure pat00005
화학식 5에서, *는 화학식 2의 벤젠에 결합 부위를 의미한다. 화학식 5에서, L7는 단일 결합, 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, -COO-, -OCO-, -O-Q12-, 또는 하기 화학식 6으로 표시될 수 있고, R23 내지 R26은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -O-Q13-P7, -[Q14-COO]a3-Q15-P8 또는 -[Q16-COO]a4-Q17-O-Q18-P9이며, Q12 내지 Q18은 각각 독립적으로 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이며, P8 및 P9는 각각 독립적으로 중합성 관능기이고, a3 내지 a4는 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수이다.
[화학식 6]
Figure pat00006
화학식 6에서, *는 화학식 2의 벤젠 및 화학식 5에에 결합 부위를 의미한다. 화학식 6에서, L8은 단일 결합, 알케닐기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기일 수 있고, R27은 수소, 할로겐, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알콕시카보닐기, 시아노기, 니트로기, -[Q19-O]a5-Q20-P10, 또는 -[Q21-O]a6-Q22이며, Q19 내지 Q21은 각각 독립적으로 알킬렌기, 알케닐렌기 또는 알키닐렌기이며, P10은 중합성 관능기이고, Q23은 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기이다.
본 명세서에서, 할로겐은 염소, 브롬 또는 요오드 등이 예시될 수 있다.
본 명세서에서, 알킬기 또는 알킬렌기는 특별한 언급이 없는 한 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기 또는 알킬리덴기이거나 또는 탄소수 3 내지 20, 탄소수 3 내지 16 또는 탄소수 4 내지 12의 시클로 알킬기 또는 알킬리덴기를 의미할 수 있다. 상기 알킬기 또는 알킬렌기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치환될 수 있다.
본 명세서에서, 알케닐기 또는 알케닐렌기는 특별한 언급이 없는 한 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알케닐기 또는 알케닐렌기이거나 또는 탄소수 3 내지 20, 탄소수 3 내지 16 또는 탄소수 4 내지 12의 시클로 알케닐기 또는 알케닐렌기를 의미할 수 있다. 상기 알케닐기 또는 알케닐렌기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치한될 수 있다.
본 명세서에서, 알키닐기 또는 알키닐렌기는 특별한 언급이 없는 한 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8, 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알키닐기 또는 알키닐렌기이거나 또는 탄소수 3 내지 20, 탄소수 3 내지 16 또는 탄소수 4 내지 12의 시클로 알키닐기 또는 알키닐렌기를 의미할 수 있다. 상기 알키닐기 또는 알키닐렌기는 임의적으로 하나 이상의 치환기에 의해 치한될 수 있다.
상기 중합성 액정 화합물은, 550 nm 파장의 광에 대한 굴절률 이방성(△n)이 0.03 내지 0.13일 수 있다. 본 명세서서 굴절률 이방성은 액정 화합물의 이상 굴절률(extraordinary refractive index, ne)과 정상 굴절률(ordinary refractive index, no)의 차이(ne-no)를 의미할 수 있다. 상기 이상 굴절률은 액정 화합물의 지상축 방향에 대한 굴절률을 의미하고, 상기 정상 굴절률은 액정 화합물을 진상축 방향에 대한 굴절률을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 용어 「중합성 액정 화합물」은, 액정성을 나타낼 수 있는 부위, 예를 들면, 메소겐(mesogen) 골격 등을 포함하고, 또한 중합성 관능기를 하나 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 이러한 중합성 액정 화합물들은 소위 RM(Reactive Mesogen)이라는 명칭으로 다양하게 공지되어 있다. 상기 중합성 액정 화합물은, 액정 필름의 경화층 내에서 중합된 형태로 포함되어 있을 수 있고, 이는 상기 액정 화합물이 중합되어 경화층 내에서 액정 고분자의 주쇄 또는 측쇄와 같은 골격을 형성하고 있는 상태를 의미할 수 있다.
상기 중합성 액정 화합물은 단관능성 또는 다관능성 중합성 액정 화합물일 수 있다. 상기에서 단관능성 중합성 액정 화합물은 중합성 관능기를 1개 가지는 화합물이고, 다관능성 중합성 액정 화합물은 중합성 관능기를 2개 이상 포함하는 화합물을 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 다관능성 중합성 액정 화합물은 중합성 관능기를 2개 내지 10개, 2개 내지 8개, 2개 내지 6개, 2개 내지 5개, 2개 내지 4개, 2개 내지 3개 또는 2개 또는 3개 포함할 수 있다. 상기 액정 조성물은 중합성 관능기가 동일한 중합성 액정 화합물을 포함하거나 또는 중합성 관능기가 서로 상이한 2종 또는 2종 이상의 중합성 액정 화합물을 포함할 수 있다.
상기 중합성 관능기는 예를 들어 알케닐기, 에폭시기, 카복실기, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기 또는 메타크릴로일옥시기일 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.
상기 액정 조성물에 포함되는 용매로는 톨루엔, 벤젠,　자일렌 등의 방향족 탄화수소류; 시클로헥산, 데칼린 등의 지방족 탄화수소류; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류; 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 이소부탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 알코올류; 테트라하이드로푸란, 디옥산 등의 에테르류; 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐화 탄화수소류; 디메틸포름아미드; 디메틸술폭시드 등을 들 수 있다. 이들　용매는 단독으로 이용해도 되고 2종 이상을 병용해도 된다.　
