KR100960844B1

KR100960844B1 - Ｉｎ-Ｃｅｌｌ형 편광자용 조성물, Ｉｎ-Ｃｅｌｌ형 편광자및 Ｉｎ-Ｃｅｌｌ형 적층 편광자, 그리고 이들을 사용한액정 소자

Info

Publication number: KR100960844B1
Application number: KR1020077024818A
Authority: KR
Inventors: 마사미 가도와키; 도미오 요네야마
Original assignee: 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2010-06-07
Also published as: US20080252824A1; TWI384057B; KR20080005232A; TW200700541A; WO2006104052A1; CN100507672C; EP1873577A1; CN101151575A

Abstract

본 발명은, 액티브 구동형 LCD 에 적합한 높은 전압 유지율 (전하 유지 특성)을 갖는 In-Cell 형 편광자를 실현하는 것을 목적으로 한다.

색소 및 용제를 함유하는 In-Cell 형 편광자용 조성물로서, 전기 전도도가 25mS/㎝ 이하인 것을 액티브 구동형 LCD 의 In-Cell 형 편광자 (5) 의 재료로 사용한다.

In-Cell 형 편광자, In-Cell 형 편광자용 조성물

Description

Ｉｎ-Ｃｅｌｌ형 편광자용 조성물, Ｉｎ-Ｃｅｌｌ형 편광자 및 Ｉｎ-Ｃｅｌｌ형 적층 편광자, 그리고 이들을 사용한 액정 소자{In-Cell TYPE POLARIZER COMPOSITION, In-Cell TYPE POLARIZER, In-Cell TYPE LAYERED LIGHT POLARIZER, AND LIQUID CRYSTAL ELEMENT USING THE SAME}

본 발명은, 조광 소자나 액정 소자 (LCD) 및 LCD를 사용한 표시 소자에 구비되는 편광자에 유용한 In-Cell 형 편광자용 조성물, In-Cell 형 편광자 및 In-Cell 형 적층 편광자, 그리고 이들을 사용한 액정 소자에 관한 것이다.

LCD 에서는 표시에 있어서의 광학 활성이나 복굴절성을 제어하기 위해서, 직선 편광판이나 원 편광판이 사용되고 있다. 종래, 이들 편광판 (편광자) 에는 주로 폴리비닐알코올 등의 연신 필름을 베이스 필름으로 한 적층 필름이 편광자로서 사용되어 왔다.

그러나, LCD 의 사용 환경의 다양화에 수반하여 경량, 박형화나 고내구화 등의 개량이 LCD 에 요구되고 있다.

이로 인해, 예를 들어, 특허 문헌 1, 2 및 비특허 문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 유기계의 2 색성 물질을 LCD 셀의 내부에 도포하여 이루어지는, 이른바 In-Cell 형 편광자 (막) 가 검토되고 있다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 소50-98370호

특허 문헌 2 : 일본 특허공표공보 평8-511109호

비특허 문헌 1 : “TN Mode TFT-LCD with In-Cell Polarizer", Tsuyoshi

Ohyama et al.,SID Digest, Vol.4, p.1106-1109

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

최근, OA 용 모니터나 텔레비젼 등 표시 정보량이 많은 디스플레이에도 LCD의 사용이 가능해지면서, LCD의 구동 방식이 종래의 패시브 방식에서 박막 트랜지스터 (TFT) 등의 능동 소자에 의한 액티브 구동 방식이 주류가 되고 있다. 액티브 구동 방식의 LCD 재료, 특히 구동 전하를 인가하는 액정 재료나 배향막 재료 등의 전극 사이에 협지되는 재료에는 뛰어난 구동 특성, 표시 성능이 요구되고 있다.

그러나, 비특허 문헌 1 등에서 제안되고 있는 In-Cell 형 편광자 및 In-Cell 형 편광자를 구비한 액티브 구동형 LCD에서는, 그 동작은 확인되고 있지만, 고정밀화나 대형화를 향한 구동 성능, 표시 성능의 향상에 관한 기술 개발은 전무하다는 점에서 이러한 과제를 극복할 필요가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 액티브 구동 방식에 있어서, 구동 성능, 표시 성능이 우수한 액정 소자를 얻을 수 있는 In-Cell 형 편광자용 조성물, ln-Cell형 편광자 및 In-Cell 형 적층 편광자를 제공과 함께 이를 사용한 액정 소자를 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은 예의 검토한 결과, In-Cell 형 편광자의 전압 유지율 (전하 유지 특성) 의 저하가 액정 소자의 표시 성능 등의 저하의 원인이라는 지견을 얻었다. 전하 유지 특성이 낮으면 액정층에 충분한 구동 전하가 인가되지 않고, 화면의 명멸 현상 (플리커) 나 콘트라스트비가 저하되는 표시 성능의 저하를 일으킨다. 이러한 현상은, 포켓 사이즈의 액정 텔레비젼 등에서는 현저하지 않지만, LCD 화면 사이즈의 대형화나 표시 밀도의 상승 (예를 들어, 하이비젼 등의 고정밀화) 에 동반하여 보다 현저해진다.

본 발명자들은 이러한 지견에 의거하여 더욱 예의 검토를 거듭한 결과, In-Cell 형 편광자의 형성에 사용하는 색소 함유 조성물 (ln-Cell형 편광자용 조성물) 에 있어서, 전기 전도도 또는 나트륨 이온 농도의 값을 일정치 이하로 억제함으로써, 액티브 구동에 적합한 높은 전압 유지율 (전하 유지 특성) 을 갖는 In-Cell형 편광자를 얻을 수 있고, 나아가 구동 성능, 표시 성능이 우수한 액정 소자가 실현되는 것을 발견하여, 본 발명의 완성에 도달했다.

즉, 본 발명의 취지는, 색소 및 용제를 함유하는 In-Cell 형 편광자용 조성물로서, 전기 전도도가 25mS/㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 편광자용 조성물에 있다 (제 1 항).

또한, 본 발명의 다른 취지는, 색소 및 용제를 함유하는 In-Cell 형 편광자 용 조성물로서, 나트륨 이온 농도가 2500ppm 이하인 것을 특징으로 하는, In-Cell 형 편광자용 조성물에 있다 (제 2 항).

또한, 본 발명의 다른 취지는, 상기 서술한 In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포에 의해 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 편광자에 있다 (제 3 항).

또한, 본 발명의 다른 취지는, 전압 유지율이 50％ 이상인 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 편광자에 있다 (제 4 항).

또한, 본 발명의 다른 취지는, 비전압 유지율이 90％ 이상인 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 편광자에 있다 (제 5 항).

또한, 본 발명의 다른 취지는, 상기 서술한 In-Cell 형 편광자를 사용한 것을 특징으로 하는 액정 소자에 있다 (제 6 항).

또한, 본 발명의 다른 취지는, 편광자 및 패시베이션막을 갖는 In-Cell 형 적층 편광자로서, 비전압 유지율이 90％ 이상인 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 적층 편광자에 있다 (제 7 항).

또한, 본 발명의 다른 취지는 상기 서술한 In-Cell 형 적층 편광자를 사용한 것을 특징으로 하는 액정 소자에 있다 (제 8 항).

발명의 효과

본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물에 의하면, 액티브 구동에 적합한 높은 전압 유지율 (전하 유지 특성) 을 갖는 In-Cell 형 편광자 및 In-Cell 형 적층 편광자가 실현된다.

또한, 본 발명의 In-Cell 형 편광자 및 In-Cell 형 적층 편광자는, 높은 전압 유지율 (전하 유지 특성)을 갖는다는 점에서, 액티브 구동 방식의 액정 소자에 사용함으로써, 구동 성능, 표시 성능이 우수한 액정 소자를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

도 1 은 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 전기

전도도와 실시예 4 ∼ 6 및 비교예 2 의 액정 소자의 전압 유지율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 2 는 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 나트륨 이온 농도와 실시예 4 ∼ 6 및 비교예 2 의 액정 소자의 전압 유지율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3 은 실시예 2, 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 전기 전도도와 실시예 7, 8 및 비교예 3 의 액정 소자의 전압 유지율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4 는 실시예 2, 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 나트륨 이온 농도와 실시예 7, 8 및 비교예 3 의 액정 소자의 전압 유지율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5 는 본 발명의 액정 소자의 일례인 투과형 트위스트네마틱 (TN)형 액정 소자의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.

