KR101166398B1 - 위상차판 및 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 액정 표시 장치의 시야각 확대에 기여하고, 내구성도 우수한 위상차판을 제공한다.

(해결수단) 투명 지지체, 폴리머로 이루어지는 배향막, 및 적어도 1종의 액정성 화합물을 함유하는 광학 이방성층이, 이 순서로 형성된 위상차판으로서, 상기 광학 이방성층 중에, 하기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물의 적어도 1종을 함유하는 위상차판이다. 식 (I) 중, X¹ 은 2가의 연결기를 나타내고, Z 는 중합성기를 갖는 치환기를 나타내고, Q 는 배향막에 흡착하여 결합이 가능한 기를 나타낸다 (단, Z 를 갖고 있지 않아도 된다)

일반식 (I)

Z-X¹-Q

Description

위상차판 및 액정 표시 장치{RETARDER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1 은 본 발명의 위상차판의 일 실시형태의 단면 모식도이다.

도 2 는 본 발명의 위상차판을 이용한 편광판의 일례의 단면 모식도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

01: 지지체

02: 배향막

03: 광학 이방성층

04: 액정성 화합물

05: 위상차판

06: 투명 보호막

07: 직선 편광막

08: 편광판

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 평3-9326호

[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 평3-291601호

[특허문헌 3] 일본 공개특허공보 평9-152509호

[특허문헌 4] 일본 공개특허공보 평14-268068호

[특허문헌 5] 일본 공개특허공보 평14-350859호

본 발명은 배향막의 폴리머와 광학 이방성층의 액정성 화합물이, 이들의 계면을 사이에 두고 양호하게 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 위상차판, 및 그 위상차판을 갖는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

위상차판은 화상 착색 해소나 시야각 확대를 위해, 여러 액정 표시 장치에서 사용되고 있다. 종래, 위상차판으로서는 연신 복굴절 필름이 사용되고 있었지만, 최근 연신 복굴절 필름 대신에, 투명 지지체 상에 디스코틱 액정성 분자로 이루어지는 광학 이방성층을 갖는 위상차판을 사용하는 것이 제안되어 있다. 이 광학 이방성층은 통상, 디스코틱 액정 분자를 함유하는 조성물을 배향막 상에 도포하고, 배향 온도보다 높은 온도로 가열하여 디스코틱 액정성 분자를 배향시키고, 그 배향 상태를 고정함으로써 형성된다.

디스코틱 액정 화합물의 배향 방향을 규정하는 배향막으로서는 여러 가지의 것이 알려져 있고, SiO, TiO₂, MgF₂ 등의 금속산화물이나 불화물을 증착 물질로 한 무기 사방 증착막이나, 아조벤젠 유도체로 이루어지는 LB 막과 같이 빛에 의해 이성화를 일으키고, 분자가 방향성을 갖고 균일하게 배열되는 박막 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 생산성 관점에서, 표면을 러빙 처리한 폴리머층이 바람직하다. 이 배향막용의 폴리머로서, 폴리이미드가 종종 사용되고 있다. 그 외에도 특허문헌 1 에 기재된 폴리아미드, 특허문헌 2, 3, 4 또는 5 등에 기재된 폴리비닐알코올이나, 폴리스티렌, 폴리비닐카르바졸 등도 사용되고 있다.

그 중에서도, 특허문헌 3 에 기재된, 수산기의 일부가 가교성기로 치환된 변성 폴리비닐알코올을 배향막으로서 사용한 위상차판은 전체 방향 시야각이 현격하게 확대되는 것이다. 이 위상차판은 투명 지지체, 그 위에 형성된 러빙 처리 폴리비닐알코올의 배향막, 및 배향막 상에 형성된 원반형 액정성 화합물의 광학 이방성층으로 이루어진다. 이 시트에서는 원반형 액정성 화합물을 사용함으로써, 확대된 시야각이 얻어지고 있다. 또한 이 배향막에는 가교성기가 도입되어 있기 때문에, 배향막의 폴리머와 광학 이방성층이, 이들 층의 계면을 사이에 두고 화학적으로 결합하고 있는 것을 특징으로 하기 때문에, 장기간 보존하거나, 사용한 경우에도 박리되는 경우는 없다. 그러나, 상기 배향막 중에 함유되는 가교성기는 원반형 액정 화합물의 배향을 저해하기 때문에, 배향 속도가 느리고, 배향 결함이 생기기 쉽다. 또한, 이 배향막은 폴리비닐알코올에 고분자 반응시켜 가교성기를 도입하기 때문에, 폴리머의 합성에 시간과 비용이 든다는 결점도 생긴다.

본 발명은 액정 표시 장치의 시야각 확대에 기여하는, 내구성이 우수한 위상차판을 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명은 시야각이 확대된 액정 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제는 이하의 수단에 의해서 달성되었다.

[1] 투명 지지체, 폴리머 조성물로 이루어지는 배향막, 및 적어도 1종의 액정성 화합물을 함유하는 광학 이방성층이, 이 순서로 형성된 위상차판으로서, 상기 광학 이방성층 중에, 하기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물의 적어도 1종을 함유하는 위상차판:

일반식 (I)

Z-X¹-Q

일반식 (I) 중, X¹ 은 2가의 연결기 또는 수소원자, 치환 또는 비치환의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기를 나타내고, Z 는 중합성기를 갖는 치환기를 나타내고, Q 는 배향막에 흡착하여 결합이 가능한 기를 나타낸다 (단, Z 를 갖고 있지 않아도 되고, Z 를 갖는 경우에는 X¹ 은 2가의 연결기를 나타낸다).

[2] 상기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물이 하기 일반식 (II) 로 표현되는 화합물인 [1] 에 기재된 위상차판:

일반식 (II)

일반식 (II) 중, R¹ 및 R² 는 각각 독립적으로, 수소원자, 또는 치환 또는 비치환의 지방족 탄화수소기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 알킬렌 연결 기, 아릴 연결기, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 연결기를 사이에 두고 연결되어도 된다. 또, X¹ 및 Z 는 일반식 (I) 중의 X¹ 및 Z 와 동일한 의미이다 (단, Z 를 갖고 있지 않아도 되고, Z 를 갖는 경우에는 X¹ 은 2가의 연결기를 나타낸다).

[3] 상기 일반식 (II) 중, R¹ 및 R² 가 각각 수소원자를 나타내고, 일반식 (I) 또는 (II) 중, Z 가 하기 일반식 (III) 으로 표현되는 기 또는 옥시라닐 부분 또는 옥세탄 부분을 갖는 기인 [1] 또는 [2] 의 위상차판:

일반식 (III)

일반식 (III) 중, R³ 은 수소원자 또는 메틸기이고, L¹ 은 단결합 또는 -O-, -CO-, -NH-, -CO-NH-, -COO-, -O-COO-, 알킬렌기, 아릴렌기, 헤테로 고리기, 및 그들의 조합에서 선택되는 2가의 연결기이다.

[4] 상기 배향막이, 하기 일반식 (IV) 로 표현되는 적어도 1종의 구성 단위를 함유하는 폴리머를 함유하는 [1]～[3] 중 어느 하나의 위상차판:

일반식 (IV)

일반식 (IV) 중, M_p 는 폴리머의 주사슬을 구성하는 (2+n)가의 기를 나타내 고, L² 는 1+n가의 연결기를 나타내고, n 은 1 또는 2 를 나타내고, X² 는 수소 결합성기를 나타낸다.

[5] 일반식 (IV) 로 표현되는 구성 단위를 함유하는 액정 배향막 폴리머가 폴리비닐알코올 유도체인 [4] 의 위상차판.

[6] 상기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물 또는 상기 일반식 (X) 으로 표현되는 화합물이, 광학 이방성층 중의 액정성 화합물과 배향막 중의 폴리머가, 계면에서 화학적으로 결합한 상태를 발생시키는 기능을 갖는 [1]～[5] 중 어느 하나의 위상차판.

[7] [1]～[6] 중 어느 하나의 위상차판을 갖는 액정 표시 장치.

본 명세서에 있어서, 「편광막」 및 「편광판」 을 구별하여 사용하지만, 「편광판」 은 「편광막」 의 적어도 한 면에 그 편광막을 보호하는 투명 보호막을 갖는 적층체를 의미하는 것으로 한다.

발명의 실시형태

이하에 있어서, 본원 발명의 내용에 관해서 상세히 보고한다. 그리고, 본원 명세서에 있어서 「～」 는 그 전후에 기재되는 수치를 하한치 및 상한치로서 포함하는 의미로 사용된다.

본 발명은 투명 지지체, 폴리머로 이루어지는 배향막 및 액정성 화합물로 이루어지는 광학 이방성층이 이 순서로 형성되고, 상기 광학 이방성층이 후술하는 일반식 (I) 로 표현되는 화합물의 적어도 1종을 함유하는 위상차판에 관한 것이다. 본 발명의 위상차판의 바람직한 태양은 하기와 같다.

1) 배향막의 폴리머가 폴리비닐알코올로 형성되어 있다.

2) 광학 이방성층이, 비닐 부분, 옥시라닐 부분 또는 아지리디닐 부분을 갖는 기를 갖는 액정성 화합물과, 일반식 (I) 로 표현되는 화합물 (보다 바람직하게는 Z 를 갖는 중합성 화합물) 을 함유하는 조성물로 형성되어 있다.

3) 광학 이방성층의 액정성 화합물이, 비닐 부분, 옥시라닐 부분 또는 아지리디닐 부분을 갖는 기를 갖는 원반형 액정성 화합물이다.

이하에, 본 발명의, 광학 이방성층, 액정 배향막, 투명 지지체, 및 이들을 사용한 위상차판, 그리고 액정 표시 장치에 관해서 상세히 설명한다.

[위상차판]

본 발명의 위상차판은 지지체 상에 적어도 1종의 중합체를 주성분으로 한 배향막과, 그 배향막에 의해서 배향 제어되고, 또한 그 배향 상태로 고정된 액정성 화합물을 함유하는 광학 이방성층을 갖는다. 도 1 은 본 발명의 위상차판의 일 실시형태의 단면 모식도이다. 도 1 에 나타내는 위상차판 (05) 은 투명 지지체 (01) 상에, 폴리머 조성물로 이루어지는 배향막 (02) 및 광학 이방성층 (03) 을 갖는다. 배향막 (02) 은 플라스틱 필름 등의 투명 지지체 (01) 의 표면에, 도포 또는 증착 등에 의해서 형성할 수 있다. 배향막 (02) 의 표면을 러빙한 후, 액정성 화합물 (04) 을 함유하는 조성물 (도포액) 을 러빙 처리면에 도포하면, 액정성 화합물의 분자는 러빙 방향에 의해서 배향 제어되고, 원하는 배향 각도로 배향된다. 그 후, 그 배향 상태로 액정성 분자를 고정시키고 광학 이방성층 (03) 을 형성하여 위상차판 (05) 이 얻어진다.