상기 액정 조성물은 용매 100 중량부 대비 중합성 액정 화합물을 고형분 기준 20 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 이러한 범위에서 액정 조성물이 적합한 역파장 분산성을 나타낼 수 있다. 상기 액정 조성물의 경화층 내에서 상기 중합성 액정 화합물의 비율도 상기 언급된 범위로 존재할 수 있다.
상기 수분 흡수제는 액정 조성물 내의 수분을 흡수하여 액정 조성물 내의 수분 함유량을 감소시키는 기능을 할 수 있다. 액정 조성물 내의 수분은 액정 화합물 또는 용매에 포함되어 있을 수 있다.
상기 수분 흡수제는 예를 들어 실리카 겔, 제올라이트, CaO, BaO, MgSO4, Mg(ClO4)2, MgO, P2O5, Al2O3, CaH2, NaH, LiAlH4, CaSO4, Na2SO4, CaCO3, K2CO3, CaCl2, 4A 및 3A 분자체, Ba(ClO4)2, 가교결합된 폴리(아크릴산) 및 폴리(아크릴 산)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 본 출원의 일 실시예에 의하면 수분 흡수제로 MgSO4를 사용할 수 있다.
상기 액정 조성물에 첨가되는 수분 흡수제의 함량은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 수분 흡수제는 액정 조성물 100 중량부 대비 3 내지 7 중량부로 포함될 수 있다. 수분 흡수제의 함량이 지나치게 작은 경우 액정 조성물 내의 수분을 충분히 흡수하지 못할 수 있고, 함량이 지나치게 높은 경우 다른 물질과 흡착될 염려가 있고 또한 필터를 통해 걸러내는데도 많은 노력이 필요할 수 있으므로 그 함량은 상기 범위 내로 조절되는 것이 유리할 수 있다.
상기 방법은 상기 수분 흡수제가 첨가된 액정 조성물을 흔들어주는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 단계는 액정 조성물에 수분 흡수제를 첨가한 후에 수행될 수 있으며, 이를 통해 수분 흡수제가 액정 조성물 내의 수분을 충분히 흡수하도록 함으로써 액정 조성물에 수분 함유량을 감소시킬 수 있다. 액정 조성물을 흔들어주는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 쉐이커(shaker) 또는 볼텍스 믹서(voltex mixer)를 사용할 수 있다.
액정 조성물을 흔들어주는 시간은 본 출원의 목적을 손상시키지 않은 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 수분 흡수제가 첨가된 액정 조성물을 30초 내지 3분 동안 흔들어 줄 수 있다. 수분 흡수제가 첨가된 액정 조성물을 흔들어주는 시간이 지나치게 짧은 경우 액정 조성물 내의 수분을 충분히 흡수하지 못할 수 있고, 지나치게 긴 경우 수분을 머금어 덩어리가 된 수분 흡수제가 다시 잘게 쪼개져 수분을 재배출할 염려가 있으므로, 그 시간은 상기 범위 내로 조절되는 것이 유리할 수 있다.
상기 방법은 상기 수분 흡수제를 액정 조성물로부터 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 단계는 수분 흡수제가 첨가된 액정 조성물을 흔들어주는 단계 후에 수행될 수 있다. 상기 액정 조성물을 흔들어 주는 단계에 의해 상기 수분 흡수제는 액정 조성물의 수분을 흡수한 상태일 수 있다. 액정 조성물로부터 수분 흡수제를 분리하지 않는 경우, 수분 흡수제가 수분을 흡수하여 수백 ㎛ 이상의 덩어리가 되어 있기 때문에, 박막의 코팅 자체가 이루어지지 않을 수 있다. 설령 코팅이 가능하다 하더라도 향후 수분을 재배출할 소스(source)가 될 염려가 있으므로, 수분 흡수제는 액정 조성물로 분리되어야 한다. 수분 흡수제를 액정 조성물로부터 분리하는 방법은 특별히 제한되지 않고 예를 들어 공지의 필터 방식으로 수행될 수 있다. 수분을 흡수한 수분 흡수제는 수백 ㎛ 이상의 덩어리가 되어 있기 때문에 분리가 용이하므로 필터 방식도 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, syringe filter 또는 거름 종이를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 방법은 수분 흡수제에 의해 수분 함유량이 감소된 상기 액정 조성물을 기재 필름 상에 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 단계는 상기 수분 흡수제를 사용하여 수분 함유량을 감소시키는 단계 및/또는 상기 수분 흡수제를 액정 조성물로부터 분리하는 단계 후에 수행될 수 있다. 이때 상기 액정 조성물은 건조 후 두께가 1㎛ 내지 3㎛가 되도록 기재 필름 상에 도포될 수 있다.
기재 필름 상에 액정 조성물을 도포하는 방법은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 롤 코팅, 인쇄법, 잉크젯 코팅, 슬릿 노즐법, 바 코팅, 콤마 코팅, 스핀 코팅 또는 그라비어 코팅 등과 같은 공지의 코팅 방식을 통한 코팅에 의해 수행될 수 있다.
