KR20210095109A

KR20210095109A - 편광막, 원편광판 및 이들의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210095109A
Application number: KR1020210096595A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 하타나카; 하루키 오카와
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2021-07-30
Also published as: KR102129135B1; KR20200076658A; TWI622814B; JP6155697B2; TW201344255A; KR20130098914A; KR20220133851A; CN103336325A; CN103336325B; JP2013210624A; KR102450756B1; KR102285105B1

Abstract

본 발명은 박막화가 용이하고, 뉴트럴한 색상성이 우수한 편광막, 상기 편광막을 포함하는 편광자 및 이들의 제조 방법 등을 제공하는 것을 과제로 한다.
중합성 액정 화합물로 형성되는 중합체와, 상기 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에, 파장 380∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 적어도 1종의 이색성 색소(1)와, 파장 550∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 적어도 2종의 이색성 색소(2)를 포함하는 편광막, 상기 편광막을 포함하는 편광자 및 이들의 제조 방법을 제공한다. 상기 이색성 색소(2)는 파장 550∼600 nm의 범위에 흡수를 갖는 이색성 색소와 파장 600∼700 nm의 범위에 흡수를 갖는 이색성 색소를 포함하면 바람직하다.

Description

편광막, 원편광판 및 이들의 제조 방법{POLARIZING FILM, CIRCULAR POLARIZING PLATE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}

본 발명은 편광막, 원편광판 및 이들의 제조 방법 등에 관한 것이다.

액정 표시 장치에 이용되는 편광자는 높은 투과율과 편광도를 겸비하고 있으므로, 요오드 등의 이색성 색소로 염색하여 연신 처리된 폴리비닐알코올(요오드 염색 PVA)로 이루어지는 필름(편광막)이 범용적으로 이용되고 있다. 예컨대 특허문헌 1에는 요오드 염색 PVA로 이루어지는 편광막이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평7-142170호 공보

그러나, 요오드 염색 PVA로 이루어지는 편광막은 황색 기운을 띠기 쉬워, 소위 뉴트럴(neutral)한 색상성이 뒤떨어진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 요오드 염색 PVA로 이루어지는 편광막은 박막화가 곤란하여, 보다 박형화가 요구되는 최근의 표시 장치에 적용하기에는 한계가 있었다. 그래서, 본 발명의 목적은, 박막화가 용이하고, 뉴트럴한 색상성이 우수한 편광막, 상기 편광막을 포함하는 편광자 및 그 제조 방법 등을 제공하는 것이다.

본 발명은 이하의 발명을 포함한다.

[1] 중합성 액정 화합물로 형성되는 중합체와, 상기 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에, 파장 380∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 적어도 1종의 이색성 색소(1)와, 파장 550∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 적어도 2종의 이색성 색소(2)를 포함하는 편광막.

[2] 상기 이색성 색소(1)가, 중합성 액정 화합물로 형성되는 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에, 파장 400∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 [1]에 기재한 편광막.

[3] 상기 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에, 파장 550∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 적어도 2종의 이색성 색소(2)가,

상기 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에,

파장 550∼600 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 이색성 색소(2-1)와,

파장 600∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 이색성 색소(2-2)를 포함하는 [1] 또는 [2]에 기재한 편광막.

[4] 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 나타내는 화합물인 [1]∼[3] 중 어느 것에 기재한 편광막.

[5] X선 회절 측정에 있어서 브래그 피크가 얻어지는 [1]∼[4] 중 어느 것에 기재한 편광막.

[6] L*a*b* 표색계에 있어서의 색 좌표 a* 값 및 b* 값이 이하의 식 (1F) 및 식 (2F)의 관계를 만족하는 [1]∼[5] 중 어느 것에 기재한 편광막.

-3≤색도 a*≤3 (1F)

-3≤색도 b*≤3 (2F)

[7] 이색성 색소(1) 및 이색성 색소(2)가 아조 화합물인 [1]∼[6] 중 어느 것에 기재한 편광막.

[8] 이색성 색소(2)가 식 (2)로 표시되는 화합물로 이루어지는 [1]∼[7] 중 어느 것에 기재한 편광막.

[식 (2)에서, n은 1 또는 2이다.

Ar¹ 및 Ar³은 각각 독립적으로 식 (AR-1)∼식 (AR-4) 중 어느 것으로 표시되는 기이다.

Ar²는 식 (AR2-1), 식 (AR2-2) 또는 식 (AR2-3)으로 표시되는 기이다.

A₁ 및 A₂는 각각 독립적으로 식 (A-1)∼식 (A-9) 중 어느 것으로 표시되는 기이며, *는 결합수(結合手)를 나타낸다.

(mc는 0∼10의 정수이며, 동일한 기 중에 mc가 2개 있는 경우, 이 2개의 mc는 서로 동일 또는 상이하다.)]

[9] 이색성 색소(1)가 식 (1)로 표시되는 화합물로 이루어지는 [1]∼[8] 중 어느 것에 기재한 편광막.

[식 (1)에서, Y는 식 (Y1) 또는 식 (Y2)로 표시되는 기이다.

(식에서, L은 산소 원자 또는 -NR-이며, R은 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기이다.)

R¹은 식 (R¹-1)∼식 (R¹-3) 중 어느 것으로 표시되는 기이다.

(식에서, ma는 0∼10의 정수이며, 동일한 기 중에 ma가 2개 있는 경우, 이 2개의 ma는 서로 동일 또는 상이하다. *는 결합수를 나타낸다.)

R²는 식 (R²-1)∼식 (R²-6) 중 어느 것으로 표시되는 기이다.

(식에서, mb는 0∼10의 정수이다.)]

[10] 투명 기재 상에, [1]∼[9] 중 어느 것에 기재한 편광막을 형성하여 이루어지는 편광자.

[11] [10]에 기재한 편광자의 제조 방법으로서,

투명 기재 상에 배향막을 구비한 적층체를 준비하는 공정과,

상기 적층체의 상기 배향막 상에, 중합성 액정 화합물과, 상기 중합성 액정 화합물로 형성되는 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에, 파장 380∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 이색성 색소(1) 1종과, 파장 550∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 이색성 색소(2) 2종과, 용제를 포함하는 조성물을 도포하는 공정과,

상기 조성물에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물을 중합시키는 공정을 갖는 제조 방법.

[12] 투명 기재가 플라스틱 기재이며, 또한 상기 배향막이 광배향막인 [11]에 기재한 제조 방법.

[13] [1]∼[9] 중 어느 것에 기재한 편광막을 구비한 액정 표시 장치.

[14] [1]∼[9] 중 어느 것에 기재한 편광막과 λ/4층을 가지며, 이하의 (A1) 및 (A2)의 요건을 만족하는 원편광판.

(A1) 상기 편광막의 흡수축과 상기 λ/4층의 지상축이 이루는 각도가 대략 45°일 것;

(A2) 파장 550 nm의 광에서 측정한 상기 λ/4층의 정면 리타데이션의 값이 100∼150 nm의 범위일 것

[15] [14]에 기재한 원편광판과 유기 EL 소자를 구비한 유기 EL 표시 장치.

본 발명에 따르면, 박막화가 용이하고, 뉴트럴한 색상성이 우수한 편광막, 상기 편광막을 포함하는 편광자를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 편광막을 포함하는 편광자(본 편광자)의 연속적 제조 방법의 모식도이다.
도 2는 광배향막의 배향 방향 D2와 필름의 반송 방향 D1의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 편광막을 이용한 액정 표시 장치의 단면 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4는 도 3의 액정 표시 장치에 이용되는 본 편광자의 층 순서를 나타내는 모식도이다.
도 5는 도 3의 액정 표시 장치에 이용되는 본 편광자의 층 순서를 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 편광막을 이용한 EL 표시 장치의 단면 구성을 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 편광막을 포함하는 본 편광자의 실시양태의 단면 구성을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 편광막을 포함하는 원편광판(본 원편광판)의 연속적 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 9는 도 6의 EL 표시 장치에 이용되는 본 원편광판의 층 순서를 나타내는 모식도이다.
도 10은 본 발명의 편광막을 이용한 EL 표시 장치의 단면 구성을 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 편광막을 이용한 투사형 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

본 발명의 편광막(이하, 경우에 따라 「본 편광막」이라고 함)은 중합성 액정 화합물로 형성되는 중합체와, 특정한 3종 이상의 이색성 색소를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 편광막은 중합성 액정 화합물과, 상기 3종 이상의 이색성 색소를 포함하는 조성물(이하, 경우에 따라 「편광막 형성용 조성물」이라고 함)로 형성된 것이 바람직하다. 우선, 편광막 형성용 조성물에 관해서 설명한다.

1. 편광막 형성용 조성물

본 발명의 편광막 형성용 조성물은 상기한 것과 같이 중합성 액정 화합물과 특정한 3종 이상의 이색성 색소를 포함하고, 용제를 더 포함하면 바람직하다. 이러한 편광막 형성용 조성물로 형성되는 본 편광막은 박막화가 용이하다. 우선은 편광막 형성용 조성물에 포함되는 구성 성분의 각각에 관해서 설명한다.

1-1. 이색성 색소

편광막 형성용 조성물에 포함되는 이색성 색소는, 중합성 액정 화합물로 형성된 중합체에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에, 파장 380∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 적어도 1종의 이색성 색소(1)와, 같은 측정에 있어서 파장 550∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 적어도 2종의 이색성 색소(2)를 포함한다.

1-1-1. 이색성 색소(1)

이색성 색소(1)는 중합성 액정 화합물로 형성된 중합체에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에 파장 380∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는다. 한편, 이 측정은, 본 발명에 있어서의 편광막 형성용 조성물의 이색성 색소를, 흡수 극대를 측정하고자 하는 이색성 색소로 대체한 극대 흡수 측정용의 조성물을 조제하고, 후술하는 편광막 형성용 조성물로 본 편광막을 형성하는 방법과 같은 방법에 의해서 흡수 극대 측정용 막을 형성하여, 이 흡수 극대 측정용 막의 광흡수를 측정하면 된다. 상기 흡수 극대 측정의 구체적인 방법은 본원 실시예에 기재하는 방법과 같다.

이색성 색소(1)로서는 예컨대 아조 화합물을 들 수 있다. 바람직하게는, 상기 식 (1)로 표시되는 화합물(이하, 경우에 따라 「화합물(1)」이라고 함)을 들 수 있다.

화합물(1)의 아조벤젠 부위의 기하 이성은 트랜스가 바람직하다.

식 (1)에 있어서의 Y는 상기한 식 (Y1) 또는 식 (Y2)로 표시되는 기이며, 바람직하게는 식 (Y1)로 표시되는 기이다. 식 (Y1) 및 식 (Y2)에 있어서, 양끝의 직선은 결합수를 나타내며, 좌측의 결합수는 아조기를 갖는 페닐렌기와 결합하고 있고, 우측의 결합수는 R²를 갖는 페닐렌기와 결합하고 있다. L은 산소 원자 또는 -NR-이며, R은 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기이다. 상기 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기 및 t-부틸기 등을 들 수 있다. 그 중에서도 L은 산소 원자 또는 -NH-이면 바람직하고, 산소 원자이면 더욱 바람직하다.

R¹은 상기한 식 (R¹-1), 식 (R¹-2) 또는 식 (R¹-3)으로 표시되는 기이며, 바람직하게는 식 (R¹-2) 및 식 (R¹-3)으로 표시되는 기이다. 식 (R¹-2)로 표시되는 기에 있어서의 2개의 ma는 각각 동일하더라도 다르더라도 좋지만, 동일하면 바람직하다. ma는 0∼5의 정수이면 더욱 바람직하다.

R²는 식 (R²-1), 식 (R²-2), 식 (R²-3), 식 (R²-4), 식 (R²-5) 또는 식 (R²-6)으로 표시되는 기이며, 식 (R²-2), 식 (R²-5) 또는 식 (R²-6)으로 표시되는 기이면 보다 바람직하고, 식 (R²-6)으로 표시되는 기이면 더욱 바람직하다. R²가 식 (R²-1), 식 (R²-2), 식 (R²-3), 식 (R²-5) 또는 식 (R²-6)으로 표시되는 기인 경우, 상기 기에 포함되는 mb는 0∼10의 정수이면 바람직하고, 0∼5의 정수이면 더욱 바람직하다.

바람직한 화합물(1)로서는 이하의 식 (1-1)∼식 (1-8)으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

그 중에서도 식 (1-1), 식 (1-2), 식 (1-3), 식 (1-5), 식 (1-7) 및 식 (1-8)으로 표시되는 화합물이 바람직하고, 식 (1-1), 식 (1-2), 식 (1-3) 및 식 (1-7)으로 표시되는 화합물이 특히 바람직하다.

이색성 색소(1)는 상기 측정에 의해 광흡수를 구했을 때, 파장 380∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 것으로, 파장 400∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 가지면 바람직하고, 파장 400∼520 nm의 범위에 흡수 극대를 가지면 보다 바람직하고, 파장 430∼520 nm의 범위에 흡수 극대를 가지면 더욱 바람직하고, 파장 440∼510 nm의 범위에 흡수 극대를 가지면 특히 바람직하다. 상기 범위에 흡수 극대를 갖는 것이라면, 이색성 색소(1)로서 복수 종의 화합물(1)을 이용할 수도 있다.

여기서, 화합물(1)의 제조 방법에 관해서 설명한다. 화합물(1)은 예컨대 식 (1X)으로 표시되는 화합물[화합물(1X)]과, 식 (1Y)으로 표시되는 화합물[화합물(1Y)]로 하기의 도식으로 나타내는 반응에 의해 제조할 수 있다.

상기 도식에 있어서, R¹, R² 및 Y는 상기와 동일한 의미이며, Re¹ 및 Re²는 서로 반응하여 Y로 표시되는 기가 되는 기이다. Re¹ 및 Re²의 조합으로서는 예컨대 카르복시기 및 수산기의 조합, 카르복시기 및 아미노기(이러한 아미노기는 R로 치환되어 있더라도 좋음)의 조합, 카르보닐할라이드기 및 수산기의 조합, 카르보닐할라이드기 및 아미노기(이러한 아미노기는 R로 치환되어 있더라도 좋음)의 조합, 카르보닐옥시알킬기 및 수산기의 조합, 카르보닐옥시알킬기 및 아미노기(이러한 아미노기는 R로 치환되어 있더라도 좋음)의 조합 등을 들 수 있다. 또한, 여기서는, R¹을 갖는 화합물(1X) 및 R²를 갖는 화합물(1Y)로 설명하지만, R¹을 적당한 보호기로 보호한 화합물이나 R²를 적당한 보호기로 보호한 화합물이 서로 반응하고, 그 후, 적당한 탈보호 반응을 행함으로써 화합물(1)을 제조할 수도 있다.

화합물(1X) 및 화합물(1Y)을 반응시킬 때의 반응 조건은 이용하는 화합물(1X) 및 화합물(1Y)의 종류에 따라서 적절하게 최적의 공지된 조건을 선택할 수 있다.

