KR101199281B1

KR101199281B1 - 위상차판 및 광학 소자

Info

Publication number: KR101199281B1
Application number: KR1020060016071A
Authority: KR
Inventors: 히로시 다케우치; 히데유키 니시카와
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2012-11-09
Also published as: KR20060094029A; JP2006235121A; JP4460474B2

Abstract

(과제) 광학 이방성층의 굴절률이 가장 큰 방향이 투명 지지체면의 법선방향에 대략 평행한 광학 특성을 갖고, 또한 액정성 화합물을 사용함으로써 연신 조작을 행하지 않고 제작할 수 있는 위상차판 등을 제공한다.

(해결수단) 투명 지지체 위에, 1층 이상의 광학 이방성층을 갖는 위상차판으로서, 상기 광학 이방성층의 1층 이상이 2축성을 나타내고, 또한 액정상을 발현하는 화합물을 함유하며, 나아가 상기 광학 이방성층의 굴절률이 가장 큰 방향이 상기 투명 지지체면의 법선방향에 대략 평행한 것을 특징으로 하는 위상차판.

위상차판, 광학 소자, 광학 이방성층

Description

위상차판 및 광학 소자{RETARDATION PLATE AND OPTICAL ELEMENT}

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 평2-264905호

[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 평11-60972호

[특허문헌 3] 일본 공개특허공보 2002-6138호

[특허문헌 4] 일본 공개특허공보 2002-174730호

[특허문헌 5] 일본 공개특허공보 2004-231641호

[특허문헌 6] 일본 공개특허공보 2004-264841호

본 발명은 액정상을 발현하는 화합물 (액정성 화합물) 로부터 형성되는 광학 이방성층을 갖는 위상차판으로서, 2축성을 나타내는 (예를 들어, 2축성 액정성 화합물로 형성되는) 광학 이방성층을 갖고, 또한 광학 이방성층의 가장 큰 굴절률방향이 투명 지지체의 지지체면 (투명 지지체면이라 함) 의 법선방향에 대략 평행한 위상차판에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 위상차판을 사용한 광학 소자에 관한 것이다.

종래, 휴대형 정보통신기기, 액정 모니터, 액정 텔레비전, 유기 EL 표시장치 등의 화상표시장치에는, 화질을 향상시키는 목적으로 여러 가지 고분자 재료로 이루어진 광학 필름이 많이 사용되었다. 이러한 광학 필름에서는, 필름면내의 굴절률이 최대가 되는 방향을 x축, x축에 수직인 방향을 y축, 필름의 두께 방향을 z축으로 하고, 각각의 축 방향의 굴절률을 nx, ny, nz 로 하였을 때, 이들의 대소관계를 제어함으로써, 전술한 액정표시장치 등의 화상표시장치의 시야각을 확대하기 위해 사용되었다. 각각의 축의 굴절률의 바람직한 대소관계는, 액정표시장치의 모드 (TN, VA, OCB, IPS 등) 에 따라 달라진다. 또한, 화질을 향상시키기 위해서는, 표시장치에 사용되는 것 외의 필름, 예를 들어 편광판의 보호 필름의 광학 특성도 고려하여 설계할 필요가 있고, 필름의 두께 방향 (z축) 의 굴절률을 크게 하는 필름이 필요하였다.

전술한 굴절률 nx, ny, nz 가 모두 다른 경우, 광학적으로 2축이라고 한다. 광학적으로 2축성인 필름 (2축성 필름) 을 제작하는 경우, 폴리머로부터 얻어지는 필름을 2축 연신에 의해 얻는 방법이 일반적이다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 그러나, 광학 이방성층의 가장 큰 굴절률방향이 위상차판의 투명 지지체면의 법선방향에 대략 평행한 위상차판을, 폴리머로부터 얻어지는 필름을 연신하는 방법으로 제조하는 것은 쉽지 않았다.

최근에는, 2축성 액정상을 나타내는 화합물 (2축성 액정성 화합물) 을 사용하여 2축성 필름을 얻는 방법이 제안되었다. 액정성 화합물을 사용한 2축성 필름은 지금까지 많이 사용된 2축성 연신 필름과 비교하여, 그 막두께를 매우 얇게 할 수 있는 장점을 갖기 때문에, 2축성 필름에 액정성 화합물을 채용하는 것은 디 바이스의 박층화나 경량화 등에 유용한 수단이다.

2축성 액정성 화합물을 사용한 2축성 필름으로는, 2축성 액정상의 하나인 S_CA 상을 발현하는 고분자의 액정성 화합물을 1축 연신하는 방법에 의해 제작된 예가 보고되었다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조). 이 방법으로 얻어지는 2축성 필름에서는, 굴절률이 가장 큰 방향이 위상차판의 투명 지지체면의 법선방향과 대략 평행한 유용한 광학 특성을 얻을 수 있다. 그러나 연신을 이용한 필름은 필름의 치수 안정성이 나쁘고, 광학 성능이 습열 등으로 변하기 쉬운 성질을 갖는 경우가 많아, 위상차판으로서 이용할 수 없다.

한편, 2축성 액정성 화합물을 사용하여 연신을 전혀 이용하지 않고 2축성 필름을 제작하는 보고예가 있다 (예를 들어, 특허문헌 3 참조). 그러나, 이 보고에서는, 굴절률이 가장 큰 방향과 위상차판의 투명 지지체면의 법선방향을 대략 평행하게 하는 것에 대한 구체적인 개시가 없다. 또한, 2축성 액정성 화합물을 사용한 다른 보고예 (예를 들어, 특허문헌 4～6 참조) 에 있어서도, 마찬가지로, 가장 작은 굴절률방향과 위상차판의 투명 지지체면의 법선방향을 대략 직교시키는 것의 개시는 없다.

본 발명은 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 한 것으로서, 광학 이방성층의 굴절률이 가장 큰 방향이 투명 지지체면의 법선방향에 대략 평행한 광학 특성을 갖고, 또한 액정성 화합물을 사용함으로써 연신 조작을 행하지 않고 제작할 수 있 는 위상차판, 및 이 위상차판을 사용한 광학 소자의 제공을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제는 이하의 수단에 의해 해결된다.

(1) 투명 지지체 위에, 1층 이상의 광학 이방성층을 갖는 위상차판으로서, 상기 광학 이방성층의 1층 이상이 2축성을 나타내고, 또한 액정상을 발현하는 화합물을 함유하며, 또한 상기 광학 이방성층의 굴절률이 가장 큰 방향이 상기 투명 지지체면의 법선방향에 대략 평행한 것을 특징으로 하는 위상차판.

(1-1) 상기 액정상을 발현하는 화합물이 2축성 액정성 화합물인, (1) 에 기재된 위상차판.

(2) 상기 2축성을 나타내는 액정상을 발현하는 화합물이 중합성 화합물 및/또는 고분자 화합물인, (1) 에 기재된 위상차판.

(3) 상기 광학 이방성층의 굴절률이 가장 작은 방향과 투명 지지체면의 법선방향이 이루는 각이 투명 지지체측 계면 및 공기측 계면 모두에서 75～105°이고, 또한 상기 광학 이방성층의 굴절률이 가장 큰 방향과 투명 지지체가 이루는 각이 투명 지지체측 계면과 공기측 계면 모두에서 75～105°인, (1) 또는 (2) 에 기재된 위상차판.

(4) 상기 광학 이방성층은 양의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물과, 음의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물을 함유하고, 또한 상기 양의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물이 판형 형상을 갖 는 화합물을 함유하는, (1)～(3) 중 어느 하나에 기재된 위상차판.

(4-1) 상기 양의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물이 일반식 (R-I) 로 표시되는 화합물을 함유하는, (4) 에 기재된 위상차판.

(4-2) 상기 음의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물이 일반식 (D) 및/또는 일반식 (D-2) 로 표시되는 화합물을 함유하는, (4) 에 기재된 위상차판.

(5) 상기 투명 지지체와 1층 이상의 광학 이방성층 사이에 배향막을 갖는, (1)～(4) 중 어느 하나에 기재된 위상차판.

(6) 상기 양의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 및/또는 상기 음의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물이 배향막측 계면 제어제를 함유하는, (4) 또는 (5) 에 기재된 위상차판.

(6-1) 상기 양의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 및/또는 상기 음의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물이 공기 계면측 배향 제어제를 함유하는, (5) 에 기재된 위상차판.

(6-2) 상기 공기 계면측 배향 제어제가 플루오로 지방족 기와, 카르복실기(-COOH), 술포기(-SO₃H), 포스포녹시기{-OP(=O) (OH)₂} 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 친수성 기를 갖는 불소계 폴리머 또는 일반식 (2) 로 표시되는 화합물인, (6-1) 에 기재된 위상차판.

(7) 상기 배향막측 계면 제어제가 오늄염인, (6) 에 기재된 위상차판.

(7-1) 상기 배향막측 계면 제어제가 일반식 (3a) 및/또는 (3b) 로 표시되는 화합물인, (6) 에 기재된 위상차판.

(8) 상기 배향막이 소수성 기 및/또는 배제 체적기를 갖는 폴리머를 함유하는, (7) 에 기재된 위상차판.

(9) 편광막과, (1)～(8) 중 어느 하나에 기재의 위상차판과, 콜레스테릭 액정층으로 이루어진 광학 이방성층을 이 순서로 적층하여 이루어진 광학 소자.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명에 관해서 더욱 상세히 설명한다.

[액정성 화합물]

본 발명의 위상차판은 투명 지지체 상에, 액정성 화합물로부터 형성되는 광학 이방성층을 1층 이상 갖는다. 여기서, 액정성 화합물은 1축성 액정성 화합물이어도 되고, 2축성 액정성 화합물이어도 되는데, 2축성 액정성 화합물인 것이 바람직하다. 본 발명의 광학 이방성층은 액정상을 발현한 상태에서 이 액정성 화합물을 고정화하여 형성한다. 그 때문에, 2축성 액정성 화합물을 사용하면, 본 발명의 광학 이방성층을 형성하기 쉬워지므로 바람직하다. 1축성 액정성 화합물 등 단독으로는 2축성을 나타내지 않는 액정성 화합물을 사용하는 경우에는, 2종류 이상의 화합물을 혼합시키는 것 등에 의해, 2축성을 나타내는 액정상 (광학 이방성층) 을 형성할 수 있다. 본 발명에서 채용하는 액정성 조성물은 3방향의 굴절률 주축을 n1, n2, n3 으로 하면 n1>n2>n3 의 관계를 만족하는 액정성 조성물이다.

[2축성 액정성 화합물]

본 발명에서 광학 이방성층을 형성하기 위해 사용되는 2축성 액정성 화합물이란, 광학적으로 2축성을 나타내는 액정성 화합물이다. 바꾸어 말하면, 액정상의 3축 방향의 굴절률 주축 n1, n2, n3 이 다르고, 예를 들어 n1>n2>n3 의 관계를 만족하는 액정성 화합물이다.

본 발명에 사용하는 2축성 액정성 화합물은 상기의 성질을 가짐과 동시에, 균일한 결함이 없는 배향을 위해, 양호한 모노 도메인성을 나타내는 것이 바람직하다. 모노 도메인성을 나타내는 것을 채용함으로써, 얻어지는 구조가 폴리 도메인이 되는 것을 억제하고, 도메인끼리의 경계에 배향 결함이 생겨, 광이 산란하는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 이것은 위상차판의 투과율의 억제에도 작용하는 점에서 더욱 바람직하다. 또한, 후술하는 1축성 액정성 화합물을 사용하는 경우에도, 이 액정성 화합물로서는 모노 도메인성을 나타내는 것이 바람직하다.

본 발명에서 채용하는 2축성 액정성 화합물이 나타내는 2축성 액정상으로는, 2축성 네마틱상, 2축성 스멕틱 A 상, 2축성 스멕틱 C 상을 바람직한 예로 들 수 있다. 이들 액정상 중에서는, 양호한 모노 도메인성을 나타내는 2축성 네마틱상 (Nb 상) 이 바람직하다. 2축성 네마틱상이란, 네마틱 액정성 화합물이 취할 수 있는 액정상의 일종인데, 액정상의 공간을 x축, y축, z축으로 정의하였을 때, 이 액정성 화합물 (액정성분자) 이 y축을 중심으로 한 xz 평면의 자유 회전도, z축을 중심으로 한 xy 평면의 자유 회전도 금지된 상태를 나타낸다. 2축성 네마틱상 은 액정성분자를 배향시키기 쉽고, 배향 결함이 생기기 어렵기 때문에 바람직하다.

본 발명에서 채용하는 2축성 액정성 화합물로는, 바람직하게는 중합성 화합물 및/또는 고분자 화합물이다. 중합성 화합물은 저분자 화합물 (예를 들어,분자량 200～2000) 이어도 되고, 고분자 화합물 (예를 들어,분자량 2000 이상) 이어도 된다. 배향을 고정시키기 위하여 중합성 화합물인 것이 바람직하지만, 고분자 화합물의 경우에는, 유리전이점이 30℃ 이상인 경우에는 반드시 중합성일 필요는 없다.

본 발명에서는, 1종류의 2축성 액정성 화합물을 사용해도 되며, 2종류 이상의 2축성 액정성 화합물을 병용하여 사용해도 된다. 예를 들어, 중합성 2축성 액정성 화합물과 비중합성 2축성 액정성 화합물을 병용하는 것도 가능하다. 또한, 저분자 액정성 화합물과 고분자 액정성 화합물을 병용하는 것도 가능하다. 또한, 후술하는 바와 같이 단독으로는 2축성 액정상을 발현하지 않는 화합물을 2종 이상 혼합시킴으로써 2축성 액정상을 발현하게 되는 2축성 액정 혼합물을 사용하는 것도 가능하다.

2축성 액정성 화합물의 구체예로는, 예를 들어, 유기합성화학, 제 49 권, 제 5 호 (1991) 의 124～143 페이지에 기재된 화합물, D. W. Bruce 외의 연구보고〔ANEU-SPONSORED' OXFORD WORKSHOP ON BIAXIAL NEMATICS' (St Benet's Hall, University of Oxford 20-22 December, 1996), p157-293〕, S. CHANDRASEKHAR 외의 연구보고 [A Thermotropic Biaxial Nematic Liquid Crystal; Mol. Cryst. Liq. Cryst., 1988, Vol.165, pp.123-130〕, D. Demus, J. Goodby 외 저〔Handbook of Liquid Crystals Vol.2B: Low Molecular Weight Liquid Crystals Ⅱ, WILEY-VCH 사 간행, pp.933-943〕등에 기재된 화합물을 들 수 있다. 이 화합물에 중합성 기를 도입하여 사용할 수도 있다.

본 발명에서는 중합성 기를 갖는 저분자 액정성 화합물로서, 예를 들어 일본 공개특허공보 2002-174730호의 단락번호 0030～0032 (R 에 관해서는 R¹～R³⁹ 의 예시 (단락번호 0034～0036 에 기재) 를 적용할 수 있다) 에 기재된 화합물, 및 올리고머 액정성 화합물에 관해서는 이 공보의 단락번호 0039～0040 에 기재된 것을 적용할 수 있다.

또한, 상기 이외에 본 발명에서 바람직하게 사용할 수 있는 저분자 액정성 화합물의 구체예를 이하에 나타내는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

고분자 액정성 화합물의 구체예로는, 예를 들어 H. F. Leube 외의 연구보고〔Optical investigations on a liquid-crystalline side-chain polymer with biaxial nematic and biaxial smectic A phase; Makromol. Chem., 1991, Vol.192, pp.1317-1328〕, 〔New bilaterally linked mesogens in main-chain polymers with exhibition of biaxial fluctuation in nematic phase; Macromolecules, 1998, Vol.31, pp.3537-3541〕등에 기재된 화합물을 들 수 있다.

또한, 상기 이외에 본 발명에서 바람직하게 사용할 수 있는 고분자 액정성 화합물의 구체예를 이하에 나타내는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

복수의 화합물을 조합하여 2축성 액정상을 발현하는 경우, 양의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 (이하, 「액정성 조성물 R」이라 하는 경우가 있다) 과, 음의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 (이하, 「액 정성 조성물 D」라 하는 경우가 있다) 을 함유하는 액정성 조성물로서, 상기 액정성 조성물 R 이 판형 형상을 갖는 화합물을 함유하는 조성물인 것이 바람직하다.

여기서, 양의 복굴절성을 갖는 액정상이란, 굴절률 주축이 n1> n2

n3 이고, 예를 들어, 하기 수식 (Ⅰ) 을 만족하는 액정상을 가리킨다. 또한, 음의 복굴절성을 갖는 액정상이란, 굴절률 주축이 n1

n2>n3 이고, 예를 들어, 하기 수식 (Ⅱ) 를 만족하는 액정상을 가리킨다.

수식 (Ⅰ) 1.0

(n1-n2)/(n1-n3)<1.1

수식 (Ⅱ) 20<(n1-n3)/(n1-n2)

∞

액정상의 3방향의 굴절률을 구하는 방법으로는, 예를 들어 사카이에 의한 보고 (「자동 복굴절계를 이용한 필름의 복굴절 해석방법」플라스틱스, Vol.51, No. 3, 57 (2000)) 를 참고로 할 수 있다.

본 발명에 있어서 액정성 조성물 R 및 액정성 조성물 D 는 각각 1종 이상의 액정성 화합물을 함유하는 액정성 조성물로서, 1종의 액정성 화합물만으로 이루어진 경우도 포함한다. 2종 이상의 액정성 화합물을 함유하는 경우에는, 예를 들어 중합성 액정성 화합물과 비중합성 액정성 화합물의 병용이 가능하다. 또한, 저분자 액정성 화합물과 고분자 액정성 화합물의 병용도 가능하다.