기재 필름으로는, 특별한 제한 없이 공지의 소재를 사용할 수 있다. 예를 들면, 유리 기재, 결정성 또는 비결정성 실리콘 기재, 석영 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 무기계 기재나 플라스틱 필름 등을 사용할 수 있다. 기재층으로는, 또한, 광학적으로 등장성인 기재층 또는 위상차층과 같이 광학적으로 이방성인 기재층을 사용할 수 있다.
플라스틱 필름으로는, TAC(triacetyl cellulose); 노르보르넨 유도체 등의 COP(cyclo olefin copolymer); PMMA(poly(methyl methacrylate); PC(polycarbonate); PE(polyethylene); PP(polypropylene); PVA(polyvinyl alcohol); DAC(diacetyl cellulose); Pac(Polyacrylate); PES(poly ether sulfone); PEEK(polyetheretherketon); PPS(polyphenylsulfone), PEI(polyetherimide); PEN(polyethylenemaphthatlate); PET(polyethyleneterephtalate); PI(polyimide); PSF(polysulfone); PAR(polyarylate) 또는 비정질 불소 수지 등을 포함하는 기재층을 사용할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 기재층에는, 필요에 따라서 금, 은, 이산화 규소 또는 일산화 규소 등의 규소 화합물의 코팅층이나, 반사 방지층 등의 코팅층이 존재할 수도 있다.
상기 기재 필름의 일면에는 배향막이 형성되어 있을 수 있다. 액정 조성물은 기재 필름의 배향막이 형성된 면에 도포될 수 있다. 배향막으로는, 인접하는 액정 조성물의 층에 대하여 배향능을 가지는 것이라면 특별한 제한 없이 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 러빙 배향막과 같이 접촉식 배향막이거나 또는 광 배향성 화합물을 포함하여, 예를 들면, 직선 편광의 조사 등과 같은 비접촉식 방식에 의해 배향 특성을 나타낼 수 있는 광 배향막을 사용할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 배향막은 광 배향막일 수 있다. 상기 광 배향막은 광 배향성 화합물을 포함할 수 있다. 광배향성 화합물은, 예를 들면, 광조사에 의한 광이성화 반응, 광분해 반응 또는 광이합체화 반응에 의해 배향되고, 액정 배향성을 나타내는 화합물을 의미할 수 있고, 바람직하게는 편광된 자외선 조사에 의한 광이합체 반응을 통하여 액정 배향성을 나타내는 화합물일 수 있다.
본 명세서에서 용어 액정 배향성은, 배향막 또는 광배향성 화합물 또는 상기 화합물의 반응물이 인접하는 액정 분자, 액정 화합물 또는 그 전구체를 소정 방향으로 배향시킬 수 있는 성질을 의미한다.
광배향성 화합물은, 광감응성 잔기(photosensitive moiety)를 포함하는 화합물일 수 있다. 액정의 배향에 사용될 수 있는 광배향성 화합물은 다양하게 공지되어 있다. 광배향성 화합물로는, 예를 들면, 트랜스-시스 광이성화(trans-cis photoisomerization)에 의해 정렬되는 화합물; 사슬 절단(chain scission) 또는 광산화(photo-oxidation) 등과 같은 광분해(photo-destruction)에 의해 정렬되는 화합물; [2+2] 첨가 환화([2+2] cycloaddition), [4+4] 첨가 환화 또는 광이량화(photodimerization) 등과 같은 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물; 광 프리즈 재배열(photo-Fries rearrangement)에 의해 정렬되는 화합물 또는 개환/폐환(ring opening/closure) 반응에 의해 정렬되는 화합물 등을 사용할 수 있다. 트랜스-시스 광이성화에 의해 정렬되는 화합물로는, 예를 들면, 술포화 디아조 염료(sulfonated diazo dye) 또는 아조고분자(azo polymer) 등의 아조 화합물이나 스틸벤 화합물(stilbenes) 등이 예시될 수 있고, 광분해에 의해 정렬되는 화합물로는, 시클로부탄 테트라카복실산 이무수물(cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride), 방향족 폴리실란 또는 폴리에스테르, 폴리스티렌 또는 폴리이미드 등이 예시될 수 있다. 또한, 광가교 또는 광중합에 의해 정렬되는 화합물로는,　신나메이트(cinnamate) 화합물, 쿠마린(coumarin) 화합물, 신남아미드(cinnamamide) 화합물, 테트라히드로프탈이미드(tetrahydrophthalimide) 화합물, 말레이미드(maleimide) 화합물, 벤조페논 화합물 또는 디페닐아세틸렌(diphenylacetylene) 화합물이나 광감응성 잔기로서 찰코닐(chalconyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 찰콘 화합물) 또는 안트라세닐(anthracenyl) 잔기를 가지는 화합물(이하, 안트라세닐 화합물) 등이 예시될 수 있고, 광 프리즈 재배열에 의해 정렬되는 화합물로는 벤조에이트(benzoate) 화합물, 벤조아미드(benzoamide) 화합물, 메타아크릴아미도아릴 (메타)아크릴레이트(methacrylamidoaryl methacrylate) 화합물 등의 방향족 화합물이 예시될 수 있으며, 개환/폐환 반응에 의해 정렬하는 화합물로는 스피로피란 화합물 등과 같이 [4+2] π-전자 시스템([4+2] π-electronic system)의 개환/폐환 반응에 의해 정렬하는 화합물 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
광배향성 화합물은, 단분자 화합물, 단량체성 화합물, 올리고머성 화합물 또는 고분자성 화합물이거나, 광배향성 물질과 고분자의 블랜드(blend) 형태일 수 있다. 상기에서 올리고머성 또는 고분자성 화합물은, 상기 광배향성 물질로부터 유도된 잔기 또는 상기 기술한 광감응성 잔기를 주쇄 내 또는 측쇄에 가질 수 있다.