부호의 설명

1 AR (AG) 필름

2 광학 보상 필름

3 컬러 필터가 형성된 기판

4 ITO 전극

5 In-Cell 형 편광자

6 스페이서

7 액정층

8 TFT, ITO 전극

9 기판

10 휘도 향상 필름

11 프리즘 시트

12 확산판

13 도광판

14 광원

15 백라이트 유닛

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태로 한정되는 것이 아니라, 그 요지 범위 내에서 여러 가지로 변경해 실시할 수 있다.

[I. In-Cell 형 편광자용 조성물]

본 발명의 In-Cell형 편광자용 조성물은, 색소 및 용제를 함유하는 것으로서, 이하의 (i), (ii) 중 적어도 어느 하나, 바람직하게는 양쪽을 특징으로 한다.

(i) 전기 전도도가 25mS/㎝ 이하이다.

(ii) 나트륨 이온 농도가 2500ppm 이하이다.

〔색소〕

색소로는, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 그 종류는 특별히 한정되지 않으나, 통상 가용성기를 갖는 이방성 색소가 사용된다. 이방성 색소는 통상, 2 색성을 나타낸다. 바람직한 예로는, 아미노기, 술포늄기, 피롤기, 3-피롤린기, 피롤리딘기, 피라졸기, 2-피라졸린기, 피라졸리딘기, 이미다졸기, 1,2,3-트리아졸기, 1,2,4-트리아졸기, 피페리딘기, 피페라진기 등의 염기성기나 술포기, 카르복시기, 인산기 등 산성기를 갖는 가용성 이방성 색소를 들 수 있다.

색소의 골격은 특별히 한정되지 않지만, 아조계 색소, 페릴렌계 색소, 폴리엔계 색소, 안트라퀴논 등의 퀴논계 색소 등을 들 수 있다. 특히, 직접 염료의 골격에서 많이 볼 수 있는 벤지딘계, 스틸벤계, 폴리아조계가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 적어도 1 개 이상의 술포기를 갖고, 수계 용매에서의 용해성이 있으며, 리오트로픽 액정성 등의 회합 상태를 형성하는 것을 들 수 있다. 특히, 바람직하게는 아조계 색소이다.

구체적으로는, 하기 식 (1) 로 표시되는 색소가 특히 바람직하다.

[화학식 1]

상기 식 (1) 에 있어서, D¹ 은, 치환기를 가지고 있어도 되는 페닐렌기 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 나프틸렌기를 나타낸다. 페닐렌기로서는 1,4-페닐렌기가 바람직하고, 나프틸렌기로서는 1,4-나프틸렌기가 소수성 상호 작용을 나타내므로 바람직하다.

페닐렌기의 치환기로서는, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기 (예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기 등), 치환기를 가지고 있어도 되는,, 탄소수 1 ∼ 4 의 알콕시기 (예를 들어, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, n-부톡시기 등), 치환기를 가지고 있어도 되는,, 탄소수 2 ∼ 7 의 아실아미노기 (예를 들어, 아세틸아미노기, 벤조일아미노기 등 ) 등의 극성이 작은 기가 리오트로픽 액정을 형성하는데 있어서 소수성 상호 작용에 의한 회합성 향상이라는 점에서 바람직하다.

나프틸렌기의 치환기로서는, 치환기를 가지고 있어도 되는, 탄소수 1 ∼ 4 의 알콕시기 (예를 들어, 메톡시기, 에톡시기 등) 등의 극성이 작은 기가, 리오트로픽 액정을 형성하는데 있어서 소수성 상호 작용에 의한 회합성 향상이라는 점에서 바람직하다. 상기 알킬기, 알콕시기, 아실아미노기가 가질 수 있는 치환기 로서는, 히드록시기, 알킬기, 알콕시기 등을 들 수 있다.

상기 식 (1) 에 있어서, G¹ 은, 카르복시기, 술포기, 인산기 또는 시아노기를 나타낸다. 이들 기는, 강한 인력을 제공하는 치환기라는 점에서 바람직하다. 그 중에서도, 넓은 pH 범위에서 인력을 제공하는 점에서, 특히 바람직하게는 술포기, 시아노기이다.

상기 식 (1) 에 있어서, Q¹ 은, 할로겐 원자, 수산기, 니트로기, 치환기를 가지고 있어도 되는 아미노기 (바람직하게는 아세틸아미노기, 벤조일아미노기 등의 아실아미노기), 치환기를 가지고 있어도 되는, 탄소수 1 ∼ 4의 알킬기 (예를 들어, 메틸기, 에틸기 등), 치환기를 가지고 있어도 되는, 탄소수 1 ∼ 3 의 알콕시기, 카르복시기 또는 술포기를 나타낸다. 그 중에서도, 특히 바람직하게는 수소 원자, 수산기, 카르복시기, 술포기를 들 수 있다. 상기 알킬기, 알콕시기를 가질 수 있는 치환기로서는 히드록시기, 알킬기, 알콕시기 등을 들 수 있다.

상기 식 (1) 에 있어서, Q² 및 Q³ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기를 가지고 있어도 되는, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기 (예를 들어, 메틸기, 에틸기 등), 또는 치환기를 가지고 있어도 되는, 페닐기를 나타낸다. 그 중에서도, 특히 바람직하게는 Q² 및 Q³의 적어도 일방이 수소 원자인 것을 들 수 있다. 상기 알킬기 및 페닐기가 가질 수 있는 치환기로서는 히드록시기, 카르복시기, 술포기를 들 수 있다.

상기 식 (1) 에 있어서, n 은 1 또는 2 의 수를 나타내고, p 는 0 또는 1의 수를 나타내고, t 는 1 또는 2 의 수를 나타낸다. 또한, n 이 2 인 경우, 1 분자 중에 포함되는 2 개의 D¹ 은 동일해도 상이해도 된다.

상기 식 (1) 로 나타내는 색소의 구체예로서는, 일본 특허출원 2005-110535호 및 일본 특허출원 2005-123092호 각 명세서에 기재된 것을 들 수 있다.

또한, 색소는 임의의 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 임의의 조합 및 조성으로 병용해도 된다.

색소는, 유리산형인 상태로 사용해도 되고, 산기의 일부가 염형을 취한 상태로 사용해도 된다. 또한, 염형의 색소와 유리산형의 색소가 혼재되어 있어도 된다. 염형의 교환 방법으로서는, 예를 들어, 후술하는〔전기 전도도〕란에 기재된 (1) ∼ (4) 등의 방법을 들 수 있다.

본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물 중에 있어서의 색소의 농도로는, 색소의 용해성이나 리오트로픽 액정 상태 등의 회합 상태의 형성 농도에 따라서도 달라지지만, 바람직하게는 0.1 중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.5 중량％이상, 더욱 바람직하게는 1 중량％ 이상, 또한, 바람직하게는 50 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 30 중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 20 중량％ 이하의 범위이다.

본 발명에 있어서, 색소는 통상, 가용성의 염료계 색소를 사용한다. 염료계 색소는 물에 가용이기 때문에, 이하에 상세히 서술하는 바와 같이, 나트륨 이온 등의 수가용성 이온을 제어하는 것은 곤란한 조작이지만, 본 발명에 있어서는 표시 성능의 저하를 피하기 위해 굳이 나트륨 이온 농도를 제어한다.

〔용제〕

용제로서는, 상기 서술한 색소를 바람직하게 용해 또는 분산할 수 있는 것 로서, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 그 종류는 특별히 한정되지 않고, 그 예로서는, 물, 물과 혼화성이 있는 유기 용제, 혹은 이들의 혼합물 등을 들 수 있다.

물로서는, 이온 교환 처리를 실시한 이온 교환수나 증류수, 역침투막 등의 각종 필터 처리된 순수, 초순수를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 1MΩ㎝ 이상의 비저항치를 갖는 것이 바람직하고, 10MΩ㎝ 이상의 비저항치를 갖는 것이 더욱 바람직하다.