예컨대, Re¹이 카르복시기이며, Re²가 수산기이고, Y가 -C(=O)-O-인 경우의 반응 조건으로서는 예컨대 용매 중에 에스테르화 축합제의 존재 하에서 축합하는 조건을 들 수 있다. 용매로서는 클로로포름 등의 화합물(1X) 및 화합물(1Y) 모두에 가용(可溶)인 용매를 들 수 있다. 에스테르화 축합제로서는 디이소프로필카르보디이미드(IPC) 등을 들 수 있다. 여기서는, 디메틸아미노피리딘(DMAP) 등의 염기를 더 병용하는 것이 바람직하다. 반응 온도는 화합물(1X) 및 화합물(1Y)의 종류에 따라서 선택되는데, 예컨대 -15∼70℃의 범위를 들 수 있고, 바람직하게는 0∼40℃의 범위이다. 반응 시간은 예컨대 15분∼48시간의 범위를 들 수 있다.

반응 시간은 반응 도중의 반응 혼합물을 적절하게 샘플링하여, 액체 크로마토그래피나 가스 크로마토그래피 등의 공지된 분석 수단에 의해 화합물(1X) 및 화합물(1Y)의 소실 정도나 화합물(1)의 생성 정도를 확인하여 정할 수도 있다.

반응 후의 반응 혼합물로부터 재결정, 재침전, 추출 및 각종 크로마토그래피와 같은 공지된 방법에 의해, 혹은 이들 조작을 조합함으로써 화합물(1)을 추출할 수 있다.

1-1-2. 이색성 색소(2)

이색성 색소(2)는 상기 측정을 실시했을 때 파장 550∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는다. 흡수 극대의 측정 방법은 이색성 색소(1)의 경우와 마찬가지다.

이색성 색소(2)는 편광막 형성용 조성물 중에 2종 이상이 포함되는 것인데, 그 중에서도 파장 550∼600 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 이색성 색소(2-1)와, 파장 600∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 이색성 색소(2-2)를 포함하면 보다 바람직하다. 여기서, 이색성 색소(2-1)는 파장 570∼600 nm의 범위에 흡수 극대를 가지면 보다 바람직하고, 이색성 색소(2-2)는 파장 600∼680 nm의 범위에 흡수 극대를 가지면 더욱 바람직하다.

이색성 색소(2)로서는 예컨대 아조 화합물을 들 수 있다. 이색성 색소(2)는 상기 식 (2)로 표시되는 화합물(이하, 경우에 따라 「화합물(2)」이라고 함)이면 바람직하다.

화합물(2)의 아조벤젠 부위의 기하 이성은 트랜스가 바람직하다.

화합물(2)의 각 기의 조합에 있어서, 상기 화합물(2)이 상기 측정에서 파장 550∼600 nm의 범위에 흡수 극대를 갖도록 Ar¹, Ar² 및 Ar³을 조합함으로써 이색성 색소(2-1)로서 사용할 수 있는 화합물(2)이 정해진다. 구체적인 이색성 색소(2-1)로서는 표 1에 각 기의 조합으로 나타내는 화합물(2)을 들 수 있다. 표 1에 각 기의 조합을 나타내는 화합물(2-1)은 식 (2)에 있어서의 n이 1인 경우를 나타낸다. 한편, 표 1에 있어서, 예컨대 식 (AR-1)로 표시되는 기 등은 「(AR-1)」 등으로 표기한다.

이어서, 화합물(2)의 각 기의 조합에 있어서, 상기 화합물(2)이 상기 측정에서 파장 600∼700 nm의 범위에 흡수를 갖도록 Ar¹, Ar² 및 Ar³을 조합함으로써 이색성 색소(2-2)로서 사용할 수 있는 화합물(2)이 정해진다. 구체적인 이색성 색소(2-2)로서는 표 2에 각 기의 조합으로 나타내는 화합물(2)을 들 수 있다. 표 2에 각 기의 조합을 나타내는 화합물(2-2)은 식 (2)에 있어서의 n이 1인 경우를 나타낸다. 한편, 표 2에서의 기의 표기는 표 1의 경우와 동일하다.

여기서, 화합물(2)을 구체적으로 나타내면, 식 (2-11)∼식 (2-39)으로 각각 나타내는 화합물 등을 들 수 있다.

여기에 예로 든 화합물(2)의 구체예 중에서, 이색성 색소(2-1)로서는 식 (2-12), 식 (2-13), 식 (2-18), 식 (2-20), 식 (2-21), 식 (2-22), 식 (2-23), 식 (2-24), 식 (2-26), 식 (2-27), 식 (2-28), 식 (2-29) 및 식 (2-30)으로 각각 표시되는 것이 해당하고, 이색성 색소(2-2)로서는 식 (2-31), 식 (2-32), 식 (2-33), 식 (2-34), 식 (2-35) 및 식 (2-36)으로 각각 표시되는 것이 해당한다. 한편, 식 (2-11), 식 (2-15) 및 식 (2-16)으로 각각 표시되는 것은 파장 550∼700 nm에 흡수를 나타내는 색소는 아니지만, 보충적으로 식 (1)의 색소와 병용할 수 있다.

화합물(2)의 구체예 중에서도, 편광막 형성용 조성물에 포함되는 이색성 색소(2)로서는 식 (2-15), 식 (2-16), 식 (2-18), 식 (2-20), 식 (2-21), 식 (2-22), 식 (2-23), 식 (2-27), 식 (2-29), 식 (2-31), 식 (2-32), 식 (2-33), 식 (2-34) 및 식 (2-35)으로 각각 표시되는 것이 보다 바람직하다. 이들 중, 이색성 색소(2)를 화합물(2)의 구체예에서 선택되는 2종 이상의 조합으로 나타내면, 혼합 비율에 따라 다르지만, 예컨대 표 3에 나타내는 것과 같다. 이 표 3에 있어서, 예컨대 식 (2-11)로 표시되는 화합물(2)은 「(2-11)」로 나타내는 것으로 한다.

편광막 형성용 조성물에 있어서의 이색성 색소(1)의 함유량은 후술하는 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대한 함유량으로 나타내며, 50 질량부 이하가 바람직하고, 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하가 보다 바람직하고, 0.1 질량부 이상 5 질량부 이하가 더욱 바람직하다.

편광막 형성용 조성물에 있어서의 이색성 색소(2)의 함유량은 후술하는 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대한 함유량으로 나타내며, 10 질량부 이하가 바람직하고, 0.1 질량부 이상 5 질량부 이하가 보다 바람직하고, 0.1 질량부 이상 3 질량부 이하가 더욱 바람직하다.

또한, 편광막 형성용 조성물에 있어서의 이색성 색소(1) 및 이색성 색소(2)의 합계 함유량은 후술하는 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대한 함유량으로 나타내며, 30 질량부 이하가 바람직하고, 0.1 질량부 이상 20 질량부 이하가 보다 바람직하고, 1 질량부 이상 15 질량부 이하가 더욱 바람직하다.

이색성 색소 각각의 함유량이 상기 범위 내라면, 편광막 형성용 조성물에 있어서의 이색성 색소가 용제에 대하여 충분한 용해성을 보이기 때문에, 상기 편광막 형성용 조성물을 이용하여 본 편광막을 제조했을 때, 결함의 발생이 없는 본 편광막을 얻을 수 있다. 한편, 상술한 것과 같이, 편광막 형성용 조성물은 이색성 색소(1) 1종 이상과 이색성 색소(2) 2종 이상을 포함하고 있으면 되는데, 상기 편광막 형성용 조성물은 이색성 색소(1) 2종 이상을 포함하고 있더라도, 이색성 색소(2) 3종 이상을 포함하고 있더라도 좋다. 이색성 색소(1) 2종 이상을 포함하는 경우, 이색성 색소(1)의 함유량은 2종 이상의 이색성 색소(1)의 합계량으로 하고, 이색성 색소(2) 3종 이상을 포함하는 경우, 이색성 색소(2)의 함유량은 3종 이상의 이색성 색소(2)의 합계량으로 한다.

이색성 색소(2)는 예컨대 일본 특허 공개 소58-38756호 공보, 동 소63-301850호 공보, 동 소58-104984호 공보 등에 기재된 공지된 방법으로 제조된다.

이어서, 편광막 형성용 조성물에 있어서의 이색성 색소 이외의 구성 성분에 관해서 설명한다.

1-2. 중합성 액정 화합물

중합성 액정 화합물은 배향한 채로 중합할 수 있는 액정 화합물이며, 분자 내에 중합성기를 갖는다. 중합성 액정 화합물을 함유하는 편광막 형성용 조성물은 중합성 액정 화합물을 배향시킨 상태에서 중합함으로써 본 편광막을 형성한다. 중합성기는 라디칼 중합성기이면 특히 바람직하다. 라디칼 중합성기란, 라디칼 중합 반응에 관여하는 기를 의미한다.

본 발명의 편광막 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물은, 네마틱상의 액정상(이하, 경우에 따라 「네마틱 액정상」이라고 함)을 나타내는 것이라도, 스멕틱상의 액정상(이하, 경우에 따라 「스멕틱 액정상」이라고 함)을 나타내는 것이라도, 네마틱 액정상 및 스멕틱 액정상 양쪽을 나타내는 것이라도 좋지만, 적어도 스멕틱 액정상을 나타내는 중합성 스멕틱 액정 화합물이면 바람직하다. 중합성 스멕틱 액정 화합물을 포함하는 편광막 형성용 조성물은 이색성 색소(1) 및 이색성 색소(2)의 상호 작용에 의해, 뉴트럴한 색상성이 매우 양호하며 보다 편광 성능이 우수한 본 편광막을 얻을 수 있다.

중합성 스멕틱 액정 화합물이 나타내는 스멕틱 액정상으로서는 고차 스멕틱 액정상이 보다 바람직하다. 여기서 말하는 고차 스멕틱 액정상이란, 스멕틱 B상, 스멕틱 D상, 스멕틱 E상, 스멕틱 F상, 스멕틱 G상, 스멕틱 H상, 스멕틱 I상, 스멕틱 J상, 스멕틱 K상 및 스멕틱 L상이며, 그 중에서도 스멕틱 B상, 스멕틱 F상 및 스멕틱 I상이 보다 바람직하다.

중합성 액정 화합물이 나타내는 스멕틱 액정상이 이들 고차 스멕틱 액정상이면, 배향 질서도가 보다 높은 본 편광막을 제조할 수 있다. 또한, 이와 같이 배향 질서도가 높은 고차 스멕틱 액정상으로 제작한 본 편광막은 X선 회절 측정에 있어서 헥사틱상이나 크리스탈상과 같은 고차 구조 유래의 브래그 피크가 얻어지는 것이다. 상기 브래그 피크란, 분자 배향의 면 주기 구조에 유래하는 피크이며, 본 발명의 편광막 형성용 조성물에 따르면, 주기 간격이 3.0∼5.0Å인 본 편광막을 얻을 수 있다.

편광막 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상이나 스멕틱 액정상을 나타내는지 여부는 예컨대 하기와 같이 하여 확인할 수 있다. 적당한 기재를 준비하고, 상기 기재에 편광막 형성용 조성물을 도포하여 도포막을 형성한 후, 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건으로 가열 처리 또는 감압 처리를 함으로써 도포막에 함유되는 용제를 제거한다. 이어서, 기재 상에 형성된 도포막을 등방상 온도까지 가열하고, 서서히 냉각함으로써 발현되는 액정상을 편광 현미경에 의한 텍스쳐 관찰, X선 회절 측정 또는 시차주사 열량 측정에 의해 검사한다. 이 검사에 있어서, 예컨대 냉각함으로써 네마틱 액정상을 나타내고, 더 냉각함으로써 스멕틱 액정상을 나타내는 중합성 액정 화합물이 특히 바람직하다. 네마틱 액정상 및 스멕틱 액정상에 있어서, 중합성 액정 화합물과 이색성 색소가 상 분리되지 않은 것은 예컨대 각종 현미경에 의한 표면 관찰이나 헤이즈미터에 의한 산란도 측정에 의해 확인할 수 있다.

이하, 편광막 형성용 조성물에 이용하는 중합성 액정 화합물로서 바람직한 것의 구체예를 든다.

바람직한 중합성 액정 조성물로서는 예컨대 식 (4)으로 표시되는 화합물(이하, 경우에 따라 「화합물(4)」이라고 함)을 들 수 있다.

U¹-V¹-W¹-X¹-Y¹-X²-Y²-X³-W²-V²-U² (4)

[식 (4)에서, X¹, X² 및 X³은 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 단, X¹, X² 및 X³ 중 적어도 하나는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기이다. 치환기를 갖고 있더라도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 구성하는 -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NR-로 치환되어 있더라도 좋다. R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기이다.

Y¹ 및 Y²는 서로 독립적으로 -CH₂CH₂-, -CH₂O-, -COO-, -OCOO-, 단결합, -N=N-, -CR^a=CR^b-, -C≡C- 또는 -CR^a=N-을 나타낸다. R^a 및 R^b는 서로 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다.

U¹은 수소 원자 또는 중합성기를 나타낸다.

U²는 중합성기를 나타낸다.

W¹ 및 W²는 서로 독립적으로 단결합, -O-, -S-, -COO- 또는 -OCOO-을 나타낸다.

V¹ 및 V²는 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 상기 알칸디일기를 구성하는 -CH₂-는 -O-, -S- 또는 -NH-로 치환되어 있더라도 좋다.]

화합물(4)에 있어서, X¹, X² 및 X³ 중, 적어도 2개가 치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기인 것이 바람직하다.

치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기는 무치환인 것이 바람직하다. 치환기를 갖고 있더라도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기인 것이 바람직하고, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기는 무치환인 것이 보다 바람직하다.

치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기가 임의로 갖는 치환기로서는 메틸기, 에틸기 및 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 시아노기; 할로겐 원자 등을 들 수 있다.

화합물(4)의 Y¹은 -CH₂CH₂-, -COO- 또는 단결합이면 바람직하고, Y²는 -CH₂CH₂- 또는 -CH₂O-이면 바람직하다.

U²는 중합성기이다. U¹은 수소 원자 또는 중합성기이며, 바람직하게는 중합성기이다. U¹ 및 U²는 함께 중합성기이면 바람직하고, 함께 광중합성기이면 보다 바람직하다. 광중합성기란, 후술하는 광중합개시제로부터 발생한 활성 라디칼이나 산 등에 의해서 중합 반응에 관여할 수 있는 기를 말한다. 광중합성기를 갖는 중합성 액정 화합물은 보다 저온 조건 하에서 중합할 수 있다는 점에서 유리하다.

화합물(4)에 있어서, U¹ 및 U²의 중합성기는 서로 다르더라도 좋지만, 동일한 종류의 기인 것이 바람직하다. 중합성기로서는 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 V²가 나타내는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기에 있어서의 탄소수 1∼20의 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 아이코산-1,20-디일기 등을 들 수 있다. V¹ 및 V²는 바람직하게는 탄소수 2∼12의 알칸디일기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼12의 알칸디일기이다.