광 배향막은 광배향성 화합물과 반응할 수 있는 관능기를 하나 이상 가지는 반응성 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 반응성 화합물은 상기 관능기를 바람직하게는 2개 이상, 보다 바람직하게는 2개 내지 10개, 더욱 바람직하게는 4개 내지 10개, 보다 바람직하게는 4개 내지 8개 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 관능기는 배향막 상의 액정 조성물의 층 내지 액정층의 액정 화합물 또는 그 액정 화합물을 형성하기 위한 전구체와도 반응성을 가질 수 있다. 상기 반응성 화합물은, 예를 들면, 배향막을 형성하기 위하여 혼합물에 광을 조사하거나, 또는 액정층을 형성하기 위하여 광을 조사하는 과정에서 혼합물 내의 광배향성 화합물이 액정 배향성을 나타내기 위하여 수행하는 반응, 예를 들면, 광 이합체화 반응과는 별도의 추가적인 반응을 유도할 수 있다.
추가적인 반응에는 광배향성 화합물간의 가교 반응, 광배향성 화합물과 반응성 화합물 또는 액정 분자와 반응성 화합물간의 가교 반응 및 광배향성 화합물과 액정 분자 간의 가교 반응 등이 포함될 수 있다.
상기에서 광배향성 화합물 및/또는 액정 분자와 반응할 수 있는 관능기로는, 예를 들면, 자유 라디칼 반응에 의해 광배향성 화합물 및/또는 액정 분자와 가교될 수 있는 것으로서, 에틸렌성 불포화 이중 결합을 포함하는 관능기가 예시될 수 있다.
구체적인 상기 관능기의 예에는, 알케닐기, 에폭시기, 시아노기, 카르복실기, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기 등의 일종 또는 이종 이상이 포함될 수 있고, 바람직하게는 비닐기, 알릴기, 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기, 더욱 바람직하게는 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서 상기 반응성 화합물로는 다관능성 아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직할 수 있고, 보다 바람직하게는 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트, 트리스[2-(아크릴로일옥시)에틸] 이소사이아누레이트 또는 우레탄 아크릴레이트 등과 같은 다관능성 아크릴레이트를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기에서 우레탄 아크릴레이트의 예로는, Cytec사에서, EB1290, UP135, UP111 또는 UP128 등의 상품명으로 유통되고 있는 화합물이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 광 배향막은 광 개시제를 더 포함할 수 있다. 광 개시제로는, 예를 들면, 광의 조사에 의하여 자유 라디칼 반응을 유도할 수 있는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 광개시제로는, α-히드록시 케톤 화합물, α-아미노 케톤 화합물, 페닐 글리옥실레이트 화합물 또는 옥심 에스테르 화합물 등이 예시될 수 있고, 바람직하게는 옥심 에스테르 화합물이 사용될 수 있다.
상기 광 배향막은 광배향성 화합물 0.1 중량부 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.1 중량부 내지 10 중량부; 상기 반응성 화합물 0.1 중량부 내지 20 중량부, 바람직하게는 0.1 중량부 내지 15 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 중량부 내지 5 중량부; 및 상기 광개시제 0.01 중량부 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.01 중량부 내지 2 중량부를 포함할 수 있다.
상기 광배향성 화합물의 비율에서 적절한 배향막의 두께에서 양호한 배향막을 얻을 수 있고, 상기 반응성 화합물 및 광개시제의 비율에서 배향막의 배향성을 유지하면서 적절한 가교 반응을 유도할 수 있다.
특히 상기 광 배향막에서는 상기 광배향성 화합물 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 1,000 중량부, 바람직하게는 25 중량부 내지 400 중량부의 상기 반응성 화합물이 포함되는 것이 바람직하다. 이러한 비율에서 기재 또는 액정층과 접착력 및 배향막의 배향성을 우수하게 유지할 수 있다.
상기 방법은, 기재 필름 상에 도포된 액정 조성물의 층을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 단계는 기재 필름 상에 액정 조성물을 도포하는 단계 후에 수행될 수 있다. 상기 건조는 열풍 건조를 통해 수행될 수 있다. 열풍 건조 공정을 통해 액정 조성물에 포함되는 용매의 건조 및 잔여 수분 함유량을 감소시킬 수 있다.
상기 열풍 건조의 조건은 본 출원의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.
하의 예시에서, 열풍 건조는 70℃ 내지 90℃ 범위 내에서 수행될 수 있다. 열풍 건조의 온도가 지나치게 낮거나 높은 경우 액정의 배향성이 저하될 염려가 있으므로 열풍 건조 온도는 상기 범위 내로 조절되는 것이 유리할 수 있다.
하나의 예시에서, 열풍 건조는 1분 내지 5분 동안 수행될 수 있다. 열풍 건조의 시간이 지나치게 짧거나 긴 경우, 액정의 배향성이 저하될 염려가 있으므로, 열풍 건조 시간은 상기 범위 내로 조절되는 것이 유리할 수 있다.
