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KR100818947B1 - 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층을 가지는 광학보상 시트 - Google Patents

액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층을 가지는 광학보상 시트 Download PDF

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KR100818947B1
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Abstract

광학 보상 시트는, 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향되어 있는 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층 및 투명 지지체를 포함한다. 광학 보상 시트는 10 내지 1,000 nm 범위의 면내 레타데이션 값(Re) 을 가지며, 또한, 10 내지 1,000 nm 범위의 두께 방향의 레타데이션 값 (Rth)을 가진다.

Description

액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층을 가지는 광학 보상 시트{OPTICAL COMPENSATION SHEET HAVING OPTICAL ANISOTROPIC LAYER FORMED FROM LIQUID CRYSTAL MOLECULES}
도 1은 투과형 액정 표시 장치의 기본적인 구성을 도식화한 그림이다.
도 2는 반사형 액정 표시 장치의 기본적인 구성을 도식화한 그림이다.
본 발명은 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층을 가지는 광학 보상 시트에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 광학 보상 시트가 장착된 타원 편광판, 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 통상 액정 셀, 편광 소자, 및 광학 보상 시트 (위상차판)를 가진다. 투과형 액정 표시 장치에서는, 2개의 편광 소자가 액정 셀의 양측에 배치되어 있으며, 하나 또는 2개의 광학 보상 시트가 액정 셀과 편광 소자 사이에 배치되어 있다. 반면, 반사형 액정 표시 장치는, 순서대로 적층되어 있는 반사판, 액정 셀, 하나의 광학 보상 시트, 및 하나의 편광 소자를 포함한다.
액정 셀은, 한쌍의 기판, 로드상 (rod-like) 액정성 분자 및 전극층을 포함한다. 로드상 액정성 분자는 기판들 사이에 제공되어 있으며, 전극층은 로드상 액정성 분자에 전압을 인가하는 기능을 가진다. 셀에 있어서 로드상 액정성 분자의 배향에 따라 여러 표시 모드가 제안되어 있다. 투과형에 있어서의 표시 모드의 예로는 TN (twisted nematic) 모드, IPS (in-plane switching) 모드, FLC (ferroelectric liquid crystal) 모드, OCB (optically compensatory bend) 모드, STN (super twisted nematic) 모드, VA (vertically aligned) 모드 및 ECB (electrically controlled birefringence) 모드가 있다. 반사형에 있어서의 모드의 예로는 TN 모드, HAN (hybrid aligned nematic) 모드 및 GH (guest-host) 모드가 포함된다.
광학 보상 시트는, 표시되는 영상이 바람직하지 못하게 착색되는 것을 방지하고 액정 셀의 시야각을 확대시키기 때문에 다양한 액정 표시장치에서 광범위하게 사용된다. 광학 보상 시트로는 연신 복굴절 중합체 필름이 종래부터 사용되어 왔다.
연신 복굴절 중합체 필름 대신, 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층을 가지는 광학 보상 시트가 제안되었다. 광학 이방성 층은 투명 지지체 상에 제공되어 있다. 액정성 분자는 다양한 배향 형태를 가지기 때문에, 액정성 분자로부터 얻어지는 광학 보상 시트는 종래의 연신 복굴절 중합체 필름으로부터는 얻어질 수 없는 특정한 광학적 특성을 가진다.
광학 보상 시트의 광학적 특성은, 액정 셀의 광학적 특성, 즉, 액정 셀의 표 시 모드에 따라 고안된다. 광학 보상 시트가 액정성 분자를 사용하여 제조될 경우, 다양한 광학적 특성이 액정 셀의 표시 모드에 따라 실현될 수 있다.
다양한 표시 모드의 액정 셀에 있어서, 액정성 분자를 사용한 광학 보상 시트가 제안되어 있다. 예를 들어 TN 모드의 액정 셀을 위한 광학 보상 시트는 일본 특허 공개 평6(1994)-214116호 공보, 미국 특허 제5,583,679호, 동 제5,646,703호, 및 독일 특허 공보 3,911,620A1호에 기재되어 있다. IPS 또는 FLC 모드의 액정 셀을 위한 보상 시트는 일본 특허 공개 평10(1998)-54982호 공보에 기재되어 있다. OCB 또는 HAN 모드를 위한 보상 시트는 미국 특허 제5,805,253호 및 국제 특허 출원 WO96/37804호에 기재되어 있다. STN 모드를 위한 보상 시트는 일본 특허 공개 평9(1997)-26572호 공보에 기재되어 있다. VA 모드를 위한 보상 시트는 일본 특허 제2,866,372호에 기재되어 있다.
종래의 연신 복굴절 중합체 필름을 대신하여, 액정성 분자를 사용하는 광학 보상 시트에 의해 종래보다도 더욱 정확하게 액정 셀의 광학적 보상이 실현될 수 있다.
그러나, 본 발명자들은, 종래의 광학 보상 시트가, 다수의 본질적으로 수직으로 배향된 로드상 액정성 분자를 포함하는 액정 셀 (예를 들어 VA, OCB 또는 HAN 모드의 액정 셀)을 유효하게 광학적으로 보상할 수 없음을 알아내었다.
따라서, 본 발명의 목적은 다수의 본질적으로 수직으로 배향된 로드상 액정상 분자를 포함하는 액정 셀을 유효하게 광학적으로 보상할 수 있는 광학 보상 시 트를 제공하는 것이다.
본 발명은 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향되어 있는 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층 및 투명 지지체를 가지며, 10 내지 1,000 nm 범위의 하기 식으로 정의되는 면내 레타데이션 (retardation) 값을 가지고, 10 내지 1,000 nm 범위의 하기 식으로 정의되는 두께 방향의 레타데이션 값을 가지는 광학 보상 시트를 제공한다:
Re = (nx - ny ) x d
Rth = [{(nx + ny) / 2} - nz] x d
[식 중, Re는 면내 레타데이션 값이고; Rth는 두께 방향의 레타데이션 값이고; nx 및 ny는 각각 광학 보상 시트의 면내 굴절율이고; nz는 광학 보상 시트의 두께 방향의 굴절율이고; d는 광학 보상 시트의 두께이다].
또한 본 발명은, 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향되어 있는 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층 및 투명 지지체를 가지는 광학 보상 시트, 편광막, 및 투명 보호 필름을 포함하며, 광학 보상 시트가 10 내지 1,000 nm 범위의 상기 식으로 정의되는 면내 레타데이션 값, 및 10 내지 1,000 nm 범위의 상기 식으로 정의되는 두께 방향의 레타데이션 값을 가지는 타원 편광판을 제공한다.
또한, 본 발명은 VA 모드의 액정 셀 및 그의 양측에 배치된 2개의 편광 소자를 포함하는 액정 표시 장치로서, 하나 이상의 편광 소자가 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향되어 있는 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층 및 투명 지지체를 갖는 광학 보상 시트, 편광막, 및 투명 보호 필름을 포함하며, 광학 보상 시 트가 10 내지 1,000 nm 범위의 상기 식으로 정의되는 면내 레타데이션 값, 및 10 내지 1,000 nm 범위의 상기 식으로 정의되는 두께 방향의 레타데이션 값을 가지는 액정 표시 장치도 제공한다.
본 발명자들은 연구의 결과, 마침내 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향되어 있는 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층 및 투명 지지체를 가지며, 10 내지 1,000 nm 범위의 면내 레타데이션 값, 및 10 내지 1,000 nm 범위의 두께 방향의 레타데이션 값을 가지는 광학 보상 시트에 의해, 본질적으로 수직으로 배향된 다수의 로드상 액정성 분자를 포함하는 액정 셀에 대한 정확한 광학적 보상이 실현될 수 있음을 알아내었다.
통상의 광학 보상 시트가, 본질적으로 수직 배향된 로드상 (rod-like) 액정성 분자를 다수 함유하는 액정 셀을 보상하는 경우, 단지 디스코틱 (discotic) 액정성 분자의 배향에 의해서만 보상이 결정된다. 그러나, 비록 디스코틱 액정성 분자가 다양한 배열 형태로 배향될 수는 있으나, 디스코틱 액정성 분자만으로는 액정 셀을 광학적으로 완전 보상할 수 없다. 본 발명에서는, 본질적으로 수직 배향된 로드상의 액정성 분자 다수를 함유하는 액정 셀이, 디스코틱 액정성 분자 및 투명 지지체의 광학이방성의 조합 (본 발명의 제 1 구현예), 로드상 액정성 분자 (본 발명의 제 2 구현예), 또는 디스코틱 액정성 분자 및 로드상 액정성 분자의 조합 (본 발명의 제 3 구현예)에 의해 광학적으로 정확하게 보상될 수 있다.
액정 셀 이외에도, 편광막 또한 시야각에 대해 광학 특성을 가진다. 본 발명자의 연구에 따르면, 광학적으로 단축 또는 이축 (바람직하게는 이축)의 투명 지 지체가 편광막을 효과적으로 광학 보상할 수 있다.
[발명의 구현예]
(액정 표시 장치의 기본 구조)
도 1은, 투과형 액정 표시 장치의 기본 구조를 도식화한 그림이다.
도 1(a)의 표시 장치는, 백라이트 (BL)의 면으로부터 순서대로 적층된, 투명 보호 필름 (1a), 편광막 (2a), 투명 지지체 (3a), 광학이방성층(4a), 액정 셀의 하기판 (5a), 로드상 액정성 분자 (6), 액정 셀의 상기판 (5b), 광학이방성층 (4b), 투명 지지체 (3b), 편광막 (2b) 및 투명 보호 필름 (1b)을 포함한다.
투명 지지체 및 광학이방성층의 각 조합 (3a-4a 및 4b-3b)은, 광학 보상 시트를 구성한다. 투명 보호 필름, 편광막, 투명 지지체 및 광학이방성층의 각 조합 (1a-4a 및 4b-1b)은, 타원 편광판을 구성한다.
도 1(b)의 표시 장치는, 백라이트 (BL)의 면으로부터 순서대로 적층된, 투명 보호 필름 (1a), 편광막 (2a), 투명 지지체 (3a), 광학이방성층(4a), 액정 셀의 하기 판(5a), 로드상 액정성 분자 (6), 액정 셀의 상기판 (5b), 투명 보호 필름 (1b), 편광막 (2b) 및 투명 보호 필름 (1c)을 포함한다.
투명 지지체의 및 광학이방성층의 조합 (3a-4a)은, 광학 보상 시트를 구성한다. 투명 보호 필름, 편광막, 투명 지지체 및 광학이방성층의 조합 (1a-4a)은, 타원 편광판을 구성한다.
도 1(c)의 표시 장치는, 백라이트 (BL)의 면으로부터 하기 순서대로 적층된, 투명 보호 필름 (1a), 편광막 (2a), 투명 보호 필름 (1b), 액정 셀의 하기판 (5a), 로드상 액정성 분자 (6), 액정 셀의 상기판 (5b), 광학이방성층(4b), 투명 지지체 (3b), 편광막 (2b) 및 투명 보호 필름 (1c)을 포함한다.
투명 지지체 및 광학이방성층의 조합 (4b-3b)은 광학 보상 시트를 구성한다. 투명 보호 필름, 편광막, 투명 지지체 및 광학이방성층의 조합 (4b-1c)은, 타원 편광판을 구성한다.
도 2는, 반사형 액정 표시 장치의 기본적 구성을 도식화한 그림이다.
도 2의 표시 장치는, 하기 순서대로 적층된, 액정 셀의 하기판 (5a), 반사판 (RP), 로드상 액정성 분자 (6), 액정 셀의 상기판 (5b), 광학이방성층 (4), 투명 지지체 (3), 편광막 (2) 및 투명 보호 필름 (1)을 포함한다.
투명 지지체 및 광학이방성층의 조합 (4-3)은 광학 보상 시트를 구성한다. 투명 보호 필름, 편광막, 투명 지지체 및 광학이방성층의 조합 (4-1)은, 타원 편광판을 구성한다.
도 1 및 도 2의 각 표시 장치에서, 광학이방성층 (4) 및 투명 지지체 (3)의 순서는 가역적이다.
각 표시 장치의 광학 보상 시트 또는 타원 편광판 이외에, 제 2의 광학이방성층을 사용할 수 있다. 이 경우, 제 2 광학이방성층의 위치는 특별히 제한되지 않는다. 따라서, 제 2 광학이방성층은 (편광막)-A-투명 지지체-B-광학 이방성층-C-(액정 셀) 층의 순서로 A, B, 또는 C에 놓여질 수 있다.
[광학이방성층]
광학이방성층은, 바람직하게는 디스코틱 액정성 분자, 로드상 액정성 분자 또는 이들의 혼합물인 액정성 분자로부터 형성된다.
액정성 분자는, 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향된다. 디스코틱 액정성 분자의 "경사각"은, 분자의 디스코틱 면과 투명 지지체의 표면 간의 각을 의미하며, 로드상 액정성 분자의 "경사각"은, 분자의 장축과 투명 지지체 표면 간의 각을 의미한다.
본 발명의 제 1 구현예에서, 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향된 디스코틱 액정성 분자를 함유하는 광학이방성층이, 광학적으로 단축 또는 이축인 투명 지지체와 조합되어 사용된다.
본 발명의 제 2 구현예에서, 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향된 디스코틱 액정성 분자를 함유하는 광학이방성층이, 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향된 로드상 액정성 분자를 함유하는 제 2 광학이방성층과 조합되어 사용된다. 이와 다르게는, 디스코틱 액정성 분자 및 로드상 액정성 분자 모두가 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향된 광학이방성층을 사용한다.
제 2 구현예의 광학이방성층(들)은, 광학적으로 단축 또는 이축인 투명 지지체와 조합되어 사용될 수 있다. 그 경우, 광학 보상 시트의 총 레타데이션은, 광학적으로 단축 또는 이축인 투명 지지체에 의해 조정 가능하다. 광학적으로 단축 또는 이축인 투명 지지체를 하기에 상술한다.