유기 용제의 구체예로서는, 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올 등의 알코올류, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 등의 글리콜류, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브 등의 셀로솔브류 등을 들 수 있다. 이들은 임의의 어느 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 임의의 조합 및 조성으로 혼합하여 사용해도 된다.

〔그 밖의 성분〕

본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물은, 상기 서술한 색소 및 용매 이외에, 추가로 그 이외의 성분을 함유하고 있어도 된다. 예를 들어, 후술하는 습식 성막법 등에 있어서, 본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 색소 용액으로서 기재에 도포하는 경우에는 기재에 대한 젖음성, 도포성을 향상시키기 위해 필요에 따라서 계면활성제 등의 첨가제를 첨가할 수 있다.

계면활성제로서는, 음이온계, 양이온계, 비이온계 모두 사용 가능하다. 그 사용량은, 조성물 전체에 대한 농도의 값으로, 통상 0.05 중량％ 이상, 0.5 중량％ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.

상기 이외의 첨가제로서는,“Additives for Coating", Edited by J.Bieleman, Willey-VCH, 2000 년에 기재된 공지의 첨가제를 사용할 수 있다.

〔전기 전도도〕

본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 특징의 하나는, 그 전기 전도도가 25mS/㎝ 이하라는 점에 있다. 전기 전도도를 25mS/㎝ 이하로 함으로써, 전압 유지율이 높은 In-Cell형 편광자를 얻는 것이 가능해진다. 그 중에서도, 바람직하게는 10mS/㎝ 이하, 더욱 바람직하게는 1mS/㎝ 이하이다. 또한, 통상 0.2mS/㎝ 이상이다. 상한을 초과하면 극성 불순물의 용해성이 높아져 바람직하지 않다.

In-Cell 형 편광자용 조성물의 전기 전도도는, 2 전극법 (셀) 또는 4 전극법(셀) 에 의한 전도도 미터 등에 의해 구해진다. 구체적으로는, 일본 공업 규격 (JIS) 의 K0101 : 1998 「공업 용수 시험 방법」에서 규정되어 있는 전기 전도율의 측정 방법에 준한 각종 방법에 의해 측정하는 것이 가능하지만, 가드 전극에 의한 측정 정밀도의 향상이라는 관점에서 2 전극법 (셀) 보다 4 전극법 (셀) 이, 인가 전압 (전극 간에 발생하는 전위차) 에 의해 편재할것으로 예상되는 캐리어 (이온 등) 의 전극 근방에서의 여러 현상을 배제한다는 관점에서 직류 (DC) 인가보다 교류 (AC) 인가에 의한 측정이 바람직하다.

본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물은, 상기 서술한 바와 같이, 색소와 용제와 필요에 따라 사용되는 계면활성제 등의 각종 첨가제로 이루어지는 혼합물 (용액) 이다. 이 혼합물을 구성하는 각 성분의 화학종 및 각 성분에 유래하는 불순물, 특히 극성 성분이나 이온성 성분이 조성물의 전기 전도도에 기여하는 것으로 생각되어, 이들의 함유량을 저감시킴으로써, 25mS/㎝ 이하의 전기 전도도를 실현하는 것이 가능해지는 것으로 생각된다.

여기에서, 그 불순물을 저감시키는 방법으로서는, 이하의 방법을 들 수 있다.

·색소, 용제 및 각종 첨가제 등에 사용되는 합성 원료의 화학 순도를 정제 처리 (증류, 칼럼, 재결정 등) 에 의해 향상시킨다.

·색소 및 각종 첨가제를 용매로부터 결정화시켜 꺼낼 때에는, pH 가 중성이 되도록 조작한다. 용제에 물을 사용하는 경우에는, 사용하는 물을 이온 교환법, 증류법, RO (역침투) 처리법 등의 각종 처리법에 의해 처리한다.

·조성물을 배합·용해 조작에 의해 조제할 때, 용기나 기구로부터의 용출을 방지하기 위해서 세제 세정, 초음파 세정, UV 오존 세정 등의 각종 세정을 실시하거나, 용출이 우려되는 재질 (예를 들어, 알칼리 유리나 가소제를 많이 함유한 합성 수지 등) 을 피한다.

·조성물의 조제 (용해 진탕) 중이나 조성물의 수송·보관시에는 먼지 등이 혼입되지 않도록 밀봉한다.

특히, 극성 성분이나 이온성 성분을 저감시키는 방법으로서는, 이하의 방법을 들 수 있다.

·색소 및 각종 첨가제를 용매로부터 결정화시켜 꺼낼 때, pH 가 중성이 되도록 조작한다.

·용제에 물을 사용하는 경우, 이온 교환법, 증류법, RO (역침투) 처리법 등의 순수화 처리를 행한다.

·조성물을 배합·조작에 의해 조제할 때, 테플론 (등록 상표) 제, 붕규산 유리제, 무알칼리 유리제 등의 기구·용기를 사용한다.

전기 전도도에 기여하는 극성 성분이나 이온성 성분은, 현재의 화학적 분석 방법으로는 검출 한계 이하의 농도로, 그 구체적인 화학종을 단정하는 것은 곤란하지만, LCD 액정층에 용출 가능한 알칼리 금속 이온류나, 비교적 저분자량의 유기성 음이온 성분이라고 생각된다. 이들은, 이방성 색소의 합성 과정에서 혼입되는 불순물 이외에, 용매나 계면활성제 등의 각종 첨가제에서 유래하는 것으로 생각된다.

또한, 수용성 이방성 색소는, 상기 서술한 바와 같이, 아미노기, 치환 아미노기, 술포늄기 등 염기성기나 술포기, 카르복시기, 인산기 등의 산성기를 갖고 있으므로, 이들의 반대이온성 성분에 의한 영향을 생각할 수 있다.

특히, 산성기를 갖는 색소는, 산성기의 일부가 염형을 취하고 있는 것이 용매의 용해성 관점에서 많이 사용되고 있으나, 염형의 교환 방법으로서 이하의 (1) ∼ (4) 등의 방법을 사용하는 경우에는, 과잉량의 산 또는 염기의 잔류가 색소의 불순물이 될 수 있기 때문에 주의가 필요하다.

(1) 염형으로 얻어진 색소의 수용액에 염산 등의 강산을 첨가하여, 색소를 유리산의 형태로 산석시킨 후, 원하는 반대이온을 갖는 알카리 용액 (예를 들어, 수산화 리튬 수용액) 으로 색소 산성기를 중화시켜 염 교환하는 방법.

(2) 염형으로 얻어진 색소의 수용액에 원하는 반대이온을 갖는 대과잉의 중성 염 (예를 들어, 염화 리튬) 을 첨가하여, 염석 케이크의 형태로 염 교환을 실시하는 방법.

(3) 염형으로 얻어진 색소의 수용액을 강산성 이온 교환 수지로 처리하고, 색소를 유리산의 형태로 산석시킨 후, 원하는 반대이온을 갖는 알칼리 용액 (예를 들어, 수산화 리튬 수용액) 으로 색소 산성기를 중화시켜 염 교환하는 방법.

(4) 미리 원하는 반대이온을 갖는 알칼리 용액 (예를 들어, 수산화 리튬 수용액) 으로 처리한 강산성 이온 교환 수지에, 염형으로 얻어진 색소의 수용액을 작용시켜, 염 교환을 실시하는 방법.