또한, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 상기 광학 이방성층 (05) 의 투명 지지체 (01) 측과, 다른 일방의 투명 지지체 (06) 사이에 편광막 (07) 을 끼워 접합함으로써, 편광판 (08) 을 제작할 수 있다.

또한, 비틀림 배향한 네마틱 액정으로 이루어지는 액정 셀의 양측에 상기 편광판 (08) 을 배치함으로써, 본 발명의 액정 표시 장치를 제작할 수 있다. 단, 양 편광판의 편광축은 서로 직교되도록 배치되어 있다.

(1) 광학 이방성층

본 발명의 위상차판이 갖는 광학 이방성층은 액정성 화합물, 바람직하게는 원반형 액정성 화합물, 및 본 발명의 화합물 추가로, 원하는 바에 따라 중합성 개시제나 다른 첨가제를 함유하는 조성물로 형성할 수 있다. 그 조성물은 예를 들어, 도포액으로서 조제된다. 그 도포액을, 예를 들어, 지지체 상에 형성된 배향막의 표면에 도포하고, 액정성 화합물을 배향, 고정화함으로써 형성할 수 있다. 액정성 화합물을 배향 및 고정화한 후에는 지지체를 박리해도 된다.

(1)-1 광학 이방성층의 형성 방법

상기 광학 이방성층은 액정성 화합물을 가용할 수 있는 용매에 용해하여 조제한 도포액을, 상기와 같이 지지체 상에 형성하고, 또한 배향성이 부여된 배향막 상에 도포함으로써 제작할 수 있다. 또한, 가능하다면 증착에 의해 형성해도 되지만, 도포에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 도포 방법으로서는 커튼 코팅법, 딥 코팅법, 스핀 코팅법, 인쇄 코팅법, 스프레이 코팅법, 슬롯 코팅법, 롤 코 팅법, 슬라이드 코팅법, 블레이드 코팅법, 그라비아 코팅법, 와이어바법 등의 공지된 도포 방법을 들 수 있다. 이어서, 25℃～130℃ 에서 사용한 용매를 건조시킴과 동시에, 액정성 화합물을 배향시키고, 추가로, 원하는 바에 따라 자외선 조사 등에 의해서 고정화함으로써, 액정성 화합물에 의한 광학 이방성층이 형성된다. 중합을 위한 광조사는 자외선을 사용하는 것이 바람직하다. 조사 에너지는 20mJ/㎠～50J/㎠ 인 것이 바람직하고, 100mJ/㎠～800mJ/㎠ 인 것이 더욱 바람직하다. 광중합 반응을 촉진하기 위해서, 가열 조건 하에서 광조사를 실시해도 된다. 이렇게 하여 형성된 광학 이방성층의 두께는 용도에 따라, 예를 들어 최적의 리타데이션값에 따라 그 바람직한 범위도 달라지지만, 일반적으로는 0.1～10㎛ 인 것이 바람직하고, 0.5～5㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.

(1)-2 광학 이방성층의 형성에 사용되는 재료

(1)-2-1 식 (I) 로 표현되는 화합물

본 발명에서는 광학 이방성중에, 하기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물의 적어도 1종을 함유시킨다. 그 화합물은 배향막에 대하여 강한 상호 작용을 갖는 치환기를 갖고, 액정성 화합물의 도포액에 첨가되고, 도포 후에 일반식 (I) 로 표현되는 화합물의 일부 또는 전부가 배향막의 수산기와 상호 작용함으로써 배향막 계면 및 배향막 내부로 확산하여 흡착된다. 그 결과, 그 화합물 및 액정성 화합물이 상호 작용하여, 배향막층과 광학 이방성층의 밀착성을 높이는 효과가 있다. 또한, 그 화합물이 중합성기를 갖는 경우에는 자외선 조사 등에 의해서 액정성 화합물을 중합시킬 때에, 그 화합물 및 액정성 화합물도 서로 반응하여 가교하고, 배 향막층과 광학 이방성층의 밀착성을 더욱 높이는 효과가 있다.

본 발명에 사용되는 상기 화합물은 하기 일반식 (I) 로 표현된다.

일반식(I)

Z-X¹-Q

X¹ 은 2가의 연결기 또는 수소원자, 치환 또는 비치환의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기를 나타내고, Z 는 중합성기를 갖는 치환기를 나타내고, Q 는 배향막에 흡착하여 결합이 가능한 기를 나타낸다 (단, Z 를 갖고 있지 않아도 되고, Z 를 갖는 경우에는 X¹ 은 2가의 연결기를 나타낸다).

일반식 (I) 이 Z 를 갖는 경우에는 X¹ 은 2가의 연결기를 나타내고, 2가의 연결기로서는 단결합, 또는 -O-, -CO-, -NH-, -CO-NH-, -COO-, -O-COO-, 알킬렌기, 아릴렌기, 헤테로아릴기 및 그들의 조합에서 선택되는 2가의 연결기가 바람직하고, 치환 또는 비치환의 아릴렌기가 보다 바람직하다. 또한, X 가 나타내는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기 및 헤테로아릴기에 대해서는 하기 일반식 (II) 중의 R¹ 및 R² 가 나타내는 각각과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 같다. 또한 이들의 기가 갖는 치환기의 예는 하기 치환기군 Y 에서 선택되는 적어도 1종을 들 수 있다.

일반식 (I) 중, Z 가 나타내는 중합성기를 갖는 치환기는 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 스티릴기, 비닐케톤기, 부타디엔기, 비닐에테르기, 옥시라닐기, 아지리디닐기 또는 옥세탄기 등을 포함하는 치환기가 바람직하고, (메트)아크릴레이트기, 스티릴기, 옥시라닐기 또는 옥세탄기를 포함하는 치환기가 보다 바람직하고, (메트)아크릴레이트기 또는 스티릴기를 포함하는 치환기가 더욱 바람직하다.

그 중에서도, Z 는 하기 일반식 (III) 으로 표현되는 기 또는 옥시라닐 부분 또는 옥세탄 부분을 갖는 치환기인 것이 바람직하다.

일반식 (III)

일반식 (III) 중, R³ 은 수소원자 또는 메틸기이고, 수소원자가 바람직하다. L¹ 은 단결합 또는 -O-, -CO-, -NH-, -CO-NH-, -COO-, -O-COO-, 알킬렌기, 아릴렌기, 헤테로 고리기, 및 그들의 조합에서 선택되는 2가의 연결기이고, 단결합, -CO-NH-, 또는 -COO- 가 바람직하고, 단결합 또는 -CO-NH- 가 가장 바람직하다.

일반식 (I) 중, Q 는 배향막에 흡착하여 결합할 수 있는 기이고, 특히 배향막의 히드록실기와 결합할 수 있는 기가 바람직하다. Q 로서 바람직하게는 -SiX (X 는 할로겐 또는 알콕시), 알데히드, 에스테르, 카르복실기, 이소시아네이트, 보론산, 또는 보론산에스테르 등이다.

일반식 (I) 로 표현되는 화합물은 적어도 1개의 붕소원자를 함유하고 있는 것이 바람직하고, 하기 일반식 (II) 로 표현되는 화합물이 바람직하다.

일반식 (II)

일반식 (II) 중, R¹ 및 R² 는 각각 독립적으로, 수소원자, 또는 치환 또는 비치환의, 지방족 탄화수소기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.

또한, R¹ 과 R² 는 알킬렌 연결기, 아릴 연결기, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 연결기를 사이에 두고 연결되어도 된다. 일반식 (II) 중의 X¹ 및 Z 는 각각 일반식 (I) 중의 X¹ 및 Z 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 같다. 물론, 식 (II) 에 있어서도, Z 는 있어도 되고 없어도 된다.

일반식 (II) 중, R¹ 및 R² 가 각각 나타내는 치환 또는 비치환의, 지방족 탄화수소기에는 치환 또는 비치환의 알킬기, 알케닐기 및 알키닐기가 포함된다.

상기 알킬기의 구체예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기, 트리데실기, 헥사데실기, 옥타데실기, 에이코실기, 이소프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 1-메틸부틸기, 이소헥실기, 2-메틸헥실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-노르보르닐기 등의 직쇄형, 분지형, 또는 고리형의 알킬기를 들 수 있다. 상기 알케닐기의 구체예로서는 비닐기, 1-프로페닐기, 1-부테닐기, 1-메틸-1-프로페닐기, 1-시클로펜테닐기, 1-시클로헥세닐기 등 의 직쇄형, 분지형, 또는 고리형의 알케닐기를 들 수 있다. 상기 알키닐기의 구체예로서는 에티닐기, 1-프로피닐기, 1-부티닐기, 1-옥티닐기 등을 들 수 있다. 아릴기의 구체예로서는 1개～4개의 벤젠환이 축합환을 형성한 것, 벤젠환과 불포화5원자 고리가 축합환을 형성한 것을 들 수 있고, 구체예로서는 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 인데닐기, 아세나프테닐기, 플루오레닐기, 피레닐기 등을 들 수 있다.

R¹ 및 R² 가 각각 나타내는 치환 또는 비치환의 아릴기의 구체예에는 페닐기 및 나프틸기가 포함된다. 또한, R¹ 및 R² 가 각각 나타내는 치환 또는 비치환의 헤테로아릴기의 예에는 질소원자, 산소원자 및 황원자로 이루어지는 군에서 선택되는 헤테로원자를 1개 이상 포함하는 복소방향환 상의 수소원자를 1개 제거하고, 헤테로아릴기로 한 것이 포함된다. 질소원자, 산소원자 및 황원자로 이루어지는 군에서 선택되는 헤테로원자를 1개 이상 포함하는 복소방향환의 구체예로서는 피롤, 푸란, 티오펜, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 이소옥사졸, 옥사디아졸, 티아졸, 티아디아졸, 인돌, 카르바졸, 벤조푸란, 디벤조푸란, 티아나프텐, 디벤조티오펜, 인다졸벤즈이미다졸, 안트라닐, 벤즈이소옥사졸, 벤즈옥사졸, 벤조티아졸, 퓨린, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아진, 퀴놀린, 아크리딘, 이소퀴놀린, 프탈라진, 퀴나졸린, 퀴녹잘린, 나프틸리딘,페난트롤린, 프테리딘 등을 들 수 있다.