제 2 구현예에서, 로드상 액정성 분자의 장축들을 (광학적으로 단축 또는 이축인) 투명 지지체 상에 투영함으로써 얻어지는 선들이, 평균적으로는 지지체 면의 슬로우 축 (slow axis)에 본질적으로 평행 또는 수직이 되는 것이 바람직하다.
광학이방성층 및 제 2 광학이방성층을, 투명 지지체의 동일면에 위치시킬 수 있다. 이와 다르게는, 투명 지지체를 그 사이에 위치시킬 수 있다. 이 경우, 제 2 광학이방성층, 투명 지지체 및 광학이방성층을 이 순서로 적층한다.
본 발명의 제 3 구현예에서, 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향된 로드상 액정성 분자를 함유하는 광학이방성층을 사용한다.
제 3 구현예에서의 광학이방성층은, 광학적으로 단축 또는 이축인 투명 지지체와 조합되어 사용 가능하다. 그 경우, 광학 보상 시트의 총 레타데이션은, 광학적으로 단축 또는 이축인 투명 지지체에 의해 조정 가능하다. 광학적으로 단축 또는 이축인 투명 지지체를 하기에 상술한다.
제 3 구현예의 광학 보상 시트 내에 제 2 광학이방성층을 제공할 수 있다. 면내 레타데이션 (Re)은, 광학이방성층 및 제 2 광학이방성층의 조합에 의해 효과적으로 조절될 수 있다. 나아가, 레타데이션의 파장 분산을 조절하기 위해, 제 2 광학이방성층을 제공할 수 있다. 제 3 구현예에서의 제 2 광학이방성층은, 또한 바람직하게는 로드상 액정성 분자로부터 형성되는데, 이는 더욱 바람직하게는 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향된 분자이다.
광학이방성층의 로드상 액정성 분자의 장축들을 투명 지지체 상에 투영함으로써 얻어지는 선들이, 평균적으로, 제 2 광학이방성층의 로드상 액정성 분자의 장축을 투명 지지체 상에 투사함으로써 얻어지는 선에 본질적으로 수직이 되는 것이 바람직하다. 추가로, 전술한 선은, 후술한 선에 평균 5° 내지 85°의 각으로 교 차될 수 있다.
광학이방성층의 로드상 액정성 분자의 장축들을 (광학적으로 단축 또는 이축인) 투명 지지체 상에 투사함으로써 얻어지는 선들이, 평균적으로 지지체면의 슬로우 축에 본질적으로 평행 또는 수직이 되는 것이 바람직하다.
광학이방성층 및 제 2 광학이방성층을, 투명 지지체의 동일면에 위치시킬 수 있다. 이와 다르게는, 투명 지지체를 그 사이에 위치시킬 수 있다. 이 경우, 제 2 광학이방성층, 투명 지지체 및 광학이방성층을 이 순서로 적층한다.
본 명세서에서 "본질적으로 평행" 또는 "본질적으로 수직"이라는 용어는, 각각 0°(180°)±10° 또는 90°±10°범위내의, 표시된 방향 간의 각을 의미한다. 이러한 각의 허용도는 바람직하게는 ±8°미만이며, 보다 바람직하게는 ±6°미만, 더 바람직하게는 ±4°미만이고, 더 나아가 바람직하게는 ±2°미만, 가장 바람직하게는 ±1°미만이다.
광학 보상 시트의 총 레타데이션은, 광학이방성층의 광학이방성, 제 2 광학이방성층의 광학이방성 또는 투명 지지체의 광학이방성에 의해 바람직하게 조절된다.
광학 보상 시트의 총 레타데이션에 있어서, 면내 레타데이션 값 (Re)은 10 내지 1000nm, 바람직하게는 20 내지 200nm, 보다 바람직하게는 20 내지 100nm이고, 가장 바람직하게는 20 내지 70nm 범위이다. 두께 방향의 레타데이션 값 (Rth)은, 10 내지 1000nm, 바람직하게는 70 내지 500nm, 보다 바람직하게는 70 내지 300nm, 가장 바람직하게는 70 내지 200nm이다.
Re 및 Rth 레타데이션 값은 하기 식으로 정의된다:
Re = (nx-ny) x d
Rth = [{(nx+ny)/2}-nz] x d
[상기 식에서, nx 및 ny 각각은 광학 보상 시트의 면내 굴절률이고, nz는 광학 보상 시트의 두께 방향의 굴절률이고, d는 광학 보상 시트의 두께이다].
디스코틱 액정성 분자는 다양한 문헌에 기재되어 있다 (C.Destrade 등, Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol 71, 111면 (1981); Japan Chemical Society, Quarterly Chemical Review (일문), 5장 및 10장, 2절 (1994); B.Kohne 등, Angew. Chem. Soc. Chem. Comm. 1794면 (1985); 및 J.Zhang 등, J. Am. Chem. Soc. vol 116, 2655면 (1994)). 디스코틱 액정성 분자의 중합 반응은 일본 특허 공개 공보 8 (1996)-27284호에 기재되어 있다.
화합물의 중합반응을 일으키기 위해, 중합성기는 디스코틱 액정성 분자의 디스코틱 코어에 결합되어 있어야만 한다. 그러나, 중합성기가 디스코틱 코어에 직접 결합되어 있으면, 중합반응에서 배향을 유지하기 어렵다. 따라서, 디스코틱 코어와 중합성기 사이에 부착기를 도입한다. 이에 따라, 중합성기를 가지는 디스코틱 액정성 분자 (중합성 디스코틱 액정성 분자)는, 바람직하게 하기 식 (I)의 화합물이다.
(I) D(-L-Q)n
(식 중, D는 디스코틱 코어이고, L은 2가의 부착기이고, Q는 중합성기이고, n은 4 내지 12의 정수이다).
디스코틱 코어 (D)의 예를 하기에 기술하였다. 예에서, LQ (또는 QL)는 2가의 부착기 (L) 및 중합성기 (Q)의 조합을 나타낸다.
Figure 112006061903885-pat00001
Figure 112006061903885-pat00002
Figure 112006061903885-pat00003
Figure 112006061903885-pat00004
상기 식에서, 2가의 부착기 (L)은 바람직하게는 알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기, -CO-, -NH-, -O-, -S- 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된다. 2가의 부착기 (L)은 보다 바람직하게는, 알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기, -CO-, -NH-, -O- 및 -S- 로 이루어지는 군에서 선택된 2 이상의 2가기를 함유하는 2가 부착기이다. 2가 부착기 (L)은 보다 바람직하게는, 알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기, -CO- 및 -O- 로 이루어지는 군에서 선택된 2 이상의 2가기를 함유하는 2가 부착기이다. 알킬렌기는 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소원자를 가진다. 알케닐렌기는 바람직하게는 2 내지 12개의 탄소원자를 가진다. 아릴렌기는 바람직하게는 6 내지 10개의 탄소원자를 가진다. 알킬렌기, 알케닐렌기 및 아릴렌기는 치환기를 가질 수 있다 (알킬기, 할로겐 원자, 시아노, 알콕시기, 아실옥시기와 같은 치환기).
2가 부착기 (L)의 예를 아래에 기재하였다. 예에서, 좌측은 디스코틱 코어 (D)에 부착되고, 우측은 중합성기 (Q)에 부착된다. AL은 알킬렌기 또는 알케닐렌기를 의미한다. AR은 아릴렌기를 의미한다.
Figure 112006061903885-pat00005
화학식 (I)의 중합성기 (Q)는, 중합반응에 따라 결정된다. 중합성기 (Q)의 예는 하기와 같다.
Figure 112006061903885-pat00006
중합성기 (Q)는 바람직하게는 불포화 중합성기 (Q1 내지 Q7), 에폭시기 (Q8) 또는 아지리디닐기 (Q9)이며, 보다 바람직하게는 불포화 중합성기, 가장 바람직하게는 에틸렌계 불포화기 (Q1 내지 Q6)이다.
화학식 (I)에서, n은 4 내지 12의 정수로서 디스코틱 코어 (D)의 화학 구조에 따라 결정된다. L 및 Q의 4 내지 12의 조합은 상호 상이할 수 있다. 그러나, 이들 조합은 바람직하게는 동일하다.
2 이상 종류의 디스코틱 액정성 분자를 조합으로 사용할 수 있다. 일례로, 중합성기 (Q)를 가지는 분자를 중합성기가 없는 분자와 조합하여 사용 가능하다.
중합성기가 없는 디스코틱 액정성 분자 (비중합성 디스코틱 액정성 분자)는, 바람직하게는 상기한 중합성 디스코틱 액정성 분자에 중합성기 대신 수소 원자 또는 알킬기가 도입된 분자이다. 즉, 비중합성 디스코틱 액정성 분자는 하기 식 (Ia)로 바람직하게 표현된다:
(Ia) D(-L-R)n
(식 중, D는 디스코틱 코어이고, L은 2가 부착기이고, R은 수소 원자 또는 알킬기이고, n은 4 내지 12의 정수이다).
식 (Ia)의 디스코틱 코어 (D)의 예는 LQ (또는 QL)이 LR (또는 RL)로 치환되었다는 점 외에는 상기한 중합성 디스코틱 액정성 분자의 예와 동일하다.
식 (Ia)의 2가 부착기 (L)의 예는, 상기한 중합성 디스코틱 액정성 분자의 예와 동일하다.
알킬기 R은 바람직하게는 1 내지 40, 보다 바람직하게는 1 내지 30개의 탄소원자를 가진다. 사슬 알킬기가 고리형에 비해 바람직하며, 직쇄 알킬기가 분지쇄보다 더 바람직하다. 식 (Ia)의 R은, 특히 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 1 내지 30의 직쇄 알킬기이다.
각 분자의 디스코틱 면과 투명 지지체 표면 사이의 각 (즉, 평균 입사각)이 5° 미만이 되도록 디스코틱 액정성 분자를 배향하기 위해, 디스코틱 액정성 분자와 상 분리를 일으킬 수 있는 화합물을 특정 범위의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 디스코틱 액정성 분자와 상 분리를 일으킬 수 있는 화합물의 예는, 불소 함유 계면 활성제 및, 1,3,5-트리아진 고리를 가지는 화합물을 포함한다.
불소 함유 계면 활성제는, 불소함유 소수성기, 비이온성, 음이온성, 양이온성 또는 양쪽성 친수성기 및 임의의 부착기를 포함한다.
1 개의 소수성기와 1 개의 친수성기를 가지는 불소 함유 계면 활성제는, 하기식 (II)로 표현된다:
(II) Rf-L3-Hy
(식 중, Rf는 불소원자로 치환된 1가 탄화수소 잔기이고, L3는 단일 결합 또는 2가 부착기이고, Hy는 친수성기이다).
식 (II)에서, Rf는 소수성기로서 작용한다. 탄화수소 잔기는 바람직하게는 알킬기 또는 아릴기이다. 알킬기는 바람직하게는 3 내지 30개의 탄소원자를 가지고, 아릴기는 바람직하게는 6 내지 30개의 탄소원자를 가진다.
탄화수소 잔기의 수소원자는, 부분적으로 또는 완전히 불소 원자로 치환된다. 불소 원자로 치환된 수소원자의 비율은 바람직하게는 50% 이상 범위, 보다 바람직하게는 60% 이상의 범위, 더 바람직하게는 70 % 이상의 범위, 가장 바람직하게는 80% 이상의 범위이다.
나머지 수소원자 (불소로 치환되지 않은)는 다른 할로겐 원자 (예, 염소, 브롬)로 추가로 치환 가능하다.
Rf 의 예는 하기와 같다.
Figure 112006061903885-pat00007
식 (II)에서 2가의 부착기는, 바람직하게는 알킬렌기, 아릴렌기, 2가의 헤테로시클릭 잔기, -CO-, -NR- (R은 탄소수 1 내지 5의 알킬기 또는 수소원자임), -O-, -SO2- 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 2가의 부착기이다.
L3의 예를 하기에 나타낸다. 예에서, 좌측은 소수성기 (Rf)에 부착되고, 우측은 친수성기 (Hy)에 부착된다. AL은 알킬렌기를 의미한다. AR은 아릴렌기를 의미하며, Hc는 2가의 헤테로시클릭 잔기를 의미하고, 알킬렌기, 아릴렌기 및 2가의 헤테로시클릭 잔기는 치환기 (예, 알킬기)를 가질 수 있다.
Figure 112006061903885-pat00008
식 (II)에서, Hy는 비이온성 친수성기, 음이온성 친수성기, 양이온성 친수성기 또는 이들의 조합 (즉, 양쪽성 친수성기)이다. 비이온성 친수성기가 특히 바람직하다.
식 (II) 중 Hy의 예는 아래와 같다.
Figure 112006061903885-pat00009
비이온성 친수성기 (Hy1, Hy2, Hy3) 가 바람직하며, 폴리에틸렌 옥사이드의 친수성기 (Hy1) 가 가장 바람직하다.
식 (II)로 표현되는 불소 함유 계면활성제의 구체적인 예를 하기에 나타낸다. 각 예는, 상기한 Rf, L3 및 Hy의 조합에 의해 나타내어진다.
Figure 112006061903885-pat00010
Figure 112006061903885-pat00011
Figure 112006061903885-pat00012
2 이상의 불소-함유 소수성 또는 친수성기를 갖는 불소-함유 계면 활성제가 사용될 수 있으며, 이러한 계면 활성제의 예는 하기와 같다:
Figure 112006061903885-pat00013
2 이상의 불소-함유 계면 활성제는 조합하여 사용할 수 있다.
계면 활성제는 다양한 간행물 (예컨대, 히로시 호리구찌, "New Surface Active Agents" (일문 기재), Sankyo Shuppan Co., 1975; M.J. Schick, "Nonionic Surfactants", Marcell Dekker Inc., New York (1967); 일본 특허공개공보 제 7(1995)-13293 호) 에 기재되어 있다.