치환기를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기가 임의로 갖는 치환기로서는 시아노기 및 할로겐 원자 등을 들 수 있는데, 상기 알칸디일기는 무치환인 것이 바람직하고, 무치환 또한 직쇄상의 알칸디일기인 것이 보다 바람직하다.

W¹ 및 W²는 서로 독립적으로 바람직하게는 단결합 또는 -O-이다.

화합물(4)로서는 식 (4-1)∼식 (4-43)으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다. 이러한 화합물(4)의 구체예가 시클로헥산-1,4-디일기를 갖는 경우, 이러한 시클로헥산-1,4-디일기는 트랜스체인 것이 바람직하다.

중합성 액정 화합물은 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 편광막 형성용 조성물에 이용할 수 있다. 또한, 2종 이상을 혼합하는 경우, 적어도 1종이 화합물(4)이면 바람직하다. 중합성 액정 화합물을 2종 혼합하는 경우의 혼합비는 통상 1:99∼50:50이며, 바람직하게는 5:95∼50:50이고, 보다 바람직하게는 10:90∼50:50이다.

예시한 화합물(4) 중에서도 식 (4-5), 식 (4-6), 식 (4-7), 식 (4-8), 식 (4-9), 식 (4-10), 식 (4-11), 식 (4-12), 식 (4-13), 식 (4-14), 식 (4-15), 식 (4-22), 식 (4-24), 식 (4-25), 식 (4-26), 식 (4-27), 식 (4-28) 및 식 (4-29)으로 표시되는 화합물이 바람직하다. 이들 화합물은 그 밖의 중합성 액정 화합물과의 상호 작용에 의해 용이하게 결정상 전이 온도를 밑도는 온도 조건 하에서, 즉 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 충분히 유지한 채로 중합할 수 있다. 구체적으로는, 이들 화합물은 70℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이하의 온도 조건 하에서 고차의 스멕틱상의 액정 상태를 충분히 유지한 채로 중합할 수 있다.

편광막 형성용 조성물에 있어서의 중합성 액정 화합물의 함유 비율은 편광막 형성용 조성물의 고형분에 대하여 50∼99.9 질량%가 바람직하고, 80∼99.9 질량%가보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물의 함유 비율이 상기 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향성이 높아지는 경향이 있어 바람직하다. 여기서, 고형분이란, 편광막 형성용 조성물에서 용제 등의 휘발성 성분을 제외한 성분의 합계량을 말한다.

중합성 액정 화합물은 예컨대 Lub et al. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996) 또는 일본 특허 제4719156호 등에 기재된 공지된 방법으로 제조된다.

1-3. 용제

편광막 형성용 조성물은 용제를 포함하는 것이 바람직하다. 용제로서는 중합성 액정 화합물 및 이색성 색소를 완전히 용해할 수 있는 용제가 바람직하다. 또한, 편광막 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물의 중합 반응에 불활성인 용제인 것이 바람직하다.

용제로서는 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제; 초산에틸, 초산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 또는 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 이용하더라도 좋고, 복수를 조합시켜 이용하더라도 좋다.

용제의 함유량은 상기 편광막 형성용 조성물의 총량에 대하여 50∼98 질량%가 바람직하다. 환언하면, 편광막 형성용 조성물에 있어서의 고형분은 2∼50 질량%가 바람직하다. 고형분이 2 질량% 이상이면, 본 발명의 목적의 하나인 박형의 본 편광막을 얻기 쉬운 경향이 있어 바람직하다. 또한, 상기 고형분이 50 질량% 이하라면, 편광막 형성용 조성물의 점도가 낮아지므로, 편광막의 두께가 대략 균일하게 됨으로써 상기 편광막에 얼룩이 생기기 어렵게 되는 경향이 있어 바람직하다. 또한, 이러한 고형분은 편광막의 두께를 고려하여 정할 수 있다.

1-4. 그 밖의 첨가제

본 발명에 있어서의 편광막 형성용 조성물은 이색성 색소, 중합성 액정 화합물 및 용제 이외의 첨가제를 임의로 포함한다.

1-4-1. 중합 반응 조제

편광막 형성용 조성물은 중합개시제를 함유하면 바람직하다. 상기 중합개시제는 중합성 액정 화합물의 중합 반응을 개시할 수 있는 화합물이다. 중합개시제로서는 저온 조건 하에서 중합 반응을 개시할 수 있다는 점에서 광중합개시제가 바람직하다. 구체적으로는, 빛의 작용에 의해 활성 라디칼 또는 산을 발생하는 화합물이 광중합개시제로서 이용된다. 상기 광중합개시제 중에서도 빛의 작용에 의해 활성 라디칼을 발생하는 것이 보다 바람직하다.

중합개시제로서는 예컨대 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 알킬페논 화합물, 아실포스핀옥사이드 화합물, 트리아진 화합물, 요오도늄염 및 술포늄염 등을 들 수 있다.

벤조인 화합물로서는 예컨대 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다.

벤조페논 화합물로서는 예컨대 벤조페논, o-벤조일안식향산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 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.

중합개시제는 시판되는 것을 이용할 수도 있다. 시판되는 중합개시제로서는 "이르가큐어(Irgacure) 907", "이르가큐어 184", "이르가큐어 651", "이르가큐어 819", "이르가큐어 250", "이르가큐어 369"(치바재팬(주)); "세이쿠올 BZ", "세이쿠올 Z", "세이쿠올 BEE"(세이코가가쿠(주)); "카야큐어(kayacure) BP100"(닛폰가야쿠(주)); "카야큐어 UVI-6992"(다우사 제조); "아데카옵토마 SP-152", "아데카옵토마 SP-170"((주)ADEKA); "TAZ-A", "TAZ-PP"(니혼시이베르헤그나사); 및 "TAZ-104"(산와케미컬사) 등을 들 수 있다.

편광막 형성용 조성물이 중합개시제를 함유하는 경우, 그 함유량은 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양에 따라서 적절하게 조절할 수 있는데, 통상 중합성 액정 화합물의 합계 100 질량부에 대한 중합개시제의 함유량은 0.1∼30 질량부이며, 바람직하게는 0.5∼10 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.5∼8 질량부이다. 중합개시제의 함유량이 상기 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향을 흐트러트리는 일없이 중합시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

1-4-2. 광증감제

편광막 형성용 조성물이 광중합개시제를 함유하는 경우, 편광막 형성용 조성물은 광증감제를 함유하더라도 좋다. 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.

편광막 형성용 조성물이 광중합개시제 및 광증감제를 함유하는 경우, 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 중합 반응이 보다 촉진된다. 이러한 광증감제의 함유량은 병용하는 광중합개시제 및 중합성 액정 화합물의 종류 및 그 양에 따라서 적절하게 조절할 수 있는데, 통상 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여 0.1∼30 질량부이며, 바람직하게는 0.5∼10 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.5∼8 질량부이다.

1-4-3. 중합금지제

편광막 형성용 조성물은 중합성 액정 화합물의 중합 반응을 안정적으로 진행시키기 위해서 중합금지제를 함유하고 있더라도 좋다. 중합금지제에 의해 중합성 액정 화합물의 중합 반응의 진행 정도를 컨트롤할 수 있다.

중합금지제로서는 예컨대 히드로퀴논, 알콕시기 함유 히드로퀴논, 알콕시기 함유 카테콜(예컨대, 부틸카테콜 등), 피로갈롤, 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시 라디칼 등의 라디칼 보충제; 티오페놀류; β-나프틸아민류 및 β-나프톨류 등을 들 수 있다.

편광막 형성용 조성물에 중합금지제를 포함하는 경우, 그 함유량은 이용하는 중합성 액정 화합물의 종류와 그 양 및 광증감제의 함유량 등에 따라서 적절하게 조절되는데, 통상 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여 0.1∼30 질량부이며, 바람직하게는 0.5∼10 질량부이고, 보다 바람직하게는 0.5∼8 질량부이다.

중합금지제의 함유량이 상기 범위 내라면, 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물의 배향을 흐트러트리는 일없이 중합시킬 수 있기 때문에 바람직하다.

1-4-4. 레벨링제

편광막 형성용 조성물은 레벨링제를 함유하면 바람직하다. 레벨링제란, 편광막 형성용 조성물의 유동성을 조정하여, 편광막 형성용 조성물을 도포하여 얻어지는 도포막을 보다 평탄하게 하는 기능을 갖는 것으로, 계면활성제 등을 들 수 있다. 바람직한 레벨링제로서는 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 등을 들 수 있다.

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 "메가파크 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" 및 동 "F-483"[DIC(주)]; "서플론 S-381", 동 "S-382", 동 "S-383", 동 "S-393", 동 "SC-101", 동 "SC-105", "KH-40" 및 "SA-100"[AGC세이미케미컬(주)]; "E1830", "E5844"[(주)다이킨파인케미컬겐큐쇼]; "에프톱 EF301", 동 "EF303", 동 "EF351" 및 동 "EF352"[미스비시마테리알덴시가세이(주)] 등을 들 수 있다.

편광막 형성용 조성물에 레벨링제를 함유시키는 경우, 그 함유량은 통상 중합성 액정 화합물의 함유량 100 질량부에 대하여 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하이며, 바람직하게는 0.5 질량부 이상 3 질량부 이하이다. 레벨링제의 함유량이 상기 한 범위 내이면, 중합성 액정 화합물을 수평 배향시키는 것이 용이하고, 또한 얻어지는 편광막이 보다 평활하게 되는 경향이 있기 때문에 바람직하다. 중합성 액정 화합물에 대한 레벨링제의 함유량이 상기한 범위를 넘으면, 얻어지는 본 편광막에 얼룩이 생기기 쉬운 경향이 있다. 한편, 상기 편광막 형성용 조성물은 레벨링제를 2 종류 이상 함유하고 있더라도 좋다.

2. 본 편광막의 형성 방법

이어서, 편광막 형성용 조성물로 본 편광막을 형성하는 방법에 관해서 설명한다. 이러한 방법에서는, 편광막 형성용 조성물을 기재에, 바람직하게는 투명 기재에 도포함으로써 본 편광막을 형성한다.

2-1. 투명 기재

투명 기재란 빛, 특히 가시광을 투과할 수 있을 정도의 투명성을 갖는 기재이다. 상기 투명성이란, 파장 380∼780 nm에 걸친 광선에 대한 투과율이 80% 이상이 되는 특성을 말한다. 구체적으로는, 투명 기재로서는 유리 기재 및 플라스틱 기재 등을 들 수 있고, 바람직하게는 플라스틱 기재이다. 플라스틱 기재를 구성하는 플라스틱으로서는 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보르넨계 폴리머 등의 폴리올레핀; 환상 올레핀계 수지; 폴리비닐알코올; 폴리에틸렌테레프탈레이트; 폴리메타크릴산에스테르; 폴리아크릴산에스테르; 트리아세틸셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스 및 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트 등의 셀룰로오스에스테르; 폴리에틸렌나프탈레이트; 폴리카보네이트; 폴리술폰; 폴리에테르술폰; 폴레에테르케톤; 폴리페닐렌술피드 및 폴리페닐렌옥사이드 등의 플라스틱을 들 수 있다. 그 중에서도 시장에서 용이하게 입수할 수 있거나 투명성이 우수하거나 하다는 점에서, 특히 바람직하게는 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리메타크릴산에스테르이다. 이러한 투명 기재를 이용하여 본 편광막을 제조함에 있어서, 상기 투명 기재를 운반하거나 보관하거나 할 때에 찢어짐 등의 파손을 일으키는 일없이 용이하게 취급할 수 있다는 점에서, 상기 투명 기재에 지지 기재 등을 접착시켜 놓더라도 좋다. 또한, 후술하지만, 본 편광막으로 원편광판을 제조할 때에, 플라스틱 기재에 위상차성을 부여하는 경우가 있다. 상기 경우에는 플라스틱 기재에 연신 처리 등에 의해 위상차성을 부여하면 된다.

플라스틱 기재에 위상차성을 부여하는 경우, 그 위상차 값을 컨트롤하기 쉽다고 하는 점에서, 셀룰로오스에스테르 또는 환상 올레핀계 수지로 이루어지는 플라스틱 기재가 바람직하다.

셀룰로오스에스테르는 셀룰로오스에 포함되는 수산기의 적어도 일부가 초산에스테르화된 것이다. 이러한 셀룰로오스에스테르로 이루어지는 셀룰로오스에스테르 필름은 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되는 트리아세틸셀룰로오스 필름으로서는 예컨대 "후지태크필름"(후지샤신필름(주)); "KC8UX2M", "KC8UY" 및 "KC4UY"(코니카미놀타옵트(주)) 등이 있다. 이러한 시판되는 트리아세틸셀룰로오스 필름은 그대로 또는 필요에 따라서 위상차성을 부여하고 나서 투명 기재로서 이용할 수 있다. 또한, 준비한 투명 기재의 표면에 방현 처리, 하드 코트 처리, 대전 방지 처리 또는 반사 방지 처리 등의 표면 처리를 실시하고 나서 투명 기재로서 사용할 수 있다.

플라스틱 기재에 위상차성을 부여하기 위해서는 상술한 것과 같이 플라스틱 기재를 연신하는 등의 방법에 의한다. 열가소성 수지로 이루어지는 플라스틱 기재는 어느 것이나 연신 처리가 가능하지만, 위상차성을 제어하기 쉽다고 하는 점에서 환상 올레핀계 수지로 이루어지는 플라스틱 기재가 보다 바람직하다. 환상 올레핀계 수지란 예컨대 노르보르넨이나 다환 노르보르넨계 모노머 등의 환상 올레핀의 중합체 또는 공중합체로 구성되는 것으로, 상기 환상 올레핀계 수지는 부분적으로 개환부를 포함하고 있더라도 좋다. 또한, 개환부를 포함하는 환상 올레핀계 수지를 수소 첨가한 것이라도 좋다. 또한, 상기 환상 올레핀계 수지는 투명성을 현저히 손상시키지 않다는 점이나 현저히 흡습성을 증대시키지 않는다는 점에서, 예컨대 환상 올레핀과 쇄상 올레핀이나 비닐화 방향족 화합물(스티렌 등) 등과의 공중합체라도 좋다. 또한, 상기 환상 올레핀계 수지는 그 분자 내에 극성기가 도입되어 있더라도 좋다.

환상 올레핀계 수지가 환상 올레핀과 쇄상 올레핀이나 비닐기를 갖는 방향족 화합물과의 공중합체인 경우, 상기 쇄상 올레핀으로서는 에틸렌이나 프로필렌 등이며, 또한 비닐화 방향족 화합물로서는 스티렌, α-메틸스티렌 및 알킬 치환 스티렌 등이다. 이러한 공중합체에 있어서, 환상 올레핀에 유래하는 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 3원 공중합체인 경우, 예컨대 쇄상 올레핀 유래의 구조 단위의 함유 비율은 상기 환상 올레핀계 수지의 전체 구조 단위에 대하여 5∼80 몰% 정도이며, 비닐화 방향족 화합물 유래의 구조 단위의 함유 비율은 5∼80 몰% 정도이다. 이러한 3원 공중합체의 환상 올레핀계 수지는 상기 환상 올레핀계 수지를 제조할 때에, 고가의 환상 올레핀의 사용량을 비교적 적게 할 수 있다고 하는 이점이 있다.