또한, 액정성 화합물 이외에, 후술하는 광학 이방성층의 형성에 있어서 추가할 수 있는 첨가제 (예를 들어, 배향막 계면 제어제, 공기 계면측 배향 제어제, 튐 방지제, 중합 개시제, 중합성 모노머 및 용매 등) 를 함유해도 된다. 이들 첨 가제는 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 혼합하여 형성할 때 첨가해도 된다.

[액정성 조성물 R]

액정성 조성물 R 로는, 예를 들어 판형 형상 (막대형 형상을 포함한다) 을 갖는 액정성 화합물이 발현하는 네마틱상, 스멕틱 A 상 및 스멕틱 C 상 등을 바람직한 예로 들 수 있다. 이러한 액정상은 n1>n2=n3 의 관계에 있기 때문에, 양의 복굴절성을 갖는 1축성 액정상이다. 상세하게는 액정 편람 (마루젠(주) 2000년 발행) 제 2 장 등에 기재되었고, 수식 (Ⅰ) 을 만족하는 액정상으로서는 네마틱상이 더욱 바람직하다.

한편, 1축성 액정상인지, 2축성 액정상인지 판단이 어려운 액정상도 알려져 있다. 예를 들어, D. Demus, J. Goodby 외 저〔Handbook of Liquid Crystals Vol.2B: Low Molecular Weight Liquid Crystals Ⅱ, pp.933-943: WILEY-VCH 사 간행〕에 기재된 액정상은 판단이 어려운 액정상이라 할 수 있다. 수식 (Ⅰ) 을 만족하는 액정상으로는, 이러한 1축성과 2축성의 판단이 어려운 액정상도 포함된다 ((n1-n3)/(n1-n2) 가 1 이외인 경우).

액정상의 1축성의 판단, 및 복굴절성의 음양의 판단은 액정성 화합물을 호메오트로픽 배향시킨 상태에서, 편광 현미경을 사용하여 코노스코프 관찰에 의해 행할 수 있다. 이 판단은 츠보이세이타로 저, 「편광 현미경」 (이와나미서점 1959년 발행) 제 3 장에 기재된 기준으로 행할 수 있다.

수식 (Ⅰ) 을 만족하는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 R 에 사용하는 액 정성 화합물은 저분자 액정성 화합물이어도 되며, 고분자 액정성 화합물이어도 되는데, 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 의 상용성면에서 저분자 액정성 화합물 쪽이 바람직하다.

수식 (Ⅰ) 을 만족하는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 R 에 사용하는 액정성 화합물로는, 양의 복굴절성을 갖는 1축성 액정상을 발현하는 액정성 화합물이 바람직하고, 이 화합물로는 예를 들어, 아조메틴류, 아족시류, 시아노비페닐류, 시아노페닐에스테르류, 벤조산에스테르류, 시클로헥산카르복실산페닐에스테르류, 시아노페닐시클로헥산류, 시아노 치환 페닐피리미딘류, 알콕시 치환 페닐피리미딘류, 페닐디옥산류, 톨란류 및 알케닐시클로헥실벤조니트릴류를 바람직한 예로 들 수 있다.

액정성 조성물 R 에 사용하는 액정성 화합물은 액정성 조성물 D 에 사용하는 액정성 화합물과의 사이에서, 상호작용 (예를 들어, 수소 결합이나 쌍극자 상호작용) 가능한 치환기 또는 공유 결합을 형성 가능한 치환기 (예를 들어, 중합성 기) 를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 치환기를 가짐으로써, 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 혼합시켰을 때에, 양 조성물끼리의 상용성이 좋아지고, 각각의 조성물로 이루어진 상마다 상분리되는 것을 보다 효과적으로 피할 수 있다. 또한, 동일한 이유로, 후술하는 액정성 조성물 D 에 사용하는 액정성 화합물도 동일한 기를 갖는 것이 바람직하다.

수식 (Ⅰ) 을 만족하는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 R 에 사용하는 액정성 화합물은 중합성 기를 갖는 것이 바람직하며, 화합물 분자의 말단에 중합성 기를 갖는 것이 보다 바람직하다. 중합성 기를 갖는 것은, 상기한 바와 같이 액정성 조성물 D 와의 상분리를 방지하는 것 외에, 열 등에 의해 위상차의 변화를 방지할 수 있는 점에서도 바람직하다.

수식 (Ⅰ) 을 만족하는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 R 에 사용하는 액정성 화합물의 형상은 특별히 한정되지 않고, 판형 (막대형을 포함한다) 이어도 되고 그 밖의 형상이어도 된다. 그 중에서도, 판형인 것이 수식 (Ⅱ) 를 만족하는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 D 와의 상용성이나, 본 발명의 액정성 조성물이 2축성 액정상의 발현의 용이성면에서 바람직하다.

상기 액정성 화합물이「판형」이라는 것은, 이 화합물이 단독으로 액정성을 나타내는 코어부를 2개 이상 가짐과 함께, 코어부끼리가 공유 결합에 의해 연결한 평면형의, 양의 복굴절성을 갖는 1축성 액정성 화합물인 것을 의미한다. 보다 구체적으로는, 액정성 화합물이「판형」이라는 것은, 다음을 의미한다. 즉, 액정성 화합물의 안정화 구조를 내접하고 또한 체적이 최소가 되는 직육면체의 가장 긴 변을 L^l, 중간의 변을 L^m, 가장 짧은 변을 L^s 로 하였을 때, 이 액정성 화합물이「판형」이라는 것은, L^l/L^m>1.1 또한 L^m/L^s>1.5 인 경우이다. 액정성 화합물의 최안정화 구조는 MOPAC (반경험적 분자궤도 계산 프로그램) 에 의해 구할 수 있으며, 구체적으로는 MOPAC 의 AM1 법 (사용 소프트: Win MOPAC, 판매원: 후지쯔(주)) 을 사용하면 된다.

본 발명에서는 액정성 조성물 R 에 사용하는 액정성 화합물이 갖는 판형 형 상으로서, 추가로 수식 (Ⅳ) 와 수식 (Ⅴ) 의 양 식을 만족하는 것이 바람직하다.

수식 (Ⅳ) 1.2<L¹/L^m<10

수식 (Ⅴ) 2.0<L^m/L^s<10

판형 형상을 갖는 액정성 화합물로서, Mol. Cry. Liq. Cry., 323 권, 231 페이지 (1998년), 「염료와 약품」제 42 권, 제 4 호, 85 페이지 (1997년), 「염료와 약품」제 42 권, 제 3 호, 68 페이지 (1997년) 등에 기재된 화합물이나, 기재된 화합물에 중합성 기를 도입한 화합물을 사용할 수 있다.

중합성 기를 갖는 양의 복굴절성을 갖는 1축성 액정성 화합물로는, Makromol. Chem., 190 권, 2255 페이지 (1989년), Advanced Materials 5 권, 107 페이지 (1993년), 미국특허 4683327호, 동 5622648호, 동 5770107호 각 명세서, 국제공개 WO95/22586호, 동 95/24455호, 동 97/00600호, 동 98/23580호, 동 98/52905호, 일본 공개특허공보 평1-272551호, 동 6-16616호, 동 7-110469호, 동 11-80081호 및 일본 공개특허공보 2001-328973호 각 공보 등에 기재된 화합물을 사용할 수 있다.

판형 형상을 갖는 액정성 화합물은 상기 문헌에 기재된 화합물 이외에도, 하기 일반식 (R-I) 로 표시되는 액정성 화합물이 바람직하다.

일반식 (R-I)

일반식 (R-I) 중, L^A 는 -C≡C- 또는 -C≡C-C≡C- 를 나타낸다.

X^1A 및 X^2A 는 각각 독립적으로, 할로겐 원자 (바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 및 요오드 원자), 카르복실기, 수산기, 시아노기, 니트로기, 알킬기, 알킬옥시기, 아실기, 아실옥시기 및 알킬옥시카르보닐기를 나타낸다. 특히, 할로겐 원자, 카르복실기, 수산기, 시아노기 및 탄소 원자수 1～10 의 알킬기, 탄소 원자수 1～10 의 알킬옥시기가 보다 바람직하고, 할로겐 원자 및 시아노기가 더욱 바람직하다.

n1 및 n2 는 각각 독립적으로, 0～3 의 정수를 나타낸다. n1 및 n2 는 각각 독립적으로 0～2가 바람직하다. 특히 (n1+n2) 가 1～4 가 바람직하다. n1 또는 n2가 2 이상일 때는, 2 이상의 X^1A 및 X^2A 는 각각 동일해도 되고, 상이해도 된다.

R^1A, R^2A, R^3A 및 R^4A 는 각각 독립적으로 하기 식 (R-IA) 를 나타낸다.

식 (R-IA)

*-(L^1A-2가의 고리형 기)_p-L^2A-2가의 사슬형 기-Q^1A

식 (R-IA) 중, * 은 식 (R-I) 중의 벤젠환에 결합하는 위치를 나타낸다.

L^1A 는 단결합 또는 2가의 연결기이다. L^1A 가 2가의 연결기의 경우, -O-, -S-, -C(=O)-, -NR⁷-, -CH₂-, -CH=CH-, -C≡C-, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 2가의 연결기인 것이 바람직하다. 상기 R⁷ 은 탄소 원자수가 1～7 의 알킬기 또는 수소 원자이고, 탄소 원자수 1～4 의 알킬기 또는 수소 원자인 것이 바람직하며, 메틸기, 에틸기 또는 수소 원자인 것이 더욱 바람직하고, 수소 원자인 것이 가장 바람직하다.

L^1A 는 단결합, 및, *-O-CO-, *-CO-O-, *-CH₂-CH₂-, *-O-CH₂-, *-CH₂-O-, *-CO-CH₂-CH₂-, *-CH=CH-, *-C≡C- (여기서, * 는 식 (R-IA) 중의 * 를 나타낸다) 가 바람직하며, 단결합, *-O-CO- 가 더욱 바람직하다.

L^2A 는 단결합 또는 2가의 연결기이다. L^2A 가 2가의 연결기인 경우, -O-, -S-, -C(=O)-, -NR⁷- 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 2가의 연결기인 것이 바람직하다. R⁷ 은 상기 L^1A 에 있어서의 R⁷ 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일한 의미이다.

L^2A 는 단결합, 및 *-O-, *-O-CO-, *-CO-O-, *-O-CO-O-, *-CO-, *-S-, *-NR₇- (여기서, * 는 일반식 (R-IA) 중의 2가의 고리형 기에 연결하는 위치를 나타낸다) 이 바람직하며, 단결합, *-O-, *-O-CO-, *-CO-O-, *-O-CO-O- 가 더욱 바람직하다.

2가의 고리형 기란, 1종류 이상의 고리형 구조를 갖는 2가의 기이다. 2가의 고리형 기 중의 환은 5원환, 6원환 및/또는 7원환인 것이 바람직하며, 5원환 및/또는 6원환인 것이 더욱 바람직하고, 6원환인 것이 가장 바람직하다. 고리형 기 중의 환은 축합환이어도 된다. 다만, 축합환보다 단환인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 고리형 기에 포함되는 환은 방향족 환, 지방족 환 및 복소환 중 어느 것이어도 된다.

2가의 고리형 기 중, 방향족 환으로는, 벤젠환 및 나프탈렌환을 갖는 것이 바람직하다. 지방족 환으로는, 시클로헥산환을 갖는 것이 바람직하다. 복소환으로는, 피리딘환, 피리미딘환, 티오펜환, 1,3-디옥산환 및 1,3-디티안환을 갖는 것이 바람직하다.

2가의 고리형 기 중, 벤젠환을 갖는 고리형 기로는, 1,4-페닐렌기가 바람직하다. 나프탈렌환을 갖는 고리형 기로는, 나프탈렌-1,5-디일기 및 나프탈렌-2,6-디일기가 바람직하다. 시클로헥산환을 갖는 고리형 기로는 1,4-시클로헥실렌기인 것이 바람직하다. 피리딘환을 갖는 고리형 기로는 피리딘-2,5-디일기가 바람직하다. 피리미딘환을 갖는 고리형 기로는, 피리미딘-2,5-디일기가 바람직하다. 티오펜환을 갖는 고리형 기로는, 티오펜-2,5-디일기가 바람직하다. 1,3-디옥산환을 갖는 고리형 기로는, 1,3-디옥시렌-2,5-디일기가 바람직하다. 1,3-디티안환을 갖는 골격으로는, 1,3-디티아닐렌-2,5-디일기가 바람직하다.

2가의 고리형 기는, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 1,3-디옥시렌-2,5-디일기가 바람직하고, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 1,3-디옥시렌-2,5-디일기가 보다 바람직하며, 1,4-페닐렌기가 특히 바람직하다.

2가의 고리형 기는 치환기를 가져도 되고, 그 치환기로는 할로겐 원자 (바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 탄소 원자수 1～8 의 알킬기, 탄소 원자수 1～8 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 2～8 의 아실기, 탄소 원자수 2～8 의 아실옥시기, 탄소 원자수 2～8 의 알콕시카르보닐기, 니트로기 또는 시아노기가 바람직하고, 할로겐 원자, 탄소 원자수 1～3 의 알킬기, 탄소 원자수 1～3 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 2～4 의 아실기, 탄소 원자수 2～4 의 아실옥시기, 탄소 원자수 2～4 의 알콕시카르보닐기 또는 시아노기가 보다 바람직하다.

2가의 사슬형 기는, 무치환의 알킬렌기, 치환 알킬렌기, 무치환의 알케닐렌기, 치환 알케닐렌기, 무치환의 알키닐렌기 및 치환 알키닐렌기를 바람직한 예로 들 수 있고, 무치환의 알킬렌기, 치환 알킬렌기, 무치환의 알케닐렌기, 또는 치환 알케닐렌기가 바람직하고, 무치환 알킬렌기 또는 무치환 알케닐렌기가 더욱 바람직하다.

무치환의 알킬렌기는 분지쇄를 가져도 된다. 또한, 알킬렌기 중의 -CH₂- 는, 예를 들어 -O- 및/또는 -S- 로 치환되어도 된다. 무치환의 알킬렌기의 탄소수는 1～16 인 것이 바람직하며, 2～14 인 것이 보다 바람직하고, 2～12 인 것이 더욱 바람직하다. 치환 알킬렌기의 알킬렌 부분은 상기 무치환의 알킬렌기와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일한 의미이다. 치환기의 예 로는, 알킬기 및 할로겐 원자를 들 수 있다.

2가의 사슬형 기로서의 알케닐렌기는 주쇄 중에 치환 또는 무치환의 알킬렌기를 가져도 되며, 분지를 가져도 된다. 또한, 알케닐렌기 중에 -CH₂- 가 있는 경우, 이 CH₂- 는, 예를 들어 -O-, -S- 로 치환되어도 된다. 알케닐렌기의 탄소수는 2～16 인 것이 바람직하고, 2～14 인 것이 보다 바람직하며, 2～12 인 것이 더욱 바람직하다. 치환 알케닐렌기의 알케닐렌 부분은 상기 알케닐렌기와 동일하다. 치환기의 예로는 알킬기 및 할로겐 원자를 들 수 있다.

2가의 사슬형 기로서 알키닐렌기는 주쇄 중에 치환 또는 무치환의 알킬렌기를 가져도 되며, 분지쇄를 가져도 된다. 또한, 알키닐렌기 중에 -CH₂- 가 있는 경우, 이 -CH₂- 는, 예를 들어 -O-, -S- 로 치환되어도 된다. 알키닐렌기의 탄소수는 2～16 인 것이 바람직하고, 2～14 인 것이 보다 바람직하며, 2～12 인 것이 더욱 바람직하다. 치환 알키닐렌기가 가져도 되는 치환기의 예로는 알킬기 및 할로겐 원자를 들 수 있다.

2가의 사슬형 기의 구체예로는, 에틸렌기, 트리메틸렌기, 테트라메틸렌기, 1-메틸-테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 옥타메틸렌기, 노나메틸렌 기, 데카메틸렌기, 운데카메틸렌기, 도데카메틸렌기, 2-부테닐렌기 및 2-부티닐렌기 등을 들 수 있다.

2가의 사슬형 기는 탄소수 1～16 의 치환 또는 무치환의 알킬렌기, 탄소수 2～16 의 치환 또는 무치환의 알케닐렌기, 탄소수 2～16 의 치환 또는 무치환 알키닐렌기가 바람직하며, 탄소수 1～12 의 치환 또는 무치환의 알킬렌기가 더욱 바람직하다. 사슬형 기의 치환기로는, 탄소수 1～5 의 알킬기 또는 할로겐 원자가 바람직하다.

Q^1A 는 중합성 기를 나타낸다. 이하에 중합성 기의 예를 나타낸다.

상기 중, q1～q10 이 바람직하며, q1～q8 이 더욱 바람직하다.

또한, 중합성 기는 부가 중합반응이 가능한 관능기인 것이 특히 바람직하다. 그러한 중합성 기로는, 중합성 에틸렌성 불포화기 또는 개환 중합성 기가 바람직하다.

중합성 에틸렌성 불포화기의 예로는, 하기의 식 (M-1)～(M-6) 을 들 수 있 다.

식 (M-3) 및 (M-4) 중, R 은 수소 원자 또는 알킬기를 나타내고, 수소 원자 또는 메틸기가 보다 바람직하다.

상기 (M-1)～(M-6) 중에서도, (M-1) 또는 (M-2) 가 바람직하며, (M-1) 이 더욱 바람직하다.

개환 중합성 기로는, 고리형 에테르기가 바람직하고, 에폭시기 또는 옥세타닐기가 보다 바람직하며, 에폭시기가 더욱 바람직하다.

p 는 0～3 의 정수를 나타내고, 1 또는 2가 바람직하며, 1이 더욱 바람직하다.

또한, 이 일반식 (R-I) 중의 벤젠환의 메틴을 질소 원자로 치환한 화합물도 사용될 수 있다.