상기 불소-함유 계면 활성제는 디스코틱 액정 화합물의 양을 기준으로 바람직하게는 2 내지 30 중량%, 보다 바람직하게는 3 내지 25 중량%, 가장 바람직하게는 5 내지 10 중량% 의 양으로 사용된다.
상기 불소-함유 계면 활성제는 바람직하게는 25 내지 1,000 mg/m2, 보다 바람직하게는 30 내지 500 mg/m2, 가장 바람직하게는 35 내지 200 mg/m2 의 양으로 적용된다.
1,3,5-트리아진 고리를 갖는 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 (III) 으로 표시된다:
Figure 112006061903885-pat00014
[식 중, X1, X2 또는 X3 는 각각 독립적으로, 단일결합, -NR- (R 은 탄소수 1 내지 30 의 알킬기 또는 수소 원자), -O- 또는 -S- 이며; R31, R32 및 R33 은 각각 독립적으로 알킬기, 알케닐기, 아릴기 및 헤테로시클릭기이다].
화학식 (III) 으로 표시되는 화합물은 바람직하게는 멜라민 화합물이다. 멜라민 화합물에서, 화학식 (III) 중 X1, X2 또는 X3 는 -NR- 이다. 그 밖에, X1, X2 또는 X3 는 단일결합이며, R31, R32 및 R33 는 헤테로시클릭기이며, 이들 각각의 질소원자는 해리된 원자가를 갖는다. 상기 멜라민 화합물은 화학식 (IV) 의 화합물로서 하기에 상세히 기재한다.
-NR- 중 R 은 바람직하게는 수소 원자이다.
R31, R32 및 R33 은 각각 바람직하게는 아릴기이다.
사슬 구조의 일킬기가 시클릭알킬기보다 바람직하다. 직쇄의 알킬기가 분지쇄 알킬기보다 바람직하다. 알킬기는 바람직하게는 탄소수 1 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 30, 보다 더 바람직하게는 탄소수 4 내지 30, 가장 바람직하게는 탄소수 6 내지 30 을 갖는다. 알킬기는 치환기를 가질 수 있다. 치환기의 예로서는 할로겐 원자, 알콕시기 (예컨대, 메톡시, 에톡시, 에폭시에틸옥시) 및 아실옥시기 (예컨대, 아크릴로일옥시, 메타크릴로일옥시)를 들 수 있다.
사슬 구조의 알케닐기가 시클릭 알케닐기보다 바람직하다. 직쇄의 알케닐기가 분지형 알케닐기보다 바람직하다. 알케닐기는 바람직하게는 탄소수 2 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 3 내지 30, 보다 더 바람직하게는 탄소수 4 내지 30, 가장 바람직하게는 탄소수 6 내지 30 을 갖는다. 상기 알케닐기는 치환기를 가질 수 있다. 치환기의 예로서는 할로겐 원자, 알콕시기 (예컨대, 메톡시, 에톡시, 에폭시에틸옥시) 및 아실옥시기 (예컨대, 아크릴로일옥시, 메타크릴로일옥시)를 들 수 있다.
상기 아릴기는 바람직하게는 페닐 또는 나프틸, 특히 바람직하게는 페닐이다.
아릴기는 치환기를 가질 수 있다. 치환기의 예로서는 할로겐 원자, 히드록실, 시아노, 니트로, 카르복실, 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 알콕시기, 알케닐옥시기, 아릴옥시기, 아실옥시기, 알콕시카르보닐기, 알케닐옥시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 술파모일, 알킬-치환 술파모일기, 알케닐-치환 술파모일기, 아릴-치환 술파모일기, 술폰아미도기, 카르바모일, 알킬-치환 카르바모일기, 알케닐-치환 카르바모일기, 아릴-치환 카르바모일기, 아미도기, 알킬티오기, 알케닐티오기, 아릴티오기 및 아실기를 들 수 있다.
알킬기는 상술된 바와 같으며, 또한 이러한 알킬기의 기재 사항은 알콕시기, 아실옥시기, 알콕시카르보닐기, 알킬-치환 술파모일기, 술폰아미도기, 알킬-치환 카르바모일기, 아미도기, 알킬티오기 및 아실기의 알킬기 부분에 적용될 수 있다.
알케닐기는 상술된 바와 같으며, 또한 이러한 알케닐기의 기재 사항은 알케닐옥시기, 아실옥시기, 알케닐옥시카르보닐기, 알케닐-치환 술파모일기, 아미도기, 알케닐티오기 및 아실기의 알케닐기 부분에 적용될 수 있다.
아실기의 예로서는 페닐, α-나프틸, β-나프틸, 4-메톡시페닐, 3,4-디에톡시페닐, 4-옥틸옥시페닐 및 4-도데실옥시페닐을 들 수 있다. 상기 예들은 아릴옥시기, 아실옥시기, 아릴옥시카르보닐기, 아릴-치환 술파모일기, 술폰아미도기, 아릴-치환 카르바모일기, 아미도기, 알릴티오기 및 아실기의 아릴기 부분에 적용될 수 있다.
X1, X2 또는 X3 이 -NR-, -O- 또는 -S- 인 경우, 헤테로시클릭기는 바람직하게는 방향족이다. 방향족 헤테로시클릭 고리는 통상 불포화이며, 바람직하게는 가능한한 많은 이중결합을 갖는다. 방향족 헤테로시클릭 고리는 바람직하게는 5-, 6- 또는 7-원 (보다 바람직하게는 5- 또는 6-원, 가장 바람직하게는 6-원) 이다. 바람직한 헤테로 원자는 질소, 산소 및 황이다. 질소 원자가 특히 바람직하다. 방향족 헤테로시클릭 고리로서, 피리딘 고리가 특히 바람직하다 (2-피리딜 또는 4-피리딜이 헤테로시클릭기로서 특히 바람직하다). 헤테로시클릭 고리는 치환기를 가질 수 있으며, 치환기의 예는 상술된 아릴기의 경우와 동일하다.
X1, X2 또는 X3 이 단일결합인 경우, 헤테로시클릭기는 바람직하게는 질소원자가 유리 원자가를 갖는 헤테로시클릭기이다. 상기 헤테로시클릭기는 바람직하게는 5-, 6- 또는 7-원 (보다 바람직하게는 5- 또는 6-원, 가장 바람직하게는 5-원) 이다. 상기 헤테로시클릭기는 2 이상의 질소원자를 가질 수 있으며, 질소원자 이외의 헤테로 원자 (예컨대, O, S)를 가질 수 있다. 상기 헤테로시클릭기는 치환기를 가질 수 있으며, 치환기의 예는 상술된 아릴기의 경우와 동일하다.
상기 질소원자가 해리된 원자가를 갖는 헤테로시클릭기의 예를 하기에 나타낸다:
Figure 112006061903885-pat00015
Figure 112006061903885-pat00016
하나 이상의 R31, R32 및 R33 은 바람직하게는 탄소수 9 내지 30 의 알킬렌 또는 알케닐렌 부분을 갖는다. 상기 탄소수 9 내지 30 의 알킬렌 또는 알케닐렌 부분은 바람직하게는 직쇄 구조이다. 상기 알킬렌 또는 알케닐렌 부분은 바람직하게는 아릴기의 치환기에 포함된다.
또한, 하나 이상의 R31, R32 및 R33 은 바람직하게는 치환기로서 중합성기를 가진다. 1,3,5-트리아진 고리를 갖는 화합물은 바람직하게는 2 이상의 중합성기를 갖는다. 상기 중합성 기는 바람직하게는 R31, R32 또는 R33 의 말단에 위치한다.
1,3,5-트리아진 고리를 갖는 화합물이 중합성기를 갖는 경우, 생성된 광학 이방성층이 1,3,5-트리아진 고리를 갖는 화합물과 중합된 디스코틱 액정성 분자를 포함할 수 있다.
치환체로서 중합성기를 갖는 R31, R32 또는 R33 은 하기 화학식 (Rp) 로 표시된다:
-L5(-Q)n (Rp)
[식 중, L5 는 (n+1) 가의 부착기이고; Q 는 중합성기이며; 및 n 은 1 내지 5 의 정수이다.].
화학식 (Rp) 중 (n+1) 가의 부착기 (L5) 는 바람직하게는 알킬렌기, 알케닐렌기, (n+1) 가의 방향족기, 2가의 헤테로시클릭기, -CO-, -NR- (R 은 탄소수 1 내지 30 의 알킬기 또는 수소 원자), -O-, -S- 및 -SO2- 로 구성된 군에서 선택된 2 이상의 조합된 부착기이다. 상기 알킬렌기는 바람직하게는 탄소수 1 내지 12 를 갖는다. 상기 알케닐렌기는 바람직하게는 탄소수 2 내지 12 이다. 상기 방향족기는 바람직하게는 탄소수 6 내지 10 이다.
화학식 (Rp) 중 L5 의 예를 하기에 나타낸다. 예들 중에서, 좌측은 X1, X2 또는 X3 에 부착되어 있으며 (또는 X1, X2 또는 X3 가 단일결합인 경우, 1,3,5-트리아진 고리에 직접 부착됨), 우측은 중합성기 (Q) 에 부착되어 있다. 예 L53 내지 L59 에서, 각 우측 (각각의 n 말단) 은 중합성기 (Q) 에 부착되어 있다. AL 은 알킬렌기 또는 알케닐기를 의미하고, Hc 는 2 가의 헤테로시클릭 잔기를 의미하며, AR 은 아릴렌기를 의미한다. 알킬렌기, 아릴렌기 및 2 가의 헤테로시클릭 잔기는 치환기 (예컨대, 알킬기, 할로겐 원자)를 가질 수 있다.
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화학식 (Rp) 중 중합성기 (Q) 의 예는 디스코틱 액정성 분자를 위한 중합성기 (Q1 내지 Q17) 의 경우와 동일하다. 상기 중합성기는 1,3,5-트리아진 고리를 갖는 화합물과 디스코틱 액정성 분자의 중합에 사용되므로, 1,3,5-트리아진 고리를 갖는 화합물에서의 중합성기는 바람직하게는 디스코틱 액정성 분자 중의 중합성기와 유사하다. 따라서, 1,3,5-트리아진 고리를 갖는 화합물 중의 중합성기 (Q) 는 바람직하게는 불포화 중합성기 (Q1 내지 Q7), 에폭시기 (Q8) 또는 아지리디닐기 (Q9), 보다 바람직하게는 불포화 중합성기, 가장 바람직하게는 에틸렌계 불포화 중합성기 (Q1 내지 Q6) 이다.
n 이 2 이상 (2 내지 5)인 경우, 부착기(L5) 는 바람직하게는 (n+1) 가의 방향족기를 함유하며, 방향족기에서 분지인 것이 보다 바람직하다. 바람직하게는, n 은 1 내지 3 의 정수이다.
1,3,5-트리아진 고리를 갖는 화합물 (멜라민 화합물 제외)의 예를 하기에 나타낸다:
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1,3,5-트리아진 고리를 갖는 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 (IV) 로 표시되는 멜라민 화합물이다.
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[식 중, R41, R43 및 R45 는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 30 의 알킬기 또는 수소 원자이고, R42, R44 및 R46 은 각각 독립적으로 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 헤테로시클릭기이거나; R41 및 R42, R43 및 R44, 또는 R45 및 R46 은 서로 부착되어 헤테로시클릭 고리를 형성한다.].
R41, R43 및 R45 는 각각 바람직하게는 탄소수 1 내지 20 의 알킬기 또는 수소 원자, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 10 의 알킬기 또는 수소 원자, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 내지 6 의 알킬기 또는 수소 원자, 가장 바람직하게는 수소 원자이다.
R42, R44 및 R46 은 각각 바람직하게는 아릴기이다.
상기 화학식 (III) 에서의 알킬기, 알케닐기 및 아릴기의 앞서 언급된 정의 및 그의 치환기의 예들은 또한 상기 화학식 (IV) 에서의 상기 기들에 각각 적용될 수 있다.
상기 화학식 (III) 에서의 질소 원자가 해리된 원자가를 갖는 헤테로시클릭기의 앞서 언급된 기재는 또한 R41 및 R42, R43 및 R44, 또는 R45 및 R46 으로 형성된 헤테로시클릭 고리에 적용될 수 있다.
하나 이상의 R42, R44 및 R46 은 바람직하게는 탄소수 9 내지 30 의 알킬렌 또는 알케닐렌 부분을 포함한다. 상기 탄소수 9 내지 30 의 알킬렌 또는 알케닐렌 부분은 바람직하게는 직쇄 구조를 갖는다. 상기 알킬렌 또는 알케닐렌 부분은 바람직하게는 아릴기의 치환기 내에 포함된다.
또한, 하나 이상의 R42, R44 및 R46 은 바람직하게는 치환기로서 중합성기를 갖는다. 상기 멜라민 화합물은 바람직하게는 2 이상의 중합성기를 갖는다. 상기 중합성기는 바람직하게는 R42, R44 및 R46 의 말단에 위치한다.
상기 멜라민 화합물이 중합성기를 갖는 경우, 생성된 광학 이방성층은 멜라민 화합물과 중합된 디스코틱 액정성 분자를 포함할 수 있다.
치환기로서 중합성기를 갖는 R42, R44 및 R46 은 화학식 (Rp) 로 표시되는 앞서 언급된 기와 동일하다.
상기 멜라민 화합물의 예를 하기에 나타낸다:
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멜라민 중합체는 또한 멜라민 화합물로서 사용될 수 있다. 멜라민 중합체는 바람직하게는 카르보닐 화합물 및 하기의 화학식 (V)에 의해 나타나는 멜라민 화합물의 중합 반응에 의해 합성된다.
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(식 중, R71, R72, R73, R74, R75 및 R76 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 아릴기 또는 헤테로시클릭기이다).