상기 방법은 액정 조성물의 층을 경화시킴으로써 제조될 수 있다. 액정 조성물의 경화 방법은, 특별히 제한되지 않고, 공지의 액정 화합물 중합 방법에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 중합 반응이 개시될 수 있도록 적정 온도를 유지하는 방식이나 적절한 활성 에너지선을 조사하는 방식에 의하여 수행될 수 있다. 적정 온도에서의 유지 및 활성 에너지선의 조사가 동시에 요구되는 경우, 상기 공정은 순차적 또는 동시에 진행될 수 있다. 상기에서 활성 에너지선의 조사는, 예를 들면, 고압수은 램프, 무전극 램프 또는 크세논 램프(xenon lamp) 등을 사용하여 수행할 수 있으며, 조사되는 활성 에너지선의 파장, 광도 또는 광량 등의 조건은 상기 중합성 액정 화합물의 중합이 적절히 이루어질 수 있는 범위에서 선택될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 방법은 기재 필름 상에 도포된 액정 조성물의 층에 자외선을 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 이 단계는 기재 필름 상에 액정 조성물을 도포하는 단계 및/또는 도포된 액정 조성물의 층을 건조하는 단계 후에 수행될 수 있다. 이때 상기 자외선은 편광되지 않은 자외선일 수 있다. 상기 조사되는 자외선의 파장 범위는 예를 들어 150nm 내지 350nm일 수 있다. 상기 조사되는 자외선의 광량은 50 mJ/cm2 내지 5000 mJ/cm2 일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 방법에 따라 제조된 액정 필름은 기재 필름, 상기 기재 필름 상의 배향막 및 상기 배향막 상의 액정층을 순차로 포함할 수 있다. 상기 액정층은 상기 액정 조성물을 경화된 상태로 포함할 수 있다. 상기 액정층은 상기 중합성 액정 화합물을 중합된 상태로 포함할 수 있다.
상기 방법에 따라 제조된 액정 필름은 수분 함유량의 감소로 인해 고온 환경에서 우수한 내구성을 나타낼 수 있다. 상기 액정 필름은 고온 내구성 평가에서 위상차 변화율이 적을 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제조 방법에 따라 제조되는 액정 필름은 하기 수식 5로 계산되는 위상차 변화율(△Rin)의 절대 값이 2.0 % 이하, 1.8% 이하, 1.6% 이하, 1.4% 이하 또는 1.2% 이하일 수 있다.
[수식 5]
△Rin=(1-Rin2/Rin1) Х 100
△Rin은 가열 후 면상 위상차 변화율이고, Rin1은 초기 면상 위상차 값이고, Rin2는 80℃에서 300시간 가열 후 면상 위상차 값이다. 상기 초기 면상 위상차 값은 가열 전의 상온에서의 면상 위상차 값을 의미한다. 본 명세서에서 상온(normal pressure)은 인위적으로 온도 조절을 하지 않은 상태의 온도를 의미할 수 있다. 상온은 예를 들어 20도 내지 40도 범위, 20도 내지 30도 범위 내의 온도를 의미할 수 있다.
본 출원은 또한 액정 필름의 용도에 관한 것이다. 상기 액정 필름은 편광판의 제공에 사용될 수 있다. 상기 편광판은 편광자 및 상기 편광자의 일면에 배치된 상기 액정 필름을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 용어 편광자는 편광 기능을 가지는 필름, 시트 또는 소자를 의미한다. 편광자는 여러 방향으로 진동하는 입사광으로부터 한쪽 방향으로 진동하는 광을 추출할 수 있는 기능성 소자이다. 본 명세서에서 편광자는 상기 편광 필름을 가지는 필름, 시트 또는 소자 자체를 의미할 수 있고, 편광판은 상기 편광자 이외에 다른 층을 더 포함하는 소자를 의미할 수 있다. 상기 다른 층으로는 광학 이방성 필름, 보호 기재층, 점착제층, 접착제층 등을 예시할 수 있다.
상기 편광자는 흡수형 편광자일 수 있다. 본 명세서에서 흡수형 편광자는 입사 광에 대하여 선택적 투과 및 흡수 특성을 나타내는 소자를 의미한다. 편광자는 예를 들어, 여러 방향으로 진동하는 입사 광으로부터 어느 한쪽 방향으로 진동하는 광은 투과하고, 나머지 방향으로 진동하는 광은 흡수할 수 있다.
상기 편광자는 선 편광자일 수 있다. 본 명세서에서 선 편광자는 선택적으로 투과하는 광이 어느 하나의 방향으로 진동하는 선 편광이고 선택적으로 흡수하는 광이 상기 선편광의 진동 방향과 직교하는 방향으로 진동하는 선편광인 경우를 의미한다.