이하에, 일반식 (R-I) 로 표시되는 화합물의 구체예를 나타내는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

[액정성 조성물 D]

액정성 조성물 D 로는, 예를 들어 원반형 형상을 갖는 액정성 화합물이 발현하는 디스코틱 네마틱상, 칼럼나 (columnar) 상, 칼럼나라멜라 (columnar lamella) 상 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 수식 (Ⅱ) 를 만족하는 액정상으로 는 디스코틱 네마틱상이 더욱 바람직하다.

한편, 1축성 액정상인지, 2축성 액정상인지 판단이 어려운 액정상도 알려져 있다. 예를 들어, D. Demus, J. Goodby 등 저〔Handbook of Liquid Crystals Vol.2B: Low Molecular Weight Liquid Crystals Ⅱ, pp.933-943: WILEY-VCH 사 간행〕에 기재된 액정상은 판단이 어려운 액정상이라 할 수 있다. 수식 (Ⅱ) 를 만족하는 액정상으로는, 이러한 1축성과 2축성의 판단이 어려운 액정상도 포함된다.

수식 (Ⅱ) 를 만족하는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 D 에 사용하는 액정성 화합물은 저분자 액정성 화합물이어도 되며, 고분자 액정성 화합물이어도 되는데, 액정성 조성물 D 액정성 조성물 R 과의 상용성면에서, 저분자 액정성 화합물 쪽이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 액정성 조성물 D 로는, 여러가지 문헌 (C. Destradeetal., Mol. Crys. Liq. Crys., 71 권, 111 페이지 (1981년), 일본화학회편, 계간화학총설, No. 22, 액정의 화학, 제 5 장, 제 10 장, 제 2 절 (1994), B. Kohneetal., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., 1794 페이지 (1985년), J. Zhangetetal., J. Am. Chem. Soc., 116 권, 2655 페이지 (1994년)) 등에 기재된 것을 들 수 있다.

액정성 조성물 D 에 사용하는 액정성 화합물은 중합성 기를 갖는 것이 바람직하고, 화합물 분자의 말단에 중합성 기를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 중합성 기를 갖는 것은 상기한 바와 같이 액정성 조성물 R 과의 상분리를 방지하는 것 외에도, 위상차판의 변화를 방지할 수 있는 점에서도 바람직하다. 특히, 하기 일반식 (D) 로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.

일반식 (D)

D(-L-Q)_n

일반식 (D) 중, D 는 원반형 코어이고, L 은 2가의 연결기이고, Q 는 중합성 기이다. 또한, n 은 3～12 의 정수이다. 상기 식의 원반형 코어 (D) 의 예를 이하에 나타낸다. 이하의 각 예에 있어서, LQ (또는 QL) 는 2가의 연결기 (L) 와 중합성 기 (Q) 의 조합을 의미한다. 이하에 일반식 (D) 의 구체예 (D1～D16) 의 구조식을 나타낸다.

액정성 조성물 D 에 사용하는 액정성 화합물은 하기 일반식 (D-2) 로 표시되는 화합물이 더욱 바람직하다.

일반식 (D-2)

일반식 (D-2) 중, Y¹¹, Y¹² 및 Y¹³ 은 각각 독립적으로, 메틴 또는 질소 원자를 나타낸다.

Y¹¹, Y¹² 및/또는 Y¹³ 이 메틴인 경우, 이 메틴의 수소 원자는 치환기에 의해 치환되도 된다. 치환기의 예에는, 알킬기 (예를 들어, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, tert-부틸기), 알케닐기 (예를 들어, 비닐기, 알릴기, 2-부테닐기, 3-펜테닐기 등을 들 수 있다), 알키닐기 (예를 들어, 프로파르길기, 3-펜티닐기 등을 들 수 있다), 아릴기 (예를 들어, 페닐기, p-메틸페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있다), 아미노기 (예를 들어, 무치환 아미노기, 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 아닐리노기 등을 들 수 있다), 알콕시기 (예를 들어, 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 등을 들 수 있다), 아릴옥시기 (예를 들어, 페닐옥시기, 2-나프틸옥시기 등을 들 수 있다), 아실기 (예를 들어, 아세틸기, 벤조일기, 포르밀기, 피발로일기 등을 들 수 있다), 알콕시카르보닐기 (예를 들어, 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기 등을 들 수 있다), 아릴옥시카르보닐기 (예를 들어, 페닐옥시카르보닐기 등을 들 수 있다), 아실옥시기 (예를 들어, 아세톡시기, 벤조일옥시기 등을 들 수 있다), 아실아미노기 (예를 들어, 아세틸아미노기, 벤조일아미노기 등을 들 수 있다), 알콕시카르보닐아미노기 (예를 들어, 메톡시카르보닐아미노기 등을 들 수 있다), 아릴옥시카르보닐아미노기 (예를 들어, 페닐옥시카르보닐아미노기 등을 들 수 있다), 알킬술포닐아미노기 (예를 들어, 메탄술포닐아미노기를 들 수 있다),아릴술포닐아미노기 (예를 들어, 벤젠술포닐아미노기 등을 들 수 있다), 술파모일기 (예를 들어, 술파모일기, N-메틸술파모일기, N,N-디메틸술파모일기, N-페닐술파모일기 등을 들 수 있다), 카르바모일기 (예를 들어, 무치환의 카르바모일기, N-메틸카르바 모일기, N,N-디에틸카르바모일기, N-페닐카르바모일기 등을 들 수 있다), 알킬티오기 (예를 들어, 메틸티오기, 에틸티오기 등을 들 수 있다), 아릴티오기 (예를 들어, 페닐티오기 등을 들 수 있다), 알킬술포닐기 (예를 들어, 메실기 등을 들 수 있다), 아릴술포닐기 (예를 들어, 토실기 등을 들 수 있다), 알킬술피닐기 (예를 들어, 메탄술피닐기 등을 들 수 있다), 아릴술피닐기 (예를 들어, 벤젠술피닐기 등을 들 수 있다), 우레이도기 (예를 들어, 무치환의 우레이도기, 3-메틸우레이도기, 3-페닐우레이도기 등을 들 수 있다), 인산아미드기 (예를 들어, 디에틸인산아미드기, 페닐인산아미드기 등을 들 수 있다), 히드록시기, 메르캅토기, 할로겐 원자 (예를 들어, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 시아노기, 술포기, 카르복실기, 니트로기, 히드록삼산기, 술피노기, 히드라지노기, 이미노기, 헤테로환기 (예를 들어, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자 등의 헤테로 원자를 갖는 헤테로환기로서, 예를 들어, 이미다졸릴기, 피리딜기, 퀴놀릴기, 푸릴기, 피페리딜기, 모르폴리노기, 벤조옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤즈티아졸릴기 등을 들 수 있다), 실릴기 (예를 들어, 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기 등을 들 수 있다) 가 포함된다. 이들 치환기는 추가로 이들 치환기에 의해 치환되어도 된다.

이들 중에서도, 메틴의 수소 원자가 치환되어도 되는 치환기로는, 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실기, 알콕시카르보닐기, 아실옥시기, 아실아미노기, 알콕시카르보닐아미노기, 알킬티오기, 아릴티오기, 할로겐 원자 및 시아노기가 바람직하고, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아실옥시기, 할로겐 원자 및 시아노기가 더욱 바람직하고, 탄소수 1～12 의 알킬기, 탄소수 1～12 의 알콕시기, 탄소 수 2～12 의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2～12 의 아실옥시기, 할로겐 원자 및 시아노기가 가장 바람직하다.

Y¹¹, Y¹² 및 Y¹³ 은 모두 메틴인 것이 가장 바람직하며, 또한 메틴은 무치환인 것이 가장 바람직하다.

일반식 (D-2) 중, L¹, L² 및 L³ 은 각각 독립적으로 단결합 또는 2가의 연결기이다. L¹, L² 및 L³ 으로는, 단결합, *-O-CO-, *-CO-O-, *-CH=CH-, *-C≡C-, *-2가의 고리형 기-, *-O-CO-2가의 고리형 기-, *-CO-O-2가의 고리형 기-, *-CH=CH-2가의 고리형 기-, *-C≡C-2가의 고리형 기-, *-2가의 고리형 기-O-CO-, *-2가의 고리형 기-CO-O-, *-2가의 고리형 기-CH=CH-, *-2가의 고리형 기-C≡C- 가 바람직하고, 단결합, *-CH=CH-, *-C≡C-, *-CH=CH-2가의 고리형 기-, *-C≡C-2가의 고리형 기- 가 더욱 바람직하다. * 는 일반식 (D-2) 중의 Y¹¹, Y¹² 및 Y¹³ 을 포함하는 6원환에 결합하는 위치를 나타낸다.

H¹, H² 및 H³ 은 각각 독립적으로, 2가의 5원환 고리형 기를 나타낸다. 2가의 5원환 고리형 기는 헤테로환이 바람직하다. 헤테로 원자로는, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자, 붕소 원자, 인 원자가 바람직하고, 산소 원자, 질소 원자, 황 원자가 보다 바람직하며, 질소 원자와 산소 원자를 포함하는 헤테로환이 더욱 바람직하다.

2가의 5원환 고리형 기는, 1개 이상의 메틴을 갖는 것이 바람직하고, 2개 이 상의 메틴을 갖는 것이 더욱 바람직하다.

2가의 5원환 고리형 기로는, 예를 들어, 티오펜-2,5-디일기, 푸란-2,5-디일기, 옥사졸-2,5-디일기, 이미다졸-2,5-디일기, 1,3,4-옥사디아졸-2,5-디일기, 테트라히드로푸란-2,4-디일기 등을 들 수 있다.

2가의 5원환 고리형 기는 치환기를 가져도 된다. 치환기로는, Y¹¹, Y¹² 및 Y¹³ 과 동일한 치환기를 들 수 있다.

일반식 (D-2) 중, R¹, R² 및 R³ 은 각각 독립적으로 알킬기 (예를 들어, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, tert-부틸기), 알케닐기 (예를 들어, 비닐기, 알릴기, 2-부테닐기, 3-펜테닐기 등을 들 수 있다), 알키닐기 (예를 들어, 프로파르길기, 3-펜티닐기 등을 들 수 있다), 아릴기 (예를 들어, 페닐기, p-메틸페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있다), 아미노기 (예를 들어, 무치환 아미노기, 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 아닐리노기 등을 들 수 있다), 알콕시기 (예를 들어, 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 등을 들 수 있다), 아릴옥시기 (예를 들어, 페닐옥시기, 2-나프틸옥시기 등을 들 수 있다), 아실기 (예를 들어, 아세틸기, 벤조일기, 포르밀기, 피발로일기 등을 들 수 있다), 알콕시카르보닐기 (예를 들어, 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기 등을 들 수 있다), 아릴옥시카르보닐기 (예를 들어, 페닐옥시카르보닐기 등을 들 수 있다), 아실옥시기 (예를 들어, 아세톡시기, 벤조일옥시기 등을 들 수 있다), 아실아미노기 (예를 들어, 아세틸아미노기, 벤조일아미노기 등을 들 수 있다), 알콕시카르보닐아미노기 (예를 들어, 메톡시카르보닐아 미노기 등을 들 수 있다), 아릴옥시카르보닐아미노기 (예를 들어, 페닐옥시카르보닐아미노기 등을 들 수 있다), 알킬술포닐아미노기 (예를 들어, 메탄술포닐아미노기를 들 수 있다), 아릴술포닐아미노기 (예를 들어, 벤젠술포닐아미노기 등을 들 수 있다), 술파모일기 (예를 들어, 술파모일기, N-메틸술파모일기, N,N-디메틸술파모일기, N-페닐술파모일기 등을 들 수 있다), 카르바모일기 (예를 들어, 무치환의 카르바모일기, N-메틸카르바모일기, N,N-디에틸카르바모일기, N-페닐카르바모일기 등을 들 수 있다), 알킬티오기 (예를 들어, 메틸티오기, 에틸티오기 등을 들 수 있다), 아릴티오기 (예를 들어, 페닐티오기 등을 들 수 있다), 알킬술포닐기 (예를 들어, 메실기 등을 들 수 있다), 아릴술포닐기 (예를 들어, 토실기 등을 들 수 있다), 알킬술피닐기 (예를 들어, 메탄술피닐기 등을 들 수 있다), 아릴술피닐기 (예를 들어, 벤젠술피닐기 등을 들 수 있다), 우레이도기 (예를 들어, 무치환의 우레이도기, 3-메틸우레이도기, 3-페닐우레이도기 등을 들 수 있다), 인산아미드기 (예를 들어, 디에틸인산아미드기, 페닐인산아미드기 등을 들 수 있다), 히드록시기, 메르캅토기, 할로겐 원자 (예를 들어, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 시아노기, 술포기, 카르복실기, 니트로기, 히드록삼산기, 술피노기, 히드라지노기, 이미노기, 헤테로환기 (예를 들어, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자 등의 헤테로 원자를 갖는 헤테로환기이고, 예를 들어, 이미다졸릴기, 피리딜기, 퀴놀릴기, 푸릴기, 피페리딜기, 모르폴리노기, 벤조옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤즈티아졸릴기 등을 들 수 있다), 실릴기 (예를 들어, 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기 등을 들 수 있다) 를 나타낸다. 이들은 치환기를 가져도 되고, 예를 들어, 이 치환기는 추가로 이들 기에 의해 치환되어도 된다.

R¹, R², R³ 은 각각 독립적으로 하기 일반식 (Ⅲ) 으로 표시되는 것이 더욱 바람직하다.

일반식 (Ⅲ) *-L¹¹-Q³

일반식 (Ⅲ) 중, * 은 일반식 (D-2) 중의 H¹, H² 또는 H³ 에 결합하는 위치를 나타낸다.

Q³ 은 중합성 기 또는 메틸기이다. 1분자 중에 2 이상의 Q³ 이 포함되는 경우, 이들은 동일해도 되며, 상이해도 된다. Q³ 은 중합성 기인 것이 바람직하다. 중합반응은 부가 중합 (개환 중합을 포함한다) 또는 축합 중합인 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 중합성 기는 부가 중합반응 또는 축합 중합반응이 가능한 관능기인 것이 바람직하다. 좀더 구체적으로는, Q³ 은 일반식 (R- IA) 에 있어서의 Q^1A 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일한 의미이다.

일반식 (Ⅲ) 중, L¹¹ 은 2가의 연결기로서, 일반식 (R-I) 의 L^A 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일한 의미이다. 1분자 중에 2 이상의 L¹¹ 이 포함되는 경우, 이들은 동일해도 되고, 상이해도 된다.

R¹, R² 및 R³ 은 각각 독립적으로 하기 일반식 (Ⅳ) 로 표시되는 것이 더욱 바람직하다.

일반식 (Ⅳ) *-L²¹-2가의 고리형 기-L²²-Q¹

일반식 (Ⅳ) 중, * 은 일반식 (D-2) 중의 H¹, H² 또는 H³ 에 결합하는 위치를 나타낸다.

Q¹ 은 일반식 (Ⅲ) 의 Q³ 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일한 의미이다.

L²¹ 은 단결합 또는 2가의 연결기이다. L²¹ 이 2가의 연결기의 경우, -O-, -S-, -C(=O)-, -NR⁷-, -CH=CH-, -C≡C-, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 2가의 연결기인 것이 바람직하다. 상기 R⁷ 은 일반식 (R-IA) 에 있어서의 R⁷ 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일한 의미이다.

L²¹ 은 단결합, 및 *-O-CO-,*-CO-O-, *-CH=CH-, *-C≡C- (여기서, * 는 일반식 (Ⅳ) 중의 * 를 나타낸다) 가 바람직하다.

일반식 (Ⅳ) 중의 2가의 고리형 기는 일반식 (R-IA) 에 있어서의 2가의 고리형 기와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일한 의미이다.

일반식 (Ⅳ) 중, L²² 는 일반식 (Ⅲ) 의 L¹¹ 과 동일한 의미이다. L²² 로 표시되는 2가의 연결기의 예를 이하에 나타낸다. 여기서, 우측이 일반식 (Ⅳ) 중의 2가의 고리형 기에, 좌측이 Q¹ 측에 결합한다.

L-1: -2가의 사슬형 기-O-2가의 고리형 기-

L-2: -2가의 사슬형 기-O-2가의 고리형 기-CO-O-

L-3: -2가의 사슬형 기-O-2가의 고리형 기-O-CO-

L-4: -2가의 사슬형 기-O-2가의 고리형 기-CO-NR⁷-

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

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

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

L-8: -2가의 사슬형 기-O-CO-2가의 고리형 기-

L-9: -2가의 사슬형 기-O-CO-2가의 고리형 기-CO-O-

L-10: -2가의 사슬형 기-O-CO-2가의 고리형 기-O-CO-

L-11: -2가의 사슬형 기-O-CO-2가의 고리형 기-CO-NR⁷-

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

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

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

L-15: -2가의 사슬형 기-CO-O-2가의 고리형 기-

L-16:-2가의 사슬형 기-CO-O-2가의 고리형 기-CO-O-

L-17 :-2가의 사슬형 기-CO-O-2가의 고리형 기-O-CO-

L-18: -2가의 사슬형 기-CO-O-2가의 고리형 기-CO-NR⁷-

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

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

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

L-22: -2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-

L-23: -2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-CO-O-

L-24: -2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-O-CO-

L-25: -2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-CO-NR⁷-

L-26: -2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-

L-27: -2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-CO-O-

L-28: -2가의 사슬형 기-O-CO-O-2가의 고리형 기-2가의 사슬형 기-O-CO-

L-29: -2가의 사슬형 기-

L-30: -2가의 사슬형 기-O-

L-31: -2가의 사슬형 기-CO-O-

L-32: -2가의 사슬형 기-O-CO-

L-33: -2가의 사슬형 기-CO-NR⁷-

L-34: -2가의 사슬형 기-O-2가의 사슬형 기-

L-35: -2가의 사슬형 기-O-2가의 사슬형 기-O-

L-36: -2가의 사슬형 기-O-2가의 사슬형 기-CO-O-

L-37: -2가의 사슬형 기-O-2가의 사슬형 기-O-CO-

상기 중, L-2, L-3, L-9, L-10, L-16, L-17, L-23, L-24, L-30, L-31, L-32, L-35, L-36, L-37 이 바람직하다.