화학식 (III)에서 알킬기, 알케닐기, 아릴기 및 헤테로시클릭기의 상기 정의 및 그의 치환기의 예는 또한 화학식 (V)에서의 상기 기 각각에 적용될 수 있다.
카르보닐 화합물 및 멜라민 화합물 간의 중합 반응은 공지된 멜라민 수지 (예컨대, 멜라민 포름알데히드 수지)를 위한 통상의 합성 방법과 같다. 시판되는 멜라민 중합체 (멜라민 수지)를 사용할 수 있다.
멜라민 중합체는 바람직하게는 분자량 2,000 내지 400,000 을 가질 수 있다.
하나 이상의 R71, R72, R73, R74, R75 및 R76 은 바람직하게는 탄소수 9 내지 30 의 알킬렌 또는 알케닐렌 부분을 가진다. 탄소수 9 내지 30 의 알킬렌 또는 알케닐렌 부분은 바람직하게는 직쇄 구조를 가진다. 알킬렌 또는 알케닐렌 부분은 바람직하게는 아릴기의 치환기에 포함된다.
나아가, 하나 이상의 R71, R72, R73, R74, R75 및 R76 은 바람직하게는 치환기로서 중합성 기를 가진다. 중합성 기는 바람직하게는 R71, R72, R73, R74, R75 또는 R76 의 말단에 위치한다.
멜라민 중합체가 중합성 기를 가지면, 생성된 광학 이방성 층은 멜라민 중합체와 중합된 디스코틱 액정성 분자를 함유할 수 있다.
치환기로서 중합성 기를 가진 R71, R72, R73, R74, R75 또는 R76 은 화학식 (Rp)에 의해 나타나는 상기 언급한 기와 같다.
중합성 기는 카르보닐 화합물 (R71, R72) 또는 멜라민 화합물 (R73, R74, R75, R76) 중 어느 하나에 도입된다. 멜라민 화합물이 중합성 기를 가지면, 카르보닐 화합물은 바람직하게는 포름알데히드와 같은 간단한 구조의 화합물이다. 또 한편, 카르보닐 화합물이 중합성 기를 가지면, 멜라민 화합물은 바람직하게는 비(非)치환 멜라민과 같은 간단한 구조의 화합물이다.
중합성 기를 가진 카르보닐 화합물의 예를 하기에 나타낸다.
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멜라민 부분에 중합성 기를 가진 멜라민 중합체의 예를 하기에 나타낸다.
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1,3,5-트리아진 고리를 가진 둘 이상의 화합물 (멜라민 화합물 및 멜라민 중합체 포함)을 조합하여 사용할 수 있다.
1,3,5-트리아진 고리를 가진 화합물은 디스코틱 액정성 분자의 양을 기준으로 바람직하게는 0.01 내지 20 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 15 중량%, 가장 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%의 양으로 사용된다.
1,3,5-트리아진 고리를 가진 화합물의 코팅 양은 바람직하게는 1 내지 1,000 mg/m2, 보다 바람직하게는 2 내지 300 mg/m2, 가장 바람직하게는 3 내지 100 mg/m2 이다.
로드상 액정성 분자의 바람직한 예는 아조메틴(azomethines), 아족시 분자, 시아노비페닐, 시아노페닐 에스테르, 벤조산 에스테르, 페닐 시클로헥산카르보네이트 에스테르, 시아노페닐시클로헥산, 시아노 치환 페닐피리미딘, 알콕시 치환 페닐피리미딘, 페닐디옥산, 톨란 및 알케닐시클로헥실벤조니트릴을 포함한다. 나아가 몇몇 금속 착물이 로드상 액정성 분자로서 사용될 수 있다.
로드상 액정성 분자의 설명은 계간화학총설 제 22 권 액정 화학 (1994 년) 일본화학회편 제 4 장, 제 7 장 및 제 11 장, 및 액정 디바이스 핸드북 일본학술진흥회 제 142 계원회편 제 3 장에 기재되어 있다.
로드상 액정성 분자의 복굴절성 굴절율은 바람직하게는 0.001 내지 0.7 이다. 로드상 액정성 분자는 바람직하게는 중합성 기를 가진다. 중합성 기의 예는 디스코틱 액정성 분자 (Q)의 예와 같다.
로드상 액정성 분자는 바람직하게는 단축에 대해 대칭구조를 가지며, 따라서 바람직하게는 양쪽 말단에 중합성 기를 가진다.
로드상 액정성 분자의 예를 하기에 나타낸다.
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광학 이방성 층은 액정성 분자, 중합 개시제 (하기 설명) 및 선택적인 첨가제 (예, 가소제, 단량체, 계면활성제, 셀룰로스 에스테르, 1,3,5-트리아진 화합물, 비대칭제 (chiral agent))를 함유하는 액정 조성물 (코팅 용액)로 배향 층을 코팅함으로써 형성될 수 있다.
조성물을 위한 용매는 유기 용매가 바람직하다. 유기 용매의 예는 아미드 (예, N,N-디메틸포름아미드), 술폭시드 (예, 디메틸술폭시드), 헤테로시클릭 화합물 (예, 피리딘), 탄화수소 (예, 벤젠, 헥산), 알킬 할로겐화물 (예, 클로로포름, 디클로로메탄), 에스테르 (예, 메틸 아세테이트, 부틸 아세테이트), 케톤 (예, 아세톤, 메틸 에틸 케톤) 및 에테르 (예, 테트라히드로푸란, 1,2-디메톡시에탄)을 포함한다. 알킬 할로겐화물 및 케톤이 바람직하다. 둘 이상의 유기 용매를 조합하여 사용할 수 있다.
와이어-바(wire-bar) 코팅법, 압출 코팅법, 직접 그라비어 코팅법, 역 그라비어 코팅법 또는 다이(die) 코팅법과 같은 통상적인 코팅법에 따라 조성물이 코팅될 수 있다.
중합반응은 열중합 개시제를 사용하는 열 반응 및 광중합 개시제를 사용하는 광 반응으로 분류될 수 있다. 광 중합반응이 바람직하다.
광 중합 개시제의 예는 α-카르보닐 화합물 (미국 특허 제 2,367,661 호, 제 2,367,670 호에 기재), 아실로인 에테르 (미국 특허 제 2,448,828 호에 기재), α-탄화수소 치환 아실로인 화합물 (미국 특허 제 2,722,512 호에 기재), 폴리시클릭 퀴논 화합물 (미국 특허 제 2,951,758 호, 제 3,046,127 호에 기재), 트리아릴이미다졸 및 p-아미노페닐 케톤의 조합 (미국 특허 제 3,549,367 호에 기재), 아크리딘 또는 페나진 화합물 (일본 특허 공개 제 60(1985)-105667 호 및 미국 특허 제 4,239,850 호에 기재) 및 옥사디아졸 화합물 (미국 특허 제 4,212,970 호에 기재)을 포함한다.
광중합 개시제의 양은 바람직하게는 코팅 용액의 고체 함량을 기준으로 0.01 내지 20 중량%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5 중량% 이다.
광 중합을 위한 광 조사(irradiation)는 바람직하게는 자외선으로 수행된다.
노출 에너지는 바람직하게는 cm2 당 20 내지 50,000 mJ, 보다 바람직하게는 cm2 당 100 내지 800 mJ 이다. 광 조사는 광 중합반응을 촉진하기 위해 층을 가열하면서 수행할 수 있다.
광학 이방성 층의 두께 (둘 이상의 광학 보상 시트가 제공될 경우 각 층의 두께)는 바람직하게는 0.1 내지 20 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 15 ㎛, 가장 바람직하게는 1 내지 10 ㎛ 이다.
[투명 지지체]
투명 지지체는 중합체 필름 또는 유리판이며, 바람직하게는 중합체 필름이다. 용어 "투명" 은 광투과율이 80 % 이상임을 의미한다.
투명 지지체로서, 광학 등방성 중합체 필름이 일반적으로 사용된다. 용어 "광학 등방성"은 필름의 면내의 레타데이션 값(RE) 이 바람직하게는 10 nm 이하, 더 바람직하게는 5 nm 이하인 것을 의미한다. 필름의 두께 방향의 레타데이션 값 (RTH) 은 바람직하게는 10 nm 이하, 더 바람직하게는 5 nm 이하이다. RE 및 RTH 레타데이션 값은 하기 식으로 정의된다:
RE=(NX-NY)xD
RTH=[{NX+NY)/2}-NZ]xD
[식중, 각각의 NX 및 NY 는 투명 지지체의 면내 굴절율이며; NZ 은 투명 지지체의 두께 방향의 굴절지수이고; D 는 투명 지지체의 두께이다.]
액정 표시 장치의 모드에 따라, 투명 지지체로서 광학 이방성 중합체 필름을 사용하는 경우가 있다. 이경우, 광학 이방성 층의 광학 이방성 및 투명 지지체의 광학 이방성은 함께 액정 셀의 광학 이방성에 해당한다 (즉, 광학적으로 보상). 광학 이방성 지지체는 바람직하게는 광학적 일축성 또는 이축성이다. 지지체가 광학적으로 일축성이면, 광학적으로 포지티브 (광축 방향의 굴절율이 광축에 수직인 방향의 굴절율보다 크다) 또는 광학적으로 네가티브(광축 방향에 수직인 굴절율이 광축 방향의 굴절율 보다 크다) 일 수 있다. 지지체가 광학적 이축성인 경우, 상기 식에서 NX, NY 및 NZ 의 값은 각기 서로 다르다.
광학 이방성 투명 지지체에서, 면내 레타데이션 값 (RE) 은 바람직하게는 10 내지 1000 nm 이며, 더 바람직하게는 20 내지 200 nm 이고, 가장 바람직한것은 20 내지 100 nm 이다. 두께 방향의 레타데이션 값 (RTH) 은 바람직하게는 10 내지 1000 nm 이며, 더 바람직하게는 70 내지 500 nm 이고, 더욱 바람직하게는 70 내지 300 nm 이며, 가장 바람직한것은 70 내지 200 nm 이다.
투명 지지체의 재료는 광학 등방성 지지체인가 또는 광학 이방성 지지체인가에 따라 결정된다. 광학 등방성 투명 지지체는 일반적으로 유리 또는 셀룰로스 에스테르로 만들어진다. 광학 이방성 투명 지지체는 일반적으로 합성 중합체 (예를 들어, 폴리카르보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 노르보르넨 수지)로 만들어진다. 유럽 특허 제 0,911,656 A2 에 따르면, 광학 이방성의 (레타데이션 값이 높은) 셀룰로스 에스테르 필름은 (1) 레타데이션 상승제의 사용으로, (2) 낮은 아세틸화도를 갖는 셀룰로스 에스테르로부터, 또는 (3) 냉각 용해법에 따라 제조될 수 있다.
중합체 필름의 투명 지지체는 바람직하게는 용매 캐스팅 법에 따라 형성된다.
광학 이방성 투명 지지체는 바람직하게는 중합체 필름을 연신하여 수득된다.
광학적 일축성 지지체는 통상의 일축 연신 또는 이축 연신에 의해 수득될 수 있다.
광학적 이축성 지지체는 바람직하게는 불균형 이축 연신에 의해 제조된다. 불균형 이축 연신 공정은 필름을 한 방향으로 일정 배율 (예컨대 3 내지 100 %, 바람직하게는 5 내지 30 %)로 연신하고, 이어서 제 1 연신의 수직 방향으로 제 1 연신 초과의 배율 (예컨대 6 내지 200 %, 바람직하게는 10 내지 90 %) 로 연신하는 단계를 포함한다. 이 공정에서, 필름은 동시에 두 수직 방향으로 연신될 수 있다.
연신 방향 (불균형 이축 연신의 경우 높은 배율 방향) 은 연신 필름의 면내의 슬로우 축에 본질적으로 평행한 것이 바람직하다. 여기에서 "본질적으로 평행한" 의 의미는 연신 방향과 슬로우 축 간의 각도가 바람직하게는 10。 미만, 더 바람직하게는 5。 미만, 가장 바람직하게는 3。 미만인 것이다.
투명 지지체는 바람직하게는 10 내지 500 ㎛, 더 바람직하게는 50 내지 200 ㎛ 의 두께를 갖는다.
투명 지지체에 표면 처리 (예컨대, 글로우 방전 처리, 코로나 방전 처리, 자외선 (UV) 처리, 화염처리) 를 수행하여 지지체 상에 형성된 층 (접착층, 배향층, 광학 이방성층) 에 대한 접착성을 개선시킬 수 있다. 지지체는 UV 흡수제를 함유할 수 있다.
접착층 (하도층) 이 투명 지지체 상에 제공될 수 있다. 일본 특개평 7 (1995)-333433 호 공보에는 접착층이 기술되어 있다. 접착층의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 2 ㎛ 이고, 더 바람직하게는 0.2 내지 1 ㎛ 이다.
[배향층]
배향층은 유기화합물 (바람직하게는 중합체)의 러빙 (rubbing) 처리, 무기화합물의 경사 증발(oblique evaporation), 마이크로 그루브층 (micro groove layer)의 형성, 또는 랑그뮈어-블로드게트법 (Langmuir-Blodgett method) 에 따른 유기 화합물 (예컨대, ω-트리코산산, 디옥타데실메틸암모늄 클로라이드, 메틸 스테아레이트)의 자극에 의해 형성될 수 있다. 또한, 층에 전기장의 부여 또는 자기장의 적용 또는 광조사에 의해 배향층의 배향 기능이 활성화될 수 있다. 배향층은 중합체를 러빙하여 형성되는 것이 바람직하다. 러빙 처리는, 중합체층을 종이 또는 천을 사용하여 일정 방향으로 수회 러빙하여 실시할 수 있다.
액정성 분자를 5° 이하의 평균 경사각 상태로 배향하기 위해, 배향층의 표면 에너지를 저하시키지 않는 중합체 (즉, 통상의 배향층용 중합체) 가 바람직하다.
