KR20230056711A - 배향 액정 필름 및 그의 제조 방법, 및 화상 표시 장치 - Google Patents

배향 액정 필름 및 그의 제조 방법, 및 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

배향 액정 필름(100)은 액정 분자가 배향된 제1 배향 액정층(1), 제1 배향 액정층의 제1 주면에 접하는 수지 코트층(6), 및 수지 코트층(6) 위에 접착제층(3)을 개재하여 첩합된 광학층(4)을 구비한다. 수지 코트층은 비경화형 수지층이다. 수지 코트층의 유리전이온도는 20℃ 이상이어도 된다. 제1 배향 액정층은 액정 분자가 호모지니어스 배향된 것이어도 된다. 일 실시형태에서는, 제1 배향 액정층의 제1 주면에, 수지와 유기 용매를 포함하는 수지 용액을 도포하여 상기 수지 코트층을 형성하고, 수지 코트층과 광학층을 접착제를 개재하여 첩합함으로써, 배향 액정 필름이 형성된다.

Description

배향 액정 필름 및 그의 제조 방법, 및 화상 표시 장치
본 발명은 액정 분자가 배향된 배향 액정 필름 및 그의 제조 방법, 및 배향 액정 필름을 구비하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 광학 보상, 유기 EL 소자의 외광 반사 방지 등의 기능을 갖는 광학 필름으로서, 액정 화합물이 소정 방향으로 배향된 액정 필름(배향 액정 필름)이 이용되고 있다. 배향 액정 필름은 폴리머의 연신 필름에 비하여 복굴절이 크기 때문에 박형화나 경량화에 유리하다. 화상 표시 장치에서는, 배향 액정 필름은, 점착제 또는 접착제를 개재하여 편광자와 일체 적층한 편광판으로서, 유기 EL 패널이나 액정 표시 패널에 첩합되어 있다(예컨대, 특허문헌 1).
액정 화합물은 기판 위에 도포할 시의 전단력이나 배향막의 배향 규제력 등에 의해, 액정 분자를 소정 방향으로 배향시키는 것이 가능하고, 다양한 광학 이방성을 갖는 배향 액정 필름이 얻어진다. 예컨대, 양의 굴절률 이방성을 갖는 네마틱 액정 분자를 기판면에 평행으로 배향시킨 호모지니어스 배향 액정층은, nx>ny=nz의 굴절률 이방성을 갖는 포지티브 A 플레이트로서 이용할 수 있다.
서모트로픽 액정을 이용하는 경우에는, 액정 화합물을 포함하는 용액(액정성 조성물)을 기판 위에 도포하고, 조성물 중에 포함되는 화합물이 액정 상태가 되도록 가열하여 액정 분자를 배향시킨다. 액정성 조성물이 광중합성을 갖는 액정 화합물(액정 모노머)을 포함하는 경우에는, 액정 분자를 배향시킨 후, 광 조사에 의해 액정 모노머를 경화함으로써 배향 상태가 고정된다.
일본 공개특허공보 제2015-7700호
액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치 등의 화상 표시 장치에는, 보다 높은 내구성이 요구되도록 되어 있고, 화상 표시 장치를 구성하는 광학 부재는, 고온 환경에 장시간 노출된 경우에도, 광학 특성의 변화가 작을 것이 요구되고 있다. 상기 특허문헌 1에서는, 액정 화합물의 배향 파라미터를 제어함으로써, 배향 액정 필름의 고온 환경에서의 리타데이션(retardation)의 변화를 저감할 수 있는 것이 기재되어 있다.
액정의 배향 상태뿐만 아니라, 액정층에 인접하여 배치되는 층의 영향에 의해, 고온 환경에서 배향 액정 필름의 광학 특성이 변화되는 경우가 있다. 예컨대, 점착제층을 개재하여 호모지니어스 배향 액정층과 편광자를 첩합한 경우에는, 고온 환경 하에서의 리타데이션 변화가 거의 생기지 않는 데에 비하여, 자외선 경화형의 접착제를 개재하여 호모지니어스 배향 액정층과 편광자를 첩합한 시료는, 고온 환경 하에서 리타데이션이 상승하는 경향을 볼 수 있었다.
이러한 과제를 감안하여, 본 발명은 고온 환경에 장시간 노출된 경우에도 광학 특성의 변화가 작고, 가열 내구성이 우수한 배향 액정 필름의 제공을 목적으로 한다.
배향 액정 필름은 액정 분자가 소정 방향으로 배향된 배향 액정층을 구비한다. 배향 액정층은, 예컨대 광중합성 액정 모노머를 함유하는 액정성 조성물을 지지 기판 위에 도포하고, 지지 기판 위의 액정성 조성물을 가열하여, 액정 모노머를 액정 상태로 하여 배향시키며, 광 조사에 의해 액정 모노머를 중합 또는 가교함으로써 형성된다. 배향 액정층에서, 액정 분자는 호모지니어스 배향되어 있어도 된다. 배향 액정층의 형성에 이용하는 지지 기판은, 수지 필름이어도 된다.
본 발명의 배향 액정 필름은 배향 액정층의 제1 주면에 접하는 수지 코트층을 구비하고, 수지 코트층 위에 접착제층을 개재하여 첩합된 광학층을 구비한다. 배향 액정층에 첩합되는 광학층으로서는, 편광자나 투명 필름을 들 수 있다. 광학층은 다른 배향 액정층이어도 된다.
배향 액정 필름은, 배향 액정층의 제2 주면에 접착제층을 개재하여 다른 광학층이 첩합된 것이어도 된다. 배향 액정층의 제2 주면에도 수지 코트층이 마련되어 있어도 된다. 배향 액정 필름은 배향 액정층의 제2 주면에 점착제층을 개재하여 다른 광학층이 첩합된 것이어도 된다.
일 실시형태에서, 배향 액정 필름은 광학층으로서 편광자를 포함하는 원편광판이어도 된다. 액정 분자가 호모지니어스 배향되어 있는 배향 액정층과 편광자가 적층된 배향 액정 필름에서, 배향 액정층에서의 액정 분자의 배향 방향과, 편광자의 흡수축 방향이 이루는 각은 10∼80°이어도 된다.
원편광판의 일 실시형태에서는, 제1 배향 액정층으로서의 호모지니어스 배향 액정층의 한쪽 면(제1 주면)에 수지 코트층이 마련되고, 수지 코트층 위에 접착제층을 개재하여 제2 배향 액정층으로서의 호메오트로픽 배향 액정층이 마련되어 있다. 호모지니어스 배향 액정층의 다른 쪽 면(제2 주면)에는 편광자 또는 편광판이 첩합되어 있다. 호모지니어스 배향 액정층의 제2 주면에 접하는 점착제층을 개재하여 호모지니어스 배향 액정층과 편광자 또는 편광판이 첩합되어 있어도 된다.
수지 코트층은 비경화형 수지층인 것이 바람직하다. 수지 코트층을 구성하는 수지 재료의 중량 평균 분자량은 2만 이상이 바람직하다. 수지 코트층의 수지 재료로서는, 비경화형의 아크릴 수지, 비경화형의 에폭시 수지 등을 들 수 있다. 수지 코트층의 유리전이온도는 20℃ 이상이어도 된다. 수지 코트층의 두께는 0.05∼3㎛가 바람직하다. 수지 코트층에는 배향 액정층을 구성하는 액정 화합물의 미경화물이 포함되어 있어도 된다.
배향 액정층 위에, 수지와 유기 용매를 포함하는 수지 용액을 도포함으로써, 수지 코트층이 형성된다. 수지 용액의 유기 용매는, 광중합성 액정 모노머에 대한 용해성을 갖고, 또한 광중합성 액정 모노머의 광경화물에 불용 또는 난용인 것이 바람직하다. 배향 액정층의 표면에 수지 용액을 도포한 후, 광학층을 첩합하기 전에, 40∼150℃로 가열을 행하여도 된다.
배향 액정층 위에 수지 코트층과 광학층을 첩합하는 접착제층의 두께는, 바람직하게는 0.01∼5㎛이다. 접착제는 활성 에너지선 경화형의 접착제이어도 된다.
본 발명의 배향 액정 필름은 가열 내구성이 우수하고, 고온 환경에 장시간 노출된 경우에도 리타데이션의 변화가 작다. 따라서, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치 등의 화상 표시 장치용 광학 부재로서 적합하게 이용된다.
도 1은 일 실시형태의 배향 액정 필름의 단면도이다.
도 2는 지지 기판 위에 배향 액정층을 구비하는 적층체의 단면도이다.
도 3은 배향 액정층 위에 수지 코트층이 형성된 적층체의 단면도이다.
도 4는 일 실시형태의 배향 액정 필름의 단면도이다.
도 5는 점착제층을 구비하는 배향 액정 필름의 단면도이다.
도 6은 일 실시형태의 배향 액정 필름의 단면도이다.
도 7은 일 실시형태의 배향 액정 필름의 단면도이다.
도 8은 일 실시형태의 배향 액정 필름의 단면도이다.
도 9는 일 실시형태의 배향 액정 필름의 단면도이다.
도 10은 화상 표시 장치의 적층 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 1은 일 실시형태의 배향 액정 필름의 구성을 나타내는 단면도이다. 배향 액정 필름(100)은 배향 액정층(1)의 한쪽 주면에 접하는 수지 코트층(6)을 구비하고, 수지 코트층(6) 위에 접착제층(3)을 개재하여 첩합된 광학층(4)을 구비한다.
[배향 액정층]
배향 액정층(1)은 소정 방향으로 배향된 액정 분자를 포함한다. 예컨대 지지 기판(8) 위에, 액정 화합물을 포함하는 액정성 조성물을 도포하고, 액정 화합물을 소정 방향으로 배향시킨 후, 배향 상태를 고정함으로써, 도 2에 나타내는 바와 같이 지지 기판(8) 위에 배향 액정층(1)이 형성된다.