R¹, R² 및 X¹ 은 가능한 경우에는 추가로 1개 이상의 치환기에 의하여 치환되 어 있어도 된다. 이들 탄화수소기는 임의의 치환기에 의하여 1개 이상 치환되어 있어도 된다. 치환기로서는 수소를 제외하는 1가의 비금속원자단을 들 수 있고, 예를 들어, 이하의 치환기군 Y 에서 선택된다.

치환기군 Y:

할로겐원자 (-F, -Br, -Cl, -I), 히드록실기, 알콕시기, 아릴옥시기, 메르캅토기, 알킬티오기, 아릴티오기, 알킬디티오기, 아릴디티오기, 아미노기, N-알킬아미노기, N,N-디알킬아미노기, N-아릴아미노기, N,N-디아릴아미노기, N-알킬-N-아릴아미노기, 아실옥시기, 카르바모일옥시기, N-알킬카르바모일옥시기, N-아릴카르바모일옥시기, N,N-디알킬카르바모일옥시기, N,N-디아릴카르바모일옥시기, N-알킬-N-아릴카르바모일옥시기, 알킬술폭시기, 아릴술폭시기, 아실티오기, 아실아미노기, N-알킬아실아미노기, N-아릴아실아미노기, 우레이도기, N'-알킬우레이도기, N',N'-디알킬우레이도기, N'-아릴우레이도기, N',N'-디아릴우레이도기, N'-알킬-N'-아릴우레이도기, N-알킬우레이도기, N-아릴우레이도기, N'-알킬-N-알킬우레이도기, N'-알킬-N-아릴우레이도기, N',N'-디알킬-N-알킬우레이도기, N',N'-디알킬-N-아릴우레이도기, N'-아릴-N-알킬우레이도기, N'-아릴-N-아릴우레이도기, N',N'-디아릴-N-알킬우레이도기, N',N'-디아릴-N-아릴우레이도기, N'-알킬-N'-아릴-N-알킬우레이도기, N'-알킬-N'-아릴-N-아릴우레이도기, 알콕시카르보닐아미노기, 아릴옥시카르보닐아미노기, N-알킬-N-알콕시카르보닐아미노기, N-알킬-N-아릴옥시카르보닐아미노기, N-아릴-N-알콕시카르보닐아미노기, N-아릴-N-아릴옥시카르보닐아미노기, 포르밀기, 아실기, 카르복실기 및 그 공액 염기기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보 닐기, 카르바모일기, N-알킬카르바모일기, N,N-디알킬카르바모일기, N-아릴카르바모일기, N,N-디아릴카르바모일기, N-알킬-N-아릴카르바모일기, 알킬술피닐기, 아릴술피닐기, 알킬술포닐기, 아릴술포닐기, 술포기(-SO₃H) 및 그 공액 염기기, 알콕시술포닐기, 아릴옥시술포닐기, 술피나모일기, N-알킬술피나모일기, N,N-디알킬술피나모일기, N-아릴술피나모일기, N,N-디아릴술피나모일기, N-알킬-N-아릴술피나모일기, 술파모일기, N-알킬술파모일기, N,N-디알킬술파모일기, N-아릴술파모일기, N,N-디아릴술파모일기, N-알킬-N-아릴술파모일기, N-아실술파모일기 및 그 공액 염기기, N-알킬술포닐술파모일기 (-SO₂NHSO₂(알킬)) 및 그 공액 염기기, N-아릴술포닐술파모일기 (-SO₂NHSO₂(아릴)) 및 그 공액 염기기, N-알킬술포닐카르바모일기 (-CONHSO₂(알킬)) 및 그 공액 염기기, N-아릴술포닐카르바모일기 (-CONHSO₂(아릴)) 및 그 공액 염기기, 알콕시실릴기 (-Si(O알킬)₃), 아릴옥시실릴기 (-Si(O아릴)₃), 히드록시실릴기 (-Si(OH)₃) 및 그 공액 염기기, 포스포노기(-PO₃H₂) 및 그 공액 염기기, 디알킬포스포노기 (-PO₃(알킬)₂), 디아릴포스포노기 (-PO₃(아릴)₂), 알킬아릴포스포노기 (-PO₃(알킬)(아릴)), 모노알킬포스포노기 (-PO₃H(알킬)) 및 그 공액 염기기, 모노아릴포스포노기 (-PO₃H (아릴)) 및 그 공액 염기기, 포스포노옥시기(-OPO₃H₂) 및 그 공액 염기기, 디알킬포스포노옥시기 (-OPO₃(알킬)₂), 디아릴포스포노옥시기 (-OPO₃(아릴)₂), 알킬아릴포스포노옥시기 (-OPO₃(알킬)(아릴)), 모노알킬포스포노옥 시기 (-OPO₃H(알킬)) 및 그 공액 염기기, 모노아릴포스포노옥시기 (-OPO₃H(아릴)) 및 그 공액 염기기, 시아노기, 니트로기, 아릴기, 알케닐기 및 알키닐기.

또한, 이들의 치환기는 가능하다면 치환기끼리, 또는 치환되어 있는 탄화수소기와 결합하여 고리를 형성해도 된다.

일반식 (II) 중의 R¹ 및 R² 로서 바람직하게는 수소원자이다.

이하에 일반식 (I) 로 표현되는 바람직한 화합물의 구체예를 나타내겠지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

본 발명에 사용되는 상기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물의, 액정성 화합물에 대한 바람직한 비율은 0.01질량% 이상 40질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.05질량% 이상 30질량% 이하, 특히 바람직하게는 0.05질량% 이상 20질량% 이하이다.

(1)-2-3 액정성 화합물

상기 광학 이방성층은 배향 상태로 고정된 액정성 화합물을 함유한다. 그 액정성 화합물이 중합성기를 가지면, 중합 반응에 의해 용이하게 고정화할 수 있음과 함께, 또한 배향막에 흡착된 상기 중합성 화합물과 화학적으로 결합하여, 광학 이방성층과 배향막의 밀착성이 향상되기 때문에 바람직하다. 액정성 화합물의 예에는 분자의 형상이 원반형인 디스코틱 액정성 화합물과, 분자의 형상이 막대형인 막대형 액정성 화합물이 포함된다.

(1)-2-4 디스코틱 액정성 화합물

디스코틱 액정성 화합물은 여러 문헌 (C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol. 71, page 111 (1981); 닛폰 화학회 편, 계간 화학 총설, No. 22, 액정의 화학, 제5장, 제10장 제2절 (1994); B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., page 1794 (1985); J. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc., vol. 116, page 2655 (1994)) 에 기재되어 있다. 디스코틱 액정성 분자의 중합은 일본 공개특허공보 평8-27284호에 기재되어 있다. 디스코틱 액정성 분자를 중합에 의해 고정시키기 위해서는 디스코틱 액정성 분자의 원반형 코어에, 치환기로서 중합성기를 결합시킬 필요가 있다. 단, 원반형 코어에 중합성기를 직접 연결시키면, 중합 반응에 있어서 배향 상태를 유지하기가 어려워진다. 그래서, 원반형 코어와 중합성기 사이에 연결기를 도입한다. 따라서, 중합성기를 갖는 디스코틱 액정성 분자는 하기 일반식 (V) 로 표현되는 화합물인 것이 바람직하다.

일반식 (V)

D(-M-P)_n

(일반식 중, D 는 원반형 코어이고, M 은 2가의 연결기이고, P 는 중합성기이고, n 은 4～12 의 정수이다.)

일반식 (V) 의 원반형 코어 (D) 의 예를 이하에 나타낸다. 이하의 각 예에 있어서, MP (또는 PM) 는 2가의 연결기 (M) 와 중합성기 (P) 의 조합을 의미한다.

일반식 (V) 에 있어서, 2가의 연결기 (M) 는 알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기, -CO-, -NH-, -O-, -S- 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 2가의 연결기인 것이 바람직하다. 2가의 연결기 (M) 는 알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기, -CO-, -NH-, -O- 및 S- 로 이루어지는 군에서 선택되는 2가의 기를 적어도 둘 조합한 기인 것이 더욱 바람직하다. 2가의 연결기 (M) 는 알킬렌기, 알케닐렌기, 아릴렌기, -CO- 및 O- 로 이루어지는 군에서 선택되는 2가의 기를 적어도 둘 조합한 기인 것이 가장 바람직하다. 알킬렌기의 탄소원자수는 1～12 인 것이 바람직하다. 알케닐렌기의 탄소원자수는 2～12 인 것이 바람직하다. 아릴렌기의 탄소원자수는 6～10 인 것이 바람직하다. 알킬렌기, 알케닐렌기 및 아릴렌기는 치환기 (예, 알킬기, 할로겐원자, 시아노, 알콕시기, 아실옥시기) 를 갖고 있어도 된다.

2가의 연결기 (M) 의 예를 이하에 나타낸다. 좌측이 원반형 코어 (D) 에 결합하고, 우측이 중합성기 (P) 에 결합한다. AL 은 알킬렌기 또는 알케닐렌기를 의미하고, AR 은 아릴렌기를 의미한다.

M1: -AL-CO-O-AL-

M2: -AL-CO-O-AL-O-

M3: -AL-CO-O-AL-O-AL-

M4: -AL-CO-O-AL-O-CO-

M5: -CO-AR-O-AL-

M6: -CO-AR-O-AL-O-

M7: -CO-AR-O-AL-O-CO-

M8: -CO-NH-AL-

M9: -NH-AL-O-

M10: -NH-AL-O-CO-

M11: -O-AL-

M12: -O-AL-O-

M13: -O-AL-O-CO-

M14: -O-AL-O-CO-NH-AL-

M15: -O-AL-S-AL-

M16: -O-CO-AL-AR-O-AL-O-CO-

M17: -O-CO-AR-O-AL-CO-

M18: -O-CO-AR-O-AL-O-CO-

M19: -O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-CO-

M20: -O-CO-AR-O-AL-O-AL-O-AL-O-CO-

M21: -S-AL-

M22: -S-AL-O-

M23: -S-AL-O-CO-

M24: -S-AL-S-AL-

M25: -S-AR-AL-

일반식 (V) 의 중합성기 (P) 는 중합 반응의 종류에 따라 결정한다. 중합성기 (P) 의 예를 이하에 나타낸다.