R¹, R² 및 R³ 은 각각 독립적으로 하기 일반식 (Ⅴ) 로 표시되는 것이 가장 바람직하다.

일반식 (Ⅴ)

일반식 (Ⅴ) 중, * 은 일반식 (D-2) 중의 H¹, H² 또는 H³ 에 결합하는 위치를 나타낸다.

R⁴ 는 할로겐 원자 (바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 탄소 원자수 1～8 의 알킬기, 탄소 원자수 1～8 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 2～8 의 아실기, 탄소 원자수 2～8 의 아실옥시기, 탄소 원자수 2～8 의 알콕시카르보닐기, 니트로기 또는 시아노기를 나타낸다. 바람직하게는, 할로겐 원자, 탄소 원자수 1～3 의 알킬기, 탄소 원자수 1～3 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 2～4 의 아실기, 탄소 원자수 2～4 의 아실옥시기, 탄소 원자수 2～4 의 알콕시카르보닐기 또는 시아노기이다.

l 은 0～4 의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0 또는 1 이고, 가장 바람직하게는 0 이다. l 이 2 이상인 경우, 각각의 R⁴ 로 표시되는 기는 각각 상이해도 된다.

L⁶ 은 **-O-, **-CO-O-, **-O-CO-, **-O-CO-O-, 또는 **-CH₂- 를 나타내고, ** 는 일반식 (Ⅴ) 중의 벤젠환에 결합하는 위치를 나타낸다.

R⁵ 는 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기를 나타내고, 보다 바람직하게는 수소 원자 또는 메틸기이고, 더욱 바람직하게는 수소 원자이다.

m 은 2～16 의 정수를 나타내고, 바람직하게는 2～12 의 정수이다.

R⁶ 은 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, 바람직하게는 수소 원자이다.

본 발명에서 사용하는 수식 (Ⅱ) 을 만족하는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 D 에 사용하는 액정성 화합물로는, 하기 일반식 (Ⅰ) 로 표시되는 화합물이 가장 바람직하다.

일반식 (Ⅰ)

일반식 (Ⅰ) 중, Y¹¹, Y¹², Y¹³, Y²¹, Y²², Y²³, Y²⁴, Y²⁵ 및 Y²⁶ 은 각각 독립적으로 메틴 또는 질소 원자를 나타낸다. Y¹¹, Y¹², Y¹³, Y²¹, Y²², Y²³, Y²⁴, Y²⁵ 및 Y²⁶ 은 즉, 각각 독립 일반식 (D-2) 에 있어서의 Y¹¹, Y¹², Y¹³ 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일한 의미이다.

일반식 (Ⅰ) 중, X¹, X² 및 X³ 은 각각 독립적으로 산소 원자, 황 원자, 메틸렌기, 이미노기를 나타낸다. X¹, X² 및/또는 X³ 이 메틸렌기 또는 이미노기인 경우에는, 치환기를 가져도 된다. 치환기로는, 상기 메틴의 수소 원자가 가져도 되는 치환기로서 든 것이 바람직하다. 이들 치환기는 추가로 치환되어도 되며, 그 경우의 치환기도 이 치환기가 바람직하다.

일반식 (Ⅰ) 중, L¹, L² 및 L³ 은 각각 독립적으로, 일반식 (D-2) 에 있어서의 L¹, L² 및 L³ 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일한 의미이다.

일반식 (Ⅰ) 중, R¹, R² 및 R³ 은 각각 독립적으로, 일반식 (D-2) 에 있어서의 R¹, R² 및 R³ 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일한 의미이다.

본 발명에 있어서는, 일반식 (Ⅰ) 로 표시되는 화합물 중에서도, R¹, R² 및 R³ 이 각각 독립적으로 상기 일반식 (Ⅴ) 로 표시되는 것이 바람직하다.

일반식 (Ⅰ) 로 표시되는 화합물 및 이 화합물을 함유하는 액정성 조성물이 발현하는 액정상으로는, 전술한 수식 (Ⅱ) 를 만족하는 액정상으로서 든 것을 들 수 있다. 그 중에서도, 칼럼나상 또는 디스코틱 네마틱상이 바람직하고, 디스코틱 네마틱상이 더욱 바람직하다. 액정상은 30～300℃ 의 범위에서 발현하는 것이 바람직하고, 50～250℃ 의 범위에서 발현하는 것이 더욱 바람직하다.

이하에, 일반식 (Ⅰ) 또는 일반식 (Ⅱ) 로 표시되는 화합물의 구체예를 나타내는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.

[액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 함유하는 액정성 조성물]

본 발명에서 채용하는 액정성 조성물은 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 함유하고, 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 가 혼합된 상태에서, 어떠한 혼합비에 있어서도 액정상을 발현하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 가 혼합된 상태에서, 어떠한 혼합비에 있어서도 액정상을 발현한다는 것은, 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 가 그 혼합비에 상관없이 서로 상분리되지 않고 섞인 상태가 되고, 그 상태에서 액정상을 발현하는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어, R. Pratiba 외의 보고 (Molecular Crystals and Liquid Crystals, 1985년, 1 권, 111 페이지) 와 같이, 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 가 상분리된 상태에서 액정상을 발현하는 경우는 본 발명에서 제외된다.

액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 함유하는 본 발명의 액정성 조성물이 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 의 혼합비에 상관없이, 양자가 혼합된 상태에서 액정상을 발현할 수 있다는 것의 증명은, 수식 (Ⅰ) 을 만족하는 액정상을 발현하는 액정성 조성물과 수식 (Ⅱ) 를 만족하는 액정상을 발현하는 액정성 조성물의 접촉시험 (예를 들어, 액정편람 (마루젠(주) 2000년 발행) 제 2 장, 156 페이지 등에 기재) 에 의해 행할 수 있다. 즉, 편광 현미경 하에 2종의 액정성 조성물이 섞이는 영역에 있어서, 액정성의 유무를 관찰함으로써 행할 수 있다. 접촉시험에 있어서 전체 영역에서 액정성을 관찰할 수 있으면, 혼합비에 상관없이 액정성을 발현할 수 있다고 할 수 있다.

액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 함유하는 액정성 조성물은 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 혼합한 상태에서 액정상을 20℃～300℃ 의 범위에서 발현하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 40℃～280℃ 이고, 더욱 바람직하게는 60℃～250℃ 이다. 여기서 20℃～300℃ 에서 액정상을 발현한다는 것은 액정 온도범위가 20℃ 에 걸치는 경우 (예를 들어, 10℃～22℃) 나, 300℃ 에걸치는 경우 (예를 들어, 298℃～310℃) 도 포함한다. 40℃～280℃ 와 60℃～250℃ 에 관해서도 마찬가지이다.

액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 함유하는 액정성 조성물은 광학적으로 2축성 액정상을 발현한다. 2축성 액정상이란, 3축 방향의 굴절률 n1, n2, n3 이 상이한, 예를 들어 n1>n2>n3 의 관계를 만족하는 액정상이다.

액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 함유하는 액정성 조성물에 있어서, 2축성 액정상을 발현시키기 위한 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 의 혼합비는 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 의 분자구조나 분자량에 따라 적절히 결정할 수 있지만, 질량비로 액정성 조성물 R/액정성 조성물 D=10～0.02 가 바람직하고, 5～0.05 가 보다 바람직하며, 2～0.1 이 더욱 바람직하다.

2축성 액정성 화합물의 액정상은 1축성 액정상보다 낮은 온도에서 발현하는 경우가 많다. 예를 들어, 1축성 네마틱상 (막대형 네마틱상이나 디스코틱 네마틱상) 을 승온시킴으로써 2축성 네마틱상으로 전이되는 경우가 많다. 대부분의 경우, 특정한 혼합비 (액정성 조성물 R/액정성 조성물 D) 를 경계로, 액정성 조성물 R 의 함유율이 조금 많아지면, 강온시에 막대형 네마틱상으로부터 2축성 네마틱상으로의 전이가 일어난다. 또한 액정성 조성물 D 의 함유율이 조금 많아지면, 디스코틱 네마틱상으로부터 2축성 네마틱상으로의 전이가 일어난다.

액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 함유하는 본 발명의 액정성 조성물에 있어서, 2축성 네마틱상의 고온측에 1축성 네마틱상이 있는 경우, 2축성 액정상의 (n1-n3)/(n1-n2) 값의 제어가 가능하다. 이하, 2축성 액정의 굴절률의 관계식을 설명하는 데 있어서는 n1>n2>n3 의 관계인 것을 전제로 설명한다.

예를 들어, 막대형 네마틱상 ((n1-n3)/(n1-n2)=1.0) 으로부터 강온시켜 가면 , (n1-n3)/(n1-n2) 값은 갑자기 변화하는 것이 아니고, 온도에 따라 서서히 상승해 가는 경향이 있다. 따라서, UV 조사에 의한 중합 등의 배향 고정하는 온도를 선택함으로써, (n1-n3)/(n1-n2) 값을 제어할 수 있다. 막대형 네마틱상으로부터 2축성 네마틱상으로 전이시킨 경우의, (n1-n3)/(n1-n2) 값의 제어범위폭은 액정 성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 의 분자구조 등에 따라 변화하기 때문에, 일률적으로는 정의할 수 없지만, 1.0 에 보다 가까운 범위가 제어하기 쉽다. 구체적으로는 1.0<(n1-n3)/(n1-n2)<10 이 제어하기 쉽다.

또한, 디스코틱 네마틱상으로부터 2축성 네마틱상으로 전이시킨 경우에도 막대형 네마틱상으로부터 전이시킨 경우와 마찬가지로 (n1-n3)/(n1-n2) 값의 제어가 가능해지는데, 이 경우에는, 디스코틱 네마틱상의 (n1-n3)/(n1-n2) 값은 ∞(n1=n2) 이기 때문에, 그 제어범위폭은 ∞ 에 보다 가까운 범위가 제어하기 쉽다. 구체적으로는 1.2<(n1-n3)/(n1-n2)<∞ 가 제어하기 쉽다.

액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 함유하는 액정성 조성물이 광학적으로 2축성 액정상을 발현하는 경우, 2축성 액정상의 3방향의 굴절률을 n1, n2, n3 (n1>n2>n3) 으로 하면, 각각의 값은 하기 수식 (Ⅲ) 을 만족하는 것이 바람직하고, 하기 수식 (Ⅵ) 을 만족하는 것이 더욱 바람직하다. 이 범위의 값을 만족함으로써, 액정표시장치에 맞추어 리타데이션의 각도 의존성을 제어할 수 있다.

수식 (Ⅲ) 1.1

(n1-n3)/(n1-n2)

20

수식 (Ⅵ) 1.2

(n1-n3)/(n1-n2)

10

또한, 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 함유하는 본 발명의 액정성 조성물은 상기의 광학적 성질을 가짐과 동시에, 균일하고 결함이 없는 배향을 취하고, 양호한 모노 도메인성을 나타내는 것이 바람직하다. 모노 도메인성이 나쁜 경우에는, 얻어지는 구조가 폴리 도메인이 되어, 도메인끼리의 경계에 배향 결함이 생겨, 광을 산란시키게 된다. 양호한 모노 도메인성을 나타내면, 위상차판에 사용한 경우에 이 위상차판이 높은 광 투과율을 갖기 쉬워진다.

액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 함유하는 액정성 조성물이 발현하는 2축성 액정상으로는, 2축성 네마틱상, 2축성 스멕틱 A 상, 2축성 스멕틱 C 상을 들 수 있다. 이들 액정상 중에서는, 양호한 모노 도메인성을 나타내는 2축성 네마틱상 (Nb 상) 이 바람직하다. 2축성 네마틱상이란, 네마틱 액정성 화합물이 취할 수 있는 액정상의 1종인데, 액정상의 공간을 x축, y축, z축으로 정의했을 때, 이 액정성 화합물이 y축을 중심으로 한 xz 평면의 자유 회전도, z축을 중심으로 한 xy 평면의 자유 회전도 금지된 상태를 나타낸다.

본 발명에 있어서는 2축성 액정으로 이루어진 광학 이방성층의 굴절률은, 필름 법선방향이 최대 굴절률이 된다.

[위상차판]

본 발명의 위상차판은 투명 지지체 상에 2축성 액정성 화합물을 함유하는 액정 조성물, 또는 액정성 조성물 R 과 액정성 조성물 D 를 힘유하는 액정성 조성물로부터 형성되는 광학 이방성층을 갖는다. 여기서, 투명 지지체 「상 (上)」이란, 투명 지지체의 표면 상 외에, 투명 지지체의 표면에 어떠한 층 (막) 을 형성한 표면에 형성하는 것도 포함하는 취지이다. 예컨대, 투명 지지체와 광학 이방성층 사이에 배향막을 형성하는 것이 바람직하다. 광학 이방성층은, 본 발명의 액정 조성물에 필요에 따라 다른 첨가제를 첨가하고, 이 조성물을 배향막 상에 도포한 후, 액정 상태의 배향을 고정화시켜 얻어진다.

본 발명의 위상차판에 있어서의 광학적 이방성층의 두께는 0.1～20㎛ 인 것 이 바람직하고, 0.2～15㎛ 인 것이 더욱 바람직하며, 0.3～10㎛ 인 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 있어서는 2축성 액정으로 이루어진 광학 이방성층의 굴절률은, 필름 법선방향이 최대의 굴절률이 된다.

[액정성 조성물]

본 발명의 광학 이방성층 중 1층 이상은 액정성 화합물을 함유하고, 조성물로서 2축성의 액정상을 발현하는 액정성 조성물로부터 형성한다.

이 액정성 조성물의 액정 온도범위는 위상차판의 제조 적성 등의 면에서 10～200℃ 의 범위내에 존재하는 것이 바람직하고, 10～150℃ 의 범위내에 존재하는 것이 보다 바람직하다. 10℃ 이상으로 함으로써, 액정상을 나타내는 온도범위로까지 온도를 낮추기 위해 냉각시킬 필요가 없어져 바람직하다. 또한, 200℃ 이하로 함으로써, 액정상을 나타내는 온도범위보다 더욱 고온의 등방성 액체 상태로 하기 위해 고온을 요하는 일이 없어, 기판의 변형이나 변질 등을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

[광학 이방성층]

본 발명에서는 상기 액정성 조성물을 사용함으로써, 광학 이방성층의 광학 이방성을, 서로 직교하는 3방향의 굴절률 주요값이 다른 광학적 2축성이 되도록 조절한다. 광학 이방성층은 바람직하게는, 2축성 액정성 화합물로 이루어진 액정성 조성물에 의해 형성되지만, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위내에서 다른 성분을 함유해도 된다. 예컨대, 액정성 조성물은 층 형성을 위해 필요한 성분 (중합 개시제 등) 을 함유해도 된다.

본 발명에서는 액정성 화합물을 하기 배향막 등을 사용하여 배향시켜, 광학적 2축성을 나타내는 광학 이방성층을 형성한다.

2축성 액정성 화합물을 사용하는 경우에는, 2축성 액정성 화합물이 1축성 액정성 화합물과는 달리, 서로 직교하는 3방향의 굴절률 주요값 (n1＞n2＞n3) 이 다르기 때문에, 3방향의 배향방향을 제어할 필요가 있다.

본 발명의 위상차판에서는, 광학 이방성층의 굴절률이 가장 큰 방향 (굴절률 주축의 n1 방향) 과, 투명 지지체면의 법선방향 (막두께방향에 상당하고, z축으로 함) 이 대략 평행하다.

이 때문에, 액정성 조성물이 발현하는 액정상의 굴절률이 가장 큰 방향 (굴절률 주축의 n1 방향) 과, 투명 지지체면의 법선방향 (막두께방향에 상당하고, z축) 이 대략 평행해지도록 배향시킨다. 또한, 굴절률이 가장 작은 방향 (굴절률 주축의 n3방향) 은, 배향막의 러빙방향과 평행해도 되고, 직교해도 되며, 배향방향은 배향막의 선택 및 러빙방향의 선택에 따라 임의로 조정 가능하다.

본 발명에서는 액정성 조성물은 투명 지지체 상 (바람직하게는 배향막의 표면) 에 도포되므로, 액정성 화합물은 투명 지지체측의 계면에서는 투명 지지체의 표면 또는 도포막의 계면 (배향막을 형성한 경우에는 배향막과의 계면) 의 프리틸트각으로 배향하고, 공기와의 계면에서는 공기 계면의 프리틸트각으로 배향하게 된다. 2축성 액정성 화합물을 사용한 경우, 프리틸트각에도 nx 굴절률방향과 계면이 이루는 프리틸트각과 nz 굴절률방향과 계면이 이루는 프리틸트각의 2 종류가 있다 (프리틸트각은 계면을 기준으로 한다).

본 발명에 있어서, 광학 이방성층의 굴절률이 가장 큰 방향 (굴절률 주축의 n1 방향) 과, 투명 지지체면의 법선방향 (막두께방향에 상당하고, z축) 이 대략 평행이란, 투명 지지체측 계면, 공기측 계면 중 어느 것에 있어서도 굴절률이 가장 큰 방향과 투명 지지체의 면 (위상차판의 필름면) 이 대략 직교인 것, 즉 양자가 이루는 각이 75～105°인 것을 의미하고, 또한 이 각도는 80～100°인 것이 바람직하다. 즉, 2축성 액정성 화합물을 사용한 경우에는, 이 화합물의 nx 굴절률방향과 투명 지지체측의 계면 및 nx 굴절률방향과 공기 계면의 2 종의 프리틸트각이 양쪽 모두 90～75°인 것을 의미하고, 또한 이 2 종의 프리틸트각이 모두 90～80°인 것이 바람직하다.