<액정성 조성물>
액정 화합물로서는, 봉상 액정 화합물 및 원반상 액정 화합물 등을 들 수 있다. 지지 기판의 배향 규제력에 의해 호모지니어스 배향되기 쉬운 점에서, 액정 화합물로서는 봉상 액정 화합물이 바람직하다. 봉상 액정 화합물은 주쇄형 액정이어도 측쇄형 액정이어도 된다. 봉상 액정 화합물은 액정 폴리머이어도 되고, 중합성 액정 화합물의 중합물이어도 된다. 중합 전의 액정 화합물(모노머)이 액정성을 나타내는 것이면, 중합 후는 액정성을 나타내지 않는 것이어도 된다.
액정 화합물은 가열에 의해 액정성을 발현하는 서모트로픽 액정인 것이 바람직하다. 서모트로픽 액정은 온도 변화에 따라서, 결정상, 액정상, 등방상의 상전이가 생긴다. 액정성 조성물에 포함되는 액정 화합물은 네마틱 액정, 스멕틱 액정 및 콜레스테릭 액정의 어느 것이어도 된다. 네마틱 액정에 카이랄제를 첨가하여 콜레스테릭 배향성을 갖게 하여도 된다.
서모트로픽성을 나타내는 봉상 액정 화합물로서는, 아조메틴류, 아족시류, 시아노비페닐류, 시아노페닐에스테르류, 안식향산 에스테르류, 시클로헥산카복시산페닐에스테르류, 시아노페닐시클로헥산류, 시아노 치환 페닐피리미딘류, 알콕시 치환 페닐피리미딘류, 페닐디옥산류, 톨란류, 알케닐시클로헥실벤조니트릴류 등을 들 수 있다.
중합성 액정 화합물로서는, 예컨대, 폴리머 바인더를 이용하여 봉상 액정 화합물의 배향 상태를 고정 가능하게 한 중합성 액정 화합물, 중합에 의해 액정 화합물의 배향 상태를 고정 가능하게 한 중합성 관능기를 갖는 중합성 액정 화합물 등을 들 수 있다. 이 중에서도, 광중합성 관능기를 갖는 광중합성 액정 화합물이 바람직하다.
광중합성 액정 화합물(액정 모노머)은 1분자 중에 메소겐기와 적어도 1개의 광중합성 관능기를 갖는다. 액정 모노머가 액정성을 나타내는 온도(액정 상전이 온도)는 40∼200℃가 바람직하고, 50∼150℃가 보다 바람직하며, 55∼100℃가 더욱 바람직하다.
액정 모노머의 메소겐기로서는 비페닐기, 페닐벤조에이트기, 페닐시클로헥산기, 아족시벤젠기, 아조메틴기, 아조벤젠기, 페닐피리미딘기, 디페닐아세틸렌기, 디페닐벤조에이트기, 비시클로헥산기, 시클로헥실벤젠기, 터페닐기 등의 환상 구조를 들 수 있다. 이들 환상 단위의 말단은 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 할로겐기 등의 치환기를 갖고 있어도 된다.
광중합성 관능기로서는 (메트)아크릴로일기, 에폭시기, 비닐에테르기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, (메트)아크릴로일기가 바람직하다. 광중합성 액정 모노머는 1분자 중에 2 이상의 광중합성 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 2 이상의 광중합성 관능기를 포함하는 액정 모노머를 이용함으로써, 광경화 후의 액정층에 가교 구조가 도입되기 때문에, 배향 액정 필름의 내구성이 향상하는 경향이 있다.
광중합성 액정 모노머로서는 임의의 적절한 액정 모노머가 채용될 수 있다. 예컨대, 국제 공개 제00/37585호, 미국 특허 제5211877호, 미국 특허 제4388453호, 국제 공개 제93/22397호, 유럽 특허 제0261712호, 독일 특허 제19504224호, 독일 특허 제4408171호, 영국 특허 제2280445호, 일본 공개특허공보 제2017-206460호, 국제 공개 제2014/126113호, 국제 공개 제2016/114348호, 국제 공개 제2014/010325호, 일본 공개특허공보 제2015-200877호, 일본 공개특허공보 제2010-31223호, 국제 공개 제2011/050896호, 일본 공개특허공보 제2011-207765호, 일본 공개특허공보 제2010-31223호, 일본 공개특허공보 제2010-270108호, 국제 공개 제2008/119427호, 일본 공개특허공보 제2008-107767호, 일본 공개특허공보 제2008-273925호, 국제 공개 제2016/125839호 등에 기재된 화합물을 들 수 있다. 액정 모노머의 선택에 의해, 복굴절의 발현성이나 리타데이션의 파장 분산을 조정할 수도 있다.
액정성 조성물에는, 액정 모노머에 더하여, 액정 모노머의 소정 방향으로의 배향을 제어하는 화합물이 포함되어 있어도 된다. 예컨대, 액정성 조성물에 측쇄형 액정 폴리머를 포함함으로써, 액정 화합물(모노머)을 호메오트로픽 배향시킬 수 있다. 또한, 액정성 조성물에 카이랄제를 첨가함으로써 액정 화합물을 콜레스테릭 배향시킬 수 있다.
액정성 조성물은 광중합 개시제를 포함하고 있어도 된다. 자외선 조사에 의해 액정 모노머를 경화하는 경우에는, 광경화를 촉진하기 위하여 액정성 조성물은 광 조사에 의해 라디칼을 생성하는 광중합 개시제(광 라디칼 발생제)를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 액정 모노머의 종류(광중합성 관능기의 종류)에 따라서, 광 양이온 발생제나 광 음이온 발생제를 이용하여도 된다. 광중합 개시제의 사용량은 액정 모노머 100중량부에 대하여 0.01∼10중량부 정도이다. 광중합 개시제 이외에 증감제 등을 이용하여도 된다.
액정 모노머와, 필요에 따라서 각종의 배향 제어제, 중합 개시제 등을 용매와 혼합함으로써 액정성 조성물을 조제할 수 있다. 용매는, 액정 모노머를 용해 가능하고, 또한 기판을 침식하지 않는(또는 침식성이 낮은) 것이면 특별히 한정되지 않으며, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 오르쏘디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류; 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠 등의 방향족 탄화수소류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤계 용매; 초산에틸, 초산부틸 등의 에스테르계 용매; t-부틸알코올, 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 2-메틸-2,4-펜탄디올 등의 알코올계 용매; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드계 용매; 아세토니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴계 용매; 디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매; 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등을 들 수 있다. 2종 이상의 용매의 혼합 용매를 이용하여도 된다.
액정성 조성물의 고형분 농도는 통상적으로 5∼60중량% 정도이다. 액정성 조성물은 계면활성제나 레벨링제 등의 첨가제를 포함하고 있어도 된다.
<지지 기판>
액정성 조성물을 도포하는 지지 기판(8)으로서는 유리판, 금속판, 금속 벨트, 수지 필름 기판 등을 들 수 있다. 지지 기판은 제1 주면 및 제2 주면을 갖고, 제1 주면 위에 액정성 조성물을 도포한다.
지지 기판(8)으로서 필름 기판을 이용함으로써, 기판 위에서의 액정성 조성물의 도포로부터 액정 모노머의 광경화, 및 그 후의 가열 처리까지의 일련의 공정을 롤투롤에 의해 실시할 수 있기 때문에, 배향 액정 필름의 생산성을 향상할 수 있다. 필름 기판을 구성하는 수지 재료는, 액정성 조성물의 용매에 용해하지 않고, 또한 액정성 조성물을 배향시키기 위한 가열 시의 내열성을 갖고 있으면 특별히 제한되지 않으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 노보넨계 폴리머 등의 환상 폴리올레핀; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머; 아크릴계 폴리머; 스티렌계 폴리머; 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
지지 기판(8)은 액정 분자를 소정 방향으로 배향시키기 위한 배향능을 갖고 있어도 된다. 예컨대, 지지 기판으로서 연신 필름을 이용함으로써, 그의 연신 방향에 따라서 액정 분자를 호모지니어스 배향시키는 것이 가능하다. 연신 필름의 연신율은 배향능을 발휘할 수 있는 정도이면 되고, 예컨대 1.1배∼5배 정도이다. 연신 필름은 2축 연신 필름이어도 된다. 2축 연신 필름이어도, 종방향과 횡방향의 연신 배율이 상이한 것을 이용하면, 연신 배율이 큰 방향을 따라서 액정 분자를 배향시킬 수 있다. 연신 필름은 경사 연신 필름이어도 된다. 지지 기판(8)으로서 연신 필름을 이용함으로써, 지지 기판의 긴 방향 및 폭 방향의 어느 것도 평행하지 않은 방향으로 액정 분자를 배향시킬 수 있다.
지지 기판(8)은 제1 주면에 배향막을 구비하는 것이어도 된다. 배향막은 액정 화합물의 종류나 기판의 재질 등에 따라서 적당히 적절한 것을 선택하면 된다. 액정 분자를 소정 방향으로 호모지니어스 배향시키기 위한 배향막으로서는, 폴리이미드계나 폴리비닐알코올계의 배향막을 러빙 처리한 것이 적합하게 이용된다. 또한, 광 배향막을 이용하여도 된다. 배향막을 마련하지 않고, 지지 기판으로서의 수지 필름에 러빙 처리를 실시하여도 된다.
지지 기판(8)은 액정 분자를 호메오트로픽 배향시키기 위한 배향막을 구비하고 있어도 된다. 호메오트로픽 배향성의 배향막(수직 배향막)을 형성하기 위한 배향제로서는 레시틴, 스테아르산, 헥사데실트리메틸암모늄브로마이드, 옥타데실아민하이드로클로라이드, 일 염기성 카복시산 크롬 착체, 실란 커플링제나 실록산 화합물 등의 유기실란, 퍼플루오로디메틸시클로헥산, 테트라플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 등을 들 수 있다.
<지지 기판 위에서의 배향 액정층의 형성>
액정 화합물이 서모트로픽 액정인 경우에는, 지지 기판(8)의 제1 주면 위에 액정성 조성물을 도포하고, 가열에 의해 액정 화합물을 액정 상태로 하여 배향시킨다.