환상 올레핀계 수지는 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 시판되는 환상 올레핀계 수지로서는 "Topas"[Ticona사(독일)]; "아톤"[JSR(주)]; "제오노어(ZEONOR)" 및 "제오넥스(ZEONEX)"[닛폰제온(주)]; "아펠"[미쓰이가가쿠(주) 제조] 등을 들 수 있다. 이러한 환상 올레핀계 수지를 예컨대 용제 캐스트법이나 용융 압출법 등의 공지된 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 시판되는 환상 올레핀계 수지 필름으로서는 예컨대 "에스시나" 및 "SCA40"[세키스이가가쿠고교(주)]; "제오노어필름"[오프테스(주)];" 아톤필름"[JSR(주)] 등을 들 수 있다.

이어서, 플라스틱 기재에 위상차성을 부여하는 방법에 관해서 설명한다. 플라스틱 기재는 공지된 연신 방법에 의해 위상차성을 부여할 수 있다. 예컨대, 플라스틱 기재가 롤에 권취되어 있는 롤(권취체)을 준비하여, 이러한 권취체로부터 플라스틱 기재를 연속적으로 풀어내고, 풀어내어진 플라스틱 기재를 가열로로 반송한다. 가열로의 설정 온도는 플라스틱 기재의 유리 전이 온도 근방(℃)∼[글라스 전이 온도+100](℃)의 범위, 바람직하게는 유리 전이 온도 근방(℃)∼[글라스 전이 온도+50](℃)의 범위로 한다. 상기 가열로에 있어서는, 플라스틱 기재의 진행 방향으로 또는 진행 방향과 직교하는 방향으로 연신할 때에, 반송 방향이나 장력을 조정하여 임의의 각도로 경사를 붙여 일축 또는 이축의 열연신 처리를 한다. 연신 배율은 통상 1.1∼6배 정도의 범위이며, 바람직하게는 1.1∼3.5배 정도의 범위이다. 또한, 비스듬한 방향으로 연신하는 방법으로서는 연속적으로 배향축을 원하는 각도로 경사시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않고 공지된 연신 방법을 채용할 수 있다. 이러한 연신 방법은 예컨대 일본 특허 공개 소50-83482호 공보나 일본 특허 공개 평2-113920호 공보에 기재된 방법을 들 수 있다.

투명 기재의 두께는 실용적인 취급이 가능한 정도의 중량이라는 점 및 충분한 투명성을 확보할 수 있다는 점에서는 얇은 쪽이 바람직하지만, 지나치게 얇으면 강도가 저하하여 가공성이 뒤떨어지는 경향이 있다. 유리 기재의 적당한 두께는 예컨대 100∼3000 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 100∼1000 ㎛ 정도이다. 플라스틱 기재의 적당한 두께는 예컨대 5∼300 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 20∼200 ㎛ 정도이다. 본 편광막을 후술하는 원편광판으로서 사용하는 경우, 특히 모바일기기 용도의 원편광판으로서 사용하는 경우의 투명 기재의 두께는 20∼100 ㎛ 정도가 바람직하다. 한편, 연신함으로써 필름에 위상차성을 부여하는 경우, 연신 후의 두께는 연신 전의 두께나 연신 배율에 의해서 결정된다.

2-2. 배향막

본 편광막의 제조에 이용하는 기재에는 배향막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 경우, 편광막 형성용 조성물은 배향막 상에 도포하게 된다. 이 때문에 상기 배향막은 편광막 형성용 조성물의 도포 등에 의해 용해되지 않을 정도의 용제 내성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 용제의 제거나 액정의 배향을 위한 가열 처리에 있어서의 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 배향막은 배향성 폴리머에 의해 형성할 수 있다.

상기 배향성 폴리머로서는 예컨대 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 또는 폴리아크릴산에스테르류 등의 폴리머를 들 수 있다. 이들 중에서도 폴리비닐알코올이 바람직하다. 배향막을 형성하는 이들 배향성 폴리머는 단독으로 이용하더라도 좋고, 2 종류 이상을 혼합하여 이용하더라도 좋다.

상기 배향성 폴리머는 용제에 용해한 배향성 폴리머 조성물(배향성 폴리머를 포함하는 용액)로서 기재 상에 도포함으로써 그 기재 위에 배향막을 형성할 수 있다. 상기 용제로서는 물; 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제; 초산에틸, 초산부틸, 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 용매; 테트라히드로푸란 및 디메톡시에탄 등의 에테르 용매; 클로로포름 및 클로로벤젠 등의 염소 치환 탄화수소 용매 등을 들 수 있다. 이들 유기 용제는 단독으로 이용하더라도 좋고, 복수 종을 조합시켜 이용하더라도 좋다.

또한 배향막을 형성하기 위한 배향성 폴리머 조성물로서 시판되는 배향막 재료를 그대로 사용하더라도 좋다. 시판되는 배향막 재료로서는 산에바(등록상표, 닛산가가쿠고교(주) 제조) 또는 옵토마(등록상표, JSR(주) 제조) 등을 들 수 있다.

기재에 배향막을 형성하는 방법으로서는 예컨대 기재 위에 상기 배향성 폴리머 조성물이나 시판되는 배향막 재료를 도포하여 어닐링하는 방법 등을 들 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 배향막의 두께는 통상 10 nm∼10000 nm의 범위이며, 바람직하게는 10 nm∼1000 nm의 범위이다.

상기 배향막에 대하여 배향 규제력을 부여하기 위해서 필요에 따라서 러빙을 행하는 것(러빙법)이 바람직하다. 배향 규제력을 부여함으로써 중합성 액정 화합물을 원하는 방향으로 배향시킬 수 있다.

러빙법에 의해 배향 규제력을 부여하는 방법으로서는, 예컨대 러빙천이 감아붙여져, 회전하고 있는 러빙 롤을 준비하고, 기재 위에 배향막 형성용의 도포막이 형성된 적층체를 스테이지에 얹어, 회전하고 있는 러빙 롤을 향해 반송함으로써, 상기 배향막 형성용 도포막과 회전하고 있는 러빙 롤을 접촉시키는 방법을 들 수 있다.

또한, 소위 광배향막도 이용할 수 있다. 광배향막이란, 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머와 용제를 포함하는 조성물(이하, 경우에 따라 「광배향층 형성용 조성물」이라고 함)을 기재에 도포하여 편광(바람직하게는, 편광 UV)을 조사함으로써 배향 규제력을 부여한 배향막을 말한다. 광반응성기란, 빛을 조사함(광 조사)으로써 액정 배향능을 발생시키는 기를 말한다. 구체적으로는, 빛을 조사함으로써 생기는 분자의 배향 유기 또는 이성화 반응, 이량화 반응, 광가교 반응 혹은 광분해 반응과 같은, 액정 배향능의 기원이 되는 광 반응을 일으키는 것이다. 상기 광반응성기 중에서도 이량화 반응 또는 광가교 반응을 일으키는 것이, 배향성이 우수하고, 편광막 형성시의 스멕틱 액정 상태를 유지한다는 점에서 바람직하다. 이상과 같은 반응을 일으킬 수 있는 광반응성기로서는, 불포화 결합, 특히 이중 결합을 갖는 것이 바람직하고, 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 그룹에서 선택되는 적어도 하나를 갖는 기가 특히 바람직하다.

C=C 결합을 갖는 광반응성기로서는 예컨대 비닐기, 폴리엔기, 스틸벤기, 스틸바졸기, 스틸바졸륨기, 칼콘기 및 신나모일기 등을 들 수 있다. C=N 결합을 갖는 광반응성기로서는 방향족 시프 염기 및 방향족 히드라존 등의 구조를 갖는 기를 들 수 있다. N=N 결합을 갖는 광반응성기로서는 아조벤젠기, 아조나프탈렌기, 방향족 복소환 아조기, 비스아조기 및 포르마잔기 등이나, 아족시벤젠을 기본 구조로 하는 것을 들 수 있다. C=O 결합을 갖는 광반응성기로서는 벤조페논기, 쿠마린기, 안트라퀴논기 및 말레이미드기 등을 들 수 있다. 이들 기는 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 알릴옥시기, 시아노기, 알콕시카르보닐기, 히드록실기, 술폰산기 및 할로겐화알킬기 등의 치환기를 갖고 있더라도 좋다.

그 중에서도 광이량화 반응을 일으킬 수 있는 광반응성기가 바람직하며, 신나모일기 및 칼콘기가 광 배향에 필요한 편광 조사량이 비교적 적고, 또한 열안정성이나 시간 경과에 따른 안정성이 우수한 광배향막을 얻기 쉽기 때문에 바람직하다. 더 말하자면, 광반응성기를 갖는 폴리머로서는 상기 폴리머 측쇄의 말단부가 계피산 구조로 되는 신나모일기를 갖는 것이 특히 바람직하다.

광배향층 형성용 조성물의 용제로서는 광반응성기를 갖는 폴리머 및 모노머를 용해하는 것이 바람직하고, 상기 용제로서는 예컨대 상술한 배향성 폴리머 조성물에 이용한 용제를 들 수 있다.

광배향층 형성용 조성물에 대한 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 농도는 그 광반응성기를 갖는 폴리머 또는 모노머의 종류나 제조하고자 하는 광배향막의 두께에 따라 적절하게 조절할 수 있는데, 고형분 농도로 나타내어, 적어도 0.2 질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.3∼10 질량%의 범위가 특히 바람직하다. 또한, 광배향막의 특성이 현저히 손상되지 않는 범위에서, 상기 배향층 형성용 조성물은 폴리비닐알코올이나 폴리이미드 등의 고분자 재료, 광증감제가 포함되어 있더라도 좋다.

배향성 폴리머 조성물 또는 광배향층 형성용 조성물을 기재 상에 도포하는 방법으로서는 스핀코팅법, 익스트루젼법, 그라비아코팅법, 다이코팅법, 바코팅법 및 애플리케이터법 등의 도포법이나, 플렉소법 등의 인쇄법 등의 공지된 방법이 채용된다. 한편, 본 편광막 제조를 후술하는 RolltoRoll 형식의 연속적 제조 방법에 의해 실시하는 경우, 그 도포 방법은 통상 그라비아코팅법, 다이코팅법 또는 플렉소법 등의 인쇄법이 채용된다.

한편, 러빙 또는 편광 조사를 할 때에 마스킹을 행하면, 배향 방향이 다른 복수 영역(패턴)을 형성할 수도 있다.

2-3. 본 편광막의 제조 방법

상기 기재 또는 기재에 형성된 배향막 상에 편광막 형성용 조성물을 도포하여 도포막을 얻는다. 편광막 형성용 조성물을 도포하는 방법으로서는 예컨대 배향성 폴리머 또는 광반응층 형성용 조성물을 기재에 도포하는 방법으로서 예시한 것과 동일한 방법을 들 수 있다.

이어서, 상기 도포막 중에 포함되는 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건으로 용제를 건조 제거함으로써 건조 피막이 형성된다. 건조 방법으로서는 예컨대 자연 건조법, 통풍 건조법, 가열 건조 및 감압 건조법 등을 들 수 있다.

이어서, 바람직한 형태로서는 일단 상기 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 조성물의 액정 상태를 네마틱 액정상으로 한 후, 그 네마틱 액정상을 스멕틱 액정상으로 전이시킨다.

이와 같이 네마틱 액정상을 경유하여 스멕틱 액정상을 형성하기 위해서는, 예컨대 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상을 나타내는 온도 이상으로 가열하고, 이어서 상기 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 나타내는 온도까지 냉각한다고 하는 방법이 채용된다.

상기 건조 피막 중의 중합성 액정 화합물을 스멕틱 액정상으로 하거나, 상기 중합성 액정 화합물을 네마틱 액정상을 경유하여 스멕틱 액정상으로 하거나 하는 경우, 이용하는 중합성 액정 화합물의 상 전이 온도를 측정함으로써, 액정 상태를 제어하는 조건(가열 조건)을 구할 수 있다. 이러한 상 전이 온도의 측정 조건은 본원의 실시예에서 설명한다.

이어서, 중합성 액정 화합물의 중합 공정에 관해서 설명한다. 여기서는, 편광막 형성용 조성물에 광중합개시제를 함유시켜, 건조 피막 중의 중합성 액정 화합물의 액정 상태를 스멕틱 액정상으로 한 후, 상기 스멕틱 액정상의 액정 상태를 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 광중합시키는 방법에 관해서 상술한다.

광중합에 있어서, 건조 피막에 조사하는 빛으로서는, 그 건조 피막에 포함되는 광중합개시제의 종류 또는 중합성 액정 화합물의 종류(특히, 상기 중합성 액정 화합물이 갖는 중합성기의 종류) 및 그 양에 따라서 적절하게 가시광, 자외광 및 레이저광으로 이루어지는 군에서 선택되는 빛이나 활성 전자선에 의해서 행할 수 있다. 이들 중, 중합 반응의 진행을 컨트롤하기 쉽다는 점이나 광중합에 관한 장치로서 당 분야에서 광범위하게 이용되고 있는 것을 사용할 수 있다고 하는 점에서 자외광이 바람직하다. 따라서, 자외광에 의해서 광중합할 수 있도록, 편광막 형성용 조성물에 함유되는 중합성 액정 화합물이나 광중합개시제의 종류를 선택해 두면 바람직하다. 또한, 중합시킬 때에는, 자외광 조사와 함께 적당한 냉각 수단에 의해 건조 피막을 냉각함으로써 중합 온도를 컨트롤할 수도 있다. 이러한 냉각 수단의 채용에 의해, 보다 저온에서 중합성 액정 화합물의 중합을 실시할 수 있으면, 상술한 기재에 비교적 내열성이 낮은 것을 이용했다고 해도, 적절하게 본 편광막을 형성할 수 있다고 하는 이점도 있다. 한편, 광중합시, 마스킹이나 현상을 하는 등에 의해서 패터닝된 본 편광막을 얻을 수도 있다.

이상과 같은 광중합을 행함으로써 중합성 액정 화합물은 네마틱 액정상, 스멕틱 액정상, 바람직하게는 이미 예시한 것과 같은 고차의 스멕틱 액정상을 유지한 채로 중합하여 본 편광막이 형성된다. 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 유지한 채로 중합하여 얻어지는 본 편광막은, 종래의 호스트게스트형 편광막, 즉 네마틱 액정상의 액정 상태를 유지한 채로 중합성 액정 화합물 등을 중합시켜 얻어지는 편광막과 비교하여 편광 성능이 높다고 하는 이점이 있다. 또한, 리오트로픽성 이색성 색소만을 도포한 것과 비교하여 강도가 우수하다고 하는 이점이 있다.

이렇게 하여 형성된 본 편광막의 두께는 0.5 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 범위가 바람직하고, 1 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 따라서, 본 편광막 형성용 도포막의 두께는 얻어지는 본 편광막의 두께를 고려하여 정해진다. 한편, 본 편광막의 두께는 간섭 막후계나 레이저 현미경 혹은 촉침식 막후계의 측정으로 구해지는 것이다.