〔나트륨 이온 농도〕

본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 다른 특징은, 그 나트륨 이온 농도가 2500ppm 이하라는 점에 있다. 그 중에서도, 바람직하게는 1000ppm 이하, 더욱 바람직하게는 100ppm 이하의 범위이다. 또한, 그 하한은 통상 10ppm 이상이다. 상한을 초과하면, 액정 소자 (액정층) 로의 용출, 또한 전기 특성에 악영향을 미쳐 바람직하지 않다. 나트륨 이온 농도를 본 발명의 범위 내로 하기 위한 방법으로서는, 예를 들어, 불순물을 저감시키는 방법으로서 상기에 예시한 각종 방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 나트륨 이온 농도는, 조성물 중에 존재하는 특정 이온의 농도에 응답하여 전극 전위가 변화하는 이온 선택성 전극과 비교 전극을 병용함으로써 구할 수 있다. 구체적으로는, 일본 공업 규격 (JIS) 의 K0101 : 1998 「공업 용수 시험 방법」에서 규정되고 있는 나트륨 (이온) 의 측정 방법에 준한 프레임 광도법, 프레임 원자 흡광법, 이온크로마토법 등 각종 방법에 의해 측정하는 것이 가능하지만, 비교적 고농도의 나트륨 이온량을 직접적으로 측정 가능하다는 점에서, 일본 공업 규격 (JIS) 의 K0122 : 1998 「이온 전극 측정 방법 통칙」에서 규정하고 있는 측정 방법에 준한 이온 전극 측정법이 바람직하다. 또한, 버퍼액에 의한 pH 의 조정이 불필요한 이온 선택성 전극을 사용한 이온 미터를 사용하는 것이, pH 에 의한 해리 상태의 변화를 억제할 수 있어 바람직하다.

[Ⅱ. In-Cell 형 편광자]

본 발명의 In-Cell형 편광자는, 이하의 (i) ∼ (iii) 중 적어도 어느 하나, 바람직하게는 2 개 이상의 특징을 갖는다.

(i) 본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포에 의해 성형하여 이루어진다.

(ii) 전압 유지율이 50％ 이상이다.

(iii) 비전압 유지율이 90％ 이상이다.

〔이방성〕

본 발명의 In-Cell 형 편광자는, 색소막의 두께 방향 및 임의의 직교하는 면내 2 방향의 입체 좌표계에 있어서의 합계 3 방향에서 선택되는 임의의 2 방향에 있어서의 전자기학적 성질에 이방성을 갖는 색소막이다. 전자기학적 성질 중에서도, 특히 흡수의 이방성을 갖는다. 흡수 이외에도 굴절 등의 광학적 성질, 저항, 용량 등의 전기적 성질 등의 흡수, 굴절 등의 광학적 이방성을 갖는 경우도 있다. 구체적으로는, 직선 편광막, 원 편광막, 위상차판, 도전 이방성막 등이 있다. 또한, 색소막이 흡수 등의 이방성을 갖는 것은, 예를 들어, 요오드계 등의 편광 필름을 둔 라이트박스 위에서 회전시키는 등의 방법에 의해 확인할 수 있다.

〔In-Cell 형 편광자용 조성물의 도포〕

본 발명의 In-Cell 형 편광자의 특징의 하나는, 본 발명의 In-Cell 형 편광자 용 조성물을 도포에 의해 성형하여 이루어진다는 것이다. 도포는 통상, 어떠한 기판 재료 (기재) 를 대상으로 행해진다. 또한, 성형의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 막 형상·층 형상이다.

·기재 :

도포 대상의 기재는, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 특별히 제한되지 않는다. 예로서는, 유리나 합성 수지 등의 투명 기판, 실리콘 기판 등을 들 수 있다. 본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 이 기판 재료에 직접 도포해도 되지만, 기재 위에 도전성 또는 절연성의 박막을 단독 또는 적층한 후, 본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포해도 된다. 도전성 박막으로서는, ITO (산화 인듐 주석) 등의 투명 전극이나 알루미늄이나 금 등의 금속 전극을, 절연성 박막으로서는 폴리이미드 수지나 폴리실록산 등의 폴리머, 산화 규소 등을 들 수 있 다. 또한, 이 기재의 표면에는, 편광자에 함유되는 색소의 배향 방향을 제어하기 위해서, 「액정 편람」 (마루젠주식회사, 2000 년 10 월 30 일 발행) 226 페이지 ∼ 239 페이지 등에 기재된 공지의 방법에 의해, 배향 처리층을 처리해 두어도 된다.

또한, 통상은 이 기재가 후술하는 액정 소자의 기판을 형성하게 되므로, 기재의 형상이나 두께 등은, 목적으로 하는 액정 소자에 따라서 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 일반적인 기재의 두께는, 통상 10㎛ 이상, 바람직하게는 100㎛ 이상, 또한, 통상 10㎜ 이하, 바람직하게는 1㎜ 이하의 범위이다.

·도포 방법 :

본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포하는 방법으로서는, 습식 성막 법을 들 수 있다. 습식 제막법은, 본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포액으로서 조제한 후, 상기 서술한 기판 재료 (기재) 에 도포, 건조시켜, 색소를 배향, 적층하여 얻는 방법 등 공지된 방법을 들 수 있다. 습식 성막법으로서는, 하라사키 유우지 저 「코팅 공학」(주식회사 아사쿠라 서점, 1971 년 3 월 20 일 발행) 253 페이지 ∼ 277 페이지와 이치무라 쿠니히로 감수 「분자 협조 재료의 창제와 응용」(주식회사 시엠시 출판, 1998 년 3 월 3 일 발행) 118 페이지 ∼ 149 페이지 등에 기재된 공지의 방법, 예를 들어, 미리 배향 처리를 실시한 기재 위에, 스핀 코트법, 스프레이 코트법, 바 코트법, 롤 코트법, 블레이드 코트법 등으로 도포하는 것을 들 수 있다.

이 경우, 본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물 중의 색소의 농도는, 지나 치게 낮으면 충분한 2 색성을 얻을 수 없고, 지나치게 높으면 성막이 곤란해지므로, 상기 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.

도포시의 온도는 바람직하게는 0℃ 이상, 80℃ 이하, 습도는 바람직하게는 10％RH 이상, 80％RH 이하 정도이다. 또한, 도막의 건조시 온도는 바람직하게는 0℃ 이상, 120℃ 이하, 습도는 바람직하게는 10％RH 이상, 80％RH 이하 정도이다.

습식 성막법으로 기재 위에 본 발명의 In-Cell 형 편광자를 형성하는 경우, 본 발명의 In-Cell 형 편광자의 막두께는 통상 건조 후의 막두께이며, 바람직하게는 50㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 100㎚ 이상, 바람직하게는 50㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이하이다.

〔전압 유지율〕

본 발명의 In-Cell 형 편광자의 다른 특징은, 그 전압 유지율이 50％ 이상이라는 점에 있다. 전압 유지율을 50％ 이상으로 함으로써, 액정 표시 소자의 구동 특성, 표시 특성을 저하시키지 않거나 혹은 향상시키는 것이 가능해진다. 그 중에서도, 바람직하게는 70％ 이상, 더욱 바람직하게는 85％ 이상이다. 하한을 밑돌면 액정 소자 전체의 전압 유지율이 저하되어, 플리커 (화면의 명멸 현상) 의 발생이나 콘트라스트비의 저하가 발생하여, 바람직하지 않다.

또한, 전하 유지 특성은, 전압 유지율로서 측정하는 것이 가능하고, 구체적인 방법으로서는, 사단법인 전자 정보 기술 산업 협회 (JEITA) 의 규격서 ED-2521 A 「액정 표시 패널 및 그 구성 재료의 측정 방법」에 기재된 「전압 유지율 측정 방법」에 의해 측정할 수 있다.

전압 유지율이 50％ 이상인 In-Cell 형 편광자는, 예를 들어, 상기에 기재한 본 발명의 조성물을 사용하여 도포에 의해 제조하는 방법과, 열 증착법 등의 드라이 프로세스, LB 막, 드라이 필름 레지스트 등 전사법 등의 방법에 따라 얻을 수 있다. 그 중에서도 바람직하게는, 상기에 기재한 도포에 의해 제조하는 방법이다.

〔비전압 유지율〕

또한, 본 발명의 In-Cell 형 편광자의 또 다른 특징은, 그 비전압 유지율이 90％ 이상이라는 점에 있다. 비전압 유지율을 90％ 이상으로 함으로써, 액정 표시 소자의 구동 특성, 표시 특성을 저하시키지 않거나, 혹은 향상시키는 것이 가능해진다.