지지 기판(8) 위에 액정성 조성물을 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 스핀 코트, 다이 코트, 키스 롤 코트, 그라비어 코트, 리버스 코트, 스프레이 코트, 마이어 바 코트, 나이프 롤 코트, 에어 나이프 코트 등을 채용할 수 있다. 용액을 도포 후, 용매를 제거함으로써 지지 기판 위에 액정성 조성물층이 형성된다. 도포 두께는 용매를 건조 후의 액정성 조성물층의 두께(배향 액정 필름의 두께)가 0.1∼20㎛ 정도가 되도록 조정하는 것이 바람직하다.
지지 기판 위에 형성된 액정성 조성물층을 가열하여 액정상으로 함으로써, 액정 화합물이 배향된다. 구체적으로는, 액정성 조성물을 지지 기판 위에 도포 후, 액정성 조성물의 N(네마틱상)-I(등방성 액체상) 전이온도 이상으로 가열하여, 액정성 조성물을 등방성 액체 상태로 한다. 그로부터, 필요에 따라 서냉하여 네마틱상을 발현시킨다. 이 때, 일단 액정상을 나타내는 온도로 유지하고, 액정상 도메인을 성장시켜 모노 도메인으로 하는 것이 바람직하다. 또는, 액정성 조성물을 지지 기판 위에 도포 후, 네마틱상이 발현하는 온도 범위 내에서 온도를 일정 시간 유지하여 액정 분자를 소정 방향으로 배향시켜도 된다.
액정 화합물을 소정 방향으로 배향시킬 때의 가열 온도는 액정성 조성물의 종류에 따라서 적절히 선택하면 되고, 통상적으로 40∼200℃ 정도이다. 가열 온도가 과도하게 낮으면 액정상으로의 전이가 불충분하게 되는 경향이 있고, 가열 온도가 과도하게 높으면 배향 결함이 증가하는 경우가 있다. 가열 시간은 액정상 도메인이 충분히 성장하도록 조정하면 되고, 통상적으로 30초∼30분 정도이다.
가열에 의해 액정 화합물을 배향시킨 후, 유리전이온도 이하의 온도로 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각 방법은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 가열 분위기로부터 실온으로 취출하면 된다. 공냉, 수냉 등의 강제 냉각을 행하여도 된다.
액정층에 광 조사를 행함으로써, 광중합성 액정 화합물(액정 모노머)이 액정 규칙성을 가진 상태에서 광경화가 행하여진다. 조사광은 광중합성 액정 화합물을 중합시키는 것이 가능하면 되고, 통상적으로는 파장 250∼450nm의 자외 또는 가시광이 이용된다. 액정성 조성물이 광중합 개시제를 포함하는 경우에는, 광중합 개시제가 감도를 갖는 파장의 광을 선택하면 된다. 조사 광원으로서는 저압 수은 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 메탈할라이드 램프, 크세논 램프, LED, 블랙 라이트, 케미칼 램프 등이 이용된다. 광경화 반응을 촉진하기 위해, 광 조사는 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다.
액정성 조성물의 광경화 시에, 소정 방향의 편광을 이용함으로써, 액정 화합물을 소정 방향으로 배향시킬 수도 있다. 상기와 같이, 지지 기판(8)의 배향 규제력에 의해 액정 화합물을 배향시키는 경우에는, 조사광은 비편광(자연광)이어도 된다.
조사 강도는 액정성 조성물의 조성이나 광중합 개시제의 첨가량 등에 따라서 적절히 조정하면 된다. 조사 에너지(적산 조사 광량)는 통상적으로 20∼10000mJ/cm2 정도이고, 50∼5000mJ/cm2가 바람직하며, 100∼800mJ/cm2가 보다 바람직하다. 광경화 반응을 촉진하기 위해, 가열 조건 하에서 광 조사를 실시하여도 된다.
광 조사에 의해 액정 모노머를 광경화한 후의 중합물은 비액정성이고, 온도 변화에 의한 액정상, 유리상, 결정상의 전이가 생기지 않는다. 따라서, 액정 모노머를 소정 방향으로 배향시킨 상태에서 광경화한 액정층은 온도 변화에 따른 분자 배향의 변화가 생기기 어렵다. 또한, 배향 액정 필름은 비액정 재료로 이루어진 필름에 비하여 복굴절이 현격히 크기 때문에, 소망하는 리타데이션을 갖는 광학 이방성 소자의 두께를 현격히 작게할 수 있다. 배향 액정 필름(액정층)의 두께는 목적으로 하는 리타데이션값 등에 따라서 설정하면 되고, 통상적으로 0.1∼20㎛ 정도이며, 0.2∼10㎛가 바람직하고, 0.5∼7㎛가 보다 바람직하다.
배향 액정층의 광학 특성은 특별히 한정되지 않는다. 배향 액정층의 정면 리타데이션 및 두께 방향 리타데이션은, 용도 등에 따라 적절히 설정하면 된다. 액정이 호모지니어스 배향되어 있는 경우, 배향 액정층의 정면 리타데이션은, 예컨대 20∼1000nm 정도이다. 배향 액정층이 1/4 파장판인 경우, 정면 리타데이션은, 100∼180nm가 바람직하고, 120∼150nm가 보다 바람직하다. 배향 액정층이 1/2 파장판인 경우, 정면 리타데이션은 200∼340nm가 바람직하고, 240∼300nm가 보다 바람직하다.
리타데이션의 값은, 특별히 언급하지 않는 한, 파장 550nm에서의 측정값이다. 배향 액정층은 파장 450nm에서의 정면 리타데이션 R(450)이 파장 550nm에서의 정면 리타데이션 R(550)보다도 작은 것이어도 된다. 배향 액정층은 R(450)<R(550)인 것에 더하여, 파장 650nm에서의 정면 리타데이션 R(650)이 R(550)보다 크고, R(550)<R(650)을 충족하는 것이어도 된다. 배향 액정층의 R(450)/R(550)은 0.70∼0.95, 0.75∼0.90 또는 0.80∼0.87이어도 된다. 배향 액정층의 R(650)/R(550)은 1.05∼1.30, 1.10∼1.25, 또는 1.13∼1.20이어도 된다. 전술한 바와 같이, 액정 모노머의 선택에 의해, 리타데이션이 소기의 파장 분산을 갖는 배향 액정층을 형성할 수 있다.
액정이 호메오트로픽 배향되어 있는 경우에는, 배향 액정층의 정면 리타데이션은 대략 0(예컨대 5nm 이하, 바람직하게는 3nm 이하)이고, 두께 방향 리타데이션의 절대값은, 30∼500nm 정도이다.
[수지 코트층]
상기와 같이, 광경화 후의 액정층은 가열하여도 상전이가 생기지 않기 때문에, 미경화의 배향 액정층에 비하면 열 안정성이 우수하다. 그러나 광경화 후의 액정층을 고온 환경에 장시간 폭로하면, 광학 특성이 변화하는 경우가 있고, 가열 내구성 향상의 여지가 있다. 특히, 호모지니어스 배향 액정층에 접착제를 개재하여 다른 광학층을 첩합한 배향 액정 필름은, 장시간의 가열에 의해, 리타데이션이 변동되는 경향이 있고, 가열 내구성에 과제가 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 배향 액정층(1)의 표면에 수지 코트층(6)을 마련함으로써, 배향 액정층의 광학 특성의 가열 안정성의 향상을 기대할 수 있다. 수지 코트층(6)은 배향 액정층(1)의 표면에, 수지와 유기 용매를 포함하는 수지 용액을 도포함으로써 형성된다.
<수지 재료>
수지 코트층(6)의 수지 재료로서는, 비경화형 수지가 바람직하다. 비경화형 수지란, 수지 용액을 코팅한 후에, 광경화나 열경화 등의 경화 반응을 수반하지 않고 수지층을 형성 가능한 재료이다. 비경화형 수지는, 광경화 또는 열경화성의 반응성기를 포함하지 않지만, 소량의 반응성기가 잔존하여 있어도 된다. 예컨대, 반응성 관능기 당량(1당량의 반응성 관능기를 포함하는 수지의 질량)은 3000 이상이 바람직하고, 4000 이상이 보다 바람직하며, 5000 이상 또는 6000 이상이어도 된다.
수지 재료는 투명성이 높고 착색이 적은 것이 바람직하다. 수지 재료로서는, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 폴리비닐알코올, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리올레핀, 환상 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴 등의 폴리머를 들 수 있다. 이들 중에서도, 배향 액정층(1) 및 접착제층(3)과의 밀착성이 높은 점에서, 비경화형의 아크릴 수지 및 비경화형의 에폭시 수지가 바람직하다.
'비경화형의 아크릴 수지'란, 1분자 중에 1개 이상의 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물(아크릴 모노머)의 (메트)아크릴로일기가 중합 반응함으로써 얻어진 폴리머이며, 배향 액정층(1)의 표면에 수지 용액을 코팅한 후, 광경화나 열경화를 행하지 않고 수지 코트층(6)을 형성 가능한 것이다. 비경화형의 아크릴 수지는, 전형적으로는 (메트)아크릴산 알킬에스테르의 중합체이며, 폴리메타크릴산메틸, 폴리메타크릴산에틸, 폴리메타크릴산부틸 등을 들 수 있다.
비경화형의 아크릴 수지는, 복수 종의 (메트)아크릴산알킬에스테르의 공중합체이어도 되고, (메트)아크릴산알킬에스테르와 다른 모노머의 공중합체이어도 된다.
(메트)아크릴산알킬에스테르 이외의 모노머로서는, (메트)아크릴산, (메트)아크릴아미드, (메트)아크릴로니트릴, 비닐계 모노머, 스티렌계 모노머 등을 들 수 있다. 공중합 모노머는 보론산이나 보론산 에스테르 등의 붕소 함유 관능기를 포함하는 것이어도 된다.
'비경화형의 에폭시 수지'란, 1분자 중에 1개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물(에폭시 모노머)의 에폭시기의 중합 반응에 의해 얻어진 폴리머이며, 배향 액정층(1)의 표면에 수지 용액을 코팅한 후, 광경화나 열경화를 행하지 않고 수지 코트층(6)을 형성 가능한 것이다. 비경화형의 에폭시 수지 중에서도, 방향환을 갖는 에폭시 수지가 바람직하다.