또한, 이렇게 하여 형성된 본 편광막은 상술한 것과 같이 X선 회절 측정에 있어서 브래그 피크가 얻어지는 것이라면 특히 바람직하다. 이러한 브래그 피크가 얻어지는 본 편광막으로서는 예컨대 헥사틱상 또는 크리스탈상에 유래하는 회절 피크를 나타내는 본 편광막을 들 수 있다.

또한, 이렇게 하여 제조되는 본 편광막은 뉴트럴한 색상성이 우수한 것이다. 여기서, 뉴트럴한 색상성이 우수한 편광막이란, L*a*b*(Lab) 표색계에 있어서의 색 좌표 a* 값 및 b* 값이 이하의 식 (1F) 및 식 (2F)의 관계를 만족하는 것이다. 한편, 이들 색 좌표 a* 값 및 b* 값은 예컨대 본원 실시예에서 설명하는 측정 방법으로 구해지는 것이다.

-3≤색도 a*≤3 (1F)

-3≤색도 b*≤3 (2F)

여기서 말하는 색 좌표 a* 값 및 b* 값의 각각을 「색도 a*」 및 「색도 b*」라고도 한다. 상기 a* 및 b*는 함께 0(제로)에 가까우면 가까울수록 뉴트럴한 색상을 나타내는 편광막이라고 판정된다. 이러한 편광막을 구비한 표시 장치에서는 착색이 없는 양호한 백 표시를 얻을 수 있다.

또한, 편광막의 색상에 있어서, 흡수축이 서로 직교하도록 2장의 편광막을 겹쳐, 그 때의 색상을 상기와 같은 식으로 구하여, 「직교 a*」 및 「직교 b*」를 산출한 경우, 이러한 직교 a* 및 직교 b*의 각각이 이하의 식 (1F') 및 식 (2F')의 관계를 만족하면 보다 바람직하다. 이들 직교 a* 및 직교 b*는 편광막을 구비한 표시 장치에 있어서 흑 표시의 색상이 뉴트럴한지 여부를 나타내는 지표이다. 상기 직교 a* 및 직교 b*는 함께 0(제로)에 가까우면 가까울수록 착색이 없는 양호한 흑 표시를 얻을 수 있다.

-3≤직교 a*≤3 (1F')

-3≤직교 b*≤3 (2F')

3. 본 편광막의 연속적 제조 방법

이상, 본 편광막의 제조 방법의 개요를 설명했지만, 상업적으로 본 편광막을 제조할 때에는 연속적으로 본 편광막을 제조할 수 있는 방법이 요구된다. 이러한 연속적 제조 방법은 RolltoRoll 형식에 의한 것으로, 경우에 따라서 「본 제조 방법」이라고 한다. 한편, 본 제조 방법에서는, 기재가 투명 기재인 경우를 중심으로 설명한다. 기재가 투명 기재인 경우는 최종적으로 얻어지는 것이 투명 기재와 본 편광막을 갖는 편광자(이하, 경우에 따라 「본 편광자」라고 함)로 된다.

본 제조 방법은 예컨대,

투명 기재가 제1 권심에 권취되어 있는 제1 롤을 준비하는 공정과,

상기 제1 롤로부터 상기 투명 기재를 연속적으로 송출하는 공정과,

상기 투명 기재 상에 배향막을 연속적으로 형성하는 공정과,

상기 배향층 상에 편광막 형성용 조성물을 연속적으로 도포하는 공정과,

도포된 편광막 형성용 조성물을 중합성 액정 화합물이 중합되지 않는 조건으로 건조함으로써, 상기 배향막 상에 건조 피막을 연속적으로 형성하는 공정과,

상기 건조 피막 중에 포함되는 중합성 액정 화합물을 네마틱 액정상, 바람직하게는 스멕틱 액정상으로 한 후, 상기 스멕틱 액정상을 유지한 채로, 상기 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써, 편광막을 연속적으로 얻어 편광자로 하는 공정과,

연속적으로 얻어진 편광자를 제2 권심에 권취하여, 제2 롤을 얻는 공정을 갖는다. 여기서 도 1을 참조하여 특히 배향막으로서 광배향막을 이용한 경우에 관해서 본 제조 방법을 설명한다.

투명 기재가 제1 권심(210A)에 권취되어 있는 제1 롤(210)은 예컨대 시장에서 용이하게 입수할 수 있다. 이러한 롤의 형태로 시장에서 입수할 수 있는 투명 기재로서는, 이미 예시한 투명 기재 중에서도 셀룰로오스에스테르, 환상 올레핀계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 또는 폴리메타크릴산에스테르로 이루어지는 필름 등을 들 수 있다. 또한, 본 편광막을 원편광판으로서 이용함에 있어서, 미리 위상차성이 부여된 투명 기재도 시장에서 용이하게 입수할 수 있으며, 예컨대 셀룰로오스에스테르 또는 환상 올레핀계 수지로 이루어지는 위상차 필름 등을 들 수 있다.

이어서, 상기 제1 롤(210)로부터 투명 기재를 풀어낸다. 투명 기재를 풀어내는 방법은 상기 제1 롤(210)의 권심(210A)에 적당한 회전 수단을 설치하여, 상기 회전 수단에 의해 제1 롤(210)을 회전시킴으로써 행해진다. 또한, 제1 롤(210)로부터 투명 기재를 반송하는 방향에 적당한 보조 롤(300)을 설치하여, 상기 보조 롤(300)의 회전 수단으로 투명 기재를 풀어내는 형식이라도 좋다. 또한, 제1 권심(210A) 및 보조 롤(300) 모두 회전 수단을 설치함으로써, 투명 기재에 적절한 장력을 부여하면서 투명 기재를 풀어내는 형식이라도 좋다.

상기 제1 롤(210)로부터 풀어내어진 투명 기재는 도포 장치(211A)를 통과할 때에 그 표면 상에 상기 도포 장치(211A)에 의해 광배향층 형성용 조성물이 도포된다. 이와 같이 연속적으로 광배향층 형성용 조성물을 도포하기 위해서 상술한 것과 같이, 상기 도포 장치(211A)에 의해 그라비아코팅법, 다이코팅법, 플렉소법 등의 인쇄법이 실시된다.

도포 장치(211A)를 거친 투명 기재는 건조로(212A)로 반송되고, 상기 건조로(212A)에 의해 가열되어, 투명 기재 상에 제1 건조 피막을 연속적으로 형성한다. 건조로(212A)로서는 예컨대 열풍식 건조로 등이 이용된다. 건조로(212A)의 설정 온도는 도포 장치(211A)에 의해 도포된 상기 광배향층 형성용 조성물에 포함되는 용제의 종류 등에 따라서 정해진다. 또한 건조로(212A)는 복수의 존으로 구분하여, 구분된 복수의 존마다 설정 온도가 다른 형식이라도 좋고, 복수 개의 건조로를 직렬로 배치하여, 건조로마다 설정 온도가 다른 형식의 건조로라도 좋다.

가열로(212A)를 통과함으로써 연속적으로 형성된 제1 건조 피막은 이어서 편광 UV 조사 장치(213A)에 의해 제1 건조 피막측의 표면 또는 투명 기재측의 표면에 편광 UV가 조사되어, 상기 제1 건조 피막은 (광)배향막을 형성한다. 그 때, 투명 기재의 반송 방향 D1과 형성되는 광배향막의 배향 방향 D2가 이루는 각도가 교차하도록 할 수도 있다. 도 2는 편광 UV 조사 후에 형성된 광배향막의 배향 방향 D2와 투명 기재의 반송 방향 D1의 관계를 나타내는 모식도이다. 즉, 도 2는 편광 UV 조사 장치(213A) 통과 후의 제1 적층체의 표면을, 투명 기재의 반송 방향 D1과 광배향막의 배향 방향 D2를 보았을 때, 이들이 이루는 각도가 대략 45°를 나타내는 것을 나타내고 있다.

이렇게 하여 연속적으로 광배향막이 형성된 투명 기재(제1 적층체)는 이어서 도포 장치(211B)를 통과함으로써 광배향막 상에 편광막 형성용 조성물이 도포된 후, 건조로(212B)를 통과한다. 건조로(212B)를 통과함으로써, 편광막 형성용 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상, 바람직하게는 스멕틱 액정상을 형성하여, 제2 건조 피막이 형성된다.

상기 건조로(212B)를 거친 투명 기재는 편광막 형성용 조성물에 포함되어 있던 용제가 충분히 제거되어, 제2 건조 피막 중의 중합성 액정 화합물이 네마틱 액정상, 바람직하게는 스멕틱 액정상의 액정 상태를 유지한 채로 광 조사 장치(213B)로 반송된다. 광 조사 장치(213B)에 의한 광 조사에 의해, 상기 중합성 액정 화합물은 상기 액정 상태를 유지한 채로 광중합하고, 본 편광막이 배향막 상에 연속적으로 형성되어, 본 편광자가 얻어진다.

이렇게 하여 연속적으로 형성된 본 편광막은 투명 기재 및 배향막을 포함한 적층체의 형태로 제2 권심(220A)에 권취되어, 제2 롤(220)의 형태가 얻어진다. 형성된 본 편광막을 권취하여 제2 롤을 얻을 때, 적당한 스페이서를 이용한 공(共)권취를 행하더라도 좋다.

이와 같이, 투명 기재가 제1 롤/도포 장치(211A)/건조로(212A)/편광 UV 조사 장치(213A)/도포 장치(211B)/건조로(212B)/광 조사 장치(213B)의 순으로 통과함으로써, 투명 기재 상의 광배향막 상에 본 편광막이 연속적으로 형성되어 본 편광자가 제조된다.

또한, 도 1에 도시하는 본 제조 방법에서는, 투명 기재로부터 본 편광막까지를 연속적으로 제조하는 방법을 나타냈지만, 예컨대 투명 기재를 제1 롤/도포 장치(211A)/건조로(212A)/편광 UV 조사 장치(213A)의 순으로 통과시킴으로써 연속적으로 형성된 제1 적층체를 권심에 권취하여, 제1 적층체를 롤의 형태로 제조하고, 상기 롤로부터 제1 적층체를 풀어내어, 풀어내어진 제1 적층체를 도포 장치(211B)/건조로(212B)/광 조사 장치(213B)의 순으로 통과시켜 본 편광자를 제조하더라도 좋다.

본 제조 방법에 의해 얻어지는 본 편광자는 그 형상이 필름형 또한 기다란 형상의 것이다. 이 본 편광막은 후술하는 액정 표시 장치 등에 이용하는 경우에는, 그 액정 표시 장치의 스케일 등에 맞춰 원하는 치수가 되도록 재단되어 이용된다.

이상, 투명 기재/광배향막/본 편광막의 적층체의 형태인 경우를 중심으로 본 편광자의 구성 및 제조 방법을 설명하여 왔지만, 본 편광자로부터 광배향막이나 투명 기재를 박리함으로써 본 편광막을 단층으로 얻을 수도 있다. 또한, 본 편광자에 투명 기재/광배향막/본 편광막 이외의 층 또는 막을 적층한 형태로 하여도 좋다. 이들 층 및 막으로서는, 이미 서술한 것과 같이, 본 편광막은 위상차 필름을 더 구비하고 있더라도 좋고, 반사 방지층 또는 휘도 향상 필름을 더 구비하고 있더라도 좋다.

또한, 투명 기재 자체를 위상차 필름으로 함으로써 위상차 필름/광배향막/본 편광막의 형태의 원편광판 혹은 타원편광판으로 할 수도 있다. 예컨대, 위상차 필름으로서 1축 연신한 1/4 파장판을 이용한 경우, 편광 UV의 조사 방향을 투명 기재의 반송 방향에 대하여 대략 45°가 되도록 설정함으로써, RolltoRoll로 원편광판을 제작하는 것이 가능하다. 이와 같이 원편광판을 제조할 때에 이용되는 1/4 파장판은 가시광에 대한 면내 위상차 값이, 파장이 짧아짐에 따라서 작아지는 특성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 위상차 필름으로서 1/2 파장판을 이용하여, 그 지상축과 편광막의 흡수축의 각도를 어긋나게 하여 설정한 직선편광판 롤을 제작하고, 상기 편광막을 형성한 면과 반대측에 1/4 파장판을 더 형성함으로써 광대역의 원편광판으로 하는 것도 가능하다.

4. 본 편광막의 용도

본 편광막은 여러 가지 표시 장치에 이용할 수 있다. 표시 장치란 표시 소자를 갖는 장치이며, 발광원으로서 발광 소자 또는 발광 장치를 포함한다. 표시 장치로서는 예컨대 액정 표시 장치, 유기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치, 무기 일렉트로루미네센스(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 마이크로미러 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 어느 것이나 포함한다. 이들 표시 장치는 2차원 화상을 표시하는 표시 장치라도 좋고, 3차원 화상을 표시하는 입체 표시 장치라도 좋다.

본 편광막은 특히 유기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치 또는 무기 일렉트로루미네센스(EL) 표시 장치의 표시 장치에 유효하게 이용할 수 있다.

도 3은 본 편광막을 이용한 액정 표시 장치(이하, 경우에 따라 「본 액정 표시 장치」라고 함)(10)의 단면 구성을 나타내는 모식도이다. 액정층(17)은 2장의 기판(14a) 및 기판(14b)에 의해 끼워져 있다.

도 6 및 도 10은 본 편광막을 이용한 EL 표시 장치(이하, 경우에 따라 「본 EL 표시 장치」라고 함)의 단면 구성을 나타내는 모식도이다.

도 11은 본 편광막을 이용한 투사형 액정 표시 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.

우선은 도 3에 도시하는 본 액정 표시 장치(10)에 관해서 설명한다.

기판(14a)의 액정층(17)측에는 컬러 필터(15)가 배치되어 있다. 컬러 필터(15)가 액정층(17)을 사이에 두고서 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. 한편, 컬러 필터(15)와 투명 전극(16) 사이에 오버코트층(도시하지 않음)을 갖고 있더라도 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 두고서 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 편광막 제조에 이용하는 투명 기재로서 예시한 것과 동일한 재질인 것을 채용할 수 있다. 또한, 본 편광막의 투명 기판(1)이 기판(14a) 및 기판(14b)을 겸하고 있더라도 좋다. 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 따라서 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 아모퍼스 실리콘 트랜지스터를 들 수 있다. 본 액정 표시 장치를 보다 소형화하기 위해서 드라이버 IC가 기판(14b) 상에 형성되어 있더라도 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. 한편, 도 3에서는 기둥형의 스페이서로 도시하지만, 상기 스페이서는 기둥형에 한정되는 것이 아니라, 기판(14a) 및 기판(14b) 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있으면, 그 형상은 임의이다.

각 부재는 기판(14a), 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20), 투명 전극(16), 액정층(17), 화소 전극(22), 층간 절연막(18) 및 박막 트랜지스터(21), 및 기판(14b)의 순서로 적층되어 있다.