상기 편광자로는, 예를 들어, PVA 연신 필름 등과 같은 고분자 연신 필름에 요오드를 염착한 편광자 또는 배향된 상태로 중합된 액정을 호스트로 하고, 상기 액정의 배향에 따라 배열된 이방성 염료를 게스트로 하는 게스트-호스트형 편광자를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 출원의 일 실시예에 의하면 상기 편광자로는 PVA 연신 필름을 사용할 수 있다. 상기 편광자의 투과율 내지 편광도는 본 출원의 목적을 고려하여 적절히 조절될 수 있다. 예를 들어 상기 편광자의 투과율은 42.5% 내지 55%일 수 있고, 편광도는 65% 내지 99.9997% 일 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 편광판을 원 편광판 또는 타원 편광판으로 사용하는 경우 상기 액정 필름은 1/4 파장 지연 특성을 가질 수 있다. 본 명세서에서 용어 n 파장 위상 지연 특성은, 적어도 일부의 파장 범위 내에서, 입사 광을 그 입사 광의 파장의 n배 만큼 위상 지연시킬 수 있는 특성을 의미한다. 1/4 파장 위상 지연 특성은, 입사된 선편광을 타원편광 또는 원편광으로 변환시키고, 반대로 입사된 타원 편광 또는 원편광을 선편광으로 변환시키는 특성일 수 있다.
상기 편광판을 원 편광판 또는 타원 편광판으로 사용하는 경우 상기 액정 필름은 그 지상축과 상기 편광자의 광 흡수축이 약 30도 내지 60도의 범위 내의 각도를 이룰 수 있다. 상기 각도는 다른 예시에서 35도 이상 또는 40도 이상일 수 있고, 또한 55도 이하 또는 50도 이하일 수 있다.
다른 하나의 예시에서, 상기 편광판을 원 편광판 또는 타원 편광판 이외의 다른 광학 보상 편광판으로 사용하기 위해서는, 액정 필름의 면상 위상차 값은 1/4 파장 위상 지연 특성 이외의 위상 지연 특성, 예를 들어, 1/2 파장 위상 지연 특성 등을 가질 수 있고, 광학 이방성 층의 지상축과 편광자가 이루는 각도도 적용되는 목적을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 액정 필름은 550 nm의 파장의 광에 대한 면내 위상차가 90 nm 내지 300 nm의 범위 내일 수 있다. 상기 면내 위상차는 다른 예시에서 100 nm 이상, 105 nm 이상, 110 nm 이상, 115 nm 이상, 120 nm 이상, 125 nm 이상 또는 130 nm 이상일 수 있다. 또한, 상기 면내 위상차는 290 nm 이하, 280 nm 이하, 270 nm 이하, 260 nm 이하, 250 nm 이하, 240 nm 이하, 230 nm 이하, 220 nm 이하, 210 nm 이하, 200 nm 이하, 190 nm 이하, 180 nm 이하, 170 nm 이하, 160 nm 이하, 150 nm 이하 또는 145 nm 이하일 수 있다.
상기 편광판은 보호 기재층을 더 포함할 수 있다. 상기 보호 기재층은 상기 편광자의 액정 필름을 향하는 측의 반대 측에 배치될 수 있다. 상기 보호 기재층은 접착제층을 매개로 상기 편광자의 일면에 부착되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 "보호 기재층"은 상기와 같이 편광자의 일면에 배치되어 편광자를 보호하는 기능을 수행하는 기재층을 의미할 수 있다. 한편, 액정 필름의 상기 기재 필름도 편광자의 다른 일면에 부착되어 편광자의 보호 기재층으로서의 역할을 수행할 수 있다.
상기 보호 기재층으로는 공지의 재료의 필름이 사용될 수 있다. 이러한 재료로는, 예를 들어 투명성, 기계적 강도, 열 안정성, 수분 차단성 또는 등방성 등이 우수한 열 가소성 수지가 사용될 수 있다. 이러한 수지의 예로는, TAC(triacetyl cellulose) 등의 셀룰로오스 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리술폰 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, (메트)아크릴계 수지, 노르보넨 수지 등의 고리형 폴리올레핀 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐알코올 수지 또는 상기의 혼합물 등이 예시될 수 있다. 상기 보호 기재층은, 상기 필름의 일면에 표면 처리 층을 더 포함할 수 있다. 상기 표면 처리 층으로는 반사 방지 층, 하드 코팅 층 등을 예시할 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.
상기 편광판은 점착제층 또는 접착제층을 더 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 편광자와 액정 필름은 상기 점착제층 또는 접착제층을 매개로 부착되어 있을 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 편광판은 상기 액정 필름의 편광자 반대 측면에 점착제층을 더 포함할 수 있다. 상기 점착제층은 상기 편광판을 후술하는 디스플레이 소자에 부착하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 점착제 또는 접착제로는 아크릴계, 에폭시계, 실리콘계, 고무계, 우레탄계 등의 공지의 점착제 또는 접착제를 특별한 제한없이 사용할 수 있다.
본 출원의 편광판은, 상기 편광자와 액정 필름을 기본적으로 포함하는 한, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위 내에서, 기타 다양한 구조를 가질 수 있다.