수지 재료는 2종 이상을 혼합하여도 된다. 수지 코트층의 헤이즈 상승을 억제하는 관점에서, 2종 이상의 수지 재료는 상용성을 갖는 것이 바람직하다. 수지 재료는 비경화형의 아크릴 수지와 비경화형의 에폭시 수지의 혼합물이어도 된다. 수지 재료가 아크릴 수지와 에폭시 수지를 포함하는 경우, 투명성의 관점에서, 아크릴 수지와 에폭시 수지의 함유 비율은, 중량비로 95:5∼60:40, 또는 40:60∼1:99가 바람직하다. 양자의 중량비는 90:10∼70:30, 또는 30:70∼10:90이어도 된다.
수지 코트층(6)의 수지 재료의 유리전이온도는 20℃ 이상이 바람직하고, 30℃ 이상이 보다 바람직하며, 40℃ 이상 또는 50℃ 이상이어도 된다. 점착제 등의 층간의 접착에 이용되는 폴리머 재료는 점성을 갖게 하기 위하여, 일반적으로는 유리전이온도가 실온보다도 낮게 설정되어 있다. 한편, 배향 액정층의 표면에 마련되는 수지 코트층(6)은, 실온보다도 높은 유리전이온도를 가짐으로써, 화상 표시 장치의 사용 환경에서의 특성 변화가 작고, 이에 따라 배향 액정층의 광학 특성의 변화가 억제되는 경향이 있다. 경화 반응을 수반하지 않고 수지 코트층(6)의 막 강도를 유지하는 관점에서, 수지 재료의 중량 평균 분자량은 2만 이상이 바람직하고, 3만 이상이 보다 바람직하다.
(수지층의 형성)
수지 용액의 유기 용매는, 상기의 수지 재료를 용해 가능한 것이면 특별히 한정되지 않는다. 유기 용매는 배향 액정층을 용해하지 않는 것이 바람직하다. 예컨대, 배향 액정층이 광중합성 액정 모노머의 광경화물을 포함하는 경우에는, 당해 경화물에 불용 또는 난용인 유기 용매가 바람직하다. 한편, 유기 용매는 광경화 전의 액정성 화합물(모노머)에 대한 용해성을 나타내는 것이어도 된다. 유기 용매는 1종의 용매이어도 되고, 2종 이상의 혼합 용매이어도 된다.
수지 용액의 고형분 농도는 1∼50중량% 정도의 범위에서, 코팅에 적당한 점도가 되도록 조정하면 된다. 두께가 작은 수지 코트층을 균일하게 형성하는 관점에서, 수지 용액의 고형분 농도는 30중량% 이하가 바람직하고, 20중량% 이하가 보다 바람직하며, 15중량% 이하 또는 10중량% 이하이어도 된다.
배향 액정층(1)의 표면에 수지 용액을 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 각종의 코팅법을 적절히 채용할 수 있다. 수지 용액을 도포 후에, 유기 용매를 제거하기 위하여 가열을 행하여도 된다. 가열 온도는 40℃ 이상이 바람직하고, 50℃ 이상이 보다 바람직하다. 가열 온도가 과도하게 높은 경우에는, 기재로의 열 데미지나 액정 화합물의 재배향 등에 의해, 배향 액정 필름의 가열 안정성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, 가열 온도는 150℃ 이하가 바람직하고, 130℃ 이하가 보다 바람직하며, 110℃ 이하 또는 100℃ 이하이어도 된다.
수지 코트층(6)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 박형화, 접착성 및 투명성 유지 등의 관점에서, 3㎛ 이하가 바람직하고, 2㎛ 이하가 보다 바람직하며, 1㎛ 이하이어도 된다. 한편, 미경화 모노머 등의 배향 액정층(1)으로부터의 용출물을 수지 코트층(6)에 내포시켜 블리드 아웃을 억제하는 관점에서, 수지 코트층(6)의 두께는, 0.05㎛ 이상이 바람직하고, 0.1㎛ 이상이 보다 바람직하다.
수지 코트층을 마련함으로써 배향 액정층의 가열 내구성이 향상되는 이유는 정확하지 않지만, 광경화 후의 액정층에 잔존하고 있는 미경화의 모노머나, 3차원 네트워크 구조의 형성이 불충분한 부분에 포함되어 있는 유리의 첨가제 등이, 수지 용액의 유기 용매에 의해 용출되어 수지 코트층에 취입되기 때문에, 가열에 의한 리타데이션 변화의 원인이 되는 물질이 배향 액정층으로부터 제거되는 것이 하나의 원인으로 생각된다. 배향 액정층 내의 미경화물 등이 유기 용매에 용출된 경우에도, 용출 성분이 수지 코트층 내에 포함되기 때문에, 배향 액정층 표면으로의 석출물 등에 기인하는 오염이나 투명성의 저하를 방지할 수 있다. 유기 용매 제거를 위한 가열 시에 액정이 재배향되어 배향 상태가 안정화되는 것 등도, 가열 안정성 향상에 기여하고 있다고 생각된다.
배향 액정층(1) 위에 마련된 수지 코트층(6)과 광학층(4)을 접착제층(3)을 개재하여 적층함으로써, 도 1에 나타내는 적층체가 얻어진다.
[광학층]
광학층(4)은 특별히 한정되지 않고, 광학 필름으로서 일반적으로 이용되는 광학 등방성 또는 광학 이방성의 필름을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 광학층(4)의 구체예로서는, 위상차 필름이나 편광자 보호 필름 등의 투명 필름, 편광자, 시야각 확대 필름, 시야각 제한(엿보기 방지) 필름, 휘도 향상 필름 등의 기능성 필름을 들 수 있다. 광학층(4)은 단층이어도 되고 적층체이어도 된다. 광학층(4)은 배향 액정층이어도 된다. 예컨대, 광학층(4)은 편광자의 한쪽 면 또는 양면에 투명 보호 필름이 첩합된 편광판이어도 된다. 편광판이 한쪽 면에 투명 보호 필름을 구비하는 경우, 편광자와 배향 액정층을 첩합하여도 되고, 투명 보호 필름과 배향 액정층을 첩합하여도 된다.
예컨대, 액정 표시 장치에서는 액정 셀로부터 시인 측에 사출되는 광의 편광 상태를 적절히 변환하여, 시야각 특성을 향상시키는 등의 목적에서, 화상 표시 셀(액정 셀)과 편광자의 사이에 광학 보상 필름으로서의 위상차판이 배치되는 경우가 있다. 유기 EL 표시 장치에서는 외광이 금속 전극층에서 반사하여 경면과 같이 시인되는 것을 억제하기 위해, 셀과 편광판의 사이에 1/4 파장판이 배치되는 경우가 있다.
[접착제층]
상기한 바와 같이, 배향 액정층(1)의 표면에 수지 코트층(6)을 마련하고, 그 위에 접착제층(3)을 개재하여 광학층(4)을 첩합함으로써, 배향 액정 필름(100)에서의 배향 액정층(1)의 가열 내구성을 향상할 수 있다.
접착제층(3)을 구성하는 접착제는, 광학적으로 투명하면, 그의 재료는 특별히 제한되지 않고, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 폴리비닐알코올 등을 들 수 있다. 전술한 수지 코트층(6)에는 비경화형 수지가 이용되는 데에 비하여, 접착제에는 경화형의 조성물이 이용된다. 접착제층(3)의 두께는 피착체의 종류나 접착제의 재료 등에 따라 적절하게 설정된다. 도포 후의 가교 반응에 의해 접착성을 나타내는 경화형의 접착제를 이용하는 경우, 접착제층(3)의 두께는 0.01∼5㎛가 바람직하고, 0.03∼3㎛가 보다 바람직하다.
　접착제로서는, 수계 접착제, 용제계 접착제, 핫멜트 접착제계, 활성 에너지선 경화형 접착제 등의 각종 형태의 것이 이용된다. 이들 중에서도, 접착제층의 두께를 작게 할 수 있는 점에서, 수계 접착제 또는 활성 에너지선 경화형 접착제가 바람직하다.
수계 접착제로서는, 예컨대, 비닐 폴리머계, 젤라틴계, 비닐계 라텍스계, 폴리우레탄계, 이소시아네이트계, 폴리에스테르계, 에폭시계 등의 수용성 또는 수분산성 폴리머를 포함하는 것을 예시할 수 있다. 이와 같은 수계 접착제를 포함하는 접착제층은, 필름 위에 수용액을 도포하고, 건조시킴으로써 형성된다. 수용액의 조제 시에는, 필요에 따라 가교제나 다른 첨가제, 산 등의 촉매를 배합할 수도 있다.
수계 접착제에 배합되는 가교제로서는, 붕산이나 붕사; 카복시산 화합물; 알킬디아민류; 이소시아네이트류; 에폭시류; 모노알데히드류; 디알데히드류; 아미노-포름알데히드 수지; 2가 금속 또는 3가 금속의 염 및 그의 산화물 등을 들 수 있다.
활성 에너지선 경화형 접착제는, 전자선이나 자외선 등의 활성 에너지선의 조사에 의해, 라디칼 중합, 양이온 중합 또는 음이온 중합 가능한 접착제이다. 그 중에서도, 저에너지로 경화 가능한 점에서, 자외선 조사에 의해 라디칼 중합이 개시하는 광 라디칼 중합성 접착제가 바람직하다.
라디칼 중합성 접착제의 모노머로서는, (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물이나, 비닐기를 갖는 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도, (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물이 적합하다. (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물로서는, C1-20 쇄상 알킬(메트)아크릴레이트, 지환식 알킬(메트)아크릴레이트, 다환식 알킬(메트)아크릴레이트 등의 알킬(메트)아크릴레이트; 히드록실기 함유 (메트)아크릴레이트; 글리시딜(메트)아크릴레이트 등의 에폭시기 함유 (메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 라디칼 중합성 접착제는 히드록시에틸(메트)아크릴아미드, N-메틸올(메트)아크릴아미드, N-메톡시메틸(메트)아크릴아미드, N-에톡시메틸(메트)아크릴아미드, (메트)아크릴아미드, (메트)아크릴로일모르폴린 등의 질소 함유 모노머를 포함하고 있어도 된다. 라디칼 중합성 접착제는, 가교 성분으로서, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 1,9-노난디올디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디아크릴레이트, 환상 트리메틸올프로판포르말아크릴레이트, 디옥산글리콜디아크릴레이트, EO 변성 디글리세린테트라아크릴레이트 등의 다관능 모노머를 포함하고 있어도 된다.