이러한 액정층(17)을 사이에 두고 있는 기판(14a) 및 기판(14b) 중, 기판(14b)의 외측에는 편광자(12a 및 12b)가 설치되어 있고, 이들 중 적어도 하나에 본 편광자가 이용된다.

또한, 위상차층(예컨대, 1/4 파장판이나 광학 보상 필름)(13a 및 13b)이 적층되어 있으면 바람직하다. 편광자(12a 및 12b) 중, 본 편광막을 편광자(12b)에 배치함으로써, 입사광을 직선편광으로 변환하는 기능을 본 액정 표시 장치(10)에 부여할 수 있다. 한편, 위상차 필름(13a 및 13b)은 액정 표시 장치의 구조나 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 종류에 따라서는 배치되어 있지 않더라도 좋고, 투명 기판이 위상차 필름이며, 본 편광막을 포함하는 원편광판을 이용한 경우는 그 위상차 필름을 위상차층으로 할 수 있기 때문에, 도 3의 위상차층(13a 및/또는 13b)을 생략할 수도 있다. 본 편광자의 광출사측(외측)에 편광 필름을 더 설치하더라도 좋다.

또한, 본 편광자의 외측에(본 편광막에 편광 필름을 더 설치한 경우는 그 외측에), 외광의 반사를 막기 위한 반사 방지막이 배치되어 있더라도 좋다.

상술한 대로, 도 3의 본 액정 표시 장치(10)의 편광자(12a 또는 12b)에 본 편광자를 이용할 수 있다. 본 편광자를 편광자(12a 및/또는 12b)에 설치함으로써 본 액정 표시 장치(10)의 박형화를 달성할 수 있다고 하는 효과가 있다.

본 편광자를 편광자(12a 또는 12b)에 이용하는 경우, 그 적층 순서는 특별히 한정되지 않는다. 이것을 도 3의 점선으로 둘러싸인 A 및 B 부분의 확대도를 참조하여 설명한다.

도 4는 도 3의 A 부분의 확대 모식 단면도이다. 도 4의 (A1)은 본 편광자(100)를 편광자(12a)로서 이용하는 경우, 위상차층(13a)측으로부터 본 편광막(3), 광배향막(2) 및 투명 기재(1)가 상기 순서로 배치되도록 설치되어 있는 것을 나타낸다. 또한, 도 4의 (A2)는 위상차층(13a)측으로부터 투명 기재(1), 광배향막(2) 및 본 편광막(3)이 상기 순서로 배치되도록 설치되어 있는 것을 나타낸다.

도 5는 도 3의 B 부분의 확대 모식도이다. 도 5의 (B1)은 본 편광자(100)를 편광자(12b)로서 이용하는 경우, 위상차 필름(13b)측으로부터 투명 기재(1), 광배향막(2) 및 본 편광막(3)이 이 순서로 배치되도록 설치된다. 도 5의 (B2)는 본 편광자(100)를 편광자(12b)로서 이용하는 경우, 위상차 필름(13b)측으로부터 본 편광막(3), 광배향막(2) 및 투명 기재(1)가 이 순서로 배치되도록 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 일렉트로루미네센스, 냉음극관, 열음극관, 발광 다이오드(LED),레이저 광원 및 수은 램프 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 광원의 특성에 맞춰 본 편광막의 종류를 선택할 수 있다.

본 액정 표시 장치(10)가 투과형 액정 표시 장치인 경우, 백라이트 유닛(19) 중의 광원으로부터 발생한 백색광은 도광체에 입사하여, 반사판에 의해서 진로가 바뀌어 확산 시트에서 확산되고 있다. 확산광은 시야각 조정 시트에 의해서 원하는 지향성을 갖도록 조정된 후에 백라이트 유닛(19)으로부터 편광자(12b)에 입사한다.

무편광인 입사광 중, 어떤 한쪽의 직선 편광만이 액정 패널의 편광자(12b)를 투과한다. 상기 직선 편광은 위상차층(13b)에 의해서 원편광 혹은 타원편광으로 변환되고, 기판(14b), 화소 전극(22) 등을 순차 투과하여 액정층(17)에 이른다.

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 빛의 휘도가 제어된다. 액정층(17)이 편광을 변환하여 투과시키는 배향 상태인 경우, 그 편광은 액정층(17), 투명 전극(16)을 투과하고, 어떤 특정 파장 범위의 빛이 컬러 필터(15)를 투과하여 편광자(12a)에 이르고, 액정 표시 장치는 컬러 필터로 결정되는 색을 가장 밝게 표시한다.

반대로, 액정층(17)이 편광을 그대로 투과시키는 배향 상태인 경우, 액정층(17), 투명 전극(16) 및 컬러 필터(15)를 투과한 빛은 편광자(12a)에 흡수된다. 이로써, 상기 화소는 흑을 표시한다. 이들 2개 상태의 중간의 배향 상태에서는 본 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 빛의 휘도도 상기 양자의 중간으로 되기 때문에, 이 화소는 중간색을 표시한다.

본 액정 표시 장치(10)가 반투과형 액정 표시 장치인 경우, 본 편광자의 본 편광막측에 1/4 파장판을 더 적층시킨 것(원편광판)을 이용하는 것이 바람직하다. 이 때, 화소 전극(22)은 투명한 재료로 형성된 투과부와 빛을 반사하는 재료로 형성된 반사부를 가지며, 투과부에서는 전술한 투과형 액정 표시 장치와 같은 식으로 하여 화상이 표시된다. 한편 반사부에서는, 외광이 액정 표시 장치에 입사하여, 본 편광막에 더 구비된 1/4 파장판의 작용에 의해 본 편광막을 투과한 원편광이 액정층(17)을 통과하고, 화소 전극(22)에 의해서 반사되어 표시에 이용된다.

이어서, 본 편광막을 이용한 본 EL 표시 장치(30)에 관해서 도 6을 참조하여 설명한다. 본 EL 표시 장치에 본 편광막을 이용하는 경우, 본 편광막을 원편광판(이하, 경우에 따라 「본 원편광판」이라고 함)으로 하고 나서 이용하는 것이 바람직하다. 본 원편광판에는 2개의 실시형태가 있다. 그래서, 본 EL 표시 장치(30)의 구성 등을 설명하기 전에, 본 원편광판의 2개의 실시형태에 관해서 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7의 (A)는 본 원편광판(110)의 제1 실시형태를 나타내는 모식도이다. 상기 제1 실시형태는, 본 편광자(100) 중의 본 편광막(3) 상에 위상차층(위상차 필름)(4)을 더 형성한 본 원편광판(110)이다. 도 7의 (B)는 본 원편광판(110)의 제2 실시형태를 나타내는 모식도이다. 이 제2 실시형태는, 본 편광자를 제조할 때에 이용하는 투명 기재(1)에 미리 위상차성이 부여되어 있는 투명 기재(1)(위상차 필름(4))를 이용함으로써, 투명 기재(1) 자체가 위상차층(4)으로서의 기능을 겸비하는 것으로 한 본 원편광판(110)이다.

본 편광막을 포함하는 본 원편광판으로서는, 상술한 본 원편광판의 제2 실시형태이면 구성이 간편하기 때문에 바람직하고, 이 경우는 투명 기재로서 1/4 파장판을 이용하는 것이 바람직하며, 나아가서는 투명 기재로서 1/4 파장판을 이용하고 이하의 (A1) 및 (A2)의 요건을 만족하면 바람직하다.

(A1) 상기 편광막의 흡수축과 상기 1/4 파장판의 지상축이 이루는 각도가 대략 45°일 것;

(A2) 파장 550 nm의 광에서 측정한 상기 1/4 파장판의 정면 리타데이션의 값이 100∼150 nm의 범위일 것

여기서, 본 원편광판(110)의 제조 방법에 관해서 설명해 둔다. 원편광판(110)의 제2 실시형태는 이미 설명한 대로, 본 편광막(100)을 제조하는 본 제조 방법에 있어서, 투명 기재(1)로서 미리 위상차성이 부여된 투명 기재(1), 즉 위상차 필름을 이용함으로써 제조할 수 있다. 본 원편광판(110)의 제1 실시형태는, 본 제조 방법 B에 의해 제조된 본 편광막(3) 상에 위상차 필름을 접합함으로써 위상차층(4)을 형성하면 된다. 한편, 본 제조 방법 B에 의해 제2 롤(220)의 형태로 본 편광막(100)을 제조한 경우에는, 상기 제2 롤(220)로부터 본 편광막(100)을 풀어내어, 소정의 치수로 재단하고 나서, 재단된 본 편광막(100)에 위상차 필름을 접합하는 형태라도 좋지만, 위상차 필름이 권심에 권취되어 있는 제3 롤을 준비함으로써, 형상이 필름형 또한 기다란 형상인 본 원편광판(110)을 연속적으로 제조할 수도 있다.

본 원편광판(110)의 제1 실시형태를 연속적으로 제조하는 방법에 관해서 도 8을 참조하여 설명한다. 이러한 제조 방법은,

상기 제2 롤(220)로부터 연속적으로 본 편광자(100)를 풀어내는 동시에, 위상차 필름이 권취되어 있는 제3 롤(230)로부터 연속적으로 상기 위상차 필름을 풀어내는 공정과,

상기 제2 롤(220)로부터 풀어내어진 본 편광자(100)에 형성된 편광막과 상기 제3 롤로부터 풀어내어진 상기 위상차 필름을 연속적으로 접합하여 본 원편광판(110)을 형성하는 공정과,

형성된 본 원편광판(110)을 제4 권심(240A)에 권취하여, 제4 롤(240)을 얻는 공정으로 이루어진다.

이상, 본 원편광판(110)의 제1 실시형태의 제조 방법을 설명했지만, 편광자(100) 중의 본 편광막(3)과 위상차 필름을 접합할 때에는, 적당한 점착제를 이용하여, 상기 점착제로 형성되는 점착층을 통해 본 편광막(3)과 위상차 필름을 접합하더라도 좋다.

이어서, 본 원편광판(110)을 구비한 본 EL 표시 장치를 다시 도 6을 참조하여 설명한다.

본 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 두고서 유기 기능층(36)과 반대측에 원편광판(31)이 배치되고, 이러한 원편광판(31)으로서 본 원편광판(110)이 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 및 정공 수송층 등으로 이루어진다. 유기 기능층(36)으로부터 출사된 빛은 화소 전극(35), 층간 절연막(34), 기판(33), 원편광판(31)(본 원편광판(110))을 통과한다. 유기 기능층(36)을 갖는 유기 EL 표시 장치에 관해서 설명하지만, 무기 기능층을 갖는 무기 EL 표시 장치에도 적용하더라도 좋다.

본 EL 표시 장치(30)를 제조하기 위해서는 우선 기판(33) 상에 박막 트랜지스터(40)를 원하는 형상으로 형성한다. 그리고 층간 절연막(34)을 성막하고, 이어서 화소 전극(35)을 스퍼터법으로 성막하여 패터닝한다. 그 후, 유기 기능층(36)을 적층한다.

이어서, 기판(33)의 박막 트랜지스터(40)가 설치되어 있는 면의 반대의 면에 원편광판(31)(본 원편광판(110))을 설치한다.

본 원편광판(110)을 원편광판(31)으로서 이용하는 경우, 그 적층 순서를 도 6의 점선으로 둘러싸인 C 부분의 확대도를 참조하여 설명한다. 본 원편광판(110)을 원편광판(31)으로서 이용하는 경우, 상기 본 원편광판(110)에 있는 위상차층(4)이 기판(33)측에 배치된다. 도 9의 (C1)은 본 원편광판(110)의 제1 실시형태를 원편광판(31)으로서 이용한 확대도이며, 도 9의 (C2)는 본 원편광판(110)의 제2 실시형태를 원편광판(31)으로서 이용한 확대도이다.

이어서, 본 EL 표시 장치(30)의 본 편광막(31)(원편광판(110)) 이외의 부재에 관해서 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. 도시하지는 않지만, 기판(33) 상에 열전도성 막을 형성하더라도 좋다. 열전도성 막으로서는 다이아몬드 박막(DLC 등) 등을 들 수 있다. 화소 전극(35)을 반사형으로 하는 경우는, 기판(33)과는 반대 방향으로 빛이 출사된다. 따라서, 투명 재료뿐만 아니라, 스테인리스 등의 비투과 재료를 이용할 수 있다. 기판은 단일로 형성되어 있더라도 좋고, 복수의 기판을 접착제로 접합시켜 적층 기판으로서 형성되어 있고 있더라도 좋다. 또한, 이들 기판은 판형의 것에 한정되는 것이 아니라, 필름이라도 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. 한편, 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 저항치를 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 형성된다. 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 등, 절연성을 갖는 것이면 어느 것이라도 좋다.

층간 절연막(34) 상에 리브(41)를 형성한다. 리브(41)는 화소 전극(35)의 주변부(인접 화소 사이)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.

이어서, 투명 전극인 화소 전극(35)과 발광원인 유기 기능층(36)과 캐소드 전극(37)으로 이루어지는 EL 소자에 관해서 설명한다. 유기 기능층(36)은 각각 적어도 1층의 홀 수송층 및 발광층을 가지며, 예컨대, 전자 주입 수송층, 발광층, 정공 수송층 및 정공 주입층을 순차 갖는다.

화소 전극(35)으로서는 예컨대 ITO(주석 도핑 산화인듐), IZO(아연 도핑 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 nm 정도로 하는 것이 바람직하다.

화소 전극(35)은 증착법(바람직하게는 스퍼터법)에 의해 형성할 수 있다. 스퍼터 가스는 특별히 제한하는 것은 아니며, Ar,He, Ne, Kr 및 Xe 등의 불활성 가스 혹은 이들의 혼합 가스를 이용하면 된다.

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 되는데, 전극의 작동 안정성을 향상시키기 위해서는 예시한 금속 원소에서 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 nm 이상, 바람직하게는 1∼500 nm인 것이 바람직하다.

정공 주입층은 화소 전극(35)으로부터의 정공의 주입을 용이하게 하는 기능을 가지며, 정공 수송층은 정공을 수송하는 기능 및 전자를 방해하는 기능을 지니며, 전하 주입층이나 전하 수송층이라고도 불린다.

발광층의 두께, 정공 주입층과 정공 수송층을 합한 두께 및 전자 주입 수송층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 형성 방법에 따라서도 다르지만, 5∼100 nm 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 있다는 점에서 진공증착법을 이용할 수 있다.

발광원인 유기 기능층(36)으로서는 일중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것, 삼중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것, 일중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것과 삼중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것을 포함하는 것, 유기물에 의해서 형성된 것, 유기물에 의해서 형성된 것과 무기물에 의해서 형성된 것을 포함하는 것, 고분자의 재료, 저분자의 재료, 고분자의 재료와 저분자의 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 밀봉 뚜껑(39)과의 공간에는 건조제(38)를 배치한다. 이것은 유기 기능층(36)은 습도에 약하기 때문이다. 건조제(38)에 의해 수분을 흡수하여 유기 기능층(36)의 열화를 방지한다.

도 10은 본 EL 표시 장치(30)의 다른 양태의 단면 구성을 나타내는 개략도이다. 이 본 EL 표시 장치(30)는 박막 밀봉막(42)을 이용한 밀봉 구조를 지니며, 어레이 기판의 반대면으로부터도 출사광을 얻을 수 있다.