중합성기 (P) 는 불포화 중합성기 (P1, P2, P3, P7, P8, P15, P16, P17) 또는 에폭시기 (P6, P18) 인 것이 바람직하고, 불포화 중합성기인 것이 더욱 바람직하고, 에틸렌성 불포화 중합성기 (P1, P7, P8, P15, P16, P17) 인 것이 가장 바람직하다. 일반식 (V) 에 있어서, n 은 4～12 의 정수이다. 구체적인 숫자는 디스코틱 코어 (D) 의 종류에 따라 결정된다. 또, 복수의 M 과 P 의 조합은 상 이해도 되지만, 동일한 것이 바람직하다. 2종류 이상의 디스코틱 액정성 분자 (예를 들어, 2가의 연결기에 부제 탄소원자를 갖는 분자와 갖지 않는 분자) 를 병용해도 된다.

(1)-2-5 막대형 액정성 화합물

막대형 액정성 분자로서는 아조메틴류, 아족시류, 시아노비페닐류, 시아노페닐에스테르류, 벤조산에스테르류, 시클로헥산카르복시산페닐에스테르류, 시아노페닐시클로헥산류, 시아노 치환 페닐피리미딘류, 알콕시 치환 페닐피리미딘류, 페닐디옥산류, 톨란류 및 알케닐시클로헥실벤조니트릴류가 바람직하게 사용된다. 이상과 같은 저분자 액정성 분자 뿐만 아니라, 고분자 액정성 분자도 사용할 수 있다.

막대형 액정성 분자를 중합에 의해서 배향을 고정하는 것이 보다 바람직하고, 중합성 막대형 액정성 분자로서는 Makromol. Chem., 190권, 2255페이지 (1989년), Advanced Materials 5권, 107페이지 (1993년), 미국특허 4683327호, 동5622648호, 동5770107호, WO95/22586호, 동95/24455호, 동97/00600호, 동98/23580호, 동98/52905호, 일본 공개특허공보 평1-272551호, 동6-16616호, 동7-110469호, 동11-80081호, 일본 특허출원공보 2001-64627호 등에 기재된 화합물을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 하기 일반식 (VI) 으로 표현되는 화합물이다.

일반식 (VI)

Q¹-L¹-Cy¹-L²-(Cy²-L³)n-Cy³-L⁴-Q²

(일반식 (VI) 중, Q¹ 및 Q² 는 각각 독립적으로 중합성기이고, L¹ 및 L⁴ 는 각각 독립적으로 2가의 연결기이고, L² 및 L³ 은 각각 독립적으로 단결합 또는 2가의 연결기이고, Cy¹, Cy² 및 Cy³ 은 2가의 고리형 기이고, n 은 0, 1 또는 2 이다.)

또한, 상기 일반식 (VI) 에 있어서, 중합성기의 중합 반응은 부가 중합 (개환 중합 포함) 또는 축합 중합인 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 중합성기는 부가 중합 반응 또는 축합 중합 반응이 가능한 관능기인 것이 바람직하다. 이 중에서도, 에틸렌계 중합성기가 바람직하다. 이하에 중합성기의 예를 나타낸다.

L¹ 및 L⁴ 는 나아가, 각각 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -NR²²-, 2가의 사슬형 기, 2가의 고리형 기 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 2가의 연결기인 것이 바람직하다. 여기서 R²² 는 탄소원자수가 1～7 인 알킬기 또는 수 소원자이다.

조합으로 이루어지는 2가의 연결기의 예를 이하에 나타낸다. 여기서, 좌측이 Q (Q¹ 또는 Q²) 에, 오른쪽이 Cy (Cy¹ 또는 Cy³) 에 결합한다.

L-1: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-

L-2: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-

L-3: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-O-

L-4: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-2가의 고리형 기-

L-5: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-2가의 고리형 기-CO-O-

L-6: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-2가의 고리형 기-O-CO-

L-7: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-

L-8: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-CO-O-

L-9: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-O-CO-

L-10: CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-2가의 고리형 기-

L-11: CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-2가의 고리형 기-CO-O-

L-12: CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-2가의 고리형 기-O-CO-

L-13: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-

L-14: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-CO-O-

L-15: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-O-CO-

L-16: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-

L-17: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-CO-O-

L-18: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-O-CO-

L-19: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-

L-20: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-CO-O-

L-21: -CO-O-2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-O-CO-

2가의 사슬형 기는 알킬렌기, 치환 알킬렌기, 알케닐렌기, 치환 알케닐렌기, 알키닐렌기, 치환 알키닐렌기를 의미한다. 알킬렌기, 치환 알킬렌기, 알케닐렌기, 치환 알케닐렌기가 바람직하고, 알킬렌기 및 알케닐렌기가 더욱 바람직하다.

알킬렌기는 분지를 갖고 있어도 된다. 알킬렌기의 탄소수는 1～12 인 것이 바람직하고, 2～10 인 것이 더욱 바람직하고, 2～8 인 것이 가장 바람직하다.

치환 알킬렌기의 알킬렌 부분은 상기 알킬렌기와 동일하다. 치환기의 예로서는 할로겐원자가 포함된다.

알케닐렌기는 분지를 갖고 있어도 된다. 알케닐렌기의 탄소수는 2～12 인 것이 바람직하고, 2～10 인 것이 더욱 바람직하고, 2～8 인 것이 가장 바람직하다.

치환 알킬렌기의 알킬렌 부분은 상기 알킬렌기와 동일하다. 치환기의 예로서는 할로겐원자가 포함된다.

알키닐렌기는 분지를 갖고 있어도 된다. 알키닐렌기의 탄소수는 2～12 인 것이 바람직하고, 2～10 인 것이 더욱 바람직하고, 2～8 인 것이 가장 바람직하다.

치환 알키닐렌기의 알키닐렌 부분은 상기 알키닐렌기와 동일하다. 치환기의 예로서는 할로겐원자가 포함된다.

2가의 사슬형 기의 구체예로서는 에틸렌, 트리메틸렌, 프로필렌, 테트라메틸렌, 2-메틸-테트라메틸렌, 펜타메틸렌, 헥사메틸렌, 옥타메틸렌, 2-부테닐렌, 2-부티닐렌 등을 들 수 있다.

2가의 고리형 기의 정의 및 예는 후술하는 Cy¹, Cy² 및 Cy³ 의 정의 및 예와 동일하다.

상기 R²² 는 탄소원자수 1～4 의 알킬기 또는 수소원자인 것이 바람직하고, 메틸기, 에틸기 또는 수소원자인 것이 더욱 바람직하고, 수소원자인 것이 가장 바람직하다.

L² 또는 L³ 은 각각 독립적으로 단결합 또는 2가의 연결기이다. L² 및 L³ 은 각각 독립적으로, -O-, -S-, -CO-, -NR³³-, 2가의 사슬형 기, 2가의 고리형 기 및 그들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 2가의 연결기 또는 단결합인 것이 바람직하다. 상기 R³³ 은 탄소원자수가 1～7 의 알킬기 또는 수소원자이고, 탄소원자수 1～4 의 알킬기 또는 수소원자인 것이 바람직하고, 메틸기, 에틸기 또는 수소원자인 것이 더욱 바람직하고, 수소원자인 것이 가장 바람직하다. 2가의 사슬형 기, 및 2가의 고리형 기에 대해서는 L¹ 및 L⁴ 의 정의와 동일한 의미이다.

일반식 (VI) 에 있어서, n 은 0, 1 또는 2 이다. n 이 2 인 경우, 2개의 L³ 은 동일해도 되고 상이해도 되며, 2개의 Cy² 도 동일해도 되고 상이해도 된다. n 은 1 또는 2 인 것이 바람직하고, 1 인 것이 더욱 바람직하다.

식 (VI) 에 있어서, Cy¹, Cy² 및 Cy³ 은 각각 독립적으로, 2가의 고리형 기이다.

고리형 기에 포함되는 고리는 5원자 고리, 6원자 고리, 또는 7원자 고리인 것이 바람직하고, 5원자 고리 또는 6원자 고리인 것이 더욱 바람직하고, 6원자 고리인 것이 가장 바람직하다.

고리형 기에 포함되는 고리는 축합환이어도 된다. 단, 축합환보다 단환인 것이 보다 바람직하다.

고리형 기에 포함되는 고리는 방향족환, 지방족환, 및 복소환 중 어느 것이나 된다. 방향족환의 예에는 벤젠환 및 나프탈렌환이 포함된다. 지방족 환의 예에는 시클로헥산환이 포함된다. 복소환의 예에는 피리딘환 및 피리미딘환이 포함된다. 벤젠환을 갖는 고리형 기로서는 1,4-페닐렌이 바람직하다. 나프탈렌환을 갖는 고리형 기로서는 나프탈렌-1,5-디일 및 나프탈렌-2,6-디일이 바람직하다. 시클로헥산환을 갖는 고리형 기로서는 1,4-시클로헥실렌인 것이 바람직하다. 피리딘환을 갖는 고리형 기로서는 피리딘-2,5-디일이 바람직하다. 피리미딘환을 갖는 고리형 기로서는 피리미딘-2,5-디일이 바람직하다.

고리형 기는 치환기를 갖고 있어도 된다. 치환기의 예에는 할로겐원자, 시아노기, 니트로기, 탄소원자수가 1～5 인 알킬기, 탄소원자수가 1～5 인 할로겐치환 알킬기, 탄소원자수가 1～5 인 알콕시기, 탄소원자수가 1～5 인 알킬티오기, 탄소원자수가 2～6 인 아실옥시기, 탄소원자수가 2～6 인 알콕시카르보닐기, 카르바모일기, 탄소원자수가 2～6 인 알킬 치환 카르바모일기 및 탄소원자수가 2～6 인 아실아미노기가 포함된다.