본 명세서에 있어서 「비전압 유지율값」이란, In-Cell 형 편광자를 갖는 액정 소자와 동일한 사양으로, 편광자를 배치하지 않는 액정 소자에 있어서의 전압 유지율을 100％ 로 하였을 때의 백분율로 나타낸 것이다. 또한, 전압 유지율은 상기의 방법으로 측정된다.

[수식 1]

비전압 유지율 (％) = ｛(In-Cell 형 편광자가 형성된 액정 소자의 전압 유지율)/(In-Cell 형 편광자가 없는 액정 소자의 전압 유지율)｝× 100

본 발명의 In-Cell형 편광자의 비전압 유지율의 값은, 액정 소자의 정세도 (화소수) 와 화면 사이즈에 따라 다르지만, 통상 90％ 이상, 바람직하게는 95％ 이 상이다. 하한을 밑돌면 액정 소자 전체의 전압 유지율이 저하되어, 플리커 (화면의 명멸 현상) 의 발생이나 콘트라스트 비의 저하가 발생하여, 바람직하지 않다.

비전압 유지율이 90％ 이상인 In-Cell 형 편광자는, 예를 들어, 상기에 기재된 본 발명의 조성물을 사용하여 도포에 의해 제조하는 방법과 열 증착법 등의 드라이 프로세스, LB 막, 드라이 필름 레지스트 등 전사법 등의 방법에 따라 얻을 수 있다. 그 중에서도 바람직하게는, 상기에 기재한 도포에 의해 제조하는 방법이다.

〔기타〕

본 발명의 In-Cell 형 편광자의 막두께는, 상기 서술한 (i) ∼ (iii) 중 어느 하나의 특징을 구비한 것에 대해서도, 통상 1㎚ 이상, 그 중에서도 10㎚ 이상, 또한, 통상 50㎛ 이하, 그 중에서도 5㎛ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다.

[Ⅲ. 액정 소자]

본 발명의 액정 소자는, 상기 서술한 본 발명의 In-Cell 형 편광자를 사용하여 이루어지는 것이다. 통상은, 2 장의 기판에 의해 액정 재료를 협지한 액정 소자에 있어서, 적어도 일방의 기판의 내측 (액정 재료를 협지하고 있는 측) 에, 본 발명의 In-Cell 형 편광자가 형성된다.

본 발명의 액정 소자의 기본 구성은, 예를 들어, 주식회사 공업 조사회 「플랫 패널 디스플레이 대사전」(우치다 타츠오, 우치이케 히라키 감수, 2001 년 12 월 25 일 발행) 의 45 페이지의 도 1 에 나타나 있는 바와 같다. 즉, 본 발명의 액정 소자는, 대향하여 배치되는 한 쌍의 기판과, 각 기판의 내측에 설치되는 한 쌍의 배향막 (액정 재료를 배향시키는 배향층) 과, 기판 사이 (액정셀) 에 개재되는 액정층 (액정 재료를 갖는 층) 과, 액정층에 전계를 인가하는 전극 (예를 들어, ITO 전극 등) 을 적어도 구비하여 이루어지고, 전극에 의해 액정층에 전계를 인가하여 액정의 배열을 변화시킴으로써, 광의 투과·차단을 제어하는 것이다. 여기에서, 본 발명의 In-Cell 형 편광자는, 상기 서술한 배향막과 편광층 사이, 배향막과 전극 사이에 삽입되어 사용된다.

액정 소자의 구체적인 표시 방식으로는, 주식회사 공업 조사회 「플랫 패널 디스플레이 대사전」(우치다 다츠오, 우치이케 히라키 감수, 2001 년 12 월 25 일 발행) 의 54 페이지부터 83 페이지에 걸쳐 기재된, TN 모드, STN 모드, DSM 모드, ECB 모드, VA 모드, π셀, OCB 모드, HAN 모드, 상전이-콜레스테릭 액정 모드, ECE 모드, 강유전성 액정 모드, 반강유전성 액정 모드, 게스트-호스트 액정 모드, IPS 모드, 고분자 복합형 모드, 고분자 액정 모드, 포토루미네선스 모드 등 각종 액정 모드를 사용한 액정 소자를 들 수 있지만, 본 발명의 액정 소자는 이들 중 어느 것에 대해서도 적용 가능하다.

본 발명의 액정 소자의 구체적인 구성예로서는, 도 5 에 나타내는 구성을 들 수 있다. 도 5 는, 본 발명의 액정 소자의 1 종인 TN 모드의 투과형 컬러 액정 소자의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 5 에 나타내는 액정 소자는, TN 모드의 투과형 컬러 액정 소자로서, AR (AG) 필름 (1), 광학 보상 필름 (2), 컬러 필터가 형성된 기판 (3), ITO 전극 (4), 배향막 (배향층 및 편광자) (5), 스페이서 (6), 액정층 (7), TFT,ITO 전극 (8), 기판 (9) 으로 구성됨과 함께, 휘도 향상 필름 (10), 프리즘 시트 (11), 확산판 (12), 도광판 (13), 광원 (14) 으로 이루어지는 백라이트 유닛 (15) 과 조합하여 사용된다. 본 발명의 In-Cell 형 편광자는 상기 서술한 배향막 (배향층 및 편광자) (5) 으로써 사용된다. 또한, 한 쌍의 배향막 (5) 중, 어느 일방만이 본발명의 In-Cell 형 편광자도 되고, 쌍방의 배향막 (5) 이 본 발명의 In-Cell 형 편광자도 된다. 또한, 본 발명의 In-Cell 형 편광자가 배향층의 기능을 겸하고 있으므로, 배향층을 생략해도 된다.

단, 도 5 의 액정 소자의 구성은 어디까지나 일례로서, 액정 소자로서의 기능을 손상시키지 않는 한 그 용도에 따라서 각 구성 요소의 배치·형상·적층순 등을 변경하거나, 일부의 구성요소를 생략하거나, 복수의 구성 요소를 일체로 구성하거나, 다른 구성 요소를 추가하는 등, 적절하게 변형을 가하여 실시하는 것이 가능하다.

예를 들어, 백라이트 등의 보조 광원을 가지지 않는 반사형 액정 소자나, 프론트 라이트나 사이드엣지 라이트를 구비한 투과형·반투과형 액정 소자, 마이크로 컬러 필터를 구비하지 않은 모노크롤 컬러 액정 소자나, 필드 시퀀셜 방식의 액정 소자로서 본 발명의 액정 소자를 구성하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 In-Cell형 편광자의 배치 위치는, In-Cell 형이라면 특별히 제한되지 않고, 전극과 기판 사이여도, 전극과 액정층 사이여도 된다. 또한, 본 발명의 In-Cell 형 편광자에 대해서, 다른 기능층인 배향막이나 λ/4 판 등의 위상차막, 반사막, 광확산막, 광흡수막을 단독 혹은 복수로 조합하여 부가, 배치하여도 된다. 또한, IPS 모드와 같이 액정층 등을 협지하는 2 매의 기판 (기재) 중, 일방의 기재에만 전극이 형성되어 있는 액정 소자에 대해서도, 전극을 갖고 있지 않은 기재 및 기재 표면에 형성된 각종 막이 액정 소자의 전기 특성에 영향을 미칠 수 있으므로, 본 발명의 In-Cell 형 편광자를 형성함으로써 구동 특성이나 표시 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

그 중에서도, 본 발명의 In-Cell 형 편광자는, 예를 들어, 상기 서술한 도 5 에 나타내는 바와 같이, 액정 재료를 전계 효과에 의해 구동시키는 전극보다 내측에 배치되는 구성 (즉, 본 발명의 In-Cell 형 편광자에도 전계가 인가되는 구성) 의 액정 소자에 적용한 경우에, 전하 유지 특성 (전압 유지율) 의 향상을 얻을 수 있어 유용하다. 특히, 트위스트네마틱 (TN) 모드나 수직 배향 (VA) 모드 등, 기판 사이에서 커먼 전극과 어드레스 전극의 양 전극이 대향하도록 배치된 액정 소자에 있어서 유용하지만, 인플레인스위칭 (IPS) 모드와 같이, 동일 기판 위에 양 전극이 배치되어 있는 경우에도 유용하다.