광 라디칼 중합성 접착제 등의 광경화형 접착제는 광중합 개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 광중합 개시제는 반응종에 따라 적절히 선택하면 된다. 예컨대, 라디칼 중합성 접착제에는, 광중합 개시제로서, 광 조사에 의해 라디칼을 생성하는 광 라디칼 발생제를 배합하는 것이 바람직하다. 광 라디칼 발생제의 구체예는 후술한다. 광 라디칼 발생제의 함유량은 모노머 100중량부에 대하여 통상적으로 0.1∼10중량부 정도, 바람직하게는 0.5∼3중량부이다. 또한, 라디칼 중합성 접착제를 전자선 경화형으로서 이용하는 경우에는, 광중합 개시제는 특별히 필요하지 않다. 라디칼 중합성 접착제에는, 필요에 따라 카보닐 화합물 등으로 대표되는 광 증감제를 첨가할 수도 있다. 광 증감제는, 전자선에 의한 경화 속도나 감도를 상승시키기 위하여 이용된다. 광 증감제의 사용량은 모노머 100중량부에 대하여 통상적으로 0.001∼10중량부 정도, 바람직하게는 0.01∼3중량부이다.
접착제는, 필요에 따라 적절한 첨가제를 포함하고 있어도 된다. 첨가제의 예로서는 실란 커플링제, 티타늄 커플링제 등의 커플링제, 에틸렌옥사이드 등의 접착 촉진제, 자외선 흡수제, 열화 방지제, 염료, 가공 조제, 이온 트랩제, 산화 방지제, 점착 부여제, 충진제, 가소제, 레벨링제, 발포 억제제, 대전 방지제, 내열 안정제, 내가수분해 안정제 등을 들 수 있다.
배향 액정층(1) 위에 마련된 수지 코트층(6)의 표면 및 광학층(4)의 표면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 접착제를 도포하고, 경화함으로써, 접착제층(3)을 개재하여 수지 코트층(6)이 마련된 배향 액정층(1)과 광학층(4)이 적층된다. 접착제의 경화는, 접착제의 종류에 따라 적절히 선택하면 된다. 예컨대, 수계 접착제는 가열에 의해 경화할 수 있다. 활성 에너지선 경화형 접착제는 자외선 등의 활성 에너지선의 조사에 의해 경화할 수 있다.
[배향 액정 필름의 적층 구성]
지지 기판(8) 위의 배향 액정층(1)의 표면에 수지 코트층(6)이 마련되고, 수지 코트층(6) 위에 접착제층(3)을 개재하여 광학층(4)이 첩합된 배향 액정 필름(103)은, 그대로 광학 부재로서 이용하여도 된다. 이 경우, 지지 기판(8)이 배향 액정 필름(103)의 일부를 구성한다. 도 1에 나타내는 배향 액정 필름(100)과 같이, 배향 액정층(1)으로부터 지지 기판을 박리하여도 된다. 지지 기판의 박리에 의해 노출된 배향 액정층(1)의 표면에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 적절한 점착제층(2)을 적층하여도 된다.
도 5에 나타내는 형태에서는, 지지 기판(8)을 박리한 후의 배향 액정층(1)의 노출면(배향 액정층 형성 시의 기판면)에 점착제층(2)을 적층하고 있지만, 배향 액정 필름은, 배향 액정층 형성 시의 공기면 측에 점착제층을 적층하고, 배향 액정층의 기판면 측에 수지 코트층 및 접착제층을 개재하여 광학층을 첩합한 것이어도 된다.
점착제층(2)을 구성하는 점착제는 특별히 제한되지 않고, 아크릴계 폴리머, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에테르, 불소계 폴리머, 고무계 폴리머 등을 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 이용할 수 있다. 특히, 아크릴계 점착제나 고무계 점착제 등의 투명성이 우수하고, 적당한 젖음성과 응집성과 접착성을 나타내며, 내후성이나 내열성 등이 우수한 점착제가 바람직하다. 점착제층의 두께는 피착체의 종류 등에 따라 적절히 설정되고, 일반적으로는 5∼500㎛ 정도이다.
배향 액정층(1) 위에서의 점착제층(2)의 적층은, 예컨대 미리 시트형으로 형성된 점착제를, 배향 액정층(1)의 표면에 첩합함으로써 행하여진다. 배향 액정층(1) 위에 점착제 조성물을 도포한 후, 용매의 건조, 가교, 광경화 등을 행하여 점착제층(2)을 형성하여도 된다. 배향 액정층(1)과 점착제층(2)의 접착력(투묘력)을 높이기 위하여, 배향 액정층(1)의 표면에 코로나 처리, 플라즈마 처리 등의 표면 처리나 이접착층을 형성한 후에, 점착제층(2)을 적층하여도 된다.
점착제층(2)의 표면에는, 세퍼레이터(9)가 가착되어 있는 것이 바람직하다. 세퍼레이터(9)는 점착제 부착 광학 필름을 화상 표시 셀(50)과 첩합하기까지의 사이에, 점착제층(2)의 표면을 보호한다. 세퍼레이터의 구성 재료로서는, 아크릴, 폴리올레핀, 환상 폴리올레핀, 폴리에스테르 등의 플라스틱 필름이 적합하게 이용된다. 세퍼레이터의 두께는 통상적으로 5∼200㎛ 정도이다. 세퍼레이터의 표면에는 이형 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 이형제로서는, 실리콘계 재료, 불소계 재료, 장쇄 알킬계 재료, 지방산 아미드계 재료 등을 들 수 있다.
지지 기판(8)을 박리한 후의 배향 액정층(1)의 노출면에는, 적절한 접착제층 또는 점착제층을 개재하여 다른 광학층을 적층하여도 된다. 예컨대, 도 6에 나타내는 바와 같이, 배향 액정층(1) 위에 적절한 접착제층(7)을 개재하여 다른 광학층(5)을 적층하여도 된다. 광학층(5)의 위에는 추가로 점착제층(도시하지 않음)이 적층되어 있어도 되고, 점착제층의 표면에는 세퍼레이터가 가착되어 있어도 된다.
배향 액정층(1)으로부터 지지 기판(8)을 박리하고, 지지 기판의 박리에 의해 노출된 배향 액정층(1)의 표면에, 수지 용액을 도포하여 수지 코트층(16)을 형성하여도 된다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 지지 기판의 박리에 의해 노출된 배향 액정층(1)의 표면에 마련된 수지 코트층(16) 위에는, 접착제층(7)을 개재하여 광학층(5)이 첩합되어 있어도 된다.
도 7에서는, 배향 액정층(1)의 양면에 수지 코트층(6, 16)이 마련되어 있지만, 수지 코트층은, 배향 액정층(1)의 편면에만 마련되어 있어도 된다. 지지 기판(8) 위에 배향 액정층(1)이 밀착 적층된 적층체(101)의 배향 액정층(1)의 표면(배향 액정층 형성 시의 공기면)에는 수지 코트층을 형성하지 않고 점착제층이나 접착제층을 개재하여 다른 층을 첩합하고, 배향 액정층(1)으로부터 지지 기판(8)을 박리한 후에, 노출된 배향 액정층(1)의 표면(배향 액정층 형성 시의 기판면)에만 수지 코트층(16)을 형성하여도 된다.
<원편광판>
배향 액정 필름은, 시인성 향상 등을 목적으로 한 디스플레이용 광학 필름으로서 이용할 수 있다. 예컨대, 액정 표시 장치에서는, 액정 셀로부터 시인 측으로 사출되는 광의 편광 상태를 적절히 변환하여, 시야각 특성을 향상시키는 등의 목적으로, 화상 표시 셀(액정 셀)과 편광자의 사이에 광학 보상 필름으로서의 위상차판이 배치되는 경우가 있다.
일 실시형태에서, 배향 액정 필름은, 배향 액정층(1) 위의 수지 코트층(6) 형성면에, 접착제층(3)을 개재하여 광학층(4)으로서의 편광판이 첩합된 원편광판이다. 원편광판은, 2층 이상의 배향 액정층을 구비하는 것이어도 된다.
편광판은, 1층의 편광자만을 포함하는 것이어도 되고, 전술한 바와 같이, 편광자의 한쪽 면 또는 양면에 투명 보호 필름이 첩합되어 있어도 된다. 편광자로서는, 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌·초산비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질을 흡착시켜 1축 연신한 것, 폴리비닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화비닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔계 배향 필름 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 높은 편광도를 가지는 점에서, 폴리비닐알코올이나, 부분 포르말화 폴리비닐알코올 등의 폴리비닐알코올계 필름에, 요오드나 이색성 염료 등의 이색성 물질을 흡착시켜 소정 방향으로 배향시킨 폴리비닐알코올(PVA)계 편광자가 바람직하다. 예컨대, 폴리비닐알코올계 필름에 요오드 염색 및 연신을 실시함으로써, PVA계 편광자가 얻어진다. 수지 기재 위에 PVA계 수지층을 형성하고, 적층체의 상태에서 요오드 염색 및 연신을 행하여도 된다.
편광판과 배향 액정층이 적층된 원편광판에서, 적어도 1층의 배향 액정층은 액정 분자가 호모지니어스 배향되어 있는 것이 바람직하다. 원편광판에서는, 액정 분자가 호모지니어스 배향되어 있는 배향 액정층에서의 액정 분자의 배향 방향과, 편광자의 흡수축 방향이 평행도 직교도 아니도록 배치된다.
예컨대, 원편광판이 배향 액정층을 1층만 포함하는 경우, 배향 액정층(1)은 1/4 파장판이며, 편광자의 흡수축 방향과 액정 분자의 배향 방향(일반적으로는 지상축 방향)이 이루는 각은 45°로 설정된다. 편광자의 흡수축 방향과 액정 분자의 배향 방향이 이루는 각은 35∼55°이어도 되고, 40∼50°이어도 되며, 43∼47°이어도 된다.