이하에, 일반식 (VI) 으로 표현되는 중합성 액정 화합물의 예를 나타낸다. 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

액정성 분자는 배향 상태를 유지하여 고정하는 것이 바람직하고, 고정화는 액정성 분자에 도입된 중합성기 (일반식 (V) 로 나타내는 곳의 P) 의 중합 반응에 의해 실시하는 것이 바람직하다. 고정화에는 원하는 광학 이방성의 발현과 안정화가 목적이고, 그 결과, 액정성이 상실되는 것은 전혀 상관없다. 그를 위하여는 상기 도포액 중에는 중합 개시제를 함유시키는 것이 바람직하다. 중합 반응에는 열중합 개시제를 사용하는 열중합 반응과 광중합 개시제를 사용하는 광중합 반응, 및 전자선을 사용하는 EB 경화가 포함된다. 이 중, 광중합 반응 (광경화) 및 EB 경화가 바람직하다. 빛의 작용에 의해 라디칼을 발생시키는 중합 개시제의 예로서는 α-카르보닐 화합물 (미국특허 2367661호, 동2367670호의 각 명세서에 기재), 아실로인에테르 (미국특허 2448828호 명세서에 기재), α-탄화수소 치환 방향족 아실로인 화합물 (미국특허 2722512호 명세서에 기재), 다핵 퀴논 화합물 (미국특허 3046127호, 동2951758호의 각 명세서에 기재), 트리아릴이미다졸 이량체와 p-아미노페닐케톤의 조합 (미국특허 3549367호 명세서에 기재), 아크리딘 및 페나진 화합물 (일본 공개특허공보 소60-105667호, 미국특허 4239850호 명세서에 기재) 및 옥사디아졸 화합물 (미국특허 4212970호 명세서에 기재), 아세토페논계 화합물, 벤조인에테르계 화합물, 벤질계 화합물, 벤조페논계 화합물, 티옥산톤계 화합물 등이 바람직하다. 아세토페논계 화합물로서는 예를 들어, 2,2-디에톡시아세토페논, 2-히드록시메틸-1-페닐프로판-1-온, 4'-이소프로필-2-히드록시-2-메틸-프로피오페논, 2-히드록시-2-메틸-프로피오페논, p-디메틸아미노아세톤, p-tert-부틸디클로로아세토페논, p-tert-부틸트리클로로아세토페논, p-아지드벤잘아세토페논 등을 들 수 있다. 벤질계 화합물로서는 예를 들어, 벤질, 벤질디메틸케탈, 벤질-β-메톡시에틸아세탈, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 등을 들 수 있다. 벤조인에테르계 화합물로서는 예를 들어, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인-n-프로필에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인-n-부틸에테르, 벤조인이소부틸에테르 등을 들 수 있다. 벤조페논계 화합물로서는 예를 들어, 벤조페논, o-벤조일벤조산메틸, 미힐러 케톤, 4,4'-비스디에틸아미노벤조페논, 4,4'-디클로로벤조페논 등을 들 수 있다. 티옥산톤계 화합물로서는 예를 들어, 티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 2-에틸티옥산톤, 2-이소프로필티옥산톤, 4-이소프로필티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤 등을 들 수 있다. 이러한 방향족 케톤류로 이루어지는 감광성 라디칼 중합 개시제 중에서도, 아세토페논계 화합물 및 벤질계 화합물이, 경화 특성, 보존 안정성, 냄새 등의 면에서 특히 바람직하다. 이들의 방향족 케톤류로 이루어지는 감광성 라디칼 중합 개시제는 1종 또는 2종 이상을 원하는 성능에 따라 배합하여 사용할 수 있다. 또한, 감도를 높일 목적으로 중합 개시제에 더하여, 증감제를 사용해도 된다. 증감제의 예에는 n-부틸아민, 트리에틸아민, 트리 n-부틸포스핀, 및 티옥산톤 등이 포함된다.

광중합 개시제는 복수종을 조합해도 되고, 사용량은 도포액의 고형분의 0.01～20질량% 인 것이 바람직하고, 0.5～5질량% 인 것이 더욱 바람직하다. 광중합 개시제의 사용량은 도포액의 고형분의 0.01～20질량% 인 것이 바람직하고, 0.05～5질량% 인 것이 더욱 바람직하다. 액정성 분자의 중합을 위한 광조사는 자외선을 사용하는 것이 바람직하다.

(1)-2-6 그 밖의 첨가제

광학 이방성층 형성용 도포액 중에는 상기 이외의 첨가제도 첨가할 수 있다. 예를 들어, 가소제, 모노머, 계면 활성제, 셀룰로오스에스테르, 배향 제어제 및 카이랄제 등을 들 수 있다. 이하에 배향 제어제에 관해서 상세히 설명한다. 본 발명에 있어서의 배향 제어제란, 액정성 화합물의 도포액에 첨가되어, 도포 후에 액정성 화합물의 층 표면, 요컨대, 공기 계면측에 편재함으로써, 공기 계면측에서 의 액정성 화합물의 배향을 제어하는 데에 기여하는 화합물을 의미한다. 이 배향 제어제의 구조에 따라서는 액정성 화합물을 공기 계면측에서 대략 수직으로 배향시키거나, 반대로 대략 수평하게 배향시킬 수도 있지만, 본 발명에 있어서 디스코틱 액정성 화합물을 사용하는 경우에는 공기 계면측에서 대략 수직으로 배향시키는 첨가제가 바람직하다. 예를 들어, 디스코틱 액정성 화합물의 경우에는 일본 공개특허공보 2000-344734호 등에 기재된 하기 일반식 (VII) 로 표현되는 화합물을 들 수 있다.

일반식 (VII)

(Hb-)_mL(-Bu)_n

(일반식 (VII) 중, Hb 는 탄소원자수가 1～40 인 불소 치환 알킬기, 탄소원자수가 6～40 인 불소 치환 아릴기, 탄소원자수가 6～60 인 알킬기 및 탄소원자수가 1～60 인 알킬 치환 올리고실록산옥시기로 이루어지는 군에서 선택되는 소수성기이고, Bu 는 적어도 2개의 고리형 구조를 포함하는 배제 체적 효과를 갖는 기이고, L 은 (m+n)가의 연결기이고, m 및 n 은 각각 독립적으로, 1～12 의 정수이다.)

일반식 (VII) 로 표현되는 배향 제어제로서 바람직하게는 트리히드록시벤젠 골격 및 트리아진 골격에, 불소알킬기나 장쇄 알킬기, 아릴기가 치환된 저분자 배향 제어제를 들 수 있다. 공기 계면측에서 디스코틱 액정을 수직으로 배향시키기 위한 배향 제어제의 구체예로서는 예를 들어, 이하의 D-1 등을 들 수 있고, 수평하게 배향시키기 위한 배향 제어제로서 D-2 등을 들 수 있다.

또한, 배향 제어제로서는 이하에 나타내는 바와 같은 고분자 화합물이어도 된다. 첨가되는 고분자 배향 제어제는 액정층의 도포액에 용해할 수 있는 폴리머이면 된다. 바람직한 고분자 배향 제어제의 일례를 이하에 나타낸다.

폴리프로필렌옥사이드

폴리테트라메틸렌옥사이드

폴리-ε-카프로락톤

폴리-ε-카프로락톤 디올

폴리-ε-카프로락톤 트리올

폴리비닐아세테이트

폴리멜라민

폴리(에틸렌 아디페이트)

폴리(1,4-부틸렌 아디페이트)

폴리(1,4-부틸렌 글루탈레이트)

폴리(1,2-부틸렌 글리콜)

폴리(1,4-부틸렌 숙시네이트)

폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)

폴리(에틸렌테레프탈레이트)

폴리(2-메틸-1,3-프로필렌아디페이트)

폴리(2-메틸-1,3-프로필렌글루탈레이트)

폴리(네오펜틸글리콜아디페이트)

폴리(네오펜틸글리콜 세바케이트)

폴리(1,3-프로필렌아디페이트)

폴리(1,3-프로필렌글루탈레이트)

폴리비닐부티랄

폴리비닐포르말

폴리비닐아세탈

폴리비닐프로파날

폴리비닐헥사날

폴리비닐피롤리돈

폴리아크릴산에스테르

폴리메타크릴산에스테르

폴리(3-히드록시부티르산아지드)

또한, 적어도 하나의 불화알킬기를 갖는 모노머로 이루어지는 구성 단위를 함유한 폴리머가 보다 바람직하게 사용되고, 예를 들어, 이하에 나타낸 D-3 의 폴리머 등이 바람직하게 사용된다.

배향 제어제의 첨가량은 그 제어제의 첨가하는 액정 조성물 중의 액정성 화합물에 대하여 0.05질량%～10질량% 첨가하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1질량%～5질량% 이다.

광학 이방성층 형성용의 도포액의 조제에 사용하는 용매로서는 유기 용매가 바람직하다. 유기 용매의 예에는 아미드 (예, N,N-디메틸포름아미드), 술폭사이드 (예, 디메틸술폭사이드), 헤테로고리 화합물 (예, 피리딘), 탄화수소 (예, 톨루엔, 헥산) 알킬할라이드 (예, 클로로포름, 디클로로메탄), 에스테르 (예, 아세트산메틸, 아세트산부틸), 케톤 (예, 아세톤, 2-부타논, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논), 에테르 (예, 테트라히드로푸란, 1,2-디메톡시에탄) 등이 포함된다. 이 중에서 알킬할라이드, 케톤이 바람직하다. 2종류 이상의 유기 용제를 병용해도 된다.

도포액 중의 액정성 화합물 및 그 밖의 첨가제의 고형분 농도로서는 0.1질량%～60질량% 가 바람직하고, 0.5질량%～50질량% 가 보다 바람직하고, 2질량%～40질량% 가 더욱 바람직하다. 또한, 도포액의 점도는 0.01cp～100cp 가 바람직하고, 0.1cp～50cp 가 보다 바람직하다.

(2) 배향막

본 발명에 사용되는 배향막은 폴리머 조성물로 이루어진다. 폴리머 조성물은 폴리머를 주원료로 하여 그 밖의 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 상기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물을 함유하고 있어도 된다. 상기 배향막의 주원료인 폴리머는 상기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물이 갖는 Q 가 흡착가능한 기를 갖는 한, 그 구조에 관해서 특별한 제한은 없다. Q 와 수소 결합을 형성할 수 있는 수소 결합성기를 갖고 있는 것이 바람직하다. 배향막을 구성하는 폴리머의 일례로서, 하기 일반식 (IV) 로 표현되는 적어도 1종의 구성 단위를 갖는 폴리머를 들 수 있다. 하기 일반식 (IV) 로 표현되는 적어도 1종의 구성 단위를 갖는 폴리머는 폴리비닐알코올의 유도체인 것이 바람직하다.

일반식 (IV)

일반식 (IV) 중, M_p 는 폴리머의 주사슬을 구성하는 (2+n)가의 기를 나타내고, L² 는 1+n가의 연결기를 나타내고, n 은 1 또는 2 를 나타내고, X² 는 수소 결합성기를 나타낸다.

이하에 M_p, L², X² 에 관해서 상세히 설명한다.