또한, 본 발명의 In-Cell 형 편광자 위에 전극이 형성되는 경우에 있어서도, 전하 유지 특성 (전압 유지율) 을 저하시키는 불순물의 액정층으로의 용출을 저감 시킬 수 있기 때문에 유용하다.

[IV. In-Cell 형 적층 편광자]

본 발명의 In-Cell 형 적층 편광자는, 상기 서술한 본 발명의 In-Cell 형 편광자와 패시베이션막을 적층하여 이루어진다. 여기에서「패시베이션막」이란, In-Cell 형 편광자에 기계적 강도를 부여하거나, In-Cell 형 편광자에서 액정층으로 의 불순물 등의 용출을 방지하기 위한 층이다.

패시베이션막의 종류는, 본 발명의 취지를 벗어나는 것이 아닌 한 특별히 제한되지 않지만, 통상은 투명한 고분자 재료로 이루어지는 막이 사용된다. 여기에서 「투명」하다는 것은, 적어도 목적으로 하는 액정 소자에 사용하는 광원에 대해서 투명성을 나타내는 것을 말한다. 이와 같은 고분자 재료의 예로서는, 트리아세테이트 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 트리아세틸셀룰로오스 수지, 우레탄 수지 등을 들 수 있다. 또한, 패시베이션막은, 이들의 고분자 재료 중 1 종으로 이루어져도 되고, 2 종 이상을 임의의 조합 및 비율로 함유하고 있어도 된다.

패시베이션막은, 통상은 본 발명의 In-Cell 형 적층 편광자 위에 라미네이션 하여 형성, 적층되지만, 그 적층 순서 및 적층 수단은 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, In-Cell 형 적층 편광자 위에, 스크린 인쇄법 등의 공지된 코팅법에 의해, 수지 용액을 도포하는 방법이나 전사막 등의 부착에 의해 라미네이션하여 형성, 적층하는 방법 등을 들 수 있다. 패시베이션막은, In-Cell 형 적층 편광자의 전체면에 형성해도 되고, 액정 소자의 화소에 대응시켜 패턴 형성하여 적층해도 된다. 패턴 형성에 있어서는, 패시베이션막을 형성한 후, 레지스트 등을 사용한 포토리소그래피 방법에 의해 패턴화하는 방법이나, 감광성을 갖는 패시베이션막을 라미네이션한 후, 마스크 노광에 의해 패턴을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또한, 패시베이션막을 라미네이션할 때, In-Cell 형 적층 편광자의 표면을 안정화 시키고, 프로세스 내성을 높이는 것도 가능하다. 안정화의 방법으로서는, 코니시 켄조우, 쿠로키 노부히코 공저 「합성 염료의 화학」(마키서점, 1974 년 3 월 15 일 발행) 388 페이지 ∼ 404 페이지 등에 기재되어 있는 염료의 레이크법을 사용한, 다가 금속염에 의한 불용화를 들 수 있다. 패시베이션막의 막두께는 특별히 제한되지 않고, 목적으로 하는 액정 소자에 따라 적절하게 조정하면 되지만, 통상 1㎚ 이상, 바람직하게는 10㎚ 이상, 또한, 통상 100㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이하의 범위이다. 또한, 패시베이션막은 1 층만이어도 되고, 2 층 이상이어도 된다. 통상, 액정 소자의 구동 전압을 낮게 억제하는 것이 요구된다는 점에서, 패시베이션막은 상기 목적을 해치지 않는 범위에서 얇게 하는 것이 바람직하고, 또한, 각 막 계면에서 생기는 굴절률차에 의한 반사가 액정 소자로서의 광 이용 효율을 저하시키는 점 등에서 패시베이션막은 1 층인 것이 바람직하다.

본 발명의 In-Cell 형 적층 편광자는, 본 발명의 In-Cell 형 편광자와 동일하게 상기 서술한 액정 소자 (본 발명의 액정 소자) 의 편광자로서 사용된다. 이 경우, In-Cell 형 편광자가 기판과 접하는 측에 배치되고, 패시베이션막이 액정층과 접하는 측에 배치된다. 또한, 액정 소자의 한쌍의 편광자 중, 어느 일방만이 본 발명의 In-Cell 형 적층 편광자여도 되고, 쌍방의 편광자가 본 발명의 In-Cell 형 적층 편광자여도 된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 넘지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[I. In-Cell 형 편광자용 조성물]

[실시예 1]

비저항치가 18MΩ㎝ 인 초순수 8.5g 에, 하기 식 (2) 에 나타내는 구조의 염형 색소로서, 합성 공정에 의해 얻어진 색소의 수용액에, 염산을 첨가하여, 색소를 유리산의 형태로 산석시킨 후, 수산화나트륨 수용액에 의해 색소 산성기를 pH7 로 중화하고, 염 교환하여 얻은 색소 1.5g 을 첨가하고, 교반하여 용해시킨 후, 여과함으로써, In-Cell 형 편광자용 조성물을 얻었다. 이것을 실시예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물로 한다.

[화학식 2]

실시예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 전기 전도도를, JIS K0101 에 따라, 교류 2 전극법에 의한 전도도계 (호리바 제작소 제조) 에 의해 측정한 결과, 13.5mS/cm 였다.

또한, 실시예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 나트륨 이온 농도를 JIS K0101 에 따라, 나트륨 이온 전극법에 의한 이온 미터 (호리바 제작소 제조) 에 의해 측정한 결과, 1000ppm 이었다.

또한, 실시예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을, 스크린 인쇄법에 의해 표면에 폴리이미드 (히타치 화성 제조)의 배향막이 형성된 ITO 전극이 형성된 유리제 기판 (전극 면적 8㎜× 8㎜, 폴리이미드 막두께 약 80nm 의 폴리이미드 배향막을 미리 나일론천으로 러빙 처리를 실시한 것) 에, 갭 10㎛ 의 어플리케이터 (이모토제작소 제조) 로 도포한 후, 자연 건조시킴으로써, 색소막을 얻었다. 또한, 이 색소막이 형성된 기판을, 요오드계 편광 필름을 탑재한 라이트박스 위에서 회전시킨 결과, 흡수 이방성이 있어, 편광자로서 기능하는 것을 확인하였다.

이 색소막 (편광자) 의 전하 유지 특성을 측정하기 위해, 편광자 위에 대향 전극 재료로서 은 패이스트 (후지쿠라 화성 제조, 상품명: 도타이트) 를 도포하여, 180℃ 에서 30 분간 가열 건조시켰다. 또한, 실온까지 냉각하여, JEITA의 ED-2521A 규격서에 준거해서, 토요 테크니카 제조의 액정 물성 평가 시스템 6254형을 사용하여, 전압 유지율을 측정하였다. 측정시의 조건은, 인가 전압 5V, 펄스폭 60μsec, 주기 60Hz, 온도 25℃ 였다. 이 편광자 자체의 전압 유지율은 56.6％ 였다.

[비교예 1]

실시예 1 에서 사용한 초순수 대신에 이온 교환 수지에 의해 얻어진 이온 교환수를, 또한, pH7 로 중화하여 염 교환한 색소 대신에 pH 약 8 의 약알칼리성으로 염 교환한 색소를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해 In-Cell 형 편광자용 조성물을 조제하였다. 이것을 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물로 한다.

비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물에 대해, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해 전기 전도도 및 나트륨 이온 농도를 측정한 결과, 전기 전도도는 27.0mS/cm, 나트륨 이온 농도는 2900ppm 이었다.

또한, 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해 편광자를 제작하고, 그 전압 유지율을 측정한 결과, 이 편광자 자체의 전압 유지율은 34.4％ 였다.

[실시예 2]

실시예 1 에서 사용한 pH7 로 중화하여 염 교환한 색소 대신에, pH 약 8 의 약알칼리성으로 염 교환한 색소를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, In-Cell 형 편광자용 조성물을 얻었다. 이것을 실시예 2 의 In-Cell 형 편광자용 조성물로 한다.

실시예 2 의 In-Cell 형 편광자용 조성물에 대하여, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해 전기 전도도 및 나트륨 이온 농도를 측정한 결과, 전기 전도도는 15.3mS/cm, 나트륨 이온 농도는 2200ppm 이었다.