편광판(4)과 1/4 파장판으로서의 배향 액정층(1)이, 양자의 광학축이 이루는 각이 45°가 되도록 적층된 구성에서는, 추가로, 광학층(5)으로서, 액정 분자가 기판면에 대하여 수직 배향(호메오트로픽 배향)하고 있는 배향 액정층을 구비하고 있어도 된다. 편광판 위에, 1/4 파장판으로서의 배향 액정층(1)과 포지티브 C 플레이트로서 기능하는 호메오트로픽 배향 액정층(5)이 순서대로 적층됨으로써, 경사 방향으로부터의 외광에 대해서도 반사광을 차폐 가능한 원편광판을 형성할 수 있다. 편광판 위에, 호메오트로픽 배향 액정층(포지티브 C 플레이트)과 호모지니어스 배향 액정층(포지티브 A 플레이트인 1/4 파장판)이 순서대로 적층되어 있어도 된다.
도 6, 7에 나타내는 바와 같이, 광학층으로서의 편광판(4)에 복수의 배향 액정층(1, 5)이 적층된 원편광판에서, 배향 액정층(1, 5)은 어느 것도 호모지니어스 배향 액정층이어도 된다. 이 경우, 편광판(4)에 가까운 측에 배치되는 배향 액정층(1)이 1/2 파장판이고, 편광판으로부터 먼 측에 배치되는 배향 액정층(5)이 1/4 파장판인 것이 바람직하다. 이 적층 구성에서는, 1/2 파장판의 지상축 방향과 편광자의 흡수축 방향이 이루는 각이 75°±5°, 1/4 파장판의 지상축 방향과 편광자의 흡수축 방향이 이루는 각이 15°±5°가 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 적층 구성의 원편광판은, 가시광의 넓은 파장 범위에 걸쳐 원편광판으로서 기능하기 때문에, 반사광의 착색을 저감할 수 있다.
편광판(4)에 복수의 배향 액정층(1, 5)이 적층된 원편광판은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 배향 액정층(1)과 배향 액정층(5)의 사이에 수지 코트층(6)이 배치되어, 배향 액정층(1)과 편광판(4)의 사이에는 수지 코트층을 구비하지 않는 구성이어도 된다. 예컨대, 도 3에 나타내는 바와 같이, 배향 액정층(1)의 표면에 수지 코트층(6)을 마련한 후, 수지 코트층(6) 위에 접착제층(7)을 개재하여 배향 액정층(5)을 첩합함으로써, 도 9에 나타내는 바와 같이, 배향 액정층(1)의 수지 코트층(6) 형성면 위에, 접착제층(7)을 개재하여 배향 액정층이 첩합된 적층체(배향 액정 필름)(113)가 얻어진다. 이 적층체로부터 지지 기판(8)을 박리하고, 지지 기판의 박리에 의해 노출된 배향 액정층(1) 위에, 점착제층(12)을 개재하여 편광판(4)을 첩합함으로써, 도 8에 나타내는 바와 같이, 배향 액정층(1)의 한쪽 면에 수지 코트층(6)을 마련하고, 그 위에 접착제층(7)을 개재하여 배향 액정층(5)이 적층되며, 배향 액정층(1)의 다른 쪽 면에 점착제층(12)을 개재하여 편광판(4)이 첩합된 적층체(107)가 얻어진다.
이 적층체(107)의 일 실시형태에서는, 편광판(4)에 가까운 측에 배치되어 있는 배향 액정층(1)이 1/4 파장판으로서의 호모지니어스 배향 액정층이고, 편광판(4)으로부터 먼 측에 배치되어 있는 배향 액정층(5)이 포지티브 C 플레이트로서의 호메오트로픽 배향 액정층이다. 이 실시형태에서는, 배향 액정층(1)의 수지 코트층 형성면(6) 위에 접착제층(7)을 개재하여 배향 액정층(5)이 첩합된다.
접착제층(7)은, 경화성 재료인 접착제의 경화에 의해 형성되지만, 배향 액정층(1) 위에는 비경화형의 수지 코트층(6)이 형성되어 있기 때문에, 가열에 의한 배향 액정층(1)의 정면 리타데이션의 변화가 억제된다. 배향 액정층(1)의 편광판(4)과의 첩합면에는 수지 코트층이 마련되어 있지 않지만, 배향 액정층(1)과 편광판(4)은, 점착제층(12)(비경화형 재료)을 개재하여 첩합되어 있기 때문에, 배향 액정층 위에 직접 접착제층이 형성되는 경우에 보여지는 바와 같은 가열 내구성의 저하는 생기기 어렵다.
이와 같이, 도 8에 나타내는 적층체(107)는, 호모지니어스 배향 액정층(1) 위에 비경화형의 수지 코트층(6)이 마련되고, 그 위에 접착제층(7)을 개재하여 포지티브 C 플레이트(광학층)로서의 배향 액정층(5)이 첩합된 구성을 갖기 때문에, 고온 환경에 장시간 노출된 경우에도, 정면 리타데이션의 변화가 작고, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치 등의 원편광판으로서 적합하게 이용된다. 또한, 적층체(107)에서, 포지티브 C 플레이트인 배향 액정층(5)은 접착제층(7)과 접하고 있지만, 포지티브 C 플레이트는 정면 리타데이션이 대략 0이기 때문에, 적층체(107)를 고온 환경에 장시간 노출하여도 정면 리타데이션의 변화는 거의 생기지 않는다.
[화상 표시 장치]
도 10은 화상 표시 장치의 적층 구성예를 나타내는 단면도이고, 화상 표시 셀(50)의 표면에, 점착제층(2)을 개재하여 배향 액정층(1)을 구비하는 배향 액정 필름이 첩합되어 있다. 배향 액정 필름은, 2층 이상의 배향 액정층을 구비하는 것이어도 된다. 화상 표시 셀(50)로서는, 액정 셀이나 유기 EL 셀 등을 들 수 있다.
상기와 같이, 배향 액정 필름은, 배향 액정층의 표면에 수지 코트층을 마련함으로써, 배향 액정층의 가열 내구성이 향상되어 있다. 표면에 수지 코트층이 형성된 배향 액정층을 구비하는 화상 표시 장치는, 가열 환경에 장시간 노출된 경우에도 배향 액정층의 리타데이션의 변화가 작기 때문에, 시인성의 변화가 작고, 가열 내구성이 우수하다.
[실시예]
이하에, 배향 액정 필름의 제작예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기의 예로 한정되는 것은 아니다.
[호모지니어스 배향 액정 필름의 제작]
<비교예 1>
네마틱 액정상을 나타내는 광중합성 액정 화합물(바스프(BASF) 제조 'Paliocolor LC242')을 시클로펜타논에 용해하여, 고형분 농도 30중량%의 용액을 조제하였다. 이 용액에, 계면활성제(빅·케미 제조 'BYK-360') 및 광중합 개시제(아이지엠 레진스(IGM Resins) 제조 'Omnirad 907')를 첨가하여, 액정성 조성물 용액을 조제하였다. 레벨링제 및 중합 개시제의 첨가량은 광중합성 액정 화합물 100중량부에 대하여 각각 0.01중량부 및 3중량부로 하였다.
필름 기재로서, 2축 연신 노보넨계 필름(일본제온 제조 '제오노아 필름', 두께: 33㎛, 정면 리타데이션: 135nm)을 이용하였다. 필름 기재의 표면에, 상기의 액정성 조성물을 건조 후의 두께가 1㎛가 되도록 바 코터에 의해 도포하고, 100℃에서 3분간 가열하여 액정을 배향시켰다. 실온으로 냉각한 후, 질소 분위기 하에서, 적산 광량 400mJ/㎠의 자외선을 조사하여 광경화를 행하고, 필름 기재 위에 호모지니어스 배향 액정층이 형성된 적층체를 얻었다.
<실시예 1∼6>
시클로펜타논과 초산에틸의 혼합 용매에, 표 1에 나타내는 수지를 고형분 농도 3중량%가 되도록 용해하여, 수지 용액을 조제하였다. 비교예 1의 적층체의 배향 액정층의 표면에, 와이어 바(#10)로 수지 용액을 도포한 후, 85℃에서 가열하여 용매를 제거하고, 배향 액정층의 표면에 수지 코트층을 형성하였다. 또한, 표 1에서, 실시예 1∼3의 아크릴 수지는 쿠스모토카세이로부터 입수한 것이며, 실시예 4∼6 및 비교예 3의 에폭시 수지는 미쓰비시케미컬로부터 입수한 것이다.
<비교예 2>
비교예 1의 적층체의 배향 액정층의 표면에, 와이어 바(#10)로 시클로펜타논을 도포한 후, 85℃에서 1분간 가열하여 용매를 제거하였다.
<비교예 3>
시클로펜타논과 초산에틸의 혼합 용매에, 에폭시 당량 약 190의 비스페놀 A형 에폭시 수지(미쓰비시케미컬 제조 'jER828' 및 광양이온 중합 개시제(산아프로제 'CPI100P')를, 에폭시 수지 농도가 3중량%가 되도록 용해하여 광경화성의 수지 조성물(용액)을 조제하였다. 비교예 1의 적층체의 배향 액정층의 표면에, 와이어 바(#10)로 조성물을 도포한 후, 85℃로 가열하여 용매를 제거하고, 그 후 자외선을 조사하여 에폭시 수지를 광경화하였다.
[배향 액정층을 구비하는 편광판(원편광판)의 제작]
두께 20㎛의 무연신 노보넨계 필름(일본제온 제조 '제오노아 필름')의 편면에, UV 경화형 접착제를 개재하여 두께 5㎛의 PVA계 편광자가 마련된 적층체(편보호 편광판)를 준비하였다.