배향층은 바람직하게는 0.01 내지 5 ㎛, 더 바람직하게는 0.05 내지 1 ㎛ 의 두께를 갖는다.
배향층에 의해 액정성 분자가 배향되어 광학 이방성 층을 형성한 후, 광학 이방성층을 투명 지지체로 운반할 수 있다. 배향상태에서 고정된 액정성 분자는 배향층이 없이 배향상태를 유지할 수 있다.
평균 경사각 5。 미만의 배향은 러빙 처리 또는 배향층 없이 얻어질 수 있다. 그러나, 이 경우에도, 액정성 분자와 지지체 간의 접착성을 개선하기 위해, 계면에 액정성 분자와 화학결합을 형성하는 배향층 (특개평 9(1997)-152509 호 공보)를 제공할 수 있다. 이러한 배향층은 러빙 처리가 필요하지 않다.
두 액정 층이 투명 지지체의 동일한 측면에 제공되는 경우, 지지체 상에 미리 형성된 층은 그 위에 제공되는 다른 층을 위한 배향 층으로서 작용하는 것이 가능하다.
[편광막]
편광막에는, 여러가지 막이 공지되어 있다. 편광막의 예로는 요오드 편광막, 폴리엔 편광막 및 이색성 염료 편광막이 포함된다. 요오드 편광막 및 염료 편광막은 일반적으로 폴리비닐 알콜 필름으로부터 제조된다. 막의 편광축은 필름의 연신 방향에 대해 수직이다.
편광막의 면내에 있는 투명축은 로드상(rod-like) 액정성 분자의 장축을 투명 지지체상에 투영하여 얻어지는 방향과, 본질적으로 평행 또는 수직인 것이 바람직하다.
[보호 필름]
투명 중합체 필름은 투명 보호 필름으로서 사용된다. 용어 "투명"은 광투과율이 80 % 이상인 것을 의미한다.
셀룰로스 아세테이트 필름, 바람직하게는 트리아세틸 셀룰로스 필름이 일반적으로 사용된다. 셀룰로스 아세테이트 필름은 용매 캐스팅 법에 따라 형성되는 것이 바람직하다.
보호 필름의 두께는 바람직하게는 20 내지 500 ㎛, 더 바람직하게는 50 내지 200 ㎛ 이다.
[액정 표시 장치]
본 발명은 여러가지 모드의 액정 표시 장치에 적용될 수 있다. 표시 장치 모드의 예로는 TN (twisted nematic) 모드, IPS (in plane switching) 모드, FLC (ferroelectric liquid crystal) 모드, OCB (optically compensatory bend) 모드, STN (super twisted nematic) 모드, VA (vertically aligned) 모드, ECB (electrically controlled birefringence) 모드 및 HAN (hybrid aligned nematic) 모드가 포함된다. 이들 모드의 광학 보상 시트는 공지되어 있다. 본 발명의 광학보상 시트는 수직으로 배향되어 있는 로드상 액정성 분자가 많은 VA 모드, OCB 모드 또는 HAN 모드의 액정셀을 갖는 액정 표시 장치에 적당하다. 본 발명의 광학 보상 시트는 대부분의 로드상 액정성 분자가 수직으로 배향된 VA 모드에 특히 적당하다.
VA 모드의 액정셀은 하기 네가지 타입을 포함한다:
(1) 로드상 액정성 분자가 전압을 가하지 않은 동안에는 본질적으로 수직으로 배향되고, 전압을 가한 동안에는 본질적으로 수평으로 배향되는, 협의의 VA 모드의 액정셀 (특개평 2 (1990)-176625 호 공보기재);
(2) 시야각을 넓히기 위해, VA 모드가 멀티-도메인 타입으로 수정된, MVA 모드의 액정셀 (SID 97, Digest of tech. Papers, 28 (1997), 845 에 기재);
(3) 로드상 액정성 분자가 전압을 가하지 않은 동안에는 본질적으로 수직 배향되고, 전압을 가한 동안에는 본질적으로 트위스트된 멀티 도메인 배향으로 배향되는, n-ASM 모드의 액정셀 (Nippon Ekisho Toronkai [Liquid crystal forum of Japan], Digest of tech. Papers (1998), 58-59 기재); 및
(4) SURVAIVAL 모드의 액정셀 (LCD international 98 에 공개).
실시예 1
(광학 보상 시트의 제조)
셀룰로스 트리아세테이트 필름의 한쪽 면상에, 셀룰로스 디아세테이트를 도포하고, 건조하여 건조 두께가 0.5 ㎛ 인 하도층 (러빙 처리를 수행하지 않은 배향층) 을 형성했다.
그후, 90 중량부의 하기 디스코틱 액정 화합물 (1), 10 중량부의 에틸렌 옥시드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals Co., Ltd.), 0.6 중량부의 멜라민 포름알데히드/아크릴산 공중합체 (Aldrich), 3.0 중량부의 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy) 및 1 중량부의 증감제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.) 를 메틸 에틸 케톤에 용해시켜 코팅 용액 [고체 함량: 38 중량 %] 을 제조했다.
디스코틱 액정 화합물 (1)
Figure 112006061903885-pat00050
코팅 용액을 하도층상에 도포하고 건조시켰다. 도포된 용액을 130 ℃ 에서 2 분간 가열하여 디스코틱 액정성 분자를 배향시킨 직후, 용액을 실온으로 냉각하고 자외선 (500 mJ/cm2) 을 조사하여 디스코틱 액정성 분자를 중합하였다. 이와같이, 디스코틱 액정성 분자의 배향이 고정되어 1.7 ㎛ 두께의 광학 이방성층이 형성되었다.
광학 이방성 층의 레타데이션의 각도 의존성은 엘립소미터 (ellipsometer) [M-150, JASCO] 로 측정하였으며, 그 결과 경사각 및 Rth (두께 방향의 레타데이션 값) 은 각기 0.2° 및 88 nm 이었다.
셀룰로스 트리아세테이트 필름의 다른 표면 상에 접착제로 광학적 일축성 폴리카르보네이트 필름을 적층하여 광학 보상 시트를 제조했다.
광학적 일축성 폴리카르보네이트 필름은 면내에 광축을 가졌다. 면내 레타데이션 값 (Re) 및 두께 방향의 레타데이션 값 (Rth) 은 각기 50 nm 및 30 nm 이었다.
제조된 광학 보상 시트의 Re 및 Rth 는 각기 50 nm 및 100 nm 이었다.
(타원 편광판의 제조)
광학 보상 시트의 투명 지지체 (폴리카르보네이트 필름) 측 상에 편광막 및 투명 보호 필름을 이 순서로 적층하여 타원 편광판을 제조했다.
지지체의 슬로우 축과 막의 편광축이 평행하게 되도록 편광막을 배치했다.
(액정 표시 장치의 제조)
시판의 VA 모드 액정 표시 장치[LCD 5000] 로 부터, 타원 편광판을 박리시켰 다. 그 자리에, 상기 제조한 타원 편광판을 적층한다.
제조된 표시 장치에 대하여, 모든 방향에서 콘트라스트 자료를 측정했다. 콘트라스트 비 20 : 1 이 얻어지는 시야각은 (상하좌우) 160° 이었다. 반면, 시판중인 액정 표시 장치에서 20 : 1 의 콘트라스트 비가 얻어지는 시야각은 (상하좌우) 120 °이었다.
실시예 2
(광학적 이축성 투명 지지체의 제조)
87 중량부의 셀룰로스 트리아세테이트, 10 중량부의 트리페닐 포스페이트 및 3 중량부의 UV 흡수제 (TM165, Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 를 메틸렌 클로라이드에 용해시켜 용액 [고체 함량: 18 중량 %] 을 제조했다. 용액을 유리판 상에서 캐스트하고 40 ℃ 에서 20 분간 건조하여 필름을 형성했다. 형성된 필름 (두께: 100 ㎛) 을 유리판으로부터 박리시켰다.
형성된 셀룰로스 트리아세테이트 필름 상에, 145 ℃ 에서 10 분간 20 kg/mm2 의 응력을 가했다. 이와 같이 하여, 20 nm 의 RE 및 80 nm 의 RTH 를 갖는 광학적 이축성 투명 지지체를 제조했다.
(광학 보상 시트의 제조)
실시예 1 에서 사용된 광학 이방성 층의 코팅 용액을 광학적 이축성 투명 지지체 상에 3 ml/m2 의 양으로 도포하고, 실온에서 건조하였다. 도포 용액을 130 ℃ 에서 1 분간 가열하여 디스코틱 액정성 분자를 배향시키고 자외선을 조사하여 디스코틱 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이 하여, 디스코틱 액정성 분자의 배향이 고정되었다.
광학 이방성 층의 레타데이션의 각도 의존성을 엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 측정한 결과, 경사각은 0.1 ° 이었다. 제조된 광학 보상 시트의 Re 및 Rth 는 각기 20 nm 및 140 nm 이었다.
(타원 편광판의 제조)
광학 보상 시트의 투명 지지체 측에 편광막 및 투명 보호 필름을 이 순서로 적층하여 타원 편광판을 제조했다.
지지체의 슬로우 축과 막의 편광축이 평행하게 되도록 편광막을 배치하였다.
(액정 표시 장치의 제조)
시판의 VA 모드 [LCD 5000] 로부터, 타원 편광판을 박리시켰다. 그 자리에, 상기 제조한 타원 편광판을 적층하였다.
제조된 표시 장치에 대하여, 모든 방향에서 콘트라스트 자료를 측정했다. 콘트라스트 비 20 : 1 이 얻어지는 시야각은 (상하좌우) 160° 이었다.
실시예 3
(광학적 이축성 투명 지지체의 제조)
85 중량부의 셀룰로스 트리아세테이트, 10 중량부의 트리페닐 포스페이트 및 5 중량부의 UV 흡수제 (TM165, Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 을 메틸렌 클로라이드에 용해시켜 용액 [고체 농도: 18 중량 %] 을 제조했다. 용액을 유리판 상에서 캐스트하고 40 ℃ 에서 20 분간 건조하여 필름을 형성하였다. 형성된 필름 (두께: 100 ㎛) 를 유리판으로부터 박리시켰다.
형성된 셀룰로스 트리아세테이트 필름상에, 145 ℃ 에서 10 분간 20 kg/mm2 의 응력을 가했다. 이와 같이 하여, 50 nm 의 RE 및 120 nm 의 RTH 를 갖는 광학적 이축성 투명 지지체를 제조하였다.
(광학 보상 시트의 제조)
실시예 1 에서 사용된 광학 이방성 층의 코팅 용액을 광학적 이축성 투명 지지체상에 6 ml/m2 의 양으로 도포하고, 실온에서 건조하였다. 도포 용액을 130 ℃ 에서 1 분간 가열하여 디스코틱 액정성 분자를 배향시키고 자외선을 조사하여 디스코틱 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이 하여, 디스코틱 액정성 분자의 배향이 고정되었다.
광학 이방성 층의 레타데이션의 각도 의존성을 엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 측정한 결과, 경사각은 0.5 °임을 알아내었다. 제조된 광학 보상 시트의 Re 및 Rth 는 각기 50 nm 및 250 nm 이었다.
(타원 편광판의 제조)
광학 보상 시트의 투명 지지체 측 상에 편광막 및 투명 보호 필름을 이 순서로 적층하여 타원 편광판을 제조하였다.
지지체의 슬로우 축과 막의 편광축이 평행하게 되도록 편광막을 배치했다.
(액정 표시 장치의 제조)
시판 VA 모드 액정 표시 장치 [LCD 5000] 로부터, 타원 편광판을 박리시켰 다. 그 자리에, 상기 제조한 타원 편광판을 적층하였다.
제조된 표시 장치에 대하여, 모든 방향에서 콘트라스트 자료를 측정했다. 콘트라스트 비 20 : 1 이 얻어지는 시야각은 (상하좌우) 160° 이었다.
실시예 4
(광학적 이축성 투명 지지체의 제조)
45 중량부의 셀룰로스 아세테이트 (평균 아세틸화도: 60.9 %), 2.35 중량부의 하기 레타데이션 상승제, 2.75 중량부의 트리페닐 포스페이트 및 2.20 중량부의 비페닐디페닐 포스페이트를 232.75 중량부의 메틸렌 클로라이드, 42.57 중량부의 메탄올 및 8.50 중량부의 n-부탄올을 함유하는 혼합 용매 내에서 용해시켰다. 이 용액을 드럼 캐스팅기를 사용하여 캐스팅하여 셀룰로스아세테이트 필름을 형성시켰다(건조 두께: 105 ㎛).
(레타데이션 상승제)
Figure 112006061903885-pat00051
셀룰로스 아세테이트 필름을 20 % 연신하여, 광학적 이축성 투명지지체를 제조하였다.
파장 633 nm 에서 엘립소 미터 [M-150, JASCO] 를 사용하여 셀룰로스 아세테이트 필름을 측정하여 두께방향의 레타데이션 (RTH) 과 면내 레타데이션 (RE) 의 값을 얻었고, 그 값은 각각 85 nm 과 40 nm 이었다.
(광학 보상시트의 제조)
투명지지체의 한 표면에 젤라틴을 도포하여 하도층을 형성하였다.
하도층 위에, 하기의 변성 폴리비닐알코올 (2 중량%) 및 글루타르알데히드 (0.1 중량%) 를 함유하는 수용액을 도포, 건조하여, 두께 0.5 ㎛ 의 배향층을 형성하였다.