[실시예 3]

실시예 1 에서 사용한 초순수 대신에 이온 교환 수지에 의한 이온 교환수를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, In-Cell 형 편광자용 조성물을 얻었다. 이것을 실시예 3 의 In-Cell 형 편광자용 조성물로 한다.

실시예 3 의 In-Cell 형 편광자용 조성물에 대하여, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해 전기 전도도 및 나트륨 이온 농도를 측정한 결과, 전기 전도도는 22.0mS/cm, 나트륨 이온 농도는 2200ppm 이었다.

[Ⅱ. 액정 소자 1]

상기 서술한 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 ITO 전극이 형성된 유리제 기판 (전극 면적 8㎜ ×8㎜) 에, 갭 2㎛ 의 어플리케이터 (이모토제작소사 제조) 로 각각 도포해, 실온하에서 자연 건조시킴으로써, 색소막 (In-Cell 형 편광자) 을 얻었다. 얻어진 색소막을 추가로 180℃ 하에서 30 분간 가열하여 충분히 건조시킴으로써, In-Cell 형 편광자가 형성된 기판 (이하, 「LCD용 기판」이라고 한다) 을 얻었다.

얻어진 LCD용 기판 중, 동일한 종류의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포한 LCD 기판 2 장을, 직경 5㎛ 의 실리카 비즈 스페이서 (세키스이 파인 케미컬제조, 상품명 : 미크로펄) 와 에폭시 수지 (미츠이 화학, 상품명 : 스트랙트본드) 를 혼합한 시일제 겸 스페이서제로서 기판의 가장자리에 도포하여, 편광자가 내측에 대향하도록 기판을 압착, 접착함으로써, 액정 소자용 셀을 제작하였다. 또한, 불소계 액정 재료 (머크사, 상품명 : ZLI-4792) 를 각각 주입함으로써, 액정 소자를 제작하였다. 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용하여 얻어진 액정 소자를 각각 실시예 4 ∼ 6 및 비교예 2 의 액정 소자로 한다.

또한, 비전압 유지율값의 산출을 위해, In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포하지 않은 것 이외에는, 상기 서술한 실시예 4 ∼ 6 및 비교예 2 와 동일한 재료 및 수법에 의해, 액정 소자를 제조하였다. 이것을 참고예 1 의 액정 소자로 한다.

얻어진 실시예 4 ∼ 6, 비교예 2, 참고예 1 의 액정 소자에 대해, 실시예 1 에 기재된 조건에서 전압 유지율을 측정하고, 아울러 비전압 유지율을 구했다. 얻어진 각 액정 소자의 전압 유지율값 및 비전압 유지율, 그리고, 각 액정 소자에 사용한 In-Cell 형 편광자용 조성물의 전기 전도도값 및 나트륨 이온 농도값을 하기 표 1 에 나타낸다.

In-Cell 형 편광자용 조성물			액정 소자
	전기 전도도 (mS/㎝)	나트륨 이온 농도(ppm)		전압 유지율 (％)	비전압 유지율 (％)
실시예 1	13.5	1000	실시예 4	97.0	97
실시예 2	15.3	2200	실시예 5	93.5	94
실시예 3	22.0	2200	실시예 6	95.9	96
비교예 1	27.0	2900	비교예 2	86.0	86
-	-	-	참고예 1	99.7	-

표 1 에서 분명한 바와 같이, 실시예 1 ∼ 3 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용한 실시예 4 ∼ 6 의 액정 소자는, 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용한 비교예 2 의 액정 소자에 비해, 뛰어난 전하 유지 특성 (비전압 유지율)을 나타내었다.

또한, 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 전기 전도도와 실시예 4 ∼ 6 및 비교예 2 의 액정 소자의 전압 유지율과의 관계를 나타내는 그래프, 그리고, 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 나트륨 이온 농도와 실시예 4 ∼ 6 및 비교예 2 의 액정 소자의 전압 유지율의 관계를 나타내는 그래프를, 각각 도 1 및 도 2 로 나타낸다. 도 1 및 도 2 에 있어서, 검은점은 각 실시예의 In-Cell 형 편광자용 조성물 및 대응하는 액정 소자를 나타내고, 흰점은 비교예의 In-Cell 형 편광자용 조성물 및 대응하는 액정 소자를 나타낸다.

도 1 및 도 2 로부터 전기 전도도가 25mS/㎝ 이하, 나트륨 이온 농도가 2500 ppm 이하인 실시예 1 ∼ 3의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용한 실시예 4 ∼ 6 의 액정 소자는, 전기 전도도 및 나트륨 이온 농도가 상기 서술한 규정을 만족하지 않는 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용한 비교예 2 의 액정 소자에 비해, 전압 유지율이 뛰어나고, 구동 성능, 표시 성능이 우수한 소자로 추측된다.

[Ⅲ. 액정 소자 2]

ITO 전극이 형성된 유리제 기판 (전극 면적 8㎜ × 8㎜) 에, 스핀 코터 (오시가네사 제조, SC-200) 를 사용하여, 폴리이미드 (JSR사 제조, 옵토머) 를 3000rpm × 30 초의 조건으로 기판 위에 도포한 후, 180℃ 하에서 30 분, 또한 240℃ 하에서 1 시간 가열 소성하여, 폴리이미드 수지막이 형성된 ITO 기판을 제작하였다. 이 폴리이미드 수지막 위에, 상기 서술한 실시예 2, 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 갭 2㎛ 의 어플리케이터 (이노모토 제작소사 제조) 로 도포한 후, 자연 건조시킴으로써, 색소막을 얻었다. 얻어진 색소막이 형성된 기판을, 요오드계 편광 필름을 탑재한 라이트박스 위에서 회전시킴으로써, 흡수 이방성이 있어, 그 색소막이 편광자로서 기능하는 것을 확인하였다. 이 In-Cell 형 편광자가 형성된 기판을 180℃ 하에서 30 분간 가열하여 충분히 건조시킴으로써, LCD용 기판을 얻었다.

얻어진 LCD용 기판 중, 동일한 종류의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포한 LCD 기판을, 상기 서술한 실시예 4 ∼ 6 및 비교예 1 과 동일한 방법으로 접합하여, 액정 소자용 셀을 제작하였다. 이들 액정 소자용 셀에, 불소계 액정 재료 (머크사, 상품명 : ZLI-4792) 를 주입함으로써, 액정 소자를 제작하였다. 실시예 2, 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용하여 얻어진 액정 소자를 각각 실시예 7, 8 및 비교예 3 의 액정 소자로 한다.

또한, 비전압 유지율값의 산출을 위해, In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포하지 않은 것 이외에는, 상기 서술한 실시예 7, 8 및 비교예 3 과 동일한 재료 및 방법에 의해 액정 소자를 제작하였다. 이것을 참고예 2 의 액정 소자로 한다.

얻어진 실시예 7, 8, 비교예 3, 참고예 2 의 액정 소자에 대해, 실시예 1 에 기재된 조건에서 전압 유지율을 측정하고, 아울러 비전압 유지율을 구했다. 얻어진 각 액정 소자의 전압 유지율 값 및 비전압 유지율, 그리고, 각 액정 소자에 사용한 In-Cell 형 편광자용 조성물의 전기 전도도값 및 나트륨 이온 농도값을 하기 표 2 에 나타낸다.

In-Cell 형 편광자용 조성물			액정 소자
	전기 전도도 (mS/㎝)	나트륨 이온 농도(ppm)		전압 유지율 (％)	비전압 유지율 (％)
실시예 2	15.3	2200	실시예 7	96.0	96
실시예 3	22.0	2200	실시예 8	90.2	96
비교예 1	27.0	2900	비교예 3	79.5	80
-	-	-	참고예 2	99.7	-

표 2 에서 분명한 바와 같이, 실시예 2, 3 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용한 실시예 7, 8 의 액정 소자는, 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용한 비교예 3 의 액정 소자에 비해, 뛰어난 전하 유지 특성 (비전압 유지율) 을 나타내었다.