박막 밀봉막(42)로서는 전해 콘덴서의 필름에 DLC(다이아몬드 라이크 카본)를 증착한 DLC막을 이용하는 것이 바람직하다. DLC막은 수분 침투성이 매우 나쁘다고 하는 특성이 있고, 방습 성능이 높다. 또한, DLC막 등을 캐소드 전극(37)의 표면에 직접 증착하여 형성하더라도 좋다. 또한, 수지 박막과 금속 박막을 다층으로 적층하여, 박막 밀봉막(42)을 형성하더라도 좋다.

이상과 같이 하여, 본 발명에 따른 신규의 편광막(본 편광막) 및 본 편광막을 구비한 신규의 표시 장치(본 액정 표시 장치 및 본 EL 표시 장치)가 제공된다.

마지막으로, 본 편광막을 이용한 투사형 액정 표시 장치에 관해서 설명한다.

도 11은 본 편광막을 이용한 투사형 액정 표시 장치를 도시하는 개략도이다.

이 투사형 액정 표시 장치의 편광자(142) 및/또는 편광자(143)로서 본 편광막은 이용된다.

발광원인 광원(예컨대, 고압 수은 램프)(111)로부터 출사된 광선 다발은 우선은 제1 렌즈 어레이(112), 제2 렌즈 어레이(113), 편광 변환 소자(114), 중첩 렌즈(115)를 통과함으로써 반(反)광선 다발 단면에서의 휘도의 균일화와 편광화가 이루어진다.

구체적으로는 광원(111)으로부터 출사된 광선 다발은 미소한 렌즈(112a)가 매트릭스형으로 형성된 제1 렌즈 어레이(112)에 의해서 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 조도로 된다.

편광 변환 소자(114)는 편광 빔 스플리터 어레이에 의해 구성되어, 제2 렌즈 어레이(113)와 중첩 렌즈(115) 사이에 배치된다. 이에 따라 광원으로부터의 랜덤 편광을 미리 특정한 편광 방향을 갖는 편광으로 변환하여, 후술하는 입사측 편광자에서의 광량 손실을 저감하여, 화면의 휘도를 향상시키는 역할을 하고 있다.

상기한 것과 같이 휘도 균일화 및 편광화된 빛은 반사 미러(122)를 경유하여 RGB의 3원색으로 분리하기 위한 다이크로익 미러(121, 123, 132)에 의해 순차 레드 채널, 그린 채널, 블루 채널로 분리되어, 각각 액정 패널(140R, 140G, 140B)에 입사한다.

액정 패널(140R, 140G, 140B)에는 그 입사측에는 편광자(142)가 배치되고, 출사측에는 편광자(143)가 각각 배치되어 있다. 이 편광자(142), 편광자(143)에 본 편광막을 이용할 수 있다.

RGB 각 광로에 배치되는 편광자(142) 및 편광자(143)는 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 편광막(100)은 대응하는 채널에 알맞은 이색성 색소의 종류를 선택함으로써 블루 채널, 그린 채널 및 레드 채널 등의 광로에 있어서도 내구성이 우수한 편광막으로서 유용하다.

액정 패널(140R, 140G, 140B)의 화상 데이터에 따라서 화소마다 다른 투과율로 입사광을 투과시킴으로써 작성된 광학상은 크로스 다이크로익 프리즘(150)에 의해 합성되어, 투사 렌즈(170)에 의해서 스크린(180)에 확대 투사된다.

전자 페이퍼로서는 광학 이방성과 염료 분자 배향과 같은 분자에 의해 표시되는 것, 전기 영동, 입자 이동, 입자 회전, 상 변화와 같은 입자에 의해 표시되는 것, 필름의 일단이 이동함으로써 표시되는 것, 분자의 발색/상 변화에 의해 표시되는 것, 분자의 광흡수에 의해 표시되는 것, 전자와 홀이 결합하여 자발광에 의해 표시되는 것 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 마이크로 캡슐형 전기 영동, 수평 이동형 전기 영동, 수직 이동형 전기 영동, 구형 트위스트 볼, 자기 트위스트 볼, 원주 트위스트 볼 방식, 대전 토너, 전자분 유체, 자기 영동형, 자기 감열식, 일렉트로웨팅, 광산란(투명/백탁 변화), 콜레스테릭 액정/광도전층, 콜레스테릭 액정, 쌍안정성 네마틱 액정, 강유전성 액정, 이색성 색소·액정 분산형, 가동 필름, 류코 염료에 의한 발소색, 포토크로믹, 일렉트로크로믹, 일렉트로데포지션, 플렉시블 유기 EL 등을 들 수 있다. 전자 페이퍼는 텍스트나 화상을 개인적으로 이용하는 것뿐만 아니라, 광고 표시(signage) 등에 이용되는 것이라도 좋다. 본 편광막에 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 2002-185983호 공보)되어 있는데, 본 편광막을 이용하면, 인쇄, 잉크젯, 포토리소그래피 등에 의해 패터닝이 용이하기 때문에, 표시 장치의 제조 공정을 짧게 할 수 있고, 또한 위상차 필름이 불필요하게 된다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 상세히 설명한다. 예에서의 「%」 및 「부」는 특별히 기재가 없는 한, 질량% 및 질량부이다.

본 실시예에서는 하기의 이색성 색소(1)를 이용했다.

화합물(1-1)(하기 (1-1)로 표시되는 화합물)의 제조

화합물(1-1)은 하기 스킴에 의해서 합성했다.

식 (1B)으로 표시되는 화합물[화합물(1B)] 5.00 g, 4-히드록시안식향산에틸 4.63 g, 디메틸아미노피리딘(DMAP) 0.23 g 및 클로로포름 25 g을 혼합하여, 차광·질소 분위기 하에, 5℃에서 10분간 교반했다. 얻어진 혼합액에, 디이소프로필카르보디이미드(IPC) 2.58 g을 5분 걸쳐 적하하고, 또한 4시간 교반했다. 얻어진 반응액에 메탄올 75 g을 가하고 정석(晶析)하여 결정을 여과하여 취했다. 결정을 또한 동량의 메탄올로 세정한 후, 진공 건조함으로써 화합물(1-1)을 6.78 g 얻었다. 수율은 화합물(1B) 기준으로 87%였다.

화합물(1-1)의 ¹H-NMR(CDCl₃): δ(ppm) 1.41(t, 3H), 3.12(s, 6H), 4.40(m, 2H), 6.76(m, 2H), 7.33(m, 2H), 7.93(dd, 4H), 8.15(m, 2H), 8.30(m, 2H).

화합물(1-7)(하기 (1-7)로 표시되는 화합물)의 제조

화합물(1-7)은 하기 스킴에 의해서 합성했다.

화합물(1B) 5.00 g, 4-부틸옥시페놀 4.63 g, DMAP 0.23 g 및 클로로포름 25 g을 혼합하여, 차광·질소 분위기 하에, 5℃에서 10분간 교반했다. 얻어진 혼합액에 IPC 2.58 g을 5분 걸쳐 적하하고, 4시간 더 교반했다. 얻어진 반응액에 메탄올 75 g을 가하고 정석하여 결정을 여과하여 취했다. 결정을 50 g의 디메틸아세트아미드에 용해시켜, 불용물을 셀라이트 여과했다. 여액을 회수하여 물로 정석했다. 얻어진 결정을 또한 50 g의 테트라히드로푸란에 용해하여 불용물을 여과로 제거한 후, 헵탄을 가하여 정석하고, 진공 건조함으로써 화합물(1-7)을 4.66 g 얻었다. 수율은 화합물(1B) 기준으로 60%였다.

화합물(1-7)의 ¹H-NMR(CDCl₃): δ(ppm) 0.99(t, 3H), 1.45(m, 2H), 1.78(m, 2H), 3.12(s, 6H), 3.98(t, 2H), 6.77(m, 2H), 6.93(m, 2H), 7.15(m, 2H), 7.92(dd, 4H), 8.29(dd, 2H).

본 실시예에서는 하기의 중합성 액정 화합물을 이용했다.

화합물(4-6)(하기 식 (4-6)으로 표시되는 화합물)

화합물(4-6)은 Lub et al. Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996)에 기재된 방법으로 합성했다.

〔상 전이 온도의 측정〕

화합물(4-6)의 상 전이 온도는 화합물(4-6)로 이루어지는 막의 상 전이 온도를 구함으로써 확인했다. 그 조작은 이하와 같다.

배향막을 형성한 유리 기판 상에 화합물(4-6)로 이루어지는 막을 형성하여, 가열하면서 편광 현미경(BX-51, 올림푸스사 제조)에 의한 텍스쳐 관찰에 의해서 상 전이 온도를 확인했다. 화합물(4-6)로 이루어지는 막은 120℃까지 온도를 올린 후, 온도를 내릴 때에 있어서, 112℃에서 네마틱상으로 상 전이하고, 110℃에서 스멕틱 A상으로 상 전이하고, 94℃에서 스멕틱 B상으로 상 전이했다.

화합물(4-8)(하기 식 (4-8)으로 표시되는 화합물)

화합물(4-8)은 상술한 화합물(4-6)의 합성법을 참고로 하여 합성했다.

〔상 전이 온도의 측정〕

화합물(4-6)의 상 전이 온도 측정과 같은 식으로 하여, 화합물(4-8)의 상 전이 온도를 확인했다. 화합물(4-8)은 140℃까지 온도를 올린 후, 온도를 내릴 때에 있어서, 131℃에서 네마틱상으로 상 전이하고 80℃에서 스멕틱 A상으로 상 전이하고, 68℃에서 스멕틱 B상으로 상 전이했다.

화합물(4-22)(하기 식 (4-22)로 표시되는 화합물)

화합물(4-22)은 일본 특허 제4719156호에 기재된 합성법을 참고로 합성했다.

〔상 전이 온도의 측정〕

화합물(4-6)의 상 전이 온도 측정과 같은 식으로 하여, 화합물(4-22)의 상 전이 온도를 확인했다. 화합물(4-22)은 140℃까지 온도를 올린 후, 온도를 내릴 때에 있어서, 106℃에서 네마틱상으로 상 전이하고 103℃에서 스멕틱 A상으로 상 전이하고, 86℃에서 스멕틱 B상으로 상 전이했다.

화합물(4-25)(하기 식 (4-25)으로 표시되는 화합물)

화합물(4-25)은 일본 특허 제4719156호에 기재된 합성법을 참고로 합성했다.

〔상 전이 온도의 측정〕

화합물(4-6)의 상 전이 온도 측정과 같은 식으로 하여, 화합물(4-25)의 상 전이 온도를 확인했다. 화합물(4-25)은 140℃까지 온도를 올린 후, 온도를 내릴 때에 있어서, 119℃에서 네마틱상으로 상 전이하고 100℃에서 스멕틱 A상으로 상 전이하고, 77℃에서 스멕틱 B상으로 상 전이했다.

실시예 1〔편광막 형성용 조성물(A)의 조제〕

하기의 성분을 혼합하여 80℃에서 1시간 교반함으로써, 편광막 형성용 조성물(A)을 얻었다. 한편, 여기서 이용하는 이색성 색소의 「화합물(1-7)」이란, 상기 식 (1-7)으로 표시되는 화합물을 의미하고, 다른 이색성 색소로서 이용하는 화합물도 그 식 번호에 준한다. 이하도 마찬가지로 한다.

중합성 액정 화합물; 화합물(4-6) 75부

화합물(4-8) 25부

이색성 색소; 화합물(1-7) 3.0부

화합물(2-17) 2.5부

화합물(2-29) 1.5부

화합물(2-32) 2.0부

중합개시제; 2-디메틸아미노-2-벤질-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(이르가큐어 369; 치바스페셜티케미컬즈사 제조) 6부

레벨링제; 폴리아크릴레이트 화합물(BYK-361N; BYK-Chemie사 제조) 1.2부

용제; 톨루엔 250부

1. X선 회절 측정

유리 기판 상에 폴리비닐알코올(폴리비닐알코올 1000 완전 비누화형, 와코쥰야쿠고교(주) 제조)의 2 질량% 수용액(배향층 형성용 조성물)을 스핀코트법에 의해 도포하고, 건조한 후, 두께 100 nm의 막을 형성했다. 이어서, 얻어진 막의 표면에 러빙 처리를 실시함으로써 배향층을 형성했다. 러빙 처리는 반자동 러빙 장치(상품명: LQ-008형, 죠요고가쿠(주) 제조)를 이용하여, 천(상품명: YA-20-RW, 요시카와가코(주) 제조)에 의해서 압입량 0.15 mm, 회전수 500 rpm, 16.7 mm/s의 조건으로 행했다. 이와 같이 하여 제작한 배향막 상에 편광막 형성용 조성물(A)을 스핀코트법에 의해 도포하고, 120℃의 핫플레이트 상에서 1분간 가열 건조한 후, 신속하게 실온까지 냉각하여, 상기 배향층 상에 건조 피막을 형성했다. 이어서, UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키(주) 제조)를 이용하여, 자외선을 노광량 2000 mJ/㎠(365 nm 기준)으로 건조 피막에 조사함으로써, 그 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 상기 중합성 액정 조성물의 액정 상태를 유지한 채로 중합시켜, 그 건조 피막으로 편광막을 형성했다. 이 때의 편광막의 두께를 레이저 현미경(올림푸스(주) 제조 OLS3000)에 의해 측정한 바, 1.7 ㎛였다. 상기 편광막에 대하여, X선 회절 장치 X'Pert PRO MPD(스펙트리스(주) 제조)를 이용하여 마찬가지로 X선 회절 측정을 한 결과, 2θ=20.2° 부근에 피크 반치폭(FWHM)=약 0.17°의 샤프한 회절 피크(브래그 피크)가 얻어졌다. 또한, 러빙 수직 방향으로부터의 입사에서도 동등한 결과를 얻었다. 피크 위치로부터 구한 질서 주기(d)는 약 4.4Å이며, 고차 스멕틱상을 반영한 구조를 형성하는 것을 확인했다.

2. 투명 필름 상에의 광배향막의 제작

투명 기재로서 트리아세틸셀룰로오스 필름(KC8UX2M, 코니카미놀타(주) 제조)을 이용하여, 하기 식 (3)으로 표시되는 광배향 폴리머를 톨루엔에 5% 용해시킨 액을 바코트법에 의해 도포하고, 120℃에서 건조하여 건조 피막을 얻었다. 이 건조 피막 상에 편광 UV를 조사하여 광배향막을 얻었다. 편광 UV 처리는 UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키(주) 제조)를 이용하여, 파장 365 nm에서 측정한 강도가 100 mJ인 조건으로 행했다.