마찬가지로, 광학 이방성층의 굴절률이 가장 작은 방향 (굴절률 주축의 n3방향) 과, 투명 지지체면의 법선방향 (막두께방향에 상당하고, z축) 이 대략 직교란, 지지체측 계면, 공기 계면 중 어느 것에 있어서도 양자가 이루는 각이 75～105°인 것을 의미하고, 또한 이 각도는 80～100°인 것이 바람직하다. 즉, 2축성 액정성 화합물을 사용한 경우에는, 이 화합물의 굴절률 주축의 n1 방향과 지지체측 계면 및 굴절률 주축의 n1 방향과 공기 계면의 2 종의 프리틸트각이 양쪽 모두 0～15°인 것을 의미하고, 또한 이 2 종의 프리틸트각이 모두 0～10°인 것이 바람직하다.

상기 액정성 화합물의 배향 (이루는 각도) 은 배향막이나 그 러빙방향, 또는 배향 제어제에 의해 조정할 수 있다.

본 발명의 위상차판이 갖는 광학 이방성층은 2축성을 나타내기 때문에, 각 굴절률 주축의 n1, n2, n3 의 굴절률 값, 및 각각의 축의 배향방향을 바꿈으로써, 리타데이션의 각도 의존성을 임의로 제어하는 것이 가능하기 때문에 매우 유용하다. 상기와 같이, 굴절률방향과 필름 법선방향의 각도가 제어된 본 발명의 2축성을 나타내는 위상차판은, 지상축방향, 진상축방향 중 어느 쪽으로 기울여도 리타데이션의 변화가 적은 위상차판이 되기 때문에, 그러한 광학 특성을 갖는 위상차판이 필요한 액정표시장치에 매우 유효하다.

본 발명의 위상차판이 갖는 광학 이방성층은, 액정성 화합물의 액정 상태에 있어서의 배향 형태를 손상시키지 않고 고정화시켜 형성하는 것이 바람직하다. 액정성 화합물로서 고분자 화합물을 사용하는 경우에는, 한번 액정상 형성온도까지 가열하고, 다음으로 그 배향 상태를 유지한 채 냉각시킴으로써 얻을 수 있다. 또한, 액정성 화합물로서 중합성 화합물을 사용하는 경우에는, 액정상 형성 온도까지 가열하여 중합시키고, 이어서 냉각시킴으로써 얻을 수 있다.

여기서, 본 발명에서 말하는 고정화시킨 상태는, 그 배향이 유지된 상태가 가장 전형적이면서 또한 바람직한 태양이기는 하지만, 그것만으로는 한정되지 않고, 구체적으로는 0℃～50℃ 가 바람직하고, 보다 가혹한 조건 하에서는 -30℃～70℃ 의 온도범위에서, 광학 이방성층에 유동성이 없고, 또한 외장이나 외력에 의해 배향 형태에 변화를 발생시키지 않고, 고정화된 배향 형태를 안정적으로 계속해서 유지할 수 있는 상태를 가리키는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 광학 이방성층이 최종적으로 형성되었을 때, 액정성 화 합물은 광학 이방성층으로서의 2축성을 유지하면, 이미 액정성은 상실해도 된다. 예컨대, 액정성 화합물로서 중합성 화합물을 사용한 경우, 결과적으로 열, 빛 등으로 반응에 의해 중합 또는 가교 반응이 진행되어, 고분자량화되어 액정성을 상실해도 된다.

액정성 화합물의 배향이 고정화된 액정성 조성물로 이루어진 광학 이방성층은 위상차판의 제조 적성의 면에서 적절한 경도가 필요하다. 이 광학 이방성층의 경도는, 표면의 스크래치 강도를 측정함으로써 분명히 할 수 있다. 표면의 스크래치 강도는 10g 이상인 것이 바람직하고, 20g 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 스크래치 강도는 원추 정각이 90도이고, 선단의 직경이 0.25㎜ 인 사파이어 바늘을 사용하여 1㎝/초의 속도로 광학 이방성의 표면을 스크래치하고, 그 스크래치 흔적이 육안으로 관찰되었을 때의 가중 (g) 을 의미한다.

광학 이방성층의 표면 에너지는 액정상의 공기 계면에서의 배향의 흐트러짐의 방지, 하이브리드 배향 등의 2축성을 상실한 배향이 되는 것의 방지, 또한 튐의 방지를 위해 45mN/m 이하인 것이 바람직하고, 20～43mN/m 인 것이 더욱 바람직하다.

광학 이방성층 표면의 표면 에너지는 공기 계면의 배향 제어제나 튐 방지제에 의해 저하시킬 수 있으며, 액정상의 상태에 따라 배향 제어제를 적절히 사용하여 표면 에너지를 조정할 수 있다.

고체의 표면 에너지는 「젖음의 기초와 응용」 (리얼라이즈사, 1989. 12. 10 발행) 에 기재된 바와 같이, 접촉각법, 습윤열법 및 흡착법에 의해 구할 수 있다. 본 발명의 광학 이방성층의 경우, 접촉각법을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 표면 에너지가 이미 공지된 물과 디요오드메탄의 용액을 광학 이방성층에 적하하고, 액적 (液滴) 의 표면과 광학 이방성층 표면의 교차점에 있어서, 액적에 그은 접선과 광학 이방성층 표면이 이루는 각에서, 액적을 포함하는 쪽의 각을 접촉각이라고 정의하고, 계산에 의해 광학 이방성층의 표면 에너지를 산출할 수 있다.

[공기 계면측 배향 제어제]

본 발명에서 채용하는 액정성 조성물에는 공기 계면의 프리틸트각을 제어하기 위해 첨가제를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 이러한 첨가제로는, 탄소 원자수가 6～40 인 치환 또는 무치환의 지방족 기 또는 탄소 원자수가 6～40 인 치환 또는 무치환의 지방족 치환 올리고실록사녹시기를 분자내에 1개 이상 갖는 화합물이 바람직하고,분자 내에 2개 이상 갖는 화합물이 더욱 바람직하다. 예컨대, 공기 계면측 배향 제어제로는, 일본 공개특허공보 2002-20363호에 기재된 소수성이고 배제 체적 효과를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 플루오로 지방족 기와, 카르복실기(-COOH), 술포기(-SO₃H), 술페이트(-OSO₃H), 포스포녹시기{OP(=O)(OH)₂} 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 친수성 기를 함유하는 화합물을 사용할 수도 있다.

본 발명에 사용되는 플루오로 지방족 기와 1종 이상의 친수성 기를 갖는 화합물은, 플루오로 지방족 기와 1종 이상의 친수성 기를 갖는 불소계 폴리머 또는 하기 일반식 (2) 로 표시되는 불소 화합물인 것이 바람직하다. 우선, 본 발명의 조성물에 사용할 수 있는 불소계 폴리머에 대하여 설명한다.

《불소계 폴리머》

본 발명에서는 플루오로 지방족 기와, 카르복실기(-COOH), 술포기(-SO₃H), 포스포녹시기{-OP(=O)(OH)₂} 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 친수성 기를 갖는 불소계 폴리머를 사용할 수 있다. 폴리머의 종류로는, 「개정 고분자 합성의 화학」(오오츠 다카유키 저, 발행: 주식회사 화학동인, 1968) 1～4 페이지에 기재가 있으며, 예컨대, 폴리올레핀류, 폴리에스테르류, 폴리아미드류, 폴리이미드류, 폴리우레탄류, 폴리카보네이트류, 폴리술폰류, 폴리카보네이트류, 폴리에테르류, 폴리아세탈류, 폴리케톤류, 폴리페닐렌류옥시드류, 폴리페닐렌술피드류, 폴리알릴레이트류, PTFE 류, 폴리비닐리덴플로라이드류, 셀룰로오스 유도체 등을 들 수 있다. 상기 불소계 폴리머는 폴리올레핀류인 것이 바람직하다.

이하에, 불소계 폴리머로서 본 발명에 바람직하게 사용되는 플루오로 지방족 기 함유 공중합체의 구체예를 나타내는데, 본 발명은 이들의 구체예에 의해 전혀 한정되지 않는다. 여기서 식 중의 수치 (a, b, c, d 등의 수치) 는 각각 각 모노머의 조성비를 나타내는 질량백분율이고, Mw 는 GPC 에 의해 측정된 PS 환산의 질량평균분자량이다.

액정성 조성물 중에 있어서의 상기 불소계 폴리머 함유량의 바람직한 범위는, 액정성 조성물 (도포액인 경우에는 용매를 제외한 조성물) 중 0.005～8질량% 인 것이 바람직하고, 0.01～5질량% 인 것이 보다 바람직하며, 0.05～1질량% 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 불소계 폴리머의 첨가량을 0.005질량% 이상으로 함으로써, 본원발명의 효과가 더욱 충분히 발휘되고, 또한 8질량% 이하로 함으로써, 도막의 건조가 충분히 행해져, 광학 필름으로서의 성능 (예컨대, 리타데이션의 균일성 등) 이 더욱 양호한 것이 된다.

다음으로, 일반식 (2) 로 표시되는 불소 함유 화합물에 대하여 설명한다.

일반식 (2) 중, R⁰ 은 알킬기, 말단에 CF₃ 기를 갖는 알킬기, 또는 말단에 CF₂H 기를 갖는 알킬기를 나타내고, m2 은 1 이상의 정수를 나타낸다. 복수개의 R⁰은 동일해도 되고 상이해도 되지만, 하나 이상은 말단에 CF₃ 기 또는 CF₂H 기를 갖는 알킬기를 나타낸다.

L⁰ 은 (m2+n2) 가의 연결기를 나타내고, W 는 카르복실기(-COOH) 또는 그 염, 술포기(-SO₃H) 또는 그 염, 술페이트기(-OSO₃H) 또는 그 염, 또는 포스포녹시기 {OP(=O)(OH)₂} 또는 그 염을 나타내고, n2 는 1 이상의 정수를 나타낸다.

본 발명에 사용 가능한 상기 일반식 (2) 로 표시되는 불소 함유 화합물 그 밖의 함유하는 불소 화합물의 구체예를 이하에 나타내는데, 본 발명에 사용되는 불 소 함유 화합물은 이들에 한정되지 않는다.

공기 계면측 배향 제어제의 첨가량으로는, 액정성 화합물에 대해 0.001질량%～20질량% 가 바람직하고, 0.01질량%～10질량% 가 보다 바람직하며, 0.1질량%～5질량% 가 더욱 바람직하다.

[배향막측 계면 제어제]

본 발명에서는, 광학 이방성층의 가장 큰 굴절률을 주는 방향은 투명 지지체면의 법선방향과 대략 평행한 방향이다. 이러한 방향으로 2축성 액정의 배향방향을 규제하기 위해서는 배향막 계면측 제어제를 사용하는 것이 유효하고, 본 발명에서는 오늄염을 첨가하는 것이 특히 유효하다. 이하, 본 발명에 사용되는 오늄염에 대하여 설명한다.

(오늄염 : 배향막 계면측 수직 배향제)

오늄염의 예에는, 암모늄염, 술포늄염, 포스포늄염 등의 오늄염이 포함된다. 보다 바람직하게는 4 급 오늄염이고, 더욱 바람직하게는 제 4 급 암모늄염이다.

제 4 급 암모늄은 일반적으로 제 3 급 아민 (예컨대, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리부틸아민, 트리에탄올아민, N-메틸피롤리딘, N-메틸피페리딘, N,N-디메틸피페라진, 트리에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민 등) 또는 질소 함유 복소환 (피리딘환, 피콜린환, 2,2'-비피리딜환, 4,4'-비피리딜환, 1,10-페난트롤린환, 퀴놀린환, 옥사졸환, 티아졸환, N-메틸이미다졸환, 피라진환, 테트라졸환 등) 을 알킬화 (멘슈트킨 반응), 알케닐화, 알키닐화 또는 아릴화하여 얻어진다.

제 4 급 암모늄염으로는, 질소 함유 복소환으로 이루어진 제 4 급 암모늄염이 바람직하고, 특히 바람직하게는 제 4 급 피리디늄염이다.

상기 제 4 급 암모늄염은 하기 일반식 (3a) 또는 후술하는 일반식 (3b) 로 표시되는 화합물 (제 4 급 피리디늄염) 에서 선택되는 것이 바람직하다.

일반식 (3a)

일반식 (3a) 중, R⁸ 은 치환 또는 무치환의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아르알킬기, 아릴기 또는 복소환기를 나타내고, D¹ 는 수소 결합성 기를 나타내고, m1 은 1～3 의 정수를 나타내고, X^- 는 음이온을 나타낸다.

상기 R⁸로 표시되는 알킬기는 탄소수 1～18 의 치환 또는 무치환의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1～8 의 치환 또는 무치환의 알킬기가 더욱 바람직하다. 이 알킬기는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형 중 어느 것이어도 된다. 이들의 예로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-헥실기, n-옥틸기, 네오펜틸기, 시클로헥실기, 아다만틸기 및 시클로프로필기 등을 들 수 있다.

알킬기의 치환기의 예로는, 이하의 것을 들 수 있다. 탄소수 2～18 (바람직하게는 탄소수 2～8) 의 치환 또는 무치환의 알케닐기 (예컨대, 비닐기); 탄소수 2～18 (바람직하게는 탄소수 2～8) 의 치환 또는 무치환의 알키닐기 (예컨대, 에티닐기); 탄소수 6～10 의 치환 또는 무치환의 아릴기 (예컨대, 페닐기, 나프틸기); 할로겐 원자 (예컨대, F, Cl, Br 등); 탄소수 1～18 (바람직하게는 탄소수 1～8) 의 치환 또는 무치환의 알콕시기 (예컨대, 메톡시기, 에톡시기); 탄소수 6～10 의 치환 또는 무치환의 아릴옥시기 (예컨대, 페녹시기, 비페닐옥시기, p-메톡시페녹시기); 탄소수 1～18 (바람직하게는 탄소수 1～8) 의 치환 또는 무치환의 알킬티오기 (예컨대, 메틸티오기, 에틸티오기); 탄소수 6～10 의 치환 또는 무치환의 아릴티오기 (예컨대, 페닐티오기); 탄소수 2～18 (바람직하게는 탄소수 2～8) 의 치환 또는 무치환의 아실기 (예컨대, 아세틸기, 프로피오닐기);

탄소수 1～18 (바람직하게는 탄소수 1～8) 의 치환 또는 무치환의 알킬술포닐기 또는 아릴술포닐기 (예컨대, 메탄술포닐기, p-톨루엔술포닐기); 탄소수 2～18 (바람직하게는 탄소수 2～8) 의 치환 또는 무치환의 아실옥시기 (예컨대, 아세톡시기, 프로피오닐옥시기); 탄소수 2～18 (바람직하게는 탄소수 2～8) 의 치환 또는 무치환의 알콕시카르보닐기 (예컨대, 메톡시카르보닐기, 에톡시카르보닐기); 탄소수 7～11 의 치환 또는 무치환의 아릴옥시카르보닐기 (예컨대, 나프톡시카르보닐기); 무치환의 아미노기, 또는 탄소수 1～18 (바람직하게는 탄소수 1～8) 의 치환 아미노기 (예컨대, 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 아닐리노기, 메톡시페닐아미노기, 클로로페닐아미노기, 피리딜아미노기, 메톡시카르보닐아미노기, n-부톡시카르보닐아미노기, 페녹시카르보닐아미노기, 메틸카르바모일아미노기, 에틸티오카르바모일아미노기, 페닐카르바모일아미노기, 아세틸아미노기, 에틸카르보닐아미노기, 에틸티오카르바모일아미노기, 시클로헥실카르보닐아미노기, 벤조일아미노기, 클로로아세틸아미노기, 메틸술포닐아미노기);

탄소수 1～18 (바람직하게는 탄소수 1～8) 의 치환 또는 무치환의 카르바모일기 (예컨대, 무치환의 카르바모일기, 메틸카르바모일기, 에틸카르바모일기, n-부틸카르바모일기, tert-부틸카르바모일기, 디메틸카르바모일기, 모르폴리노카르바모일기, 피롤리디노카르바모일기); 무치환의 술파모일기, 또는 탄소수 1～18 (바람직하게는 탄소수 1～8) 의 치환 술파모일기 (예컨대, 메틸술파모일기, 페닐술파모일기); 시아노기; 니트로기; 카르복시기; 수산기; 헤테로환기 (예컨대, 옥사졸환, 벤조옥사졸환, 티아졸환, 벤조티아졸환, 이미다졸환, 벤조이미다졸환, 인도레닌환, 피리딘환, 피페리딘환, 피롤리딘환, 모르폴린환, 술포란환, 푸란환, 티오펜환, 피라졸환, 피롤환, 크로만환, 쿠마린환). 알킬기의 치환기로는, 특히 바람직하게 는, 아릴옥시기, 아릴티오기, 아릴술포닐기, 아릴옥시카르보닐기이다.

상기 R⁸로 표시되는 알케닐기는 탄소수 2～18 의 치환 또는 무치환의 알케닐기가 바람직하고, 탄소수 2～8 의 치환 또는 무치환의 알케닐기가 보다 바람직하며, 예컨대, 비닐기, 알릴기, 1-프로페닐기, 1,3-부타디에닐기 등을 들 수 있다. 알케닐기의 치환기로는, 상기 알킬기의 치환기로서 든 것이 바람직하다.