일반식 (IV) 중의 M_p 는 배향막을 형성하는 폴리머의 주사슬을 구성하는 기이고, 수소 결합성기 X² 와의 연결기인 L² 가 n 개의 부위에서 결합한 (2+n)가의 기를 나타낸다. 식 중, M_p 로서는 탄소-탄소 결합만으로 이루어지는 기 (예를 들 어, 치환 또는 비치환의 에틸렌기, 부틸렌기, 비닐렌기, 고리형 알킬렌기, 페닐렌기 등), 산소원자를 함유하는 기 (예를 들어, 에테르기, 아세탈기, 에스테르기, 카르보네이트기 등), 질소원자를 함유하는 기 (예를 들어, 아미노기, 이미노기, 아미드기, 우레탄기, 우레이도기, 이미드기, 이미다졸기, 옥사졸기, 피롤기, 아닐리드기, 말레인이미드기 등), 황원자를 함유하는 기 (예를 들어, 술피드기, 술폰기, 티오펜기 등), 인원자를 함유하는 기 (예를 들어, 포스핀기, 인산에스테르기 등), 규소원자를 함유하는 기 (예를 들어, 실록산기 등) 등의 기, 및 이들을 둘 이상 조합하여 형성되는 기를 들 수 있다. 또한, 식 중의 M_p 는 이들 연결기에 대하여 n개의 L² 가 치환되도록 유도된 (2+n)가의 연결기를 나타낸다.

이하에 M_p 의 바람직한 구체예를 나타내겠지만, 본 발명의 M_p 가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, M_p 중의 * 로 표시되는 부위는 L² 와 연결하는 부위를 나타낸다.

(2+n)가의 기 M_p 로서 바람직하게는 탄소-탄소 결합만으로 이루어지는 기, 또는 질소원자를 함유하는 연결기로부터 유도되는 기이고, 보다 바람직하게는 치환 또는 비치환의 에틸렌기 (예를 들어, P-1, 또는 P-2 등) 또는 이미드기 (예를 들어 P-13), 아미드기 (예를 들어 P-14), 말레인이미드기 (예를 들어 P-19) 로부터 유도되는 기이고, 가장 바람직하게는 치환 또는 비치환의 에틸렌기인 P-1 및 P-2 이다.

일반식 (IV) 중의 M_p 와, 수소 결합성기 X² 를 연결하는 1+n가의 연결기 L² 로서는 단결합, 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 1～20 의 알킬렌기 (예를 들어, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로필렌기, 부틸렌기, 이소프로필렌기 등), 탄소수 2～20 의 알케닐렌기 (예를 들어, 비닐렌기, 부텐기 등), 치환 또는 비치환의 아릴렌기 (예를 들어, o-페닐렌기, m-페닐렌기, p-페닐렌기, 1,4-나프틸렌기 등), -O-, -NR¹-, -S-, -PR²-, -Si(R³)(R⁴)-, -C(=O)-, -C(=O)O-, -C(=O)NR⁵-, -OC(=O)O-,-OC(=O)NR⁶-, -NR⁷C(=O)NR⁸-, (-O)₂CH- 등을 나타낸다. 그리고, 상기 R¹～R⁸ 은 수소원자 또는 치환가능한 치환기를 나타내고, 보다 구체적으로는 수소원자, 할로겐원자, 알킬기 (시클로알킬기, 비시클로알킬기 포함), 알케닐기 (시클로알케닐기, 비시클로알케닐기 포함), 알키닐기, 아릴기, 헤테로 고리기, 시아노기, 히드록실기, 니트로기, 카르복실기, 알콕시기, 아릴옥시기, 실릴옥시기, 헤테로고리옥시기, 아실옥시기, 카르바모일옥시기, 알콕시카르보닐옥시기, 아릴옥시카르보닐옥시, 아미노기 (아닐리노기 포함), 아실아미노기, 아미노카르보닐아미노기, 알콕시카르보닐아미노기, 아릴옥시카르보닐아미노기, 술파모일아미노기, 알킬 및 아릴술포닐아미노기, 메르캅토기, 알킬티오기, 아릴티오기, 헤테로고리티오기, 술파모일기, 술포기, 알킬 및 아릴술피닐기, 알킬 및 아릴술포닐기, 아실기, 아릴옥시카르보닐기, 알콕시카르보닐기, 카르바모일기, 아릴 및 헤테로고리아조기, 이미드기, 포스피노기, 포스피닐기, 포스피닐옥시기, 포스피닐아미노기, 실릴기를 예로 들 수 있다.

또한, 이들의 연결기를 둘 이상 연결시켜 형성되는 이하에 나타낸 바와 같은 1+n가의 연결기이어도 된다.

일반식 (IV) 중의 L² 로서 바람직한 연결기는 단결합, 페닐렌기, L-1, 및 L-2 이고, 가장 바람직하게는 단결합이다.

일반식 (IV) 중의 수소 결합성기 X² 로서는 적어도 하나의 -OH기, 또는 -NH기를 함유하는 기인 것이 바람직하고, 예를 들어, 히드록실기 (-OH), 카르복실기 (-COOH), 카르바모일기 (-CONHR), 술파모일기 (-SONHR), 우레이도기 (-NHCONHR), 아미노기 (-NHR), 우레탄기 (-NHCOOR), 아미드기 (-NHCOR) 가 보다 바람직하다. 단, R 은 수소원자, 히드록시기, 아미노기, 탄소수 1～10 의 알킬기, 탄소수 6～15 의 아릴기, 또는 헤테로 고리기를 나타내고, 바람직하게는 수소원자를 나타낸다. 일반식 (IV) 중의 수소 결합성기 X² 로서 더욱 바람직하게는 히드록실기, 카르복실기이고, 가장 바람직하게는 히드록실기이다.

이하에, 일반식 (IV) 로 표현되는 반복 단위의 구체예를 나타내겠지만, 이것에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또, 이 중에서 가장 바람직한 것 은 IV-1 이다.

본 발명에 사용되는 배향막 폴리머는 일반식 (IV) 로 표현되는 구성 단위만으로 이루어지는 단독 중합체이어도 되고, 일반식 (IV) 로 표현되는 2종 이상의 구성 단위로 이루어지는 공중합체이어도 되고, 일반식 (IV) 와 그 이외의 1종 이상의 구성 단위와의 공중합체이어도 된다. 일반식 (IV) 이외의 구성 단위에 특별한 제한은 없지만, 바람직한 공중합구성 단위로서는 예를 들어, 탄화수소계 중합성 화합물 (예를 들어, 에틸렌계 중합성 화합물, 프로필렌계 중합성 화합물, 스티렌계 중합성 화합물, 말레인이미드계 중합성 화합물, 아크릴산계 중합성 화합물, 아크릴산에스테르계 중합성 화합물, 아크릴아미드계 중합성 화합물, 아크릴아닐리드계 중합성 화합물 등), 에테르계 중합성 화합물, 에스테르계 중합성 화합물, 카르보네이트계 중합성 화합물, 아미드계 중합성 화합물, 아믹산계 중합성 화합물, 이미드계 중합성 화합물, 우레탄계 중합성 화합물, 및, 우레이도계 중합성 화합물이고, 이 중에서도 바람직하게는 탄화수소계 중합성 화합물이고, 더욱 바람직하게는 에틸렌 계 중합성 화합물이다.

이하에 일반식 (IV) 이외의 구성 단위의 구체예를 나타내겠지만, 본 발명이 이하의 구체예에 의해 제한되는 것은 아니다.

상기 배향막용 폴리머가, 일반식 (IV) 로 표현되는 구성 단위와 다른 구성 단위의 공중합체인 경우, 일반식 (IV) 로 표현되는 구성 단위의 함유율은 10～99.9몰% 이고, 20～99몰% 가 바람직하고, 50～99몰% 가 가장 바람직하다.

상기 배향막용 폴리머가, 일반식 (IV) 로 표현되는 구성 단위와 다른 구성 단위의 공중합체인 경우, 일반식 (IV) 로 표현되는 구성 단위로서 바람직하게는 IV-1 또는 IV-2 이고, 다른 구성 단위로서 바람직하게는 Z-1, Z-2, Z-3 또는 Z-4 이다. 그 중에서도 가장 바람직한 조합은 IV-1 과 Z-1 이다.

이하에, 일반식 (IV) 로 표현되는 구성 단위와 다른 구성 단위의 공중합체의 구체예를 나타내겠지만, 본 발명에 사용되는 액정 배향막이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 배향막은 상기 배향막용 폴리머 이외에도, 적절히 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 각종 첨가제는 도포액의 조제시에, 상기 배향막용 폴리머와 함께, 도포액 속에 첨가된다. 예를 들어, 상기 배향막용 폴리머가 수용성 용매에 용해되기 어려운 경우에는 염기성 화합물 (예를 들어, 수산화나트륨, 수산화리튬, 트리에틸아민 등) 이나, 산성 화합물 (예를 들어, 염산, 아세트산, 숙신산 등) 을 첨가하여 용해를 촉진해도 된다. 본 발명의 배향막의 도포액에 사용되는 용매로서는 예를 들어, 물, 알코올류 (예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등), 아미드류 (예를 들어, N,N-디메틸포름아미드 등), 아세토니트릴, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세트산에틸 등을 들 수 있지만, 바람직하게는 물, 알코올류, 및 이들의 혼합 용매이다. 본 발명에 사용되는 배향막 폴리머는 상기 용매 중에 0.1질량%～40질량%, 바람직하게는 0.5질량%～20질량%, 보다 바람직하게는 2질량%～10질량% 포함된다. 또한, 배향막을 용해한 도포액의 점도는 바람직하게는 0.1cp～100cp, 보다 바람직하게는 0.5cp～50cp 이다.

상기 방법에 의해서 형성된 배향막은 그 표면이 러빙 처리되어, 액정 배향성이 부여되어 있는 것이 바람직하다. 러빙 처리는 폴리머 도포층의 표면을, 종이나 천으로 일정 방향 (통상은 길이 방향) 으로 수회 문지름으로써 실시할 수 있다. 또한, 러빙 이외의 방법으로서는 전기장의 부여, 자기장의 부여 또는 광조사에 의해 액정 배향성을 부여할 수도 있다. 액정 배향성을 부여하는 방법으로서는 폴리머의 러빙 처리에 의해 형성하는 배향막이 특히 바람직하다.