(변성 폴리비닐알코올)
Figure 112006061903885-pat00052
이어서, 실시예 1 에서 사용한 디스코틱 액정성 화합물 (1) 90 중량부, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트 (V#360, 오사카 유기화학(주) 제조) 10 중량부, 멜라민포름알데히드/아크릴산공중합체 (알드리치) 0.6 중량부, 광중합 개시제 (이르가큐어 (Irgacure) 907, 일본 시바-게이지(주) 제조) 3.0 중량부 및 증감제 (카야큐어 (Kayacure) DETX, 니뽄 가야꾸(주) 제조) 1.0 중량부를 메틸에틸케톤 170 중량부에 용해하여 코팅액을 제조하였다.
코팅액을 배향층 위에 도포, 건조시켰다. 이 코팅액을 130 ℃에서 1 분간 가열하여, 디스코틱 액정성 분자를 배향시키고, 이어서 자외선 (500 mJ/㎡) 을 조사하여 디스코틱 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이 디스코틱 액정성 분자의 배향상태를 고정시켜 두께 1.2 ㎛ 의 광학이방성층을 형성하였다.
파장 633 nm 에서 엘립소 미터 [M-150, JASCO] 를 사용하여 셀룰로스 아세테 이트 필름을 측정하여 두께방향의 레타데이션 (Rth) 과 면내 레타데이션 (Re) 의 값을 얻었고, 그 값은 각각 40 nm 과 160 nm 이었다.
(타원 편광판의 제조)
광학 보상시트의 투명 지지체 측에, 편광막과 투명 보호 필름을 순서대로 적층하여 타원 편광판을 제조하였다.
투명지지체의 슬로우 축과 편광막의 편광축이 평행이 되도록 편광막을 배치하였다.
(액정표시장치의 제조)
시판품인 MVA 모드 액정표시장치 (VL-1530S, 후지쯔 (주) 제조) 에서 편광판을 박리하고, 대신에 제조한 타원 편광판을 적층시켰다.
제조된 표시 장치에 대해, 화상 반전 없이 콘트라스트 비 10 : 1 이 얻어지는 시야각을 측정하였다. 결과는 표 1 에 나타내었다.
실시예 5
(광학적 이축성 투명지지체의 제조)
노르보르넨 수지 (아르톤 (Artone), JSR (주) 제조) 30 중량부를 염화메틸렌 70 중량부에 용해하였다. 이 용액을 밴드 캐스팅기를 사용하여 캐스팅하고, 건조시켜 노르보르넨 필름을 형성시켰다(건조 두께: 100 ㎛).
이 노르보르넨 필름을 세로방향으로 15 % 연신하고, 또 가로방향으로 7 % 연신하여 광학적 이축성 투명지지체를 제조하였다.
파장 633 nm 에서 엘립소 미터 [M-150, JASCO(일본분광 (주) 제조)] 를 사용하여 셀룰로스 아세테이트 필름을 측정하여 두께방향의 레타데이션 (RTH) 과 면내 레타데이션 (RE) 의 값을 얻었고, 그 값은 각각 45 nm 과 40 nm 이었다.
(광학 보상시트의 제조)
투명지지체의 한 표면을 코로나방전 처리하였다. 처리한 표면에 실시예 4 에서 사용한 변성 폴리비닐알코올 (2 중량%) 및 글루타르알데히드 (0.1 중량%) 를 함유하는 수용액을 도포하였다. 이 코팅액을 건조시켜 두께 0.5 ㎛ 의 배향층을 형성하였다.
또, 실시예 1 에서 사용한 디스코틱 액정성 화합물 (1) 90 중량부, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트 (V#360, 오사카 유기화학 (주) 제조) 10 중량부, 멜라민포름알데히드/아크릴산공중합체 (알드리치) 0.6 중량부, 광중합 개시제 (이르가큐어 907, 일본 시바-게이지(주) 제조) 3.0 중량부 및 증감제 (카야큐어 DETX, 니뽄 가야꾸(주) 제조) 1.0 중량부를 메틸에틸케톤 170 중량부에 용해하여 코팅액을 제조하였다.
코팅액을 배향층 위에 도포, 건조시켰다. 이 도포된 용액을 130 ℃ 에서 1 분간 가열하여, 디스코틱 액정성 분자를 배향시키고, 이어서 자외선을 조사하여 디스코틱 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이 디스코틱 액정성 분자의 배향상태를 고정시켜 두께 1.4 ㎛ 의 광학이방성층을 형성하였다.
파장 633 nm 에서 엘립소 미터 [M-150, JASCO] 를 사용하여 셀룰로스 아세테이트 필름을 측정하여 두께방향의 레타데이션 (Rth) 과 면내 레타데이션 (Re) 의 값을 얻었고, 그 값은 각각 30 nm 과 120 nm 이었다.
(타원 편광판의 제조)
광학 보상시트의 투명 지지체 측에, 편광막과 투명보호막을 순서대로 적층하여 타원 편광판을 제조하였다.
투명지지체의 슬로우 축과 편광축이 평행이 되도록 편광막을 배치하였다.
(액정표시장치의 제조)
시판품인 MVA 모드 액정표시장치 (VL-1530S, 후지쯔 (주) 제조) 에서 편광판을 박리하고, 대신에 제조한 타원 편광판을 적층시켰다.
제조된 표시 장치에 대해, 화상반전 없이 콘트라스트 비 10 : 1 이 얻어지는 시야각을 측정하였다. 결과는 표 1 에 나타내었다.
실시예 6
(광학적 이축성 투명지지체의 제조)
시판품인 폴리카보네이트 필름 (데이진 (주) 제조) 을 세로방향으로 40 % 연신하고, 또 가로방향으로 15 % 연신하여 광학적 이축성 투명지지체를 제조하였다.
파장 633 nm 에서 엘립소미터 [M-150, JASCO] 를 사용하여 투명지지체를 측정하여 두께방향의 레타데이션 (RTH) 과 면내 레타데이션 (RE) 의 값을 얻었고, 그 값은 각각 100 nm 과 200 nm 이었다.
(광학 보상시트의 제조)
투명지지체의 한 표면을 코로나방전 처리하였다. 처리한 표면에 실시예 4 에서 사용한 변성 폴리비닐알코올 (2 중량%) 및 글루타르알데히드 (0.1 중량%) 을 함유하는 수용액을 도포하였다. 이 도포된 용액을 건조하여 두께 0.5 ㎛ 의 배향 층을 형성하였다.
또, 실시예 1 에서 사용한 디스코틱 액정성 화합물 (1) 90 중량부, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트 (V # 360, 오사카 유기화학 (주) 제조) 10 중량부, 멜라민포름알데히드/아크릴산공중합체 (알드리치) 0.6 중량부, 광중합 개시제 (이르가큐어 907, 일본 시바-게이지(주) 제조) 3.0 중량부 및 증감제 (카야큐어 DETX, 니뽄 가야꾸(주) 제조) 1.0 중량부를 메틸에틸케톤 170 중량부에 용해하여 코팅액을 제조하였다.
코팅액을 배향층 위에 도포, 건조시켰다. 이 도포된 용액을 130 ℃ 에서 1 분간 가열하여, 디스코틱 액정성 분자를 배향시키고, 이어서 자외선을 조사하여 디스코틱 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이 디스코틱 액정성 분자의 배향상태를 고정시켜 두께 3.5 ㎛ 의 광학이방성층을 형성하였다.
파장 633 nm 에서 엘립소 미터 [M-150, JASCO(일본분광 (주) 제조)] 를 사용하여 광학 보상시트를 측정하여 두께방향의 레타데이션 (Rth) 과 면내 레타데이션 (Re) 의 값을 얻었고, 그 값은 각각 200 nm 과 300 nm 이었다.
(타원 편광판의 제조)
광학 보상시트의 투명지지체 측에, 편광막과 투명보호막을 순서대로 적층하여 타원 편광판을 제조하였다.
투명지지체의 슬로우 축과 편광축이 평행이 되도록 편광막을 배치하였다.
(액정표시장치의 제조)
시판품인 MVA 모드 액정표시장치 (VL-1530S, 후지쯔 (주) 제조) 에서 편광판 을 박리하고, 대신에 제조한 타원 편광판을 적층시켰다.
제조된 표시 장치에 대해, 화상반전 없이 콘트라스트 비 10 : 1 이 얻어지는 시야각을 측정하였다. 결과는 표 1 에 나타내었다.
비교예 1
(광학 이방성 투명 지지체의 제조)
시판품인 셀룰로스 트리아세테이트 필름 (후지사진 (주) 제조) 을 투명지지체로서 사용하였다.
파장 633 nm 에서의 엘립소 미터 [M-150, JASCO] 를 사용하여 투명지지체를 측정하여 두께방향의 레타데이션 (RTH) 과 면내 레타데이션 (RE) 의 값을 얻었고, 그 값은 각각 40 nm 과 3 nm 이었다. 이것은 상기 지지체가 본질적으로 등방성이라는 것을 의미하였다.
(광학 보상시트의 제조)
투명지지체의 한 표면에 젤라틴을 도포하여 하도층을 형성하였다. 하도층 위에 실시예 4 에서 사용한 변성 폴리비닐알코올 (2 중량%) 및 글루타르알데히드 (0.1 중량%) 를 함유하는 수용액을 도포하였다. 이 도포된 용액을 건조하여 두께 0.5 ㎛ 의 배향막을 형성하였다.
또, 실시예 1 에서 사용한 디스코틱 액정성 화합물 (1) 90 중량부, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트 (V # 360, 오사카 유기화학 (주) 제조) 10 중량부, 멜라민포름알데히드/아크릴산공중합체 (알드리치) 0.6 중량부, 광중합 개시제 (이르가큐어 907, 일본 시바-게이지(주) 제조) 3.0 중량부 및 증감 제 (카야큐어 DETX, 니뽄 가야꾸(주) 제조) 1.0 중량부를 메틸에틸케톤 170 중량부에 용해하여 코팅액을 제조하였다.
이 코팅액을 배향층 위에 도포, 건조시켰다. 이 도포된 용액을 130 ℃ 에서 1 분간 가열하고, 디스코틱 액정성 분자를 배향시키고, 이어서 자외선을 조사하여 디스코틱 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이 디스코틱 액정성 분자의 배향상태를 고정시켜 두께 2.0 ㎛ 의 광학이방성층을 형성하였다.
파장 633 nm 에서 엘립소미터 [M-150, JASCO] 를 사용하여 셀룰로스 아세테이트 필름를 측정하여 두께방향의 레타데이션 (Rth) 과 면내 레타데이션 (Re) 의 값을 얻었고, 그 값은 각각 3 nm 과 240 nm 이었다.
(타원 편광판의 제조)
광학 보상시트의 투명지지체측에, 편광막과 투명보호막을 순서대로 적층하여 타원 편광판을 제조하였다.
투명지지체의 슬로우 축과 편광축이 평행이 되도록 편광막을 배치하였다.
(액정표시장치의 제조)
시판품인 MVA 모드 액정표시장치 (VL-1530S, 후지쯔 (주) 제조) 에서 편광판을 박리하고, 대신에 제조한 타원 편광판을 적층시켰다.
제조된 표시 장치에 대해, 화상반전 없이 콘트라스트 비 10 : 1 이 얻어지는 시야각을 측정하였다. 결과는 표 1 에 나타내었다.
참고예 1
시판품의 MVA 모드 액정표시장치 (VL-1530S, 후지쯔 (주) 제조) 에 대해서 화상 반전 없이 콘트라스트 비 10 : 1 이 얻어지는 시야각을 측정하였다. 결과는 표 1 에 나타내었다.
MVA액정 표시장치 광학보상시트의 레타데이션 시야각
Re Rth (1) (2)
실시예 4 40 nm 160 nm 80 ° 80 °
실시예 5 30 nm 120 nm 80 ° 75 °
실시예 6 200 nm 300 nm 80 ° 60 °
비교예 1 3 nm 240 nm 80 ° 55 °
참고예 1 없음 80 ° 45 °
주: (1) 상하좌우 (2) 경사 상하좌우
실시예 7
(제 1 하도층/투명지지체/제 2 하도층의 제조)
셀룰로스 트리아세테이트 필름을 투명지지체로서 사용하였다.
투명지지체의 한 표면에 셀룰로스 디아세테이트를 도포하여 제 1 하도층을 형성하였다.
투명지지체의 다른 표면에, 젤라틴을 도포하여 제 2 하도층을 형성하였다.
(제 1 하도층/투명지지체/제 2 하도층/배향층의 제조)
제 2 하도층 위에, 2 중량% 폴리비닐알코올 (포팔 (Poparl) MP203, 구라레 (주) 제조)을 함유하는 수용액을 도포, 건조하였다. 형성된 층을 러빙처리하여, 두께 0.5 ㎛ 의 배향층을 형성하였다.
(제 1 광학이방성층/제 1 하도층/투명지지체/제 2 하도층/배향층의 제조)
실시예 1 에서 사용한 디스코틱 액정성 화합물 (1) 90 중량부, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트 (V # 360, 오사카 유기화학 (주) 제조) 10 중량부, 멜라민포름알데히드/아크릴산공중합체 (알드리치) 0.6 중량부, 광중합 개시제 (이르가큐어 907, 일본 시바-게이지(주) 제조) 3.0 중량부 및 증감제 (카야큐어 DETX, 니뽄 가야꾸(주) 제조) 1.0 중량부를 메틸에틸케톤에 용해하여 코팅액을 제조하였다(고체 함량: 38 중량%).
코팅액을 제 1 하도층 위에 도포, 건조시켰다. 직후 이 도포된 용액을 130 ℃ 에서 2 분간 가열하여 디스코틱 액정성 분자를 배향시킨 직후, 실온으로 냉각하여 자외선 (500 mJ/㎠) 을 조사하여 디스코틱 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이 디스코틱 액정성 분자의 배향상태를 고정시켜 두께 1.7 ㎛ 의 제 1 광학이방성층을 형성하였다.
엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 제 1 광학이방성층의 레타데이션의 각도 의존성을 측정하여, 평균 경사각과 두께방향의 레타데이션 (Rth) 은 각각 0.2 °와 88 nm 로 나타났다.