상기 R⁸로 표시되는 알키닐기는 탄소수 2～18 의 치환 또는 무치환의 알키닐기가 바람직하고, 탄소수 2～8 의 치환 또는 무치환의 알키닐기이고, 예컨대, 에티닐기, 2-프로피닐기 등을 들 수 있다. 알키닐기의 치환기는, 상기 알킬기의 치환기로서 든 것이 바람직하다.

상기 R⁸로 표시되는 아르알킬기는 탄소수 7～18 의 치환 또는 무치환의 아르알킬기가 바람직하고, 예컨대, 벤질기, 메틸벤질기, 비페닐메틸기, 나프틸메틸기 등이 바람직하다. 아르알킬기의 치환기는 상기 알킬기의 치환기로서 든 것을 들 수 있다.

상기 R⁸로 표시되는 아릴기는 탄소수 6～18 의 치환 또는 무치환의 아릴기가 바람직하고, 예컨대, 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기 등을 들 수 있다. 아릴기의 치환기는 상기 알킬기의 치환기로서 든 것이 바람직하다. 또한, 이들 외에, 알킬기 (예컨대, 메틸기, 에틸기 등), 알키닐기, 벤조일기도 바람직하다.

상기 R⁸로 표시되는 복소환기는 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자 또는 황 원자로 구성되는 5～6원환의 포화 또는 불포화의 복소환이고, 이들의 예로는, 옥사졸환, 벤조옥사졸환, 티아졸환, 벤조티아졸환, 이미다졸환, 벤조이미다졸환, 인도레닌환, 피리딘환, 피페리딘환, 피롤리딘환, 모르폴린환, 술포란환, 푸란환, 티오펜환, 피라졸환, 피롤환, 크로만환 및 쿠마린환을 들 수 있다. 복소환기는 치환되어도 되고, 그 경우의 치환기로는, 상기 알킬기의 치환기로서 든 것이 바람직하다. R⁸로 표시되는 복소환기로는, 벤조옥사졸환, 벤조티아졸환이 특히 바람직하다.

상기 R⁸ 은 바람직하게는 치환 또는 무치환의 알킬기, 아르알킬기, 아릴기 또는 복소환기이다.

D¹ 는 수소 결합성 기를 나타낸다. 수소 결합은 전기적으로 음성인 원자 (예컨대, O, N, F, Cl) 와, 동일하게 전기적으로 음성인 원자에 공유 결합된 수소 원자간에 존재한다. 수소 결합의 이론적인 해석으로는, 예컨대, H. Uneyama and K. Morokuma, Jounal of American Chemical Society, 제 99 권, 제 1316～1332 페이지, 1977년에 보고가 있다. 구체적인 수소 결합의 양식으로는, 예컨대, J. N. 이스라에스아치뷔리 저, 콘도우 타모츠, 오오시마 히로유키 번역, 분자간력과 표면력, 마그로우힐사, 1991년의 제 98 페이지, 도 17 에 기재된 양식을 들 수 있다. 구체적인 수소 결합의 예로는, 예컨대, G. R. Desiraju, Angewante Chemistry International Edition English, 제 34 권, 제 2311 페이지, 1995년에 기재된 것을 들 수 있다.

바람직한 수소 결합성 기로는, 메르캅토기, 히드록시기, 아미노기, 카본아미드기, 술폰아미드기, 산아미드기, 우레이도기, 카르바모일기, 카르복실기, 술포기, 질소 함유 복소환기 (예컨대, 이미다졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 피라졸릴기, 피리딜기, 1,3,5-트리아질기, 피리미딜기, 피리다질기, 퀴놀릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤즈티아졸릴기, 숙신이미드기, 프탈이미드기, 말레이미드기, 우라실기, 티오우라실기, 바르비투린산기, 히단토인기, 말레산히드라지드기, 이사틴기, 우라밀기 등을 들 수 있다) 를 들 수 있다. 더욱 바람직한 수소 결합성 기로는, 아미노기, 카르복실아미드기, 술폰아미드기, 우레이도기, 카르바모일기, 카르복실기, 술포기, 피리딜기를 들 수 있으며, 특히 바람직하게는, 아미노기, 카르바모일기, 피리딜기를 들 수 있다.

X^- 로 표시되는 음이온은 무기 음이온 또는 유기 음이온 중 어느 것이어도 되고, 할로겐 음이온 (예컨대, 불소 이온, 염소 이온, 브롬 이온, 요오드 이온 등), 술포네이트 이온 (예컨대, 메탄술폰산 이온, 트리플루오로메탄술폰산 이온, 메틸황산 이온, p-톨루엔술폰산 이온, p-클로로벤젠술폰산 이온, 1,3-벤젠디술폰산 이온, 1,5-나프탈렌디술폰산 이온, 2,6-나프탈렌디술폰산 이온 등), 황산 이온, 티오시안산 이온, 과염소산 이온, 테트라플루오로붕산 이온, 피크린산 이온, 아세트산 이온, 인산 이온 (예컨대, 헥사플루오로인산 이온), 수산 이온 등을 들 수 있다. X^- 는 바람직하게는, 할로겐 음이온, 술포네이트 이온, 수산 이온이다. 또한, X^- 는 1가의 음이온일 필요는 없으며, 2가 이상의 음이온이어도 되고, 이러한 경우에는, 상기 화합물 중의 양이온과 음이온의 비율도 1:1 일 필요는 없어 적절히 결정된다.

상기 일반식 (3a) 중, m1 은 바람직하게는 1 이다.

다음으로, 상기 일반식 (3b) 에 대하여 설명한다.

일반식 (3b)

일반식 (3b) 중, R⁹ 및 R¹⁰ 은 각각 독립적으로, 치환 또는 무치환의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아르알킬기, 아릴기 또는 복소환기를 나타내고, X^- 는 음이온을 나타낸다.

R⁹ 및 R¹⁰ 로 각각 표시되는 치환 또는 무치환의 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아르알킬기, 아릴기 또는 복소환기는, 상기 일반식 (3a) 중, R⁸로 표시되는 기와 동일한 의미이고, 그 바람직한 범위도 동일하다.

X^- 로 표시되는 음이온은, 상기 일반식 (3a) 중, X^- 로 표시되는 음이온과 동일한 의미이고, 그 바람직한 범위도 동일하다. 상기한 바와 같이, X^-는 1가의 음이온일 필요는 없으며, 2가 이상의 음이온이어도 되고, 이러한 경우에는, 상기 화합물 중의 양이온과 음이온의 비율도 1:2 일 필요는 없고, 적절히 결정된다.

이하에, 일반식 (3a) 또는 (3b) 로 표시되는 화합물 및 4 급 암모늄염 화합물을 예시하는데, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

[튐 방지제]

액정성 화합물과 함께 사용하고, 본 발명에서 채용하는 액정 조성물의 도포시의 튐을 방지하기 위한 재료로는, 일반적으로 폴리머를 적합하게 사용할 수 있다.

사용하는 폴리머로는, 액정성 화합물의 경사각 변화나 배향을 현저히 저해하지 않는 한, 특별히 제한은 없다.

폴리머의 예로는, 일본 공개특허공보 평8-95030호에 기재가 있으며, 특히 바람직한 구체적 폴리머 예로는 셀룰로오스에스테르류를 들 수 있다. 셀룰로오스에스테르의 예로는, 셀룰로오스아세테이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 히드록시프로필셀룰로오스 및 셀룰로오스아세테이트부티레이트를 들 수 있다.

액정성 화합물의 배향을 저해하지 않도록, 튐을 방지할 목적으로 사용되는 폴리머의 첨가량은 액정성 화합물에 대해 0.1～10질량% 의 범위에 있는 것이 바람 직하고, 0.1～8질량% 의 범위에 있는 것이 보다 바람직하며, 0.1～5질량% 의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.

[중합 개시제]

본 발명에서는, 액정성 화합물은 모노 도메인 배향, 요컨대 실질적으로 균일하게 배향된 상태에서 고정되는 것이 바람직하고, 이 때문에 중합성의 액정성 화합물을 사용하는 경우에는 중합반응에 의해 액정성 화합물을 고정시키는 것이 바람직하다.

중합반응에는 열중합 개시제를 사용하는 열중합반응과 광중합 개시제를 사용하는 광중합반응과 전자선 조사에 의한 중합반응이 포함되는데, 열에 의해 지지체 등이 변형, 변질되는 것을 방지하기 위해서도, 광중합반응과 전자선 조사에 의한 중합반응이 바람직하다.

광중합 개시제의 예에는,

-카르보닐 화합물 (미국특허 2367661호, 동 2367670호의 각 명세서 기재), 아실로인에테르 (미국특허 2448828호 명세서 기재),

-탄화수소 치환 방향족 아실로인 화합물 (미국특허 2722512호 명세서 기재), 다핵 퀴논 화합물 (미국특허 3046127호, 동 2951758호의 각 명세서 기재), 트리아릴이미다졸 다이머와 p-아미노페닐케톤의 조합 (미국특허 3549367호 명세서 기재), 아크리딘 및 페나진 화합물 (일본 공개특허공보 소60-105667호, 미국특허 4239850호 명세서 기재) 및 옥사디아졸 화합물 (미국특허 4212970호 명세서 기재) 등을 들 수 있다.

광중합 개시제의 사용량은 액정 조성물의 고형분의 0.01～20질량% 인 것이 바람직하고, 0.5～5질량% 인 것이 더욱 바람직하다.

액정성 화합물의 중합을 위한 광 조사는 자외선을 사용하는 것이 바람직하다. 조사 에너지는 10mJ～50mJ/㎠ 인 것이 바람직하고, 50mJ～800mJ/㎠ 인 것이 더욱 바람직하다. 광중합반응을 촉진하기 위해, 가열 조건 하에서 광 조사를 실시해도 된다. 또한,분위기의 산소농도는 중합도에 관여하기 때문에, 공기 중에서 원하는 중합도에 도달하지 않는 경우에는, 질소 치환 등의 방법에 의해 산소농도를 저하시키는 것이 바람직하다. 바람직한 산소농도로는 10% 이하가 바람직하고, 7% 이하가 보다 바람직하며, 3% 이하가 더욱 바람직하다.

[중합성 모노머]

본 발명의 액정성 조성물에는 중합성 모노머를 첨가해도 되고, 사용할 수 있는 중합성 모노머로는, 액정성 화합물과 상용성을 갖고, 액정성 화합물의 경사각 변화나 배향 저해를 현저히 일으키지 않는 한 특별히 한정은 없다. 이들 중에서는 중합 활성인 에틸렌성 불포화기, 예컨대, 비닐기, 비닐옥시기, 아크릴로일기 및 메타크릴로일기 등을 갖는 화합물이 바람직하게 사용된다. 상기 중합성 모노머의 첨가량은 액정성 화합물에 대해 0.5～50질량% 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1～30질량% 의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 반응성 관능기 수가 2 이상인 모노머를 사용하면, 배향막과 광학 이방성층간의 밀착성을 높이는 효과를 기대할 수 있기 때문에, 특히 바람직하다.

[도포 용제]

액정성 조성물의 조제에 사용하는 용매로는, 유기 용매가 바람직하게 사용된 다. 유기 용매의 예에는, 아미드 (예컨대, N,N-디메틸포름아미드), 술폭시드 (예컨대, 디메틸술폭시드), 헤테로환 화합물 (예컨대, 피리딘), 탄화수소 (예컨대, 톨루엔, 헥산), 알킬할라이드 (예컨대, 클로로포름, 디클로로메탄), 에스테르 (예컨대, 아세트산메틸, 아세트산부틸), 케톤 (예컨대, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논), 에테르 (예컨대, 테트라히드로푸란, 1,2-디메톡시에탄) 가 포함된다. 알킬할라이드, 에스테르 및 케톤이 바람직하다. 2종류 이상의 유기 용매를 병용해도 된다.

[도포 방식]

광학 이방성층은 상기 용매를 사용하여 액정성 조성물의 도포액을 조제하여 배향막 상에 도포하고, 2축성 액정성 화합물을 배향 처리함으로써 형성할 수 있다. 도포액의 도포는 공지된 방법 (예컨대, 와이어 바 코팅법, 압출 코팅법, 다이렉트 그라비아 코팅법, 리버스 그라비아 코팅법, 다이 코팅법) 에 의해 실시할 수 있다.

[배향막]

배향막은 유기 화합물 (바람직하게는 폴리머) 의 러빙 처리, 무기 화합물의 사방 증착, 마이크로 그루브를 갖는 층의 형성, 또는 랭뮤어 프로젝트법 (LB 막) 에 의한 유기 화합물 (예컨대, ω-트리코산산, 스테아르산메틸) 의 누적과 같은 수단으로 형성할 수 있다. 또한, 전장의 부여, 자장의 부여 또는 광 조사에 의해 배향 기능이 생기는 배향막도 알려져 있다.

배향막 상에 형성되는 광학 이방성층의 액정성 화합물에 원하는 배향을 부여할 수 있는 것이라면, 배향막으로는 어떠한 층이어도 되지만, 본 발명에 있어서는, 러빙 처리 또는 광 조사에 의해 형성되는 배향막이 바람직하다. 폴리머의 러빙 처리에 의해 형성하는 배향막이 특히 바람직하다. 러빙 처리는 일반적으로는 폴리머층의 표면을 종이나 직물로 일정 방향으로 수회 문지름으로써 실시할 수 있는데, 특히 본 발명에서는 액정편람 (마루젠 (주)) 에 기재되어 있는 방법에 의해 행하는 것이 바람직하다.

배향막의 두께는 0.01～10㎛ 인 것이 바람직하고, 0.05～3㎛ 인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에서는 배향막측의 수직 배향 촉진제를 사용하는 경우에는 통상의 배향막 (예컨대, 일본 공개특허공보 평8-338913호에 기재된 폴리머) 으로도 충분히 목적을 달성할 수 있지만, 수직 배향 촉진제를 사용하지 않는 경우에는, 배향막에 소수성 기 또는 배제 체적기를 갖는 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 배향막은 위상차판의 강도를 현저히 개선할 목적으로 중합성 기를 함유하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 일본 공개특허공보 2000-155216호에 기재된 것을 들 수 있다.

여기서, 소수성 기란, 탄소 원자수가 10～100 인 탄화수소기 또는 탄소 원자수가 1～100 인 불소 원자 치환 탄화수소기이다. 탄화수소기는 지방족 기, 방향족 기 또는 이들의 조합이다. 지방족 기는 고리형, 분지형 또는 직쇄형 중 어느 것이어도 된다. 지방족 기는 알킬기 (시클로알킬기여도 된다) 또는 알케닐기 (시클로알케닐기여도 된다) 인 것이 바람직하다. 탄화수소기는 할로겐 원자와 같은 강한 친수성을 나타내지 않는 치환기를 가져도 된다. 탄화수소기의 탄 소 원자수는 10～80 인 것이 바람직하고, 10～60 인 것이 보다 바람직하며, 10～40 인 것이 더욱 바람직하다.

탄화수소기는 스테로이드 구조를 갖는 것이 바람직하다. 스테로이드 구조에는 배향막의 표면 에너지를 저하시키는 기능에 더하여, 배제 체적 효과도 있다. 배제 체적 효과를 배향막에 부여하면, 표면 에너지의 저하 효과와 상승하여 액정성분자를 세운 상태로 한다. 본 명세서에 있어서 스테로이드기란, 시클로펜타노히드로페난트렌환기 또는 그 환의 결합의 일부가 2중 결합으로 된 환기를 의미한다. 스테로이드기를 갖는 탄화수소기의 탄소 원자수는 18～100 인 것이 바람직하고, 19～60 인 것이 보다 바람직하며, 20～40 인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 탄화수소기는 2개 이상의 방향족 환 또는 방향족성 복소환을 포함하는 것도 바람직하다.

불소 원자 치환 탄화수소기의 탄화수소기는 지방족 기, 방향족 기 또는 이들의 조합이다. 지방족 기는 고리형, 분지형 또는 직선형 중 어느 것이어도 된다. 지방족 기는 알킬기 (시클로알킬기여도 된) 또는 알케닐기 (시클로알케닐기여도 된다) 인 것이 바람직하다. 지방족 기는 불소 원자 이외에도, 다른 할로겐 원자와 같은 강한 친수성을 나타내지 않는 치환기를 가져도 된다. 불소 원자 치환 탄화수소기의 탄소 원자수는 5～80 인 것이 바람직하고, 10～60 인 것이 보다 바람직하며, 10～40 인 것이 더욱 바람직하다. 탄화수소기의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 비율은 50～100몰% 인 것이 바람직하고, 70～100몰% 인 것이 보다 바람직하며, 80～100몰% 인 것이 더욱 바람직하고, 90～100몰% 인 것이 가장 바람직하다.

본 발명에서 배향막에 소수성 기를 갖는 폴리머를 사용하는 것이 바람직한 이유는 이하와 같다.

소수성 기를 사용함으로써, 배향막의 표면 장력이 저하되어, 광학 이방성층에서 본 발명의 배향 상태를 실현시키기 쉬워진다고 생각된다. 배향막의 표면 장력을 낮추어 가면, 통상적인 막대형 액정이 배향막 계면에서 서기 쉬워지는 보고예가 있다 (예컨대, 「액정편람」, 액정편람 편집위원회 편, 마루젠(주), 2000년, p.231). 이것은 예컨대, 소수성 기로서 알킬기를 사용하는 경우, 막대형 액정의 알킬기와 배향막의 알킬기의 상호 작용이 많아지는 방향, 즉, 분자가 서는 방향이 유리해지기 때문인 것으로 추정된다.