히드록시에틸아크릴아미드(코진 제조 'HEAA') 62중량부, 아크릴로일모르폴린(코진 제조 'ACMO') 25중량부, PEG400#디아크릴레이트(쿄에이샤카가쿠 제조 '라이트 아크릴레이트 9EG-A') 7중량부, 및 광중합 개시제(아이지엠 레진스 제조 'Omnirad 907') 3중량부, 및 2,4-디에틸티오크산톤(일본화약 제조 '카야큐어 DETX-S') 3중량부를 혼합하여, UV 경화형 접착제 조성물을 조제하였다. 이 접착제를, 상기의 편보호 편광판의 표면에 약 1㎛의 두께로 도포하고, 접착제의 도포층 위에, 실시예 1∼6 및 비교예 1∼3의 적층체의 배향 액정층 측의 면을 첩합한 후, 적산광량 1000mJ/㎠의 자외선을 조사하여 접착제를 경화시켰다. 첩합 시에, 편광자의 흡수축 방향과, 배향 액정층에서의 액정 분자의 배향 방향(필름 기재의 지상축 방향)이 이루는 각을 45°로 하였다.
배향 액정 필름으로부터 필름 기재를 박리하고, 배향 액정 필름의 표면에, 두께 15㎛의 아크릴계 점착 시트를 첩합하여, 편보호 편광판의 편광자 위에 UV 경화형 접착제층을 개재하여 배향 액정층이 첩합되고, 그 위에 아크릴계 점착 시트를 구비하는 편광판을 얻었다. 실시예 1∼6 및 비교예 3에서는, 접착제층과 배향 액정층의 사이에, 두께 약 300nm의 수지층이 형성되어 있었다.
[평가]
<외관>
수지 코트층을 형성 후(비교예 2는 시클로펜타논에 의한 표면 처리 후)의 필름 표면을 육안으로 관찰하고, 석출물이 확인되지 않은 것을 OK, 석출물이 확인된 것을 NG로 하였다.
<리타데이션 변화>
상기의 편광판의 점착제층을 유리판에 첩합하여 평가용 시료를 제작하였다. 위상차계(오지계측기기 제조 'KOBRA 21-ADH')에 의해 파장 590nm의 정면 리타데이션을 측정한 후, 평가용 시료를 85℃의 공기 순환식 항온 오븐에 120시간 투입하였다. 오븐으로부터 시료를 취출한 후, 다시 정면 리타데이션을 측정하고, 가열 시험 전후의 리타데이션의 변화율을 산출하였다.
<색상 변화>
상기의 편광판의 점착제층을 코닝 제조의 무알칼리 유리에 첩합하여 평가용 시료를 제작하였다. 평가용 시료의 무알칼리 유리 아래에 알루미늄 증착 폴리에스테르 필름(도레이어드밴스드필름 제조 'DMS-X42')을 배치하고, 분광 측색계(코니카미놀타 제조 'CM-2600d'를 이용하여, 편광판 측으로부터 광을 조사하고, SCI 방식으로 반사광의 색상(Lab 색 공간에서의 a* 및 b*의 값)을 측정하였다. 그 후, 평가용 시료를 85℃의 공기 순환식 항온 오븐에 120시간 투입하였다. 오븐으로부터 시료를 취출한 후, 다시 알루미늄 증착 폴리에스테르 필름 위에서 반사광의 색상을 측정하고, 가열 시험 전후에서의 반사광의 색상의 변화량 √{(Δa*)2+(Δb*)2}을 산출하였다.
상기의 실시예 1∼6 및 비교예 1∼3에서의 수지 코트층의 형성에 이용한 수지 종, 및 배향 액정 필름의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00001
배향 액정층의 표면 처리를 실시하지 않은 비교예 1에서는, 가열 시험 전후의 Re 변화량이 3%, 반사광의 색상 변화가 2.2인 것에 비하여, 시클로펜타논에 의한 처리를 실시한 비교예 2에서는, Re 변화가 억제되고, 이에 따라 반사광의 색상의 변화도 억제되어 있었다. 그러나, 비교예 2에서는, 배향 액정층의 표면에 석출물이 확인되어, 외관 불량이 생겨 있었다.
비경화형의 수지를 이용하여, 배향 액정층 위에 수지 코트층을 형성한 실시예 1∼6에서는, 비교예 1에 비하여 Re 변화 및 반사광의 색상 변화가 억제되어 있고, 또한 외관도 양호하였다. 실시예 1의 수지 코트층 표면을 테트라히드로푸란에 용해시켜 수지분을 추출하고, MALDI-TOF 질량 분석에 의해 분석하였더니, 미반응의 액정 모노머가 확인되었다. 이들 결과로부터, 수지 용액을 도포함으로써, 배향 액정층 중의 미경화물 등이 추출되고, 이것이 수지 코트층 내에 취입되는 것이, 배향 액정층의 가열 내구성 향상에 기여하고 있다고 생각된다.
광 양이온 경화성의 수지 조성물을 이용하여, 배향 액정층 위로의 코팅 후에 수지층의 UV 경화를 행한 비교예 3에서는, 가열 내구 시험 후에 정면 Re가 저감하고 있어, 가열 내구성이 불충분했다. 이들 결과로부터, 배향 액정층 위에 비경화형의 수지 코트층을 형성함으로써, 배향 액정층의 가열 내구성을 향상하고, 리타데이션의 변화가 작으며, 반사광의 착색이나 색의 변화가 적은 원편광판이 얻어지는 것을 알 수 있다.
[복수의 배향 액정층을 구비하는 원편광판의 제작예]
<호모지니어스 배향 액정층의 제작>
식 (I)로 나타내는 화합물: 55중량부, 식 (II)로 나타내는 화합물: 25중량부, 및 식 (III)으로 나타내는 화합물: 20중량부를, 시클로펜타논: 400중량부에 첨가하고, 60℃로 가온하여 교반·용해시킨 후, 실온으로 냉각하여, 고형분 농도 20중량%의 용액을 조제하였다.
Figure pct00002
이 용액에 계면활성제(디아이씨(DIC) 제조 '메가팩 F-554'): 0.2중량부, 광중합 개시제(아이지엠 레진스 제조 'Omnirad 907'): 3중량부, 및 p-메톡시페놀: 0.1중량부를 첨가하여 액정성 조성물 용액을 조제하였다.
필름 기재로서, 트리아세틸셀룰로오스 필름 위에 러빙 처리된 배향막을 구비한 필름을 이용하였다. 필름 기재의 배향막 위에, 상기의 액정성 조성물을 스핀 코트에 의해 도포하고, 100℃로 2분간 가열하여 액정을 배향시켰다. 실온으로 냉각한 후, 질소 분위기 하에서, 적산 광량 900mJ/㎠의 자외선을 조사하여 광경화를 행하고, 필름 기재 위에 호모지니어스 배향 액정층(두께 4㎛)이 형성된 적층체 A를 얻었다. 배향 액정층을 유리판 위에 전사하여 정면 리타데이션을 측정하였더니, 파장 550nm의 정면 리타데이션 R(550)은 130nm이고, 파장 550nm의 정면 리타데이션 R(550)과 파장 450nm 정면 리타데이션 R(450)의 비 R(450)/R(550)은 0.85이었다.
<호메오트로픽 배향 액정층의 제작>
하기의 화학식(n=0.35이고, 편의상 블록 폴리머체로 나타내고 있음)의 중량 평균 분자량 5000의 측쇄형 액정 폴리머: 20중량부, 네마틱 액정상을 나타내는 중합성 액정 화합물(바스프 제조 'Paliocolor LC242'): 80중량부, 및 광중합 개시제(아이지엠 레진스 제조 'Omnirad 907'): 5중량부를 시클로펜타논 400중량부에 용해하여 액정성 조성물을 조제하였다.
Figure pct00003
필름 기재로서, 2축 연신 노보넨계 필름(일본제온 제조 '제오노아 필름', 두께: 52㎛, 정면 리타데이션: 50nm)을 이용하였다. 필름 기재의 표면에, 상기의 액정성 조성물을 건조 후의 두께가 1㎛가 되도록 바 코터에 의해 도포하고, 80℃에서 2분간 가열하여 액정을 배향시킨 실온으로 냉각한 후, 질소 분위기 하에서 700mJ/㎠의 자외선을 조사하여, 액정 모노머를 광경화시켜, 필름 기재 위에 호메오트로픽 배향 액정층이 형성된 적층체 B를 얻었다.
<점착 시트의 제작>
반응 용기에, 모노머로서 아크릴산부틸: 92중량부, N-아크릴로일모르폴린: 5중량부, 아크릴산: 2.9중량부, 및 아크릴산 2-히드록시에틸: 0.1중량부, 및 중합 개시제로서 2,2'-아조비스이소부티로니트릴: 0.1중량부를 초산에틸과 함께 더하여, 질소 가스 기류 하, 55℃로 8시간 반응시켰다. 그 후, 반응액에 초산에틸을 더하여, 중량 평균 분자량 178만의 아크릴계 폴리머의 용액을 얻었다. 이 용액에, 폴리머 100중량부에 대하여, 가교제로서 디벤조일퍼옥사이드(일본유지 제조 '나이퍼 BMT'): 0.15중량부, 및 트리메틸올프로판/톨릴렌디이소시아네이트 부가물(도소 제조 '코로네이트 L'): 0.6중량부를 배합하여 점착제 조성물을 얻었다. 이 점착제 조성물을 이형 필름(실리콘 이형 처리한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름)의 이형 처리면에 도포하고, 150℃에서 건조 및 가교 처리를 행하여, 두께가 5㎛인 점착 시트를 제작하였다.
<실시예 7>
초산에틸에, 메타크릴산메틸과 3-메타크릴아미드페닐보론산을 97:3의 중량비로 공중합한 중량 평균 분자량 80000의 아크릴계 폴리머를, 고형분 농도 3중량%가 되도록 용해하여, 수지 용액을 조제하였다. 적층체 A의 호모지니어스 배향 액정층의 표면에, 와이어 바(#10)로 수지 용액을 도포한 후, 85℃에서 가열하여 용매를 제거하고, 호모지니어스 배향 액정층의 표면에 두께 약 300nm의 수지 코트층을 형성하여, 필름 기재 위에 호모지니어스 배향 액정층 및 수지 코트층을 순서대로 구비하는 적층체 D를 얻었다.