(3) 지지체

본 발명의 위상차판은 지지체를 갖는다. 지지체는 제작시에 사용되는 지지체와 반드시 동일하지 않아도 되고, 상기 광학 이방성층을 제작한 후, 제작시에 사용한 임시 지지체에서 다른 지지체로 전사해도 된다. 투명하고 광학 이방성이 작고, 파장 분산이 작은 폴리머 필름을 지지체로서 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 지지체가 투명하다는 것은 광투과율이 80% 이상인 것을 의미한다. 파장 분산이 작다라는 것은 구체적으로는 Re400/Re700 의 비가 1.2 미만인 것이 바람직하다. 광학 이방성이 작다라는 것은 구체적으로는 면내 리타데이션 (Re) 이 20nm 이하인 것이 바람직하고, 10nm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 투명 지지체는 롤형 또는 직사각형의 시트형 형상을 갖는 것이 바람직하고, 롤형의 투명 지지체를 사용하여, 광학 이방성층을 적층하고 나서, 필요한 크기로 절단하는 것이 바람직하다. 폴리머의 예에는 셀룰로오스에스테르, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트가 포함된다. 셀룰로오스에스테르가 바람직하고, 아세틸 셀룰로스가 더욱 바람직하고, 트리아세틸셀룰로오스가 가장 바람직하다. 폴리머 필름은 솔벤트 캐스트법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 투명 지지체의 두께는 20～500㎛ 인 것이 바람직하고, 50～200㎛ 인 것이 더욱 바람직하다. 투명 지지체와 그 위에 형성되는 층 (접착층, 배향막 또는 광학 이방성층) 과의 접착을 개선하기 위해서, 투명 지지체에 표면 처리 (예, 글로우 방전 처리, 코로나 방전 처리, 자외선 (UV) 처리, 화염 처리) 를 실시해도 된다. 투명 지지체 위에, 접착층 (하도층) 을 형성해도 된다.

(4) 편광판

본 발명의 위상차판에, 직선 편광막 또는 투명 보호막을 접합하여 편광판으로 한 후에, 액정 표시 소자에 삽입할 수 있다. 이하에 그 편광막 및 투명 보호막에 관해서 설명한다.

(4)-1 편광막

편광막에는 요오드계 편광막, 2색성 염료를 사용하는 염료계 편광막이나 폴 리엔계 편광막이 있다. 요오드계 편광막 및 염료계 편광막은 일반적으로 폴리비닐알코올계 필름을 사용하여 제조한다. 편광막의 투과축은 필름의 연신 방향에 수직인 방향에 상당한다. 디스코틱 액정성 화합물을 광학 이방성층에 사용한 경우에는 편광막의 투과축은 배향막측의 디스코틱 액정성 분자의 면에 대하여, 실질적으로 평행하게 되도록 배치된다. 또한, 막대형 액정성 화합물을 사용한 경우, 편광막의 투과축은 막대형 액정성 분자의 장축 방향 (지상축) 과, 실질적으로 평행하게 되도록 배치한다. 통상은 위상차판의 지지체측에 접합하는 것이 바람직하지만, 필요에 따라서는 광학 이방성층측과 접합해도 된다.

(4)-2 투명 보호막

위상차판의 광학 이방성층측에 투명 보호막으로서, 투명한 폴리머 필름이 사용되는 것이 바람직하다. 보호막이 투명하다는 것은 광투과율이 80% 이상인 것을 의미한다. 투명 보호막으로서는 일반적으로 셀룰로오스에스테르 필름, 바람직하게는 트리아세틸셀룰로오스 필름이 사용된다. 셀룰로오스에스테르 필름은 솔벤트 캐스트법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 투명 보호막의 두께는 20～500㎛ 인 것이 바람직하고, 50～200㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.

(5) 액정 표시 장치

본 발명의 위상차판은 여러 표시 모드의 액정 셀을 갖는 액정 표시 장치에 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 위상차판은 액정 셀의 광학 보상 시트로서 유용하다. 액정성 분자로 이루어지는 광학 이방성층을 갖는 광학 보상 시트는 투과형에 관해서는 TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), FLC (Ferroelectric Liquid Crystal), OCB (Optically Compensatory Bend), STN (Supper Twisted Nematic), VA (Vertically Aligned), ECB (Electrically Controlled Birefringence), 반사형에 관해서는 TN, HAN (Hybrid Aligned Nematic), GH (Guest-Host) 등의 액정 셀에 대응하는 것이 이미 제안되어 있다. 본 발명에 의해서 얻어지는 위상차판 및 편광판은 그 배향 상태에 따라서 여러 액정 표시 모드에 적용할 수 있지만, 본 발명에 의해서 얻어지는 광학 이방성층 및 편광판은 TN 모드 액정 셀에 바람직하게 적용할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 위상차판을 사용한 실시예를 나타낸다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 수순 등은 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한, 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본원 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 한정되지 않는다.

[실시예 1]

(예시 화합물 (I-101) 의 합성예)

3-아미노페닐보론산 (10g) 을 테트라히드로푸란 (80ml) 에 용해시키고, 0℃ 에서 교반하면서 아크릴산클로리드 (6.8ml) 를 적하하였다. 첨가 후, 0℃ 에서 1시간 교반하고 나서 25℃ 로 승온시켜 1시간 교반하였다. 식염수를 첨가하여, 아세트산에틸로 수층으로부터 추출하였다. 황산나트륨으로 하룻밤 건조시킨 후, 용매를 감압 증류 제거하여 백갈색의 결정을 얻었다. 결정을 아세트산에틸 400ml 와 헥산 100ml 의 혼합 용액으로 세정하고, 여과함으로써 백갈색의 결정 I- 101 (12.4g, 수율 89%) 을 얻었다. 이하에, ¹H-NMR 의 측정 결과를 나타낸다.

예시 화합물 (I-101) 의 ¹H-NMR(DMSO-d6):δ(ppm)=5.70(d, 1H), 6.25 (d, 1H), 6.45 (dd, 1H), 7.30 (t, 1H), 7.50 (d, 1H), 7.80 (d, 1H), 7.90 (s, 1H), 8.00 (s, 2 H), 10.10 (s, 1H).

[실시예 2]

1. 배향막층의 형성

두께 100㎛, 폭 150mm, 길이 200mm 의 광학적으로 등방성의 트리아세틸셀룰로오스 필름을 투명 지지체로서 사용하였다. 투명 지지체 상에, 폴리비닐알코올 (PVA-203, 쿠라레 (주) 제조) 을, 물/메탄올 혼합액에 4질량% 가 되도록 희석하여 배향막의 도포액을 조액하였다. 이 도포액을 투명 지지체의 한 면에 연속 도포하고, 도포층을 100℃ 에서 2분간 가열하고, 건조시켜, 두께 1㎛ 의 배향막을 형성하였다. 이어서, 투명 지지체의 길이 방향 (반송 방향) 으로 연속적으로 러빙 처리하여 액정 배향막을 형성하였다.

배향막 도포액 조성

하기 폴리비닐알코올 1질량부

물 18질량부

메탄올 6질량부

액정 배향막용 폴리비닐알코올

2. 액정성 화합물층의 형성

러빙 처리한 배향막 상에, 하기 조성의 디스코틱 액정 및 밀착성 부여 첨가제를 함유하는 도포액을 도포하였다.

액정 화합물층의 도포액 조성

하기 원반형 액정 화합물 100질량부

하기 중합성 화합물 0.5질량부

에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (V#360, 오사카 유기 화학 (주) 제조) 9.9질량부

광중합 개시제 (이르가큐어 907, 일본 치바가이기 (주) 제조)

3.3질량부

증감제 (카야큐어 DETX, 닛폰 화약 (주) 제조)

1.1질량부

메틸에틸케톤 300질량부

원반형 액정성 화합물

예시 화합물 (I-101)

3. 광학 이방성층의 배향 결함의 평가

상기 실시예와 같이 제작된 광학 이방성층을 편광 현미경 하에서 관찰하여 배향 결함을 평가하였다. 배향 결함은 점결함의 개수 (1.0㎟ 범위의 평균치) 를 평가하였다.

4. 밀착성의 평가

광학 이방성층 제작 후, 그 표면을 금구(金具)로 긁고 나서 셀로판 테이프를 붙이고, 테이프를 광학 이방성층과 평행하게 박리하여 밀착성을 평가하였다. 평가기준은 A: 전혀 박리되지 않는다, B: 조금 박리된다, C: 쉽게 박리된다, 의 3단계로 하였다.

5. 배향 속도 (모노도메인화 시간) 의 측정

상기한 바와 같이 제작한 광학 이방성층을 125℃ 로 가열하고, 편광 현미경 (OPTIPHOTO2, Nikon (주) 제조) 관찰 하에서 온도를 유지하여 배향 숙성을 진행시키고, 가열 개시로부터 배향 결함이 소실되어 모노도메인 배향이 되는 데에 요한 시간을 측정하였다.

6. 편광판의 제작

두께 80㎛ 의 롤형 폴리비닐알코올 필름을 요오드 수용액 속에서 연속하여 5배로 연신하고, 건조시켜 편광막을 얻었다. 편광막의 일방의 면에, 비누화 처리한 롤형 셀룰로오스트리아세테이트 필름 (후지탁 TD80UF, 후지 사진 필름 (주) 제조) 과, 타방의 면에, 비누화 처리한 롤형 광학 이방성층의 투명 지지체를 연속으로 부착하여 편광판을 제작하였다.

7. 액정 표시 장치의 제작

상기한 바와 같이 하여 제작된 편광판을 액정 셀의 양측에 배치하고, 또한 백라이트를 배치함으로써 액정 표시 장치를 제작하였다.

8. 제작한 액정 표시 장치의 누설광의 측정 및 색 불균일의 평가

상기 방법에 의해, 제작한 액정 표시 장치의 투과율의 시야각 의존성을 측정하였다. 앙각은 정면에서 경사 방향으로 10°마다 80°까지, 방위각은 수평 오른쪽 방향 (0°) 을 기준으로 하여 10°마다 360°까지 측정하였다. 흑색 표시시의 휘도는 정면 방향으로부터 앙각이 증가함에 따라서, 누설광 투과율도 상승하여, 앙각 60°근방에서 최대치를 취함을 알 수 있었다. 또한 흑색 표시 투과율이 증가함으로써, 백색 표시 투과율과 흑색 표시 투과율의 비인 콘트라스트가 악 화되는 것도 알 수 있었다. 그래서, 정면의 흑색 표시 투과율과 앙각 60°의 누설광 투과율의 최대치로, 시야각 특성을 평가하는 것으로 하였다.

본 실시예에서의 정면 투과율은 0.001%, 앙각 60°의 누설광 투과율의 최대치는 방위각 30°에서 0.005% 이었다. 즉 정면의 콘트라스트비가 10000 대 1, 앙각 60° 에서의 콘트라스트비가 2000 대 1 이었다.

또한, 액정 표시 장치의 색 불균일을 육안으로 평가하였는데, 불균일이 없이 매우 양호하였다.