상기 배제 체적기로는, 지방족 환기, 방향족 기 또는 복소환기이며, 배제 체적 효과를 갖는 기를 들 수 있다. 지방족 환기의 지방족 환은 5원환, 6원환 또는 7원환인 것이 바람직하고, 5원환 또는 6원환인 것이 보다 바람직하며, 6원환인 것이 더욱 바람직하다. 지방족 환의 예에는, 시클로헥산환, 시클로헥센환 및 비시클로〔2.2.1〕헵타-2-엔환이 포함된다. 지방족 환에 다른 지방족 환, 방향족 환 또는 복소환이 축합되어도 된다. 방향족 기의 방향족 환의 예에는, 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 피렌환 및 나프타센환이 포함된다. 방향족 환에 지방족 환 또는 복소환이 축합되어도 된다. 복소환기의 복소환은 5원환, 6원환 또는 7원환인 것이 바람직하고, 5원환 또는 6원환인 것이 더욱 바람직하다. 복소환은 방향족성을 갖는 것이 바람직하다. 방향족성 복소환은 일반적으로 불포화이고, 바람직하게는 최다 2중 결합을 갖는다. 복소환의 예에는, 푸란환, 티오펜환, 피롤환, 옥사졸환, 이소옥사졸환, 이소티아졸환, 이미다졸환, 피라졸환, 푸라잔환, 피란환, 피리딘환, 피리다진환, 피리미딘환 및 히드라진환이 포함된다. 복소환에 다른 복소환, 지방족 환 또는 방향족 환이 축합되어도 된다.

지방족 환기, 방향족 기 및 복소환기는 치환기를 가져도 된다. 치환기의 예에는, 알킬기 (예컨대, 메틸기, 에틸기, tert-부틸기), 치환 알킬기 (예컨대, 클로로메틸기, 히드록시메틸기, 염화트리메틸암모니아기), 알콕시기 (예컨대, 메톡시기), 할로겐 원자 (F, Cl, Br), 카르복실기, 아실기 (예컨대, 포르밀기), 아미노기, 술포기, 아릴기 (예컨대, 페닐기), 아릴옥시기 (예컨대, 페녹시기) 및 옥소가 포함된다.

본 발명에서 배향막에 배제 체적기를 갖는 폴리머를 사용하는 것이 바람직한 이유는 이하와 같다. 배제 체적기를 사용함으로써, 광학 이방성층에서 본 발명의 배향 상태를 보다 실현하기 쉬워진다. 액정분자가 있는 방향으로 늘어서는 이유에 배제 체적 효과를 들 수 있다 (예컨대, 「액정편람」, 액정편람 편집위원회편, 마루젠(주), 2000년, p.47). 배제 체적 효과란, 일정 체적내에 분자를 가장 치밀하게 채우려고 작용하는 효과이다. 예컨대, 막대형 분자라면, 막대에 따르도록 이웃하는 분자가 늘어서면 가장 치밀하게 분자를 채울 수 있다. 이러한 막대형의 분자를 배향막에 사용한 경우, 막대 (배제 체적기) 가 배향막면으로부터 돌출되는 상태로 하면, 다른 분자도 그 막대에 따르도록 늘어서고, 그 돌출된 상태나 돌출된 막대의 형상을 조정함으로써, 광학 이방성층에 있어서 본 발명의 배향 상태를 실현하기 쉬워지는 것으로 추정된다.

본 발명에서 배향막에 사용되는 폴리머는 수용성인 것이 바람직하다. 여기서 수용성 폴리머란, 적어도 물을 50질량% 이상 함유하는 수계 용매 (물에 첨가할 수 있는 수용성 용매로는, 바람직하게는 알코올계 용매 (예컨대, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올), 에테르계 용매 (예컨대, 테트라히드로푸란), 케톤계 용매 (아세톤), 니트릴계 용매 (예컨대, 아세토니트릴), 아미드계 용매 (예컨대, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드) 등을 들 수 있다) 에 0.1질량% 이상 용해시키는 폴리머를 말하며, 바람직하게는 0.1질량% 이상 용해시키는 폴리머이다.

폴리머에 수용성을 부여하는 치환기로는 예컨대, 유기 또는 무기의 염기와 반응하여 염을 형성하는 치환기 (예컨대, 카르복실기, 술포기를 들 수 있다) 나 그 치환기가 형성한 염, 유기 또는 무기의 산과 반응하여 염을 형성하는 치환기 (예컨대, 1급 아미노기, 2급 아미노기, 3급 아미노기를 들 수 있다) 나 그 치환기가 형성된 염, 물과 수소 결합을 형성하는 치환기 (예컨대, 히드록시기, 메르캅토기, 에테르기를 들 수 있다), 염을 형성하는 치환기 (4급 아미노기를 들 수 있다) 가 바람직하게 사용된다. 특히, 유기 또는 무기의 염기와 반응하여 염을 형성하는 치환기 (예컨대, 카르복실기, 술포기를 들 수 있다) 나 그 치환기가 형성한 염이 바람직하다.

본 발명에서 배향막에 사용하는 폴리머로는, 일본 공개특허공보 2002-98828호에 기재된 화합물을 사용할 수 있다.

(배향막의 러빙 밀도)

배향막의 러빙 밀도와 배향막 계면에서의 액정성 화합물의 프리틸트각 사이에는, 러빙 밀도를 높게 하면 프리틸트각은 작아지고, 러빙 밀도를 낮게 하면 프리틸트각은 커지는 관계가 있으므로, 배향막의 러빙 밀도를 바꿈으로써, 프리틸트각을 조정할 수 있다.

배향막의 러빙 밀도를 바꾸는 방법으로는, 「액정편람」액정편람 편집위원회 편 (마루젠(주), 2000년) 에 기재되어 있는 방법을 사용할 수 있다. 러빙 밀도 (L) 는 식 (A) 로 정량화되어 있다.

식 (A) L^L=N^Ll^L (1+2πrn^L/60v^L)

식 (A) 중, N^L 은 러빙 횟수, l^L 은 러빙 롤러의 접촉 길이, r 는 롤러의 반경, n^L은 롤러의 회전수 (rpm), v^L 은 스테이지 이동속도 (초속) 이다.

러빙 밀도를 높게 하기 위해서는, 러빙 횟수를 늘리거나, 러빙 롤러의 접촉 길이를 길게 하거나, 롤러의 반경을 크게 하거나, 롤러의 회전수를 크게 하거나, 스테이지 이동속도를 느리게 하는 등의 방법을 채용하면 되고, 한편 러빙 밀도를 낮게 하기 위해서는, 이 반대로 하면 된다.

[투명 지지체]

본 발명에서 채용하는 투명 지지체로는, 주로 광학적 등방성이고, 광투과율이 80% 이상이면, 특별히 재료의 제한은 없지만, 폴리머 필름이 바람직하다.

폴리머의 구체예로서, 셀룰로오스에스테르류 (예컨대, 셀룰로오스아세테이 트, 셀룰로오스트리아세테이트)), 노르보르넨계 폴리머, 폴리(메스)아크릴레이트에스테르류의 필름 등을 들 수 있으며, 시판 중인 많은 폴리머를 적합하게 사용할 수 있다. 이 중, 광학 성능의 관점에서 셀룰로오스에스테르류가 바람직하고, 셀룰로오스의 저급 지방산 에스테르가 더욱 바람직하다. 저급 지방산이란, 탄소 원자수가 6 이하인 지방산으로, 탄소 원자수는 2 (셀룰로오스아세테이트), 3 (셀룰로오스프로피오네이트) 또는 4 (셀룰로오스부틸레이트) 인 것이 바람직하다. 셀룰로오스트리아세테이트가 특히 바람직하다. 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트나 셀룰로오스아세테이트부틸레이트와 같은 혼합 지방산 에스테르를 사용해도 된다. 또한, 종래 알려진 폴리카보네이트나 폴리술폰과 같은 복굴절이 발현되기 쉬운 폴리머이더라도 국제공개 제00/26705호 팜플렛에 기재된 분자를 수식함으로써 그 발현성을 저하시킨 것을 사용할 수도 있다.

이하, 투명 지지체로서 바람직하게 사용되는 셀룰로오스에스테르 (특히, 셀룰로오스) 에 대하여 상세히 설명한다. 셀룰로오스에스테르로는, 아세틸화도가 55.0～62.5% 인 셀룰로오스아세테이트를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 아세틸화도가 57.0～62.0% 인 것이 더욱 바람직하다. 아세틸화도란, 셀룰로오스 단위질량 당 결합 아세트산량을 의미한다. 아세틸화도는, ASTM D-817-91 (셀룰로오스아세테이트 등의 시험법) 에 있어서의 아세틸화도의 측정 및 계산에 따른다.

셀룰로오스에스테르의 점도평균중합도 (DP) 는 250 이상인 것이 바람직하고, 290 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 본 발명에 사용하는 셀룰로오스에스테르는 겔 투과 크로마토그래피에 의한 Mw/Mn (Mw 는 질량평균분자량, Mn 은 수평 균분자량) 의 분자량 분포가 좁은 것이 바람직하다. 구체적인 Mw/Mn 의 값으로는 1.0～1.7 인 것이 바람직하고, 1.3～1.65 인 것이 보다 바람직하며, 1.4～1.6 인 것이 더욱 바람직하다.

셀룰로오스에스테르에서는 셀룰로오스의 2위, 3위, 6위의 수산기가 전체 치환도의 1/3 씩 균등하게 분배되는 것이 아니라, 6위 수산기의 치환도가 작아지는 경향이 있다. 셀룰로오스의 6위 수산기의 치환도가 2위, 3위에 비해 많은 쪽이 바람직하다. 전체의 치환도에 대해 6위의 수산기가 30%～40% 에서 아실기로 치환된 것이 바람직하고, 나아가서는 31% 이상이 바람직하고, 32% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 6 위의 치환도는 0.88 이상인 것이 바람직하다. 6 위 수산기는 아세틸기 이외에 탄소수 3 이상의 아실기 (예컨대, 프로피오닐기, 부티릴기, 발레로일기, 벤조일기, 아크릴로일기) 로 치환되어도 된다. 각 위치의 치환도의 측정은 NMR 에 의해 구할 수 있다. 6 위 수산기의 치환도가 높은 셀룰로오스에스테르는 일본 공개특허공보 평11-5851호의 단락번호 0043～0044 에 기재된 합성예 1, 단락번호 0048～0049 에 기재된 합성예 2, 단락번호 0051～0052 에 기재된 합성예 3 의 방법을 참조하여 합성할 수 있다.

투명 지지체로서 사용하는 폴리머 필름, 특히 셀룰로오스아세테이트 필름은 리타데이션을 조정하기 위해, 2개 이상의 방향족 환을 갖는 방향족 화합물을 리타데이션 상승제로서 사용하는 것도 가능하다. 이러한 리타데이션 상승제를 사용하는 경우, 리타데이션 상승제는 셀룰로오스아세테이트 100질량부에 대해 0.01～20질량부의 범위에서 사용한다. 리타데이션 상승제는 셀룰로오스아세테이트 100 질량부에 대해 0.05～15질량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하고, 0.1～10질량부의 범위에서 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 2 종류 이상의 방향족 화합물을 병용해도 된다.

방향족 화합물의 방향족 환에는 방향족 탄화수소환에 추가하여, 방향족성 헤테로환을 포함한다.

방향족 탄화수소환은 6원환 (즉, 벤젠환) 인 것이 특히 바람직하다.

방향족성 헤테로환은 일반적으로 불포화 헤테로환이다. 방향족성 헤테로환은 5원환, 6원환 또는 7원환인 것이 바람직하고, 5원환 또는 6원환인 것이 더욱 바람직하다. 방향족성 헤테로환은 일반적으로 최다 2중 결합을 갖는다. 헤테로 원자로는, 질소 원자, 산소 원자 및 황 원자가 바람직하고, 질소 원자가 더욱 바람직하다. 방향족성 헤테로환의 예에는, 푸란환, 티오펜환, 피롤환, 옥사졸환, 이소옥사졸환, 티아졸환, 이소티아졸환, 이미다졸환, 피라졸환, 푸라잔환, 트리아졸환, 피란환, 피리딘환, 피리다진환, 피리미딘환, 피라진환 및 1,3,5-트리아진환이 포함된다.

방향족 환으로는, 벤젠환, 푸란환, 티오펜환, 피롤환, 옥사졸환, 티아졸환, 이미다졸환, 트리아졸환, 피리딘환, 피리미딘환, 히드라진환 및 1,3,5-트리아진환이 바람직하고, 벤젠환 및 1,3,5-트리아진환이 더욱 바람직하다. 방향족 화합물은 하나 이상의 1,3,5-트리아진환을 갖는 것이 더욱 바람직하다.

방향족 화합물이 갖는 방향족 환의 수는 2～20 인 것이 바람직하고, 2～12 인 것이 보다 바람직하며, 2～8 인 것이 더욱 바람직하고, 2～6 인 것이 가장 바람 직하다.

2개의 방향족 환의 결합 관계는 (a) 축합환을 형성하는 경우, (b) 단결합으로 직결하는 경우 및 (c) 연결기를 개재하여 결합하는 경우로 분류할 수 있다 (방향족 환으로 인해, 스피로 결합은 형성할 수 없다). 결합 관계는 (a)～(c) 중 어느 것이어도 된다. 이러한 리타데이션 상승제에 대해서는 국제공개 제01/88574A1호 팜플렛, 국제공개 제00/2619A1호 팜플렛, 일본 공개특허공보 2000-111914호, 동 2000-275434호 각 공보, 일본 공개특허공보 2002-363343호 등에 기재되었다.

셀룰로오스아세테이트 필름은 조제된 셀룰로오스아세테이트 용액 (도핑) 으로부터 솔벤트 캐스트법에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 도핑에는 상기의 리타데이션 상승제를 첨가해도 된다.

도핑은 드럼 또는 밴드 상에 유연하고, 용매를 증발시켜 필름을 형성한다. 유연 전의 도핑은 고형분량이 18～35% 가 되도록 농도를 조정하는 것이 바람직하다. 드럼 또는 밴드의 표면은, 경면 상태로 마무리해 두는 것이 바람직하다. 솔벤트 캐스트법에 있어서의 유연 및 건조 방법에 대해서는, 미국특허 제2336310호, 동 2367603호, 동 2492078호, 동 2492977호, 동 2492978호, 동 2607704호, 동 2739069호, 동 2739070호, 영국특허 제640731호, 동 736892호의 각 명세서, 일본 특허공보 소45-4554호, 동 49-5614호, 일본 공개특허공보 소60-176834호, 동 60-203430호, 동 62-115035호의 각 공보에 기재가 있다.

도핑은 표면온도가 10℃ 이하의 드럼 또는 밴드 상에 유연하는 것이 바람직 하다. 유연하고 나서 2초 이상 바람을 쏘여 건조시키는 것이 바람직하다. 얻어진 필름을 드럼 또는 밴드로부터 박리하고, 다시 100℃ 부터 160℃ 까지 순차적으로 온도를 바꾼 고온풍으로 건조시켜 잔류 용제를 증발시킬 수도 있다. 이상의 방법은, 일본 특허공보 평5-17844호에 기재가 있다. 이 방법에 의하면, 유연에서 박리까지의 시간을 단축시키는 것이 가능하다. 이 방법을 실시하기 위해서는, 유연시의 드럼 또는 밴드의 표면온도에 있어서 도핑이 겔화될 필요가 있다.

조제한 셀룰로오스아세테이트 용액 (도핑) 을 사용하여 도핑을 2층 이상 유연함으로써 필름화할 수도 있다. 도핑은 드럼 또는 밴드 상에 유연하고, 용매를 증발시켜 필름을 형성한다. 유연 전의 도핑은 고형분량이 10～40% 가 되도록 농도를 조정하는 것이 바람직하다. 드럼 또는 밴드의 표면은 경면 상태로 마무리해 두는 것이 바람직하다.

복수의 셀룰로오스아세테이트 용액을 유연하는 경우, 투명 지지체의 진행방향에 간격을 두고 형성한 복수의 유연구로부터 셀룰로오스아세테이트를 함유하는 용액을 각각 유연시키고, 그것을 적층시키면서 필름을 제작해도 된다. 예컨대, 일본 공개특허공보 소61-158414호, 일본 공개특허공보 평1-122419호 및 일본 공개특허공보 평11-198285호의 각 공보에 기재된 방법을 사용할 수 있다. 또한, 2개의 유연구로부터 셀룰로오스아세테이트 용액을 유연함으로써 필름화해도 된다. 예컨대, 일본 특허공보 소60-27562호, 일본 공개특허공보 소61-94724호, 일본 공개특허공보 소61-947245호, 일본 공개특허공보 소61-104813호, 일본 공개특허공보 소 61-158413호 및 일본 공개특허공보 평6-134933호의 각 공보에 기재된 방법을 사용할 수 있다. 또한, 일본 공개특허공보 소56-162617호에 기재된 고점도 셀룰로오스아세테이트 용액의 흐름을 저점도의 셀룰로오스아세테이트 용액으로 감싸넣고, 고점도 및 저점도의 셀룰로오스아세테이트 용액을 동시에 압출하는 셀룰로오스아세테이트 필름의 유연 방법을 사용해도 된다.

셀룰로오스아세테이트 필름은, 추가로 연신 처리에 의해 리타데이션을 조정할 수 있다. 연신 배율은 0～100% 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 셀룰로오스아세테이트 필름을 연신하는 경우에는, 텐터 연신이 바람직하게 사용되고, 지상축을 고정밀도로 제어하기 위해, 좌우의 텐터 클립 속도, 이탈 타이밍 등의 차이를 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.