적층체 D의 수지 코트층 위에, 상기의 UV 경화형 접착제를 약 1㎛의 두께로 도포하고, 접착제의 도포층 위에, 적층체 B의 호메오트로픽 배향 액정층 측의 면을 첩합한 후, 적산 광량 1000mJ/㎠의 자외선을 조사하여 접착제를 경화시켰다.
그 후, 호모지니어스 배향 액정층의 표면으로부터 필름 기재를 박리 제거하고, 노출된 호모지니어스 배향 액정층 위에, 상기의 점착제층을 개재하여, 편보호 편광판의 편광자 측의 면을 첩합하였다. 첩합 시에, 편광자의 흡수축 방향과 호모지니어스 배향 액정층에서의 액정 분자의 배향 방향(필름 기재의 배향막의 러빙 방향)이 이루는 각을 45°로 하였다. 그 후, 호메오트로픽 배향 액정층의 표면으로부터 필름 기재를 박리 제거하고, 편보호 편광판의 편광자 측의 면에, 점착제층을 개재하여 호모지니어스 배향 액정층이 첩합되며, 그 위에 수지 코트층 및 접착제층을 개재하여 호메오트로픽 배향 액정층이 첩합된 적층체(원편광판)를 얻었다.
<비교예 4>
실시예 7과 마찬가지로 하여, 호모지니어스 배향 액정층의 표면에 두께 약 300nm의 수지 코트층을 형성하여, 적층체 D를 얻었다. 적층체 D의 수지 코트층 위에, 상기의 점착제층을 개재하여, 편보호 편광판의 편광자 측의 면을 첩합하였다. 첩합 시에, 편광자의 흡수축 방향과 호모지니어스 배향 액정층에서의 액정 분자의 배향 방향(필름 기재의 배향막의 러빙 방향)이 이루는 각을 45°로 하였다.
그 후, 호모지니어스 배향 액정층의 표면으로부터 필름 기재를 박리 제거하고, 노출된 호모지니어스 배향 액정층 위에, 상기의 UV 경화형 접착제를 약 1㎛의 두께로 도포하고, 접착제의 도포층 위에, 적층체 B의 호메오트로픽 배향 액정층 측의 면을 첩합한 후, 적산광량 1000mJ/㎠의 자외선을 조사하여 접착제를 경화시켰다. 그 후, 호메오트로픽 배향 액정층의 표면으로부터 필름 기재를 박리 제거하고, 편보호 편광판의 편광자 측의 면에, 점착제층을 개재하여 수지 코트층과 호모지니어스 배향 액정층의 적층체가 첩합되어, 호모지니어스 배향 액정층 위에, 접착제층을 개재하여 호메오트로픽 배향 액정층이 첩합된 적층체(원편광판)를 얻었다.
<실시예 8>
아크릴계 폴리머의 용액 대신, 아크릴계 폴리머와 에폭시 수지(미쓰비시케미컬 제조 'jER YX7200B35')를 85:15의 중량비로 포함하는 고형분 농도 3중량%의 메틸에틸케톤 용액을 이용하였다. 그 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 호모지니어스 배향 액정층의 표면에 두께 약 300nm의 수지 코트층을 형성하였다. 그 후에는 실시예 7과 마찬가지로 하여, 편보호 편광판의 편광자 측의 면에, 점착제층을 개재하여 호모지니어스 배향 액정층이 첩합되고, 그 위에 수지 코트층 및 접착제층을 개재하여 호메오트로픽 배향 액정층이 첩합된 적층체(원편광판)를 얻었다.
<실시예 9>
수지 코트층의 두께를 약 600nm로 변경한 것 이외에는 실시예 8과 마찬가지로 하여 원편광판을 제작하였다.
<비교예 5>
실시예 8과 마찬가지로 하여, 아크릴계 폴리머와 에폭시 수지의 혼합 수지 용액을 이용하여, 호모지니어스 배향 액정층의 표면에, 두께 약 300nm의 수지 코트층을 형성하였다. 그 후에는 비교예 4와 마찬가지로 하여, 편보호 편광판의 편광자 측의 면에, 점착제층을 개재하여 수지 코트층과 호모지니어스 배향 액정층의 적층체가 첩합되고, 호모지니어스 배향 액정층 위에, 접착제층을 개재하여 호메오트로픽 배향 액정층이 첩합된 적층체(원편광판)를 얻었다.
[평가]
실시예 7∼9 및 비교예 4, 5의 원편광판의 호메오트로픽 배향 액정층 측의 면에, 두께 15㎛의 아크릴계 점착 시트를 첩합하고, 이 점착 시트를 유리판에 첩합하여 평가용 시료를 제작하였다. 위상차계(오지계측기기 제조 'KOBRA 21-ADH')에 의해 파장 590nm의 정면 리타데이션(초기값)을 측정한 후, 평가용 시료를 85℃의 공기 순환식 항온 오븐에 투입하고, 120시간 후, 240시간 후 및 500시간 후에 정면 리타데이션을 측정하여 초기값으로부터의 변화율을 산출하였다.
상기의 실시예 7∼9 및 비교예 4, 5의 원편광판의 적층 구성, 수지 코트층의 폴리머 종 및 두께, 및 가열 내구 시험(120시간 후, 240시간 후 및 500시간 후)의 정면 리타데이션의 변화율을 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00004
호모지니어스 배향층에 접하여 접착제층을 마련하여 호메오트로픽 배향 액정층을 첩합한 비교예 4, 5에서는, 120시간의 가열 시험에 의해, 1% 이상의 정면 리타데이션의 저하가 보여진 데에 비하여, 호모지니어스 배향 액정층 위에 수지 코트층을 마련하고, 그 위에 접착제층을 개재하여 호메오트로픽 배향 액정층을 첩합한 실시예 7∼9에서는, 가열 내구 시험에 의한 정면 리타데이션의 변화가 억제되어 있었다.
이들 결과로부터, 호모지니어스 배향 액정층과 경화형의 접착제층이 접하지 않도록 수지 코트층을 마련함으로써, 배향 액정층의 가열 내구성이 향상되어, 리타데이션의 변화가 억제되는 것을 알 수 있다. 실시예 8과 실시예 9의 대비로부터, 수지 코트층의 두께가 큰 쪽이, 가열 내구성이 높아지는(리타데이션 변화가 억제되는) 경향이 있는 것을 알 수 있다.
1: 배향 액정층
6: 수지 코트층
8: 지지 기판
4: 광학층(편광판)
5: 광학층(배향 액정층)
3, 7: 접착제층
2, 12: 점착제층
9: 세퍼레이터
50: 화상 표시 셀

Claims (23)

  1. 액정 분자가 배향된 제1 배향 액정층, 상기 제1 배향 액정층의 제1 주면에 접하는 수지 코트층, 및 상기 수지 코트층 위에 접착제층을 개재하여 첩합된 광학층을 구비하고,
    상기 수지 코트층은 비경화형 수지층인,
    배향 액정 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수지 코트층의 유리전이온도가 20℃ 이상인, 배향 액정 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착제층의 두께가 0.01∼5㎛인, 배향 액정 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제층을 구성하는 접착제가 활성 에너지선 경화형의 접착제인, 배향 액정 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학층이 편광자, 투명 필름, 또는 다른 배향 액정층인, 배향 액정 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 코트층의 두께가 0.05∼3㎛인, 배향 액정 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 코트층을 구성하는 수지 재료의 중량 평균 분자량이 2만 이상인, 배향 액정 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 코트층이, 비경화형의 아크릴 수지 또는 비경화형의 에폭시 수지를 포함하는, 배향 액정 필름.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 코트층에 상기 제1 배향 액정층을 구성하는 액정 화합물의 미경화물이 포함되어 있는, 배향 액정 필름.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 배향 액정층의 제2 주면 측에 점착제층을 구비하는, 배향 액정 필름.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 배향 액정층에서, 액정 분자가 호모지니어스 배향되어 있는, 배향 액정 필름.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광학층이 편광자를 포함하고,
    상기 제1 배향 액정층에서의 액정 분자의 배향 방향과, 상기 편광자의 흡수축 방향이 이루는 각이 10∼80°인, 배향 액정 필름.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 광학층은, 액정 분자가 호메오트로픽 배향되어 있는 제2 배향 액정층이고,
    상기 제1 배향 액정층의 제2 주면 측에 편광판이 첩합되어 있는, 배향 액정 필름.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 배향 액정층과 상기 편광판이 점착제층을 개재하여 첩합되어 있는, 배향 액정 필름.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 점착제층이 상기 제1 배향 액정층의 제2 주면에 접하고 있는, 배향 액정 필름.
  16. 화상 표시 셀 위에, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 배향 액정 필름이 배치된 화상 표시 장치.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 배향 액정 필름의 제조 방법으로서,
    상기 제1 배향 액정층의 제1 주면에, 수지와 유기 용매를 포함하는 수지 용액을 도포하여 상기 수지 코트층을 형성하고,
    상기 수지 코트층과 상기 광학층을 접착제를 개재하여 첩합하는,
    배향 액정 필름의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 수지 용액을 도포한 후, 상기 광학층을 첩합하기 전에 40∼150℃로 가열을 행하는, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    광중합성 액정 모노머를 함유하는 액정성 조성물을 지지 기판 위에 도포하고,
    상기 지지 기판 위의 액정성 조성물을 가열하여, 액정 모노머를 액정 상태로 하여 배향시키며,
    광 조사에 의해 상기 액정 모노머를 중합 또는 가교함으로써,
    상기 제1 배향 액정층을 형성하는, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 지지 기판이 수지 필름인, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 지지 기판 위에 상기 제1 배향 액정층이 마련된 상태에서, 상기 제1 배향 액정층의 상기 지지 기판과 접하고 있지 않은 면에, 상기 수지 용액을 도포하는, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  22. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 제1 배향 액정층으로부터 상기 지지 기판을 박리하고,
    지지 기판의 박리에 의해 노출된 제1 배향 액정층의 표면에, 상기 수지 용액을 도포하는, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지 용액의 유기 용매는, 상기 광중합성 액정 모노머에 대한 용해성을 갖고, 또한 상기 광중합성 액정 모노머의 광경화물에 불용 또는 난용인, 배향 액정 필름의 제조 방법.
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