또한, 실시예 2, 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 전기 전도도와 실시예 7, 8 및 비교예 3 의 액정 소자의 전압 유지율과의 관계를 나타내는 그래프, 그리고, 실시예 2, 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물의 나트륨 이온 농도와 실시예 7, 8 및 비교예 3 의 액정 소자의 전압 유지율과의 관계를 나타내는 그래프를 각각 도 3 및 도 4 로 나타낸다. 도 3 및 도 4 에 있어서, 검은점은 각 실시예의 In-Cell 형 편광자용 조성물 및 대응하는 액정 소자를 나타내고, 흰점은 비교예의 In-Cell 형 편광자용 조성물 및 대응하는 액정 소자를 나타낸다.

도 3 및 도 4 로부터, 전기 전도도가 25mS/㎝ 이하, 나트륨 이온 농도가 2500ppm 이하인 실시예 2, 3 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용한 실시예 7, 8의 액정 소자는, 전기 전도도 및 나트륨 이온 농도가 상기 서술한 규정을 만족하지 않는 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용한 비교예 3 의 액정 소자에 비해, 전압 유지율이 뛰어나고, 구동 성능, 표시 성능이 우수한 소자인 것으로 추측된다.

[Ⅳ. 액정 소자 3]

스크린 인쇄법에 의해 표면에 폴리이미드 (히타치 화성 제조) 의 배향막이 형성된 ITO 전극이 형성된 유리제 기판 (전극 면적 8㎜ × 8㎜, 폴리이미드 막두께 약 80㎚ 의 폴리이미드 배향막을 미리 나일론천으로 러빙 처리를 실시한 것) 에, 상기 서술한 실시예 2, 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 갭 2㎛ 의 어플리케이터 (이노모토 제작소사 제조) 로 각각 도포하여, 색소막 (In-Cell 형 편광자) 이 형성된 기판을 제작하였다. 또한, 그 In-Cell 형 편광자 위에 스핀코터 (오시가네사제, SC-200) 를 사용하여, 폴리이미드 (JSR사 제조, 옵티머) 를 300rpm × 30초 의 조건에서 도포한 후, 180℃ 하에서 30 분, 또한, 240℃ 하에서 1 시간 가열 소성시킴으로써, 폴리이미드 수지막 (패시베이션막) 이 In-Cell 형 편광자 위에 적층된, In-Cell 형 적층 편광자가 형성된 ITO 기판을 제작하였다.

얻어진 LCD용 기판 중, 동일한 종류의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포한 LCD 기판을, 상기 서술한 실시예 4 ∼ 6 및 비교예 1 과 동일한 방법에 의해 접합하여, 액정 소자용 셀을 제작하였다. 이들 액정 소자용 셀에 불소계 액정 재료 (머크사, 상품명 : ZLI-4792) 를 주입함으로써, 액정 소자를 제작하였다. 실시예 2, 3 및 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용하여 얻어진 액정 소자를, 각각 실시예 9, 10 및 비교예 4 의 액정 소자로 한다.

또한, 비전압 유지율값의 산출을 위해, In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포하지 않은 것 이외에는, 상기 서술한 실시예 9, 10 및 비교예 4 와 동일한 재료 및 방법에 의해, 액정 소자를 제작했다. 이것을 참고예 3 의 액정 소자로 한다.

얻어진 실시예 9, 10, 비교예 4, 참고예 3 의 액정 소자에 대해서, 실시예 1에 기재된 조건에서 전압 유지율을 측정하고, 또한 비전압 유지율을 구했다. 얻어진 각 액정 소자의 전압 유지율 값 및 비전압 유지율, 그리고, 각 액정 소자에 사용한 In-Cell 형 편광자용 조성물의 전기 전도도값 및 나트륨 이온 농도값을 하기 표 3 에 나타낸다.

In-Cell 형 편광자용 조성물			액정 소자
	전기 전도도 (mS/㎝)	나트륨 이온 농도(ppm)		전압 유지율 (％)	비전압 유지율 (％)
실시예 2	15.3	2200	실시예 9	95.0	95
실시예 3	22.0	2200	실시예 10	94.6	95
비교예 1	27.0	2900	비교예 4	89.4	90
-	-	-	참고예 3	99.6	-

표 3 에서 분명한 바와 같이, 실시한 예 2, 3 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용한 실시예 9, 10 의 액정 소자는, 비교예 1 의 ln-Cell형 편광자용 조성물을 사용한 비교예 4 의 액정 소자에 비해, 우수한 유지 특성 (비전압 유지율) 을 나타내는 것으로부터, 구동 성능, 표시 성능이 우수한 소자로 추측된다.

또한, 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자용 조성물을 사용한 비교예 4 의 액정 소자도 색소막에 인접하여 수지층을 부여함으로써, 비교예 1 의 In-Cell 형 편광자 용 조성물을 사용한 상기 서술한 비교예 2, 3 의 액정 소자에 비해, 전하 유지 특성이 개선되었다.

이상, 본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경 가능하다는 것은 당업자에게 자명하다.

또한, 본 출원은, 2005 년 3 월 29 일자로 출원된 일본 특허출원 2005-94098호의 명세서 및 2006 년 3 월 24 일자로 출원된 일본 특허출원 2006-82689호의 명세서에 의거하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.

본 발명의 In-Cell 형 편광자용 조성물은, 각종 액정 소자의 In-Cell 형 편광자 및 In-Cell 형 적층 편광자의 재료로서의 용도에 바람직하게 사용된다.

또한, 본 발명의 In-Cell 형 편광자 및 In-Cell형 적층 편광자는, 각종 액정 소자의 편광자로서의 용도에 바람직하게 사용된다.

또한, 본 발명의 액정 소자는, 화상 표시 소자, 텍스트 표시 소자, 라이트 밸브 등 각종 용도에 바람직하게 사용된다. 그 중에서도, 박막 트랜지스터 (TFT) 등의 능동 소자에 의한 액티브 구동 방식의 액정 소자로서 텔레비젼, 모니터, 프로젝터 등의 각종 용도에 바람직하게 사용된다.

Claims

액정 소자 (LCD) 셀의 내부에 배치되는, 색소 및 용제를 함유하는 In-Cell 형 편광자용 조성물로서,

상기 In-Cell 형 편광자용 조성물의 전기 전도도가 25mS/㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 편광자용 조성물.
액정 소자 (LCD) 셀의 내부에 배치되는, 색소 및 용제를 함유하는 In-Cell 형 편광자용 조성물로서,

상기 In-Cell 형 편광자용 조성물의 나트륨 이온 농도가 2500ppm 이하인 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 편광자용 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 In-Cell 형 편광자용 조성물을 도포에 의해 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 편광자.
액정 소자 (LCD) 셀의 내부에 배치되는 In-Cell 형 편광자로서,

상기 액정 소자의 전압 유지율이 50％ 이상인 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 편광자.
액정 소자 (LCD) 셀의 내부에 배치되는 In-Cell 형 편광자로서, 상기 액정 소자의 비전압 유지율이 90％ 이상이고, 상기 비전압 유지율은,

비전압 유지율 (%) = ｛(In-Cell 형 편광자가 형성된 액정 소자의 전압 유지율)/(In-Cell 형 편광자가 없는 액정 소자의 전압 유지율)｝× 100 인 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 편광자.
제 3 항에 기재된 In-Cell 형 편광자를 사용한 것을 특징으로 액정 소자.
액정 소자 (LCD) 셀의 내부에 배치되고, 편광자 및 패시베이션막을 갖는 In-Cell 형 적층 편광자로서,

상기 액정 소자의 비전압 유지율이 90％ 이상이고, 상기 비전압 유지율은,

비전압 유지율 (%) = ｛(In-Cell 형 편광자가 형성된 액정 소자의 전압 유지율)/(In-Cell 형 편광자가 없는 액정 소자의 전압 유지율)｝× 100 인 것을 특징으로 하는 In-Cell 형 적층 편광자.
제 7 항에 기재된 In- Cell형 적층 편광자를 사용한 것을 특징으로 하는 액정 소자.
제 4 항 또는 제 5 항에 기재된 In-Cell 형 편광자를 사용한 것을 특징으로 액정 소자.