상기 액정 필름 및/또는 편광판은 표시 장치에 적용될 수 있다. 표시 장치란, 표시 소자를 갖는 장치이며, 발광원으로서 발광 소자 또는 발광 장치를 포함한다. 표시 장치로는, 액정 표시 장치, 유기 일렉트로 루미네선스 (EL) 표시 장치, 무기 일렉트로 루미네선스 (EL) 표시 장치, 터치 패널 표시 장치, 전자 방출 표시 장치 (전기장 방출 표시 장치 (FED 등), 표면 전계 방출 표시 장치 (SED)), 전자 페이퍼 (전자 잉크나 전기 영동 소자를 사용한 표시 장치), 플라즈마 표시 장치, 투사형 표시 장치 (그레이팅 라이트 밸브 (GLV) 표시 장치, 디지털 마이크로 미러 디바이스 (DMD) 를 갖는 표시 장치 등) 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 등 중 어느 것도 포함한다. 이들 표시 장치는, 2 차원 화상을 표시하는 표시 장치여도 되고, 3 차원 화상을 표시하는 입체 표시 장치여도 된다.
특히 원 편광판은 유기 EL 표시 장치 및 무기 EL 표시 장치에 유효하게 사용할 수 있으며, 광학 보상 편광판은 액정 표시 장치 및 터치 패널 표시 장치에 유효하게 사용할 수 있다.
표시 장치에서 편광판의 배치 형태는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 공지의 형태가 채용될 수 있다. 예를 들어, 반사형 액정 표시장치에서 원 편광판은, 외부 광의 반시 방지 및 시인성의 확보를 위하여 액정 패널의 원 편광판 중에서 어느 하나의 원편광판으로 사용될 수 있다.
유기발광장치에 편광판이 적용되는 경우 상기 유기발광장치는, 반사 전극, 투명 전극, 상기 반사 전극과 투명 전극의 사이에 개재되고, 발광층을 가지는 유기층을 포함하는 유기발광소자 및 상기 유기발광소자의 일면에 배치된 상기 원편광판을 포함할 수 있다. 상기 원편광판이 상기 반사 또는 투명 전극의 외측에 존재하며, 선 편광자에 비하여 광학 이방성층이 상기 반사 또는 투명 전극에 가깝게 배치될 수 있다.
본 출원은 액정 필름 내의 수분 함유량을 감소시켜 고온 환경에서 내구성이 우수한 액정 필름의 제조 방법을 제공한다.
이하, 본 출원에 따른 실시예 및 본 출원에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
광배향성 중합체인 5-노보넨-2-메틸-(4-메톡시 신나메이트) 20 g, 반응성 화합물인 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트 20 g 및 광개시제(Irgacure OXE02, Ciba-Geigy사(스위스)제) 5 g을 시클로펜타논 980 g에 용해시켜 배향막 조성물을 제조하고, 상기 배향막 조성물을 폴리카보네이트 필름 상에 건조 후의 두께가 약 1,000 Å 정도가 되도록 도포한 후, 80℃의 건조 오븐에서 2분 동안 열풍 건조시켰다. 건조 후에 고압 수은 램프를 광원으로 사용하여, 와이어 그리드 편광판(Moxtek사제)을 매개로 필름의 진행 방향과 수직한 방향으로 직선 편광된 자외선을 150 mJ/cm2의 광량으로 조사하여, 배향성을 부여함으로써 배향막을 제조하였다.
평면 배향이 가능하며, 역 파장 분산성을 갖는 중합성 액정 화합물(DIC사제) UCL- R17 혼합물을 전체 조성물(용매+ UCL-R17 혼합물) 100 중량부에 대하여 고형분이 35 중량부가 되도록 용매인 톨루엔에 용해시켜 액정 조성물을 제조하였다.
이후, 상기 액정 조성물에 MgSO4를 5wt%로 섞어 shaker를 이용하여 1분간 흔들어주었다(shaking). 다음으로, syringe filter를 이용하여 액정 조성물로부터 수분을 흡수한 MgSO4를 분리하였다.
MgSO4 를 분리한 액정 조성물을 상기 배향막 상에 건조 후의 두께가 2 ㎛가 되도록 도포하고, 80℃의 건조 오븐에서 2분 동안 열풍 건조시켰다. 그 후, 고압 수은 램프(80 w/cm)로 편광되지 않은 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 액정 필름을 제작하였다. 상기 자외선은 약 150 nm 내지 350nm의 자외선이며, 총 조사량 50 mJ/cm2 내지 5000 mJ/cm2의 광량으로 조사된다. 제조된 액정 필름은, 폴리카보네이트 필름, 상기 필름 상에 형성된 배향막 및 상기 배향막 상에 형성된 액정층을 포함하는 적층 광학 필름이다.
비교예 1.
광배향성 중합체인 5-노보넨-2-메틸-(4-메톡시 신나메이트) 20 g, 반응성 화합물인 디펜타에리쓰리톨 헥사아크릴레이트 20 g 및 광개시제(Irgacure OXE02, Ciba-Geigy사(스위스)제) 5 g을 시클로펜타논 980 g에 용해시켜 배향막 조성물을 제조하고, 상기 배향막 조성물을 폴리카보네이트 필름 상에 건조 후의 두께가 약 1,000 Å 정도가 되도록 도포한 후, 80℃의 건조 오븐에서 2분 동안 열풍 건조시켰다. 건조 후에 고압 수은 램프를 광원으로 사용하여, 와이어 그리드 편광판(Moxtek사제)을 매개로 필름의 진행 방향과 수직한 방향으로 직선 편광된 자외선을 150 mJ/cm2의 광량으로 조사하여, 배향성을 부여함으로써 배향막을 제조하였다.