[실시예 3]

실시예 2 에 나타낸, 광학 이방성층의 제작 방법에 있어서, 상기 폴리비닐알코올 (PVA-203) 대신에, 이하의 표 1 에 나타낸 폴리머를 사용하고, 또한 식 (I) 로 표현되는 화합물로서 I-101 대신에, 이하의 표 1 에 나타낸 예시 화합물을 사용하고, 또한 비교예로서, 하기 액정 배향막으로 변경한 것 이외에는 모두 실시예 2 와 동일하게 하여 본 발명의 광학 이방성층을 제작하였다.

비교용 배향막 A-1

시 료	액정 배향막	일반식 (I) 의 화합물	배향 속도	광학 이방성층의 평가		액정 표시 장치의 평가
				배향 결함	밀착성	정면 투과율	앙각 60도 투과율	색 불균일
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	PVA-203 PVA-203 PVA-203 PVA-203 PVA-203 PVA-203 PVA-203 PVA-203 PVA-203 IV-2 IV-4 IV-15 IV-18	I-101 I-106 I-110 I-111 I-117 I-77 I-78 I-88 I-92 I-101 I-77 I-77 I-101	40초 40초 40초 40초 50초 40초 40초 40초 40초 50초 40초 40초 50초	10개 미만 10개 미만 10개 미만 10개 미만 10～20개 10개 미만 10개 미만 10개 미만 10개 미만 10～20개 10개 미만 10～20개 10～20개	A A A A A A A A A A A A A	0.001% 0.001% 0.001% 0.002% 0.003% 0.001% 0.001% 0.001% 0.001% 0.003% 0.002% 0.003% 0.003%	0.005% 0.005% 0.005% 0.007% 0.007% 0.005% 0.005% 0.005% 0.005% 0.007% 0.005% 0.007% 0.007%	없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음 없음
14 15	PVA-203 A-1	없음 없음	40초 120초	10개 미만 30개 이상	C C	0.001% 0.010%	0.005% 0.015%	없음 불균일 있음

[실시예 4]

1. 배향막층의 형성

두께 100㎛, 폭 150mm, 길이 200mm 의 광학적으로 등방성의 트리아세틸셀룰로오스 필름을 투명 지지체로서 사용하였다. 투명 지지체 상에, 폴리비닐알코올 (PVA-203, 쿠라레 (주) 제조) 을, 물/메탄올 혼합액에 4중량% 가 되도록 희석하고, 배향막의 도포액을 조액하였다. 이 도포액을 투명 지지체의 한 면에 연속도포하여, 도포층을 100℃ 에서 2분간 가열하여, 건조시키고, 두께 1㎛ 의 배향막을 형성하였다. 이어서, 투명 지지체의 길이 방향 (반송 방향) 으로 연속적으로 러빙 처리하여 액정 배향막을 형성하였다.

배향막 도포액 조성

하기 폴리비닐알코올 1질량부

물 18질량부

메탄올 6질량부

액정 배향막용 폴리비닐알코올 (PVA-203)

2. 액정성 화합물층의 형성

러빙 처리한 배향막 상에, 하기 조성의 디스코틱 액정 및 밀착성 부여 첨가제를 함유하는 도포액을 도포하였다.

액정 화합물층의 도포액 조성

하기 원반형 액정 화합물 100질량부

하기 밀착성 부여 첨가제 (I-1) 0.5질량부

에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트 (V#360, 오사카 유기 화학 (주) 제조) 9.9질량부

광중합 개시제 (이르가큐어 907, 일본 치바가이기 (주) 제조)

3.3질량부

증감제 (카야큐어 DETX, 닛폰 화약 (주) 제조)

1.1질량부

메틸에틸케톤 300질량부

원반형 액정성 화합물

첨가제 (I-1)

3. 평가

실시예 2 와 동일하게 하여, 광학 이방성층의 배향 결함의 평가, 밀착성의 평가 및 배향 속도 (모노도메인화 시간) 를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

4. 편광판 및 액정 표시 장치의 제작

또한, 실시예 2 와 동일하게 하여 편광판 및 액정 표시 장치를 제작하였다.

[실시예 5]

실시예 4 에 나타낸, 광학 이방성층의 제작 방법에 있어서, 상기 폴리비닐알코올 (PVA-203) 대신에, 이하의 표 2 에 나타낸 폴리머를 사용하고, 또한 일반식 (I) 로 표현되는 화합물로서 I-1 대신에, 이하의 표 2 에 나타낸 예시 화합물을 사용하고, 또한 비교예로서, 하기 액정 배향막 (A-1) 으로 변경한 것 이외에는 모두 실시예 4 와 동일하게 하여 광학 이방성층을 제작하였다.

비교용 배향막 A-1

시료	액정 배향막	일반식 (X) 의 화합물	배향 속도	광학 이방성층의 평가
				배향 결함	밀착성
21 22 23 24 25 26 27 28 29	PVA-203 PVA-203 PVA-203 PVA-203 PVA-203 IV-2 IV-4 IV-15 IV-18	I-1 I-42 I-46 I-55 I-89 I-1 I-1 I-1 I-1	50초 50초 50초 50초 60초 60초 50초 50초 60초	10개 미만 10개 미만 10～20개 10～20개 10개 미만 10개 미만 10개 미만 10～20개 10～20개	A A A A A A A A A
30 31	PVA-203 A-1	없음 없음	40초 120초	10개 미만 30개 이상	C A

표 1 의 결과를 통해, 본 발명의 실시예인 위상차판을 갖는 액정 표시 장치는 시야각이 개선되어 있음과 함께, 색 불균일이 없는 고화질의 화상 표시가 가능함을 알 수 있었다.

또한, 표 1 및 표 2 의 결과를 통해, 본 발명의 실시예인 위상차판이 갖는 광학 이방성층은 중합성기를 갖는 폴리머로 이루어지는 배향막을 이용한 경우보다, 배향 시간이 단축되어 있음에도 불구하고 배향 결함이 적었다. 이 결과를 통해, 상기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물을 광학 이방성층 중에 함유시키고, 또한 소정 폴리머로 이루어지는 배향막을 이용함으로써, 액정성 화합물 (특히 원반형 액정성 화합물) 을, 쉴리렌 결함 등의 배향 결함을 발생시키지 않고, 신속하게 배향시킬 수 있음을 알 수 있었다.

또한, 본 발명의 실시예인 위상차판은 배향막과 광학 이방성층 사이에 높은 밀착성을 나타내었다. 이것은 광학 이방성층 중의 상기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물이, 액정 화합물과 배향막 중의 폴리머를, 이들의 층의 계면에서 화학적으로 결합한 상태로 하는 기능, 또는 액정성 화합물과 배향막 중의 폴리머의 상호 작용을 높이는 기능을 갖기 때문인 것으로 생각된다. 따라서, 본 발명의 위상차판은 액정 표시 장치의 시야각 확대에 기여함과 함께, 우수한 내구성도 갖고 있다.

또한, 본 발명의 위상차판에 사용되는 배향막은 중합성기를 가질 필요가 없기 때문에, 저렴하고 합성이 쉬운 폴리머를 배향막으로서 사용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 액정성 화합물로 이루어지는 광학 이방성층에 중합성 화합물을 첨가함으로써, 투명 지지체, 폴리머로 이루어지는 배향막, 그 광학 이방성층이 이 순서로 형성되어 이루어지는 위상차판에, 우수한 내구성과 시야각 특성의 개선 기능을 부여할 수 있다. 본 발명에 의하면, 내구성을 개선하기 위해서, 종래 배향막 중에 사용되고 있던 가교성기가 도입된 특수한 폴리머 등은 필요하지 않아, 저렴하고 합성이 쉬운 폴리머를 배향막에 사용할 수 있다.

Claims (7)

1. 투명 지지체, 폴리머 조성물로 이루어지는 배향막, 및 적어도 1종의 액정성 화합물을 함유하는 광학 이방성층이, 이 순서로 형성된 위상차판으로서, 상기 광학 이방성층 중에, 하기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물의 적어도 1종을 함유하는 위상차판:

   일반식 (I)

   Z-X¹-Q

   일반식 (I) 중, X¹ 은 2가의 연결기 또는 수소원자, 치환 또는 비치환의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기를 나타내고, Z 는 중합성기를 갖는 치환기를 나타내고, Q 는 배향막에 흡착하여 결합이 가능한 기를 나타낸다 (단, Z 를 갖고 있지 않아도 되고, Z 를 갖는 경우에는 X¹ 은 2가의 연결기를 나타낸다).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물이 하기 일반식 (II) 로 표현되는 화합물인 위상차판:

   일반식 (II)

   

   일반식 (II) 중, R¹ 및 R² 는 각각 독립적으로, 수소원자, 또는 치환 또는 비치환의 지방족 탄화수소기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 알킬렌 연결기, 아릴 연결기, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 연결기를 사이에 두고 연결되어도 된다. 또, X¹ 및 Z 는 일반식 (I) 중의 X¹ 및 Z 와 동일한 의미이다 (단, Z 를 갖고 있지 않아도 되고, Z 를 갖는 경우에는 X¹ 은 2가의 연결기를 나타낸다).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 일반식 (II) 중, R¹ 및 R² 가 각각 수소원자를 나타내고, 일반식 (I) 또는 (II) 중, Z 가 하기 일반식 (III) 으로 표현되는 기 또는 옥시라닐 부분 또는 옥세탄 부분을 갖는 기인 위상차판:

   일반식 (III)

   

   일반식 (III) 중, R³ 은 수소원자 또는 메틸기이고, L¹ 은 단결합 또는 -O-, -CO-, -NH-, -CO-NH-, -COO-, -O-COO-, 알킬렌기, 아릴렌기, 헤테로 고리기, 및 그들의 조합에서 선택되는 2가의 연결기이다.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 배향막이 하기 일반식 (IV) 로 표현되는 적어도 1종의 구성 단위를 함유하는 폴리머를 함유하는 위상차판:

   일반식 (IV)

   

   일반식 (IV) 중, M_p 는 폴리머의 주사슬을 구성하는 (2+n)가의 기를 나타내고, L² 는 1+n가의 연결기를 나타내고, n 은 1 또는 2 를 나타내고, X² 는 수소 결합성기를 나타낸다.
5. 제 4 항에 있어서, 일반식 (IV) 로 표현되는 구성 단위를 함유하는 액정 배향막 폴리머가 폴리비닐알코올 유도체인 위상차판.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 일반식 (I) 로 표현되는 화합물이, 그 화합물을 함유하지 않은 광학 이방성층과 배향막과의 밀착성보다도, 광학 이방성층과 배향막과의 밀착성을 보다 높게 하는 기능을 갖는 위상차판.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 위상차판을 갖는 액정 표시 장치.

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