(제 1 광학이방성층/제 1 하도층/투명지지체/제 2 하도층/배향층/제 2 광학이방성층으로 이루어진 광학 보상시트의 제조)
로드상 액정성 화합물 (N26) 90 중량부, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸롤프로판트리아크릴레이트 (V#360, 오사카 유기화학 (주) 제조) 10 중량부, 광중합 개시제 (이르가큐어 907, 일본 시바-게이지(주) 제조) 3.0 중량부 및 증감제 (카야큐어 DETX, 니뽄 가야꾸(주) 제조) 1.0 중량부를 메틸에틸케톤에 용해하여 코팅액 (고체 함량: 38 중량%) 을 제조하였다.
이 코팅액을 배향층 위에 도포, 건조시켰다. 이 도포된 용액을 130 ℃ 에서 2 분간 가열하여 로드상 액정성 분자를 배향시킨 직후 용액을 실온으로 냉각하고, 자외선 (500 mJ/㎠) 을 조사하여, 로드상 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이 디스코틱 액정성 분자의 배향상태를 고정시켜 두께 0.5 ㎛ 의 제 2 광학이방성층을 형성하였다.
이와 같이 광학 보상시트를 제조하였다.
독립적으로, 제 1 하도층/투명지지체/제 2 하도층/배향층/제 2 광학이방성층의 층구조에서 제 2 광학이방성층의 레타데이션에 대해, 레타데이션의 각도 의존성을 엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 측정하였다. 그 결과, 면내 레타데이션 (Re) 은 50 nm 이었다. 이것은 로드상 액정성 분자가 수평 (균질) 배향을 하고 있다는 것을 의미한다.
또한, 파장 633 nm 에서 엘립소미터 [M-150, JASCO] 를 사용하여 광학 보상시트를 측정하여 면내 레타데이션 (Re) 과 두께방향의 레타데이션 (Rth) 의 값을 얻었고, 그 값은 각각 40 nm 과 130 nm 이었다.
(제 1 광학이방성층/제 1 하도층/투명지지체/제 2 하도층/배향층/제 2 광학이방성층/편광막/투명보호막으로 이루어진 타원 편광판의 제조)
광학 보상시트에 편광막 및 투명 보호 필름을 투명지지체 위에 이 순서로 적층하여, 타원 편광판을 제조하였다.
제 2 광학이방성층의 광축 (로드상 액정성 분자의 장축을 투명지지체에 투영하여 평균적으로 수득되는 선의 평균방향) 과 편광축이 평행이 되게 편광막을 배치하였다.
(액정 표시 장치의 제조)
시판되는 VA 모드의 액정 표시 장치 [LCD 5000] 로부터 타원 편광판을 박리시켰다. 이 대신에, 상기 제조한 타원 편광판을 적층시켰다.
상기 제조한 표시 장치에 대해서, 모든 방향의 콘트라스트 자료를 측정하였다. 콘트라스트 비 20:1 이 수득되는 시야각은 160。 였다 (상하좌우). 한편, 시판되는 액정 표시 장치에 있어서, 콘트라스트 비 20:1 이 수득되는 시야각은 120。 였다 (상하좌우).
액정 표시 장치를 점등시킨 직후에, 표시된 화상을 관찰하였다. 상기 화상을 2 시간 동안 표시하도록 표시 장치를 유지한 후, 화상을 재관찰하여 초기 화상의 결함과 비교하였다. 그 결과, 이들 사이에 변화는 전혀 없었다.
실시예 8
(투명 지지체/하도층의 제조)
셀룰로스 트리아세테이트 필름을 투명 지지체로서 사용하였다.
지지체의 한 표면에 셀룰로스 디아세테이트를 도포하여 두께 0.5 ㎛ 의 하도층을 형성시켰다.
(투명 지지체/하도층/제 1 광학 이방성층의 제조)
실시예 1 에서 사용한 디스코틱 액정 화합물 (1) 90 중량부, 에틸렌 옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals, Co., Ltd.) 10 중량부, 멜라민 포름알데히드/아크릴산 공중합체 (Aldrich) 0.6 중량부, 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy) 3.0 중량부 및 증감제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.) 1.0 중량부를 메틸 에틸 케톤에 용해시켜 코팅액 (고체 함량 : 38 중량%) 을 제조하였다.
코팅액을 하도층에 도포하고 건조시켰다. 도포한 액을 130 ℃ 에서 2 분간 가열하여 디스코틱 액정성 분자를 배향시킨 직후에, 상기 액을 실온으로 냉각시키고, 자외선 (500 mJ/㎠) 을 조사하여 디스코틱 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이, 디스코틱 액정성 분자의 배향 상태를 고정시켜 두께 1.7 ㎛ 의 제 1 광학 이방성층을 형성시켰다.
(투명 지지체/하도층/제 1 광학 이방성층/제 2 광학 이방성층으로 이루어진 광학 보상 시트의 제조)
로드상 액정 화합물 (N26) 90 중량부, 에틸렌 옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals, Co., Ltd.) 10 중량부, 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy) 3.0 중량부 및 증감제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.) 1.0 중량부를 메틸 에틸 케톤에 용해시켜 코팅액 (고체 함량 : 38 중량%) 을 제조하였다.
제 1 광학 이방성층의 표면을 러빙(rubbing) 처리한 후, 코팅액을 상기 처리한 표면에 도포하고 건조시켰다. 도포한 액을 130 ℃ 에서 2 분간 가열하여 로드상 액정성 분자를 배향시킨 직후에, 상기 액을 실온으로 냉각시키고, 자외선 (500 mJ/㎠) 을 조사하여 로드상 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이, 로드상 액정성 분자의 배향 상태를 고정시켜 두께 0.5 ㎛ 의 제 2 광학 이방성층을 형성시켰다.
이로써, 광학 보상 시트를 제조하였다.
엘립소미터(ellipsometer) [M-150, JASCO] 로 633 ㎚ 에서, 수득한 광학 보상 시트의 Re 및 Rth 레타데이션 값을 측정함으로써, Re 및 Rth 값이 각각 40 ㎚ 및 130 ㎚ 임을 확인하였다.
(투명 보호 필름/편광막/투명 지지체/하도층/제 1 광학 이방성층/제 2 광학 이방성층으로 이루어진 타원 편광판의 제조)
편광막 및 투명 보호 필름을 이 순서로 광학 보상 시트에 적층시켜 타원 편광판을 제조하였다.
편광막의 편광축이 제 2 광학 이방성층의 광축 (로드상 액정성 분자의 장축을 투명 지지체에 투영하여 평균적으로 수득한 평균 선) 에 평행하도록 편광막을 배치하였다.
(액정 표시 장치의 제조)
시판되는 VA 모드의 액정 표시 장치 [LCD 5000] 로부터 타원 편광판을 박리시켰다. 이 대신에, 상기 제조한 타원 편광판을 적층시켰다.
상기 제조한 표시 장치에 대해서, 전방향의 콘트라스트 데이터를 측정하였다. 콘트라스트 비 20:1 이 수득되는 시야각은 160。 였다 (상하좌우). 한편, 시판되는 액정 표시 장치에 있어서, 콘트라스트 비 20:1 이 수득되는 시야각은 120。 였다 (상하좌우).
실시예 9
(투명 지지체/하도층의 제조)
셀룰로스 아세테이트 (평균 아세틸화도 : 60.9 %) 필름을 투명 지지체로서 사용하였다.
지지체의 한 표면에 젤라틴을 도포하여 하도층을 형성시켰다.
(투명 지지체/하도층/배향층의 제조)
하도층에, 실시예 4 에서 사용한 변성 폴리비닐 알코올 (2 중량%) 및 글루타르 알데히드 (0.1 중량%) 를 함유하는 수용액을 도포하고 건조시켰다. 형성된 층을 러빙 처리하여 두께 0.5 ㎛ 의 배향층을 제조하였다.
(투명 지지체/하도층/배향층/광학 이방성층으로 이루어진 광학 보상 시트의 제조)
실시예 1 에서 사용한 디스코틱 액정 화합물 (1) 80 중량부, 로드상 액정 화합물 (N26) 10 중량부, 에틸렌 옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (V#360, Osaka Organic Chemicals, Co., Ltd.) 10 중량부, 멜라민 포름알데히드/아크릴산 공중합체 (Aldrich) 0.6 중량부, 광중합 개시제 (Irgacure 907, Ciba-Geigy) 3.0 중량부 및 증감제 (Kayacure DETX, Nippon Kayaku Co., Ltd.) 1.0 중량부를 메틸 에틸 케톤 170 중량부에 용해시켜 코팅액을 제조하였다.
코팅액을 배향층에 도포하고 건조시켰다. 도포한 액을 130 ℃ 에서 1 분간 가열하여 디스코틱 및 로드상 액정성 분자를 배향시킨 후, 자외선을 조사하여 디스코틱 및 로드상 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이, 디스코틱 및 로드상 액정성 분자의 배향 상태를 고정시켜 두께 1.2 ㎛ 의 광학 이방성층을 형성시켰다.
엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 633 ㎚ 에서, 수득한 광학 보상 시트의 Rth 및 Re 의 레타데이션 값을 측정함으로써, Rth 및 Re 값이 각각 160 ㎚ 및 40 ㎚ 임을 확인하였다.
실시예 10
(광학적 이축성 투명 지지체의 제조)
셀룰로스 아세테이트 (평균 아세틸화도 : 60.9 %) 45 중량부, 실시예 4 에서 사용한 레타데이션 상승제 2.35 중량부, 트리페닐 포스페이트 2.75 중량부 및 비페닐디페닐 포스페이트 2.20 중량부를, 메틸렌 클로라이드 232.75 중량부, 메탄올 42.57 중량부 및 n-부탄올 8.50 중량부를 포함하는 혼합 용매에 용해시켰다. 이 용액을 드럼 상에 캐스트(cast)하여 셀룰로스 아세테이트 필름 (건조 두께 : 105 ㎛) 을 형성시켰다.
셀룰로스 아세테이트 필름을 20 % 연신하여 광학적 이축성 투명 지지체를 제조하였다.
엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 633 ㎚ 에서, 수득한 셀룰로스 아세테이트 필름의 RTH 및 RE 의 레타데이션 값을 측정함으로써, RTH 및 RE 값이 각각 85 ㎚ 및 40 ㎚ 임을 확인하였다.
(광학 보상 시트의 제조)
투명 지지체의 한 표면을 코로나 방전 처리하였다. 처리한 표면상에, 변성 폴리이미드 (Nissan Chemicals Co., Ltd.) 2 중량% 의 용액을 도포하였다. 도포한 용액을 건조시켜 두께 0.5 ㎛ 의 배향층을 형성시켰다. 배향층의 표면을 러빙 처리하였다.
아크릴계 굴열성 액정 중합체 20 중량부를 테트라클로로에틸렌 80 중량부에 용해시켜 코팅액을 제조하였다.
이 액을 배향층에 도포하고, 160 ℃ 에서 5 분간 가열한 후, 실온으로 냉각시켜 액정성 분자의 배향 상태를 고정시켰다. 이로써, 두께 1.5 ㎛ 의 광학 이방성층을 형성시켰다.
엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 633 ㎚ 에서, 수득한 광학 보상 시트의 Re 및 Rth 의 레타데이션 값을 측정함으로써, Re 및 Rth 값이 각각 40 ㎚ 및 240 ㎚ 임을 확인하였다.
(타원 편광판의 제조)
편광막 및 투명 보호 필름을 이 순서로 광학 보상 시트의 투명 지지체 측에 적층시켜 타원 편광판을 제조하였다.
투명 지지체의 슬로우 축이 편광막의 편광축에 평행하도록 편광막을 배치하였다.
(액정 표시 장치의 제조)
시판되는 MVA 모드의 액정 표시 장치 [VL-1530S, Fujitsu Ltd.] 로부터 편광판을 박리시켰다. 이 대신에, 상기 제조한 타원 편광판을 적층시켰다.
상기 제조한 표시 장치에 대해서, 화상 반전없이 콘트라스트 비 10:1 이 수득되는 시야각을 측정하였다. 그 결과, 상하좌우의 시야각은 80。 였으나 (시판되는 액정 표시 장치와 동일), 사선 상하좌우의 시야각은 60。 였다 (시판되는 액정 표시 장치는 45。 였음).
실시예 11
(광학적 이축성 투명 지지체의 제조)
메틸렌 클로라이드 70 중량부에 노르보르넨 수지 (Artone, JSR Co., Ltd.) 30 중량부를 용해시켰다. 이 용액을 밴드상에 캐스트하고, 건조시켜 노르보르넨 필름 (건조 두께 : 100 ㎛) 을 형성시켰다.
이 필름을 15 % 종연신한 후, 7 % 횡연신하여 광학적 이축성 투명 지지체를 제조하였다.
엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 633 ㎚ 에서, 수득한 지지체의 RTH 및 RE 의 레타데이션 값을 측정함으로써, RTH 및 RE 값이 각각 45 ㎚ 및 40 ㎚ 임을 확인하였다.
(광학 보상 시트의 제조)
투명 지지체의 한 표면을 코로나 방전 처리하였다. 처리한 표면상에, 실시예 4 에서 사용한 변성 폴리비닐 알코올 (2 중량%) 및 글루타르 알데히드 (0.1 중량%) 를 함유하는 수용액을 도포하였다. 도포한 용액을 건조시켜 두께 0.5 ㎛ 의 배향층을 형성시켰다.
로드상 액정 화합물 (N31) 30 중량부를 메틸렌 클로라이드 70 중량부에 용해시켜 코팅액을 제조하였다.
코팅액을 배향층에 도포하고 건조시켰다. 도포한 액을 130 ℃ 에서 1 분간 가열하여 로드상 액정성 분자를 배향시킨 후, 자외선을 조사하여 로드상 액정성 분자를 중합시켰다. 또한, 로드상 액정성 분자의 배향 상태를 고정시켜 두께 1.0 ㎛ 의 광학 이방성층을 형성시켰다.
엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 633 ㎚ 에서, 수득한 셀룰로스 아세테이트 필름의 Re 및 Rth 의 레타데이션 값을 측정함으로써, Re 및 Rth 값이 각각 30 ㎚ 및 120 ㎚ 임을 확인하였다.
(타원 편광판의 제조)
편광막 및 투명 보호 필름을 이 순서로 광학 보상 시트의 투명 지지체 측에 적층시켜 타원 편광판을 제조하였다.
투명 지지체의 슬로우 축이 편광막의 편광축에 평행하도록 편광막을 배치하였다.
(액정 표시 장치의 제조)
시판되는 MVA 모드의 액정 표시 장치 [VL-1530S, Fujitsu Ltd.] 로부터 편광판을 박리시켰다. 이 대신에, 상기 제조한 타원 편광판을 적층시켰다.
상기 제조한 표시 장치에 대해서, 화상 반전없이 콘트라스트 비 10:1 이 수득되는 시야각을 측정하였다. 그 결과, 상하좌우의 시야각은 80。 였으나 (시판되는 액정 표시 장치와 동일), 사선 상하좌우의 시야각은 70。 였다 (시판되는 액정 표시 장치는 45。 였음).
실시예 12
(투명 지지체의 제조)
셀룰로스 아세테이트 (평균 아세틸화도 : 60.9 %) 45 중량부, 트리페닐 포스페이트 2.75 중량부 및 비페닐디페닐 포스페이트 2.20 중량부를, 메틸렌 클로라이드 232.75 중량부, 메탄올 42.57 중량부 및 n-부탄올 8.50 중량부를 포함하는 혼합 용매에 용해시켰다. 이 용액을 드럼상에 캐스트하여 투명 지지체 (셀룰로스 아세테이트 필름) (건조 두께 : 105 ㎛) 를 형성시켰다.
엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 633 ㎚ 에서, 수득한 셀룰로스 아세테이트 필름의 RTH 및 RE 의 레타데이션 값을 측정함으로써, RTH 및 RE 값이 각각 45 ㎚ 및 3 ㎚ 임을 확인하였다.
(광학 보상 시트의 제조)
투명 지지체의 양 표면에 젤라틴 하도층을 형성시켰다.
양 표면의 젤라틴 하도층에, 실시예 4 에서 사용한 변성 폴리비닐 알코올 (2 중량%) 및 글루타르 알데히드 (0.1 중량%) 를 함유하는 수용액을 도포하였다. 도포한 용액을 건조시켜 두께 0.5 ㎛ 의 배향층을 형성시켰다.
하나의 배향층을 러빙 처리하였다.
로드상 액정 화합물 (N31) 30 중량부를 메틸렌 클로라이드 70 중량부에 용해시켜 코팅액을 제조하였다.
코팅액을 상기 처리한 배향층에 도포하고 건조시켰다. 도포한 액을 130 ℃ 에서 1 분간 가열하여 로드상 액정성 분자를 배향시킨 후, 자외선을 조사하여 로드상 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이, 로드상 액정성 분자의 배향 상태를 고정시켜 두께 1.2 ㎛ 의 광학 이방성층을 형성시켰다.
다른 배향층을 러빙 처리하였다. 이때, 러빙 방향은 이전의 러빙 처리에 대해 수직이었다.
로드상 액정 화합물 (N40) 30 중량부를 메틸렌 클로라이드 70 중량부에 용해시켜 또다른 코팅액을 제조하였다. 이 코팅액을 상기 처리한 배향층에 도포하고 건조시켰다. 도포한 액을 130 ℃ 에서 1 분간 가열하여 로드상 액정성 분자를 배향시킨 후, 자외선을 조사하여 로드상 액정성 분자를 중합시켰다. 또한, 로드상 액정성 분자의 배향 상태를 고정시켜 두께 2.0 ㎛ 의 제 2 광학 이방성층을 형성시켰다.
엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 633 ㎚ 에서, 수득한 광학 보상 시트의 Re 및 Rth 의 레타데이션 값을 측정함으로써, Re 및 Rth 값이 각각 60 ㎚ 및 120 ㎚ 임을 확인하였다.
실시예 13
(광학 보상 시트의 제조)
시판되는 셀룰로스 아세테이트 필름 (평균 아세틸화도 : 60.9 %, Fuji Photo Film Co., Ltd.) 을 투명 지지체로서 사용하였다.
투명 지지체의 한면에 젤라틴을 도포하여 하도층을 형성시켰다. 하도층에, 실시예 4 에서 사용한 변성 폴리비닐 알코올 (2 중량%) 및 글루타르 알데히드 (0.1 중량%) 를 함유하는 수용액을 도포하였다. 도포한 용액을 건조시켜 두께 0.5 ㎛ 의 배향층을 형성시켰다. 배향층을 러빙 처리하였다.
로드상 액정 화합물 (N31) 30 중량부를 메틸렌 클로라이드 70 중량부에 용해시켜 코팅액을 제조하였다.
코팅액을 상기 처리한 배향층에 도포하고 건조시켰다. 도포한 액을 130 ℃ 에서 1 분간 가열하여 로드상 액정성 분자를 배향시킨 후, 자외선을 조사하여 로드상 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이, 로드상 액정성 분자의 배향 상태를 고정시켜 두께 1.2 ㎛ 의 광학 이방성층을 형성시켰다.
광학 이방성층을 코로나 방전 처리하였다. 처리한 표면상에, 변성 폴리이미드 (Nissan Chemicals Co., Ltd.) 2 중량% 의 용액을 도포하였다. 도포한 용액을 건조시켜 두께 0.5 ㎛ 의 배향층을 형성시켰다. 배향층의 표면을 러빙 처리하였다. 이때, 러빙 방향은 이전의 러빙 처리에 대해 45。 각도였다.
로드상 액정 화합물 (N34) 30 중량부를 메틸렌 클로라이드 70 중량부에 용해시켜 또다른 코팅액을 제조하였다. 이 코팅액을 상기 처리한 배향층에 도포하고 건조시켰다. 도포한 액을 140 ℃ 에서 3 분간 가열하여 로드상 액정성 분자를 배향시킨 후, 자외선을 조사하여 로드상 액정성 분자를 중합시켰다. 이와 같이, 로드상 액정성 분자의 배향 상태를 고정시켜 두께 1.8 ㎛ 의 제 2 광학 이방성층을 형성시켰다.
엘립소미터 [M-150, JASCO] 로 633 ㎚ 에서, 수득한 광학 보상 시트의 Re 및 Rth 의 레타데이션 값을 측정함으로써, Re 및 Rth 값이 각각 100 ㎚ 및 200 ㎚ 임을 확인하였다.
본 발명에 의하여 종래의 연신 복굴절 중합체 필름을 대신하여, 액정성 분자를 사용하는 광학 보상 시트에 의해 종래보다도 더욱 정확하게 액정 셀의 광학적 보상이 실현될 수 있다. 즉, 본 발명에 의하여 본질적으로 수직 배향된 로드상의 액정성 분자 다수를 함유하는 액정 셀이, 디스코틱 액정성 분자 및 투명 지지체의 광학이방성의 조합 (본 발명의 제 1 구현예), 로드상 액정성 분자 (본 발명의 제 2 구현예), 또는 디스코틱 액정성 분자 및 로드상 액정성 분자의 조합 (본 발명의 제 3 구현예)에 의해 광학적으로 정확하게 보상될 수 있다. 액정 셀 이외에도, 편광막 또한 시야각에 대해 광학 특성을 가진다. 본 발명에 따르면, 광학적으로 단축 또는 이축 (바람직하게는 이축)의 투명 지지체가 편광막을 효과적으로 광학 보상할 수 있다.
삭제

Claims (13)

  1. 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향되어 있는 디스코틱 (discotic) 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층 및 광학적 일축성 또는 광학적 이축성 투명 지지체를 갖는 광학 보상 시트로서,
    상기 광학 이방성 층이 상기 디스코틱 액정성 분자의 양을 기준으로 0.01 내지 20 중량% 양의 멜라민 화합물을 추가로 포함하고, 상기 투명 지지체가, 필름을 한 방향으로 3 내지 100 % 배율로 제 1 연신하고, 상기 필름을 6 내지 200 % 배율 범위에서 상기 제 1 연신에서의 배율보다 초과의 배율로 상기 제 1 연신 방향에 수직으로 연신함으로써 수득되는 광학 이축성 필름이며,
    상기 광학 보상 시트가 10 내지 1,000 nm 범위의 하기 식으로 정의되는 면내 레타데이션 값 및 10 내지 1,000 nm 범위의 하기 식으로 정의되는 두께 방향의 레타데이션 값을 가지는 것인 광학 보상 시트:
    Re = (nx - ny ) x d
    Rth = [{(nx + ny) / 2} - nz] x d
    [식 중, Re는 면내 레타데이션 값이고; Rth는 두께 방향의 레타데이션 값이고; nx 및 ny는 각각 광학 보상 시트의 면내 굴절율이고; nz는 광학 보상 시트의 두께 방향의 굴절율이고; d는 광학 보상 시트의 두께이다].
  2. 제1항에 있어서, 20 내지 200 nm 범위의 면내 레타데이션 값을 가지는 광학 보상 시트.
  3. 제1항에 있어서, 70 내지 500 nm 범위의 두께 방향의 레타데이션 값을 가지는 광학 보상 시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 투명 지지체가 10 내지 1,000 nm 범위의 하기 식으로 정의되는 면내 레타데이션 값을 가지는 것인 광학 보상 시트:
    RE = (NX - NY) x D
    [식 중, RE는 투명 지지체의 면내 레타데이션 값이고; NX 및 NY는 각각 투명 지지체의 면내 굴절율이고; D는 투명 지지체의 두께이다].
  5. 제1항에 있어서, 상기 투명 지지체가 10 내지 1,000 nm 범위의 하기 식으로 정의되는 두께 방향의 레타데이션 값을 가지는 것인 광학 보상 시트:
    RTH = [{(NX + NY) / 2} - NZ] x D
    [식 중, RTH는 투명 지지체의 두께 방향의 레타데이션 값이고; NX 및 NY는 각각 투명 지지체의 면내 굴절율이고; NZ는 투명 지지체의 두께 방향의 굴절율이고; D는 투명 지지체의 두께이다].
  6. 제1항에 있어서, 디스코틱 액정성 분자의 배향이 고정된 것인 광학 보상 시트.
  7. 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향되어 있는 디스코틱 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층 및 광학적 일축성 또는 광학적 이축성 투명 지지체를 가지는 광학 보상 시트, 편광막, 및 투명 보호 필름을 포함하는 타원 편광판으로서,
    상기 광학 이방성 층이 상기 디스코틱 액정성 분자의 양을 기준으로 0.01 내지 20 중량% 양의 멜라민 화합물을 추가로 포함하고, 상기 투명 지지체가, 필름을 한 방향으로 3 내지 100 % 배율로 제 1 연신하고, 상기 필름을 6 내지 200 % 배율 범위에서 상기 제 1 연신에서의 배율보다 초과의 배율로 상기 제 1 연신 방향에 수직으로 연신함으로써 수득되는 광학 이축성 필름이며,
    상기 광학 보상 시트가 10 내지 1,000 nm 범위의 하기 식으로 정의되는 면내 레타데이션 값 및 10 내지 1,000 nm 범위의 하기 식으로 정의되는 두께 방향의 레타데이션 값을 가지는 것인 타원 편광판:
    Re = (nx - ny ) x d
    Rth = [{(nx + ny) / 2} - nz] x d
    [식 중, Re는 면내 레타데이션 값이고; Rth는 두께 방향의 레타데이션 값이고; nx 및 ny는 각각 광학 보상 시트의 면내 굴절율이고; nz는 광학 보상 시트의 두께 방향의 굴절율이고; d는 광학 보상 시트의 두께이다].
  8. 제7항에 있어서, 광학 이방성 층, 투명 지지체, 편광막, 및 투명 보호 필름을 이 순서로 포함하는 타원 편광판.
  9. VA 모드의 액정 셀 및 그의 양측에 배치된 2개의 편광 소자를 포함하는 액정 표시 장치로서, 하나 이상의 편광 소자가 5° 미만의 평균 경사각 상태로 배향되어 있는 디스코틱 액정성 분자로부터 형성된 광학 이방성 층 및 광학적 일축성 또는 광학적 이축성 투명 지지체를 가지는 광학 보상 시트, 편광막, 및 투명 보호 필름을 포함하며, 상기 광학 이방성 층이 상기 디스코틱 액정성 분자의 양을 기준으로 0.01 내지 20 중량% 양의 멜라민 화합물을 추가로 포함하고, 상기 투명 지지체가, 필름을 한 방향으로 3 내지 100 % 배율로 제 1 연신하고, 상기 필름을 6 내지 200 % 배율 범위에서 상기 제 1 연신에서의 배율보다 초과의 배율로 상기 제 1 연신 방향에 수직으로 연신함으로써 수득되는 광학 이축성 필름이며, 상기 광학 보상 시트가 10 내지 1,000 nm 범위의 하기 식으로 정의되는 면내 레타데이션 값 및 10 내지 1,000 nm 범위의 하기 식으로 정의되는 두께 방향의 레타데이션 값을 가지는 것인 액정 표시 장치:
    Re = (nx - ny ) x d
    Rth = [{(nx + ny) / 2} - nz] x d
    [식 중, Re는 면내 레타데이션 값이고; Rth는 두께 방향의 레타데이션 값이고; nx 및 ny는 각각 광학 보상 시트의 면내 굴절율이고; nz는 광학 보상 시트의 두께 방향의 굴절율이고; d는 광학 보상 시트의 두께이다].
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J201 Request for trial against refusal decision
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B701 Decision to grant
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