평면 배향이 가능하며, 역 파장 분산성을 갖는 중합성 액정 화합물(DIC사제) UCL- R17 혼합물을 전체 조성물(용매+ UCL-R17 혼합물) 100 중량부에 대하여 고형분이 35 중량부가 되도록 용매인 톨루엔에 용해시켜 액정 조성물을 제조하였다.
상기 액정 조성물을 상기 배향막상에 건조 후의 두께가 2 ㎛가 되도록 도포하고, 80℃의 건조 오븐에서 2분 동안 열풍 건조시켰다. 그 후, 고압 수은 램프(80 w/cm)로 편광되지 않은 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 액정 필름을 제작하였다. 상기 자외선은 약 150 nm 내지 350nm의 자외선이며, 총 조사량 50 mJ/cm2 내지 5000 mJ/cm2의 광량으로 조사된다. 제조된 액정 필름은, 폴리카보네이트 필름, 상기 필름 상에 형성된 배향막 및 상기 배향막 상에 형성된 액정층을 포함하는 적층 광학 필름이다.
평가예 1. 고온 내구성 평가
실시예 및 비교예에 대하여, 초기 위상차 값 및 가열 후 위상차 값을 측정하고 이로부터 위상차 값 변화율을 하기 수식 5에 따라 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 면상 위상차는 16개의 뮬러 매트릭스(Muller Matrix)를 측정할 수 있는 Axoscan 장비(Axomatrics사제)을 사용하여 550 nm 파장의 광에 대하여 측정하였다. Axoscan 장비를 사용하여 제조사의 매뉴얼에 따라서 16개의 뮬러 매트릭스를 구하고, 이를 통해 위상차를 추출하였다.
[수식 5]
△Rin=(1-Rin2/Rin1) × 100
△Rin은 가열 후 면상 위상차 변화율이고, Rin1은 25℃에서의 초기 면상 위상차 값이고, Rin2는 80℃에서 300시간 가열 후 면상 위상차 값이다.
표 1에 기재한 바와 같이, 수분 흡수제를 사용하지 않은 비교예 1은 300 시간 가열 후 위상차 변화율이 -2.5%이고, 수분 흡수제를 사용하여 수분 함유량을 감소시킨 실시예 1은 300시간 가열 후 위상차 변화율이 -1.1%로 나타났다. 이로부터 실시예 1가 비교예 1에 비해 고온 내구성이 우수함을 확인할 수 있다.
시간에 따른 위상차 값(nm)
0hr 300hr 변화율(%)
비교예 1 161.7 157.6 -2.5
실시예 1 153.2 151.6 -1.1

Claims (15)

  1. 중합성 액정 화합물 및 용매를 포함하는 액정 조성물에 수분 흡수제를 첨가하여 상기 액정 조성물에 수분 함유량을 감소시키는 단계를 포함하는 액정 필름의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액정 조성물은 용매 100 중량부 대비 중합성 액정 화합물을 고형분 기준 20 내지 50 중량부로 포함하는 액정 필름의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 중합성 액정 화합물은 하기 수식 1을 만족하는 액정 필름의 제조 방법:
    [수식 1]
    R(450)/R(550) < R(650)/R(550)
    수식 1에서 R(λ)은 λ nm 파장의 광에 대한 면상 위상차를 의미한다.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수분 흡수제는 실리카 겔, 제올라이트, CaO, BaO, MgSO4, Mg(ClO4)2, MgO, P2O5, Al2O3, CaH2, NaH, LiAlH4, CaSO4, Na2SO4, CaCO3, K2CO3, CaCl2, 4A 및 3A 분자체, Ba(ClO4)2, 가교결합된 폴리(아크릴산) 및 폴리(아크릴 산)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 액정 필름의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 수분 흡수제는 액정 조성물 100 중량부 대비 3 내지 7 중량부로 첨가되는 액정 필름의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 수분 흡수제가 첨가된 액정 조성물을 30초 내지 3분 동안 흔들어주는 단계를 더 포함하는 액정 필름의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 수분 흡수제를 액정 조성물로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 액정 필름의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 수분 함유량이 감소된 액정 조성물을 기재 필름 상에 도포하는 단계를 더 포함하는 액정 필름의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 액정 조성물은 건조 후 두께가 1㎛ 내지 3㎛가 되도록 도포되는 액정 필름의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 기재 필름의 일면에는 배향막이 형성되어 있는 액정 필름의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 기재 필름 상에 도포된 액정 조성물의 층을 열풍 건조하는 단계를 포함하는 액정 필름의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 열풍 건조는 70℃ 내지 90℃ 범위 내에서 수행되는 액정 필름의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 열풍 건조는 1분 내지 5분 동안 수행되는 액정 필름의 제조 방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 기재 필름 상에 도포된 액정 조성물의 층에 자외선을 조사하는 단계를 포함하는 액정 필름의 제조 방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 제조 방법에 따라 제조되는 액정 필름은 하기 수식 5로 계산되는 위상차 변화율(△Rin)의 절대 값이 2.0 % 이하인 액정 필름의 제조 방법:
    [수식 5]
    △Rin = (1-Rin2/Rin1) × 100
    △Rin은 가열 후 면상 위상차 변화율이고, Rin1은 초기 면상 위상차 값이고, Rin2는 80℃에서 300시간 가열 후 면상 위상차 값이다.
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