3. 편광막의 제작

상기한 것과 같이 하여 얻은 광배향막을 지닌 필름 상에, 편광막 형성용 조성물(A)을 바코트법(#5 17 mm/s)에 의해 도포하고, 120℃의 건조 오븐으로 1분간 가열 건조한 후, 실온까지 냉각했다. 이어서, UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키(주) 제조)를 이용하여, 노광량 2000 mJ/㎠(365 nm 기준)의 자외선을 편광막 형성용 조성물로 형성된 층에 조사함으로써, 그 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 상기 중합성 액정 조성물의 액정 상태를 유지한 채로 중합시켜, 그 건조 피막으로 편광막을 형성했다. 이 때의 편광막의 막 두께를 레이저 현미경(올림푸스(주) 제조 OLS3000)에 의해 측정한 바, 1.6 ㎛였다. 이렇게 하여 얻어진 것은 편광막과 투명 기재를 포함하는 편광자이다.

4. 편광도, 투과율, 색상의 측정

편광자의 유용성을 확인하기 위해서 다음과 같이 하여 시감도 보정 편광도, 시감도 보정 투과율, 색도 a* 값, 색도 b* 값, 직교 a* 및 직교 b*를 측정했다.

파장 380 nm∼780 nm 범위에서 투과축 방향의 투과율(T¹) 및 흡수축 방향의 투과율(T²)을 분광광도계(시마즈세이사쿠쇼(주) 제조 UV-3150)에 편광자를 지닌 폴더를 셋트한 장치를 이용하여 더블빔법으로 측정했다. 그 폴더는 리퍼런스측은 광량을 50% 컷트하는 메쉬를 설치했다. 하기 식 (식 1) 및 (식 2)을 이용하여, 각 파장에 있어서의 단일체 투과율, 편광도를 산출하고, 또한 JIS Z 8701의 2도 시야(C 광원)에 의해 시감도 보정을 행하여, 시감도 보정 단일체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py)를 산출했다. 또한, 같은 식으로 측정한 단일체 투과율로부터 C 광원의 등색 함수를 이용하여, L*a*b*(CIE) 표색계에 있어서의 색도 a* 및 b*를 산출했다. 또한, 마찬가지로 측정한 직교 투과율로부터 C 광원의 등색 함수를 이용하여, L*a*b*(CIE) 표색계에 있어서의 직교 a* 및 직교 b*를 산출했다. 색도 a*, 색도 b*, 직교 a* 및 직교 b*는 값이 0에 가까울수록 뉴트럴한 색상이라고 판단할 수 있다. 이들 결과를 표 4에 나타낸다.

단일체 투과율(%)=(T1+T2)/2 (식 1)

편광도(%)=(T1-T2)/(T1+T2)×100 (식 2)

실시예 2

1. 편광막의 제작

바코터의 바의 와이어 폭 및 도공 속도를 바꾼 것(#7 15 mm/s) 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 하여 편광막을 제작했다. 이 때의 편광막의 막 두께를 레이저 현미경(올림푸스(주) 제조 OLS3000)에 의해 측정한 바, 1.8 ㎛였다.

2. 편광도, 투과율, 색상의 측정

제작한 편광막의 시감도 보정 단일체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py) 및 색도 a*, 색도 b*, 직교 a* 및 직교 b*를 실시예 1과 같은 방법으로 측정한 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 3〔편광막 형성용 조성물(B)의 조제〕

하기의 성분을 혼합하여 80℃에서 1시간 교반함으로써, 편광막 형성용 조성물(B)을 얻었다.

중합성 액정 화합물; 화합물(4-22) 75부

화합물(4-25) 25부

이색성 색소; 화합물(1-1) 3.0부

화합물(2-15) 2.5부

화합물(2-20) 1.2부

화합물(2-33) 2.5부

용제; 톨루엔 250부

1. 편광막의 제작

편광막 형성용 조성물(A)을 편광막 형성용 조성물(B)로 바꾸고, 또한 바코터의 바의 와이어 폭 및 도공 속도를 바꾼 것(#5 25 mm/s) 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 하여 편광막을 제작했다. 이 때의 편광막의 막 두께를 레이저 현미경(올림푸스(주) 제조 OLS3000)에 의해 측정한 바, 1.7 ㎛였다.

2. 편광도, 투과율, 색상의 측정

실시예 4

1. 편광막의 제작

바코터의 바의 와이어 폭 및 도공 속도를 바꾼 것(#7 20 mm/s) 이외에는 실시예 3과 같은 식으로 하여 편광막을 제작했다. 이 때의 편광막의 막 두께를 레이저 현미경(올림푸스(주) 제조 OLS3000)에 의해 측정한 바, 2.0 ㎛였다.

2. 편광도, 투과율, 색상의 측정

실시예 5

1. 흑색 편광막의 제작

바코터의 바의 와이어 폭 및 도공 속도를 바꾼 것(#5 50 mm/s) 이외에는 실시예 3과 같은 식으로 하여 편광막을 제작했다. 이 때의 편광막의 막 두께를 레이저 현미경(올림푸스(주) 제조 OLS3000)에 의해 측정한 바, 2.2 ㎛였다.

2. 편광도, 투과율, 색상의 측정

실시예 6〔편광막 형성용 조성물(C)의 조제〕

하기의 성분을 혼합하여 80℃에서 1시간 교반함으로써, 편광막 형성용 조성물(C)을 얻었다.

중합성 액정 화합물; 화합물(4-6) 75부

화합물(4-8) 25부

이색성 색소; 화합물(1-1) 3.6부

화합물(2-15) 3.0부

화합물(2-18) 1.5부

화합물(2-27) 2.0부

화합물(2-32) 1.5부

용제; 톨루엔 250부

1. 편광막의 제작

편광막 형성용 조성물(A)을 편광막 형성용 조성물(C)로 바꾸고, 또한 바코터의 바의 와이어 폭 및 도공 속도를 바꾼 것(#7 20 mm/s) 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 하여 편광막을 제작했다. 이 때의 편광막의 막 두께를 레이저 현미경(올림푸스(주) 제조 OLS3000)에 의해 측정한 바, 2.0 ㎛였다.

2. 편광도, 투과율, 색상의 측정

실시예 7

1. 흑색 편광막의 제작

바코터의 바의 와이어 폭 및 도공 속도를 바꾼 것(#5 50 mm/s) 이외에는 실시예 6과 같은 식으로 하여 편광막을 제작했다. 이 때의 편광막의 막 두께를 레이저 현미경(올림푸스(주) 제조 OLS3000)에 의해 측정한 바, 2.2 ㎛였다.

2. 편광도, 투과율, 색상의 측정

비교예 1

1. 요오드-PVA 편광판의 제작

평균 중합도 약 2,400, 비누화도 99.9 몰% 이상이며 두께 75 ㎛인 폴리비닐알코올 필름을 건식으로 약 5배로 일축 연신하고, 또한 긴장 상태를 유지한 채로, 60℃의 순수에 1분간 침지한 후, 요오드/요오드화칼륨/물의 질량비가 0.1/5/100인 수용액에 28℃에서 60초간 침지했다. 그 후, 요오드화칼륨/붕산/물의 질량비가 810.5/7.5/100인 수용액에 72℃에서 300초간 침지했다. 이어서 10℃의 순수로 5초간 세정한 후, 80℃에서 3분간 건조하여, 폴리비닐알코올 수지 필름에 요오드가 흡착 배향된 편광자를 얻었다.

2. 편광도, 투과율, 색상의 측정

제작한 편광자의 시감도 보정 단일체 투과율(Ty) 및 시감도 보정 편광도(Py) 및 색도 a*, 색도 b*, 직교 a* 및 직교 b*를 실시예 1과 같은 방법으로 측정한 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4로부터 알 수 있는 것과 같이, 실시예 1∼7의 편광막은 어느 것이나 종래의 요오드-PVA 편광자보다도 박형이었다. 또한, 실시예 1∼7의 편광막은 어느 것이나 뉴트럴한 색상성을 보였다.

실시예 8

1. 위상차 필름 상에의 광배향막의 제작

투명 기재로서 트리아세틸셀룰로오스 필름(KC8UX2M, 코니카미놀타(주) 제조) 대신에 위상차 필름(일축 연신 필름 WRF-S(변성 폴리카보네이트계 수지), 위상차 값 137.5 nm, 두께 50 ㎛, 데이진가세이(주) 제조)을 이용하여, 상기 식 (3)으로 표시되는 광배향 폴리머를 시클로펜타논에 5% 용해시킨 액을 바코트법에 의해 도포하고, 120℃에서 건조하여 건조 피막을 얻었다. 이 건조 피막 상에 편광 UV를 조사하여 광배향막을 얻었다. 편광 UV 처리는 UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키(주) 제조)를 이용하여, 파장 365 nm에서 측정한 강도가 100 mJ인 조건으로 행했다. 또한, 이 때, 편광 UV의 조사 방향은 위상차 필름의 지상축에 대하여 45°가 되도록 실시했다.

2. 원편광판의 제작

제작한 광배향막을 지닌 위상차 필름의 광배향막 상에 편광막 형성용 조성물(C)을 바코트법(#7 20 mm/s)에 의해 도포하고, 120℃의 건조 오븐으로 1분간 가열 건조한 후, 실온까지 냉각했다. 이어서, UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오덴키(주) 제조)를 이용하여, 노광량 2000 mJ/㎠(365 nm 기준)의 자외선을 편광막 형성용 조성물로 형성된 층에 조사함으로써, 그 건조 피막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 상기 중합성 액정 조성물의 액정 상태를 유지한 채로 중합시켜, 그 건조 피막으로 편광막을 형성함으로써 원편광판을 제작했다. 이 때의 편광막의 막 두께를 레이저 현미경(올림푸스(주) 제조 OLS3000)에 의해 측정한 바, 2.0 ㎛였다.

3. 반사 방지 성능의 확인

얻어진 원편광판의 위상차 필름 측과 알루미늄 금속판을 점착제를 통하여 접합한 바, 알루미늄 금속판 단일체에서 관찰된 금속 광택이 소실되고, 균일한 흑색 표시가 얻어졌다. 이와 같이 본 편광막으로 제작한 원편광판은 양호한 반사 방지 특성을 갖는 것을 알 수 있다.

본 편광막은 액정 표시 장치, (유기) EL 표시 장치 및 투사형 액정 표시 장치를 제조하는 데에 있어서 매우 유용하다.

1: 투명 기재 2: 광배향막
3: 본 편광막 4: 위상차층
100: 본 편광자 210: 제1 롤
210A: 권심 220: 제2 롤
220A: 권심 230: 제3 롤
230A: 권심 240: 제4 롤
240A: 권심 211A, 211B: 도포 장치
212A, 212B: 건조로 213A: 편광 UV 조사 장치
213B: 광 조사 장치 300: 보조 롤
10: 액정 표시 장치 11: 표면 보호층
12a, 12b: 편광자 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
30: EL 표시 장치 31: 원편광판
32: 위상차 필름 33: 기판
34: 층간 절연막 35: 화소 전극
36: 유기 기능층 37: 캐소드 전극
38: 건조제 39: 밀봉 뚜껑
40: 박막 트랜지스터 41: 리브
42: 박막 밀봉막 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: 편광자
150: 크로스 다이크로익 프리즘 170: 투사 렌즈
180: 스크린

Claims

중합성 액정 화합물로 형성되는 중합체와, 상기 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에, 파장 380∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 적어도 1종의 이색성 색소(1)와, 파장 550∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 적어도 2종의 이색성 색소(2)를 포함하는 편광막.
제1항에 있어서, 상기 이색성 색소(1)가, 중합성 액정 화합물로 형성되는 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에, 파장 400∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 편광막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에, 파장 550∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 적어도 2종의 이색성 색소(2)가,
상기 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에,
파장 550∼600 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 이색성 색소(2-1)와,
파장 600∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 이색성 색소(2-2)를 포함하는 편광막.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중합성 액정 화합물이 스멕틱 액정상을 나타내는 화합물인 편광막.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, X선 회절 측정에 있어서 브래그 피크가 얻어지는 편광막.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, L*a*b* 표색계에 있어서의 색 좌표 a* 값 및 b* 값이 이하의 식 (1F) 및 식 (2F)의 관계를 만족하는 편광막.
-3≤색도 a*≤3 (1F)
-3≤색도 b*≤3 (2F)
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 이색성 색소(1) 및 이색성 색소(2)가 아조 화합물인 편광막.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 이색성 색소(2)가 식 (2)로 표시되는 화합물로 이루어지는 편광막.

[식 (2)에서, n은 1 또는 2이다.
Ar¹ 및 Ar³은 각각 독립적으로 식 (AR-1)∼식 (AR-4) 중 어느 것으로 표시되는 기이다.

Ar²는 식 (AR2-1), 식 (AR2-2) 또는 식 (AR2-3)으로 표시되는 기이다.

A₁ 및 A₂는 각각 독립적으로 식 (A-1)∼식 (A-9) 중 어느 것으로 표시되는 기이며, *는 결합수(結合手)를 나타낸다.

(mc는 0∼10의 정수이며, 동일한 기 중에 mc가 2개 있는 경우, 이 2개의 mc는 서로 동일 또는 상이하다.)]
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 이색성 색소(1)가 식 (1)로 표시되는 화합물로 이루어지는 편광막.

[식 (1)에서, Y는 식 (Y1) 또는 식 (Y2)로 표시되는 기이다.

(식에서, L은 산소 원자 또는 -NR-이며, R은 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기이다.)
R¹은 식 (R¹-1)∼식 (R¹-3) 중 어느 것으로 표시되는 기이다.

(식에서, ma는 0∼10의 정수이며, 동일한 기 중에 ma가 2개 있는 경우, 이 2개의 ma는 서로 동일 또는 상이하다. *는 결합수를 나타낸다.)
R²는 식 (R²-1)∼식 (R²-6) 중 어느 것으로 표시되는 기이다.

(식에서, mb는 0∼10의 정수이다.)]
투명 기재 상에, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재한 편광막을 형성하여 이루어지는 편광자.
제10항에 기재한 편광자의 제조 방법으로서,
투명 기재 상에 배향막을 구비한 적층체를 준비하는 공정과,
상기 적층체의 상기 배향막 상에, 중합성 액정 화합물과, 상기 중합성 액정 화합물로 형성되는 중합체 중에 분산시켜 광흡수를 측정한 경우에, 파장 380∼550 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 이색성 색소(1) 1종과, 파장 550∼700 nm의 범위에 흡수 극대를 갖는 이색성 색소(2) 2종과, 용제를 포함하는 조성물을 도포하는 공정과,
상기 조성물에 포함되는 상기 중합성 액정 화합물을 중합시키는 공정
을 갖는 제조 방법.
제11항에 있어서, 투명 기재가 플라스틱 기재이며, 또한 상기 배향막이 광배향막인 제조 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재한 편광막을 구비한 액정 표시 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재한 편광막과 λ/4층을 가지며, 이하의 (A1) 및 (A2)의 요건을 만족하는 원편광판.
(A1) 상기 편광막의 흡수축과 상기 λ/4층의 지상축이 이루는 각도가 45°일 것;
(A2) 파장 550 nm의 광에서 측정한 상기 λ/4층의 정면 리타데이션의 값이 100∼150 nm의 범위일 것.
제14항에 기재한 원편광판과 유기 EL 소자를 구비한 유기 EL 표시 장치.