셀룰로오스에스테르 필름에는, 기계적 물성을 개량하기 위해, 또는 건조 속도를 향상시키기 위해 가소제를 첨가할 수 있다. 가소제로는, 인산에스테르 또는 카르복실산에스테르가 사용된다. 인산에스테르의 예에는, 트리페닐포스페이트 (TPP) 및 트리글리시딜포스페이트 (TCP) 가 포함된다. 카르복실산에스테르로는, 프탈산에스테르 및 시트르산에스테르가 대표적이다. 프탈산에스테르의 예에는, 디메틸프탈레이트 (DMP), 디에틸프탈레이트 (DEP), 디부틸프탈레이트 (DBP), 디옥틸프탈레이트 (DOP), 디페닐프탈레이트 (DPP) 및 디-2-에틸헥실프탈레이트 (DEHP) 가 포함된다. 시트르산에스테르의 예에는, O-아세틸시트르산트리에틸 (OACTE) 및 O-아세틸시트르산트리부틸 (OACTB) 이 포함된다. 그 밖의 카르복실산에스테르의 예에는, 올레산부틸, 리시놀산메틸아세틸, 세바스산디부틸, 여 러 가지의 트리멜리트산에스테르가 포함된다. 프탈산에스테르계 가소제 (DMP, DEP, DBP, DOP, DPP, DEHP) 가 바람직하게 사용되고, DEP 및 DPP 가 더욱 바람직하다. 가소제의 첨가량은 셀룰로오스에스테르의 양의 0.1～25질량% 인 것이 바람직하고, 1～20질량% 인 것이 보다 바람직하며, 3～15질량% 인 것이 더욱 바람직하다.

셀룰로오스에스테르 필름에는 열화 방지제 (예컨대, 산화 방지제, 과산화물분해제, 라디칼 금지제, 금속 불활성화제, 산 포획제, 아민) 나 자외선 방지제를 첨가해도 된다. 열화 방지제에 대해서는, 일본 공개특허공보 평3-199201호, 동 5-197073호, 동 5-194789호, 동 5-271471호, 동 6-107854호의 각 공보에 기재가 있다. 열화 방지제의 첨가량은, 조제하는 용액 (도핑) 의 0.01～1질량% 인 것이 바람직하고, 0.01～0.2질량% 인 것이 보다 바람직하다. 첨가량을 0.01질량% 이상으로 함으로써, 열화 방지제의 효과가 더욱 효과적으로 발휘된다. 또한, 첨가량을 1질량% 이하로 함으로써, 필름 표면으로의 열화 방지제의 블리드아웃 (스며 나옴) 을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

바람직한 열화 방지제의 예로는, 부틸화히드록시톨루엔 (BHT) 을 들 수 있다. 자외선 방지제에 대해서는, 일본 공개특허공보 평7-11056호에 기재가 있다.

셀룰로오스아세테이트 필름은 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 구체적인 방법으로는, 코로나 방전 처리, 글로우 방전 처리, 화염 처리, 산 처리, 알칼리 처리 또는 자외선 조사 처리를 들 수 있다. 또한, 일본 공개특허공보 평7-333433호에 기재된 바와 같이, 언더코팅층을 형성하는 것도 바람직하게 이용된다.

필름의 평면성을 유지하는 관점에서, 이들 처리에 있어서 셀룰로오스아세테이트 필름의 온도를 Tg (유리전이온도) 이하, 구체적으로는 150℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

셀룰로오스아세테이트 필름의 표면 처리는, 배향막 등과의 접착성의 관점에서, 산 처리 또는 알칼리 처리, 즉 셀룰로오스아세테이트에 대한 비누화 처리를 실시하는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 알칼리 비누화 처리를 예로 구체적으로 설명한다.

알칼리 비누화 처리는, 필름 표면을 알칼리 용액에 침지한 후, 산성 용액으로 중화하고, 물로 세정하여 건조시키는 사이클로 행해지는 것이 바람직하다. 알칼리 용액으로는, 수산화칼륨 용액, 수산화나트륨 용액을 들 수 있다. 수산화 이온의 규정 농도는 0.1～3.0N 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 0.5～2.0N 의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다. 알칼리 용액 온도는 실온 (예컨대, 25℃)～90℃ 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 40～70℃ 의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 셀룰로오스아세테이트 필름의 표면 에너지는 55mN/m 이상인 것이 바람직하고, 60～75mN/m 의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.

표면 에너지는 전술한 광학 이방성층의 표면 에너지의 산출 방법과 동일한 방법에 의해 구할 수 있다.

셀룰로오스아세테이트 필름의 두께는 5～500㎛ 의 범위가 바람직하고, 20～250㎛ 의 범위가 보다 바람직하며, 30～180㎛ 의 범위가 더욱 바람직하고, 30～110㎛ 의 범위가 가장 바람직하다.

[위상차판의 용도]

본 발명의 위상차판은 편광막과 조합하여 광학 소자의 용도에 제공할 수 있다. 또한, 투과형, 반사형 및 반투과형 액정표시장치에 편광막과 조합하여 적용함으로써, 시야각의 확대에 기여한다.

이하에, 본 발명의 위상차판을 이용한 광학 소자 및 액정표시장치에 대하여 설명한다.

[광학 소자]

본 발명의 위상차판과 편광막을 적층함으로써 광학 소자를 제작할 수 있다. 본 발명의 위상차판을 이용함으로써, 액정표시장치의 시야각을 확대할 수 있는 광학 소자를 제공할 수 있다.

상기 편광막에는, 요드계 편광막, 2색성 염료를 사용하는 염료계 편광막이나 폴리엔계 편광막이 있다. 요드계 편광막 및 염료계 편광막은 일반적으로 폴리비닐알코올계 필름을 사용하여 제조한다. 편광막의 편광축은 필름의 연신 방향에 수직한 방향에 상당한다.

편광막은 위상차판의 광학 이방성층 측에 적층하는 것이 바람직하다. 편광막의 위상차판을 적층한 측과 반대측의 면에 투명 보호막을 형성하는 것이 바람직하다. 투명 보호막은 광투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다. 투명 보 호막으로는, 셀룰로오스에스테르 필름이 바람직하고, 트리아세틸셀룰로오스 필름이 더욱 바람직하다. 셀룰로오스에스테르 필름은 솔벤트 캐스트법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 투명 보호막의 두께는 20～500㎛ 인 것이 바람직하고, 50～200㎛ 인 것이 보다 바람직하다.

[액정표시장치]

본 발명의 위상차판의 이용으로 인하여, 액정셀내에서 막대형 액정성분자의 대부분이 실질적으로 수평으로 배향되어 있는 표시모드 (예컨대, IPS, STN) 에 있어서 시야각이 확대된 액정표시장치를 제공할 수 있다. IPS (In-Plane Switching) 모드의 액정셀용 광학 보상 시트는 일본 공개특허공보 평10-54982호에 기재가 있다. 또한, STN (Super Twisted Nematic) 모드의 액정셀용 광학 보상 시트는 일본 공개특허공보 평9 -26572호에 기재가 있다.

본 발명에 있어서, 상기 기재된 공보를 참고로 하여 각종의 모드의 액정셀용 위상차판 (광학 보상 시트) 을 제작할 수 있다. 본 발명의 위상차판은 IPS, STN 모드와 같은 표시모드의 액정표시장치에 사용할 수 있다.

액정표시장치는 액정셀, 편광 소자 및 위상차판 (광학 보상 시트) 으로 이루어진다. 편광소자는 일반적으로 편광막과 보호막으로 이루어진다. 편광막과 보호막에 대해서는, 상기 광학 소자에서 설명한 것을 사용할 수 있다.

콜레스테릭 액정층

콜레스테릭 액정층에 위상차막을 적용하여 휘도 향상 필름으로서 사용할 수 있는 것이 일본 공개특허공보 2003-279379호 등에 기재되어 있다. USP5731886 호 명세서에는, 호메오트로픽 배향한 액정층을, 콜레스테릭 액정층과 1/4 파장판 사이에 배치한 휘도 향상 필름을 사용함으로써, 시각 특성이 개선된 반사 편광판이 얻어지는 것이 기재되었다.

본 발명의 발명자가 예의 검토한 결과, 본 발명에 개시된 2축 액정성 조성물을 사용한 위상차판을, 전술한 USP 5731886호 명세서에 기재되어 있는 호메오트로픽 배향한 액정층과 1/4 파장판 대신에, 콜레스테릭 액정층과 적층함으로써 현저히 시각 특성이 개선된 휘도 향상 필름을 제공할 수 있음이 명백해졌다.

콜레스테릭 액정층은 1층 이상의 가시광 영역에 선택 반사 파장을 갖는 원편광 분리층이다. 콜레스테릭 액정층은 반시계 방향 또는 시계 방향 중 어느 일방의 원편광을 반사시키고 다른 빛은 투과하는 특성을 나타내는 것 등을 들 수 있으며, 액정 폴리머의 배향물, 또는 액정 모노머의 배향물의 중합층에 의해 형성할 수 있다. 또한, 콜레스테릭 액정층은 이들의 복합층에 의해 형성할 수 있다. 구체적인 콜레스테릭 액정층에 관해서는, 예컨대, 일본 공개특허공보 2003-279737호의 단락번호 0020～0024, 및 일본 공개특허공보 2004-219540호의 단락번호 0016～0052 에 기재되었다.

본 발명의 위상차판을 휘도 향상 필름으로서 사용하는 경우에는 정면에서는 1/4 파장판으로서 기능하는 것이 바람직하다.

실시예

이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 순서 등은, 본 발명의 취지 를 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 한정되지 않는다.

실시예 1

1-1 배향막의 형성

하기의 아크릴산 코폴리머 (PA310) 및 트리에틸아민을 트리에틸아민이 아크릴산 코폴리머에 대해 20중량% 가 되도록, 메탄올과 물의 혼합 용매 (용적비=30/70) 에 용해시켜 5중량% 용액을 조제하였다.

상기 용액을 세정한 유리 기판 상에 도포하고, 100℃ 의 온풍으로 5분간 건조시키고, 그 표면을 러빙 처리하여 배향막을 형성하였다. 얻어진 배향막층의 막두께는 0.5㎛ 였다.

1-2 광학 이방성층의 형성

상기의 러빙한 배향막 상에, 하기의 조성을 갖는 광학 이방성층 도포액을 #4 의 와이어 바를 사용하여 도포하였다.

(광학 이방성층 도포액)

2축성 액정성 화합물 m-3 100질량부

하기 공기 계면측 배향 제어제 I-53 0.2질량부

하기 배향막측 배향 제어제 Z-(1) 0.2중량부

하기의 광중합 개시제 HJ-1 2.0질량부

Lucirin TPO-L (BASF사 (제)) 2.0질량부

메틸에틸케톤 250질량부

상기의 광학 이방성층을 도포한 필름을 60℃ 의 항온조 중에 넣고, 약 20초간에 걸쳐 필름온도가 50℃ 가 될 때까지 가열하고, 그대로 1분간 유지한 후, 이어서, 산소농도 2% 인 60℃ 의 항온조에 넣고, 30초 후에 600mJ/㎠ 의 자외선을 조사하여 광학 이방성층의 배향 상태를 고정하였다. 그 후, 실온까지 방랭하여 위 상차판을 제작하였다. 광학 이방성층의 두께는 1.82㎛ 였다.

얻어진 위상차판의 광학 이방성층에 있어서의 2축성의 판단과 경사각의 판단을, 자유 대좌를 구비한 편광 현미경으로 행하자, 광학 이방성층이 2축성을 나타내고, 그리고 굴절률이 가장 큰 방향이 투명 지지체면의 법선과 대략 평행하고, 굴절률이 가장 작은 방향이 투명 지지체면의 법선방향과 대략 직교하고 있으며, 또한 러빙방향과 직교함을 확인할 수 있었다.

얻어진 위상차판의 리타데이션의 각도 의존성을 측정한 결과, 굴절률 주축 n1＞n2＞n3 은, n3방향은 유리 기반면과 평행 (러빙방향에 직교) 하고, n1 방향은 유리 기반면에 대하여 수직이었다. 또한, (n1-n3)/(n1-n2) 를 구한 결과, 3.0 이었다.

실시예 2

2-1 배향막의 형성

하기 변성 폴리비닐알코올과 글루탈알데히드 (변성 폴리비닐알코올의 5질량%) 를 메탄올/물의 혼합 용매 (용적비=20/80) 에 용해하여 5질량% 의 용액을 조제하였다.

이 용액을 유리 기반 상에 도포하고, 100℃ 의 온풍으로 120초간 건조시킨 후, 러빙 처리를 행하여 배향막을 형성하였다. 얻어진 배향막의 막두께는 0.5 ㎛ 였다.

2-2 광학 이방성층의 형성

상기에서 제작한 러빙한 배향막 상에, 하기의 조성을 갖는 광학 이방성층 도포액을 스핀 코터를 사용하여 도포하였다.

(광학 이방성층 도포액)

ㆍ액정성 화합물 D-8 69.7질량부

ㆍ액정성 화합물 TO-3 30.3질량부

ㆍ공기 계면측 배향 제어제 P-16 0.2질량부

ㆍ상기 배향막측 배향 제어제 Z-(1) 1.5질량부

ㆍ이루가큐어 907 (나가세산업(주)) 1.0질량부

ㆍ클로로포름 400질량부

상기의 광학 이방성층을 도포한 유리 기반을 130℃ 의 항온조 중에 넣고, 120℃ 까지 가열하고, 그 후 95℃ 까지 냉각시키고, 그 온도에서 2분간 유지하였다. 다음으로, 산소농도 2% 의 80℃ 의 항온조에 넣고, 5분 후에 600mJ 의 자외선을 조사하여 광학 이방성층의 배향 상태를 고정하였다. 실온까지 방랭하여 위상차판을 제작하였다. 광학 이방성층의 두께는 1.0㎛ 였다.

얻어진 위상차판의 리타데이션의 각도 의존성을 측정한 결과, 굴절률 주축 n1＞n2＞n3 은, n3방향은 유리 기반면과 평행 (러빙방향에 직교) 하고, n1 방향은 유리 기반면에 대해 수직이었다. (n1-n3)/(n1-n2) 를 구한 결과, 4.0 이었다.

또한, 본 위상차판은 실시예 1 보다 바람직한 것이었다.

실시예 3

3-1 광학 이방성층의 형성

실시예 1 에서 제작한 러빙한 배향막 상에, 하기의 조성을 갖는 광학 이방성층 도포액을 스핀 코터를 사용하여 도포하였다.

(광학 이방성층 도포액)

ㆍ상기 액정성 화합물 D-8 68.8질량부

ㆍ상기 액정성 화합물 TO-3 31.2질량부

ㆍ공기 계면측 배향 제어제 P-16 0.2질량부

ㆍ배향막측 배향 제어제 Z-(1) 1.5중량부

ㆍ이루가큐어 907 (나가세산업(주)) 1.0질량부

ㆍ클로로포름 400질량부

상기의 광학 이방성층을 도포한 유리 기반을 130℃ 의 항온조 중에 넣고, 120℃ 까지 가열하고, 그 후 95℃ 까지 냉각시키고, 그 온도에서 2분간 유지하였다. 다음으로, 산소농도 2% 의 70℃ 의 항온조에 넣고, 5분 후에 600mJ 의 자외선을 조사하여 광학 이방성층의 배향 상태를 고정하였다. 실온까지 방랭하여 위상차판을 제작하였다. 광학 이방성층의 두께는 1.8㎛ 였다.

얻어진 위상차판의 리타데이션의 각도 의존성을 측정한 결과, 굴절률 주축 n1＞n2＞n3 은, n3방향은 유리 기반면과 수평이고, n1 방향은 유리 기반면에 대해 수직이었다. (n1-n3)/(n1-n2) 를 구한 결과, 2.0 이었다.

또한, 본 위상차판은 실시예 1 보다 바람직한 것이었다.

비교예 1

실시예 3 에 있어서, 배향막측 배향 제어제 Z-(1) 및 공기 계면측 배향 제어제 P-16 를 첨가하지 않고, 실시예 3 과 동일하게 광학 이방성층을 형성하였다. 본 비교예의 것은, 굴절률 최대의 방향이 광학 이방성층의 면내에 있고, 법선과 직교하는 방향이다.

얻어진 위상차판의 리타데이션의 각도 의존성을 측정한 결과, 굴절률 주축 n1＞n2＞n3 은, n3방향은 유리 기반면과 수직이고, n1 방향은 유리 기반면에 대해 수평 (러빙방향에 평행) 이었다. (n1-n3)/(n1-n2) 를 구한 결과, 2.0 이었다.

실시예 4

휘도 향상 필름의 제작

일본 공개특허공보 2003-27940호의 실시예에 기재된 방법에 준하여 콜레스테 릭 액정층으로 이루어진 원편광 분리층을 제작하였다.

실시예 3 에 기재된 방법으로 제작한 위상차판을, 상기 기술한 원편광 분리층의 선택 반사 파장이 짧은 측에 적층하였다. 이 때의 위상차판의 정면 리타데이션은 120㎚ 였다. 얻어진 위상차판의 리타데이션의 각도 의존성을 측정한 결과, 굴절률 주축 n1＞n2＞n3 은, n3방향은 유리 기반면과 수직이고, n1 방향은 유리 기반면에 대하여 수평 (러빙방향에 평행) 이었다. (n1-n3)/(n1-n2)를 구한 결과, 2.0 이었다.

얻어진 위상차판을 일본 공개특허공보 2003-27940 호의 실시예에 기재된 방법에 준하여, 원편광 분리층의 선택 반사 파장이 짧은 측에 점착제를 사용하여 접착시키고, 추가로 편광 필름을 접착시켜 광학 필름을 제작하였다. 상기에서 얻어진 광학 필름을 원편광 분리층이 반사층을 갖는 면광원 상에 배치하여 조명 장치를 제작하였다. 이 조명 장치의 광출사측 (편광 필름측) 에 액정셀을 설치한 액정표시장치를 사용하여, 비스듬하게 보았을 때의 색상을 평가하였다. 비스듬하게 보았을 때의 색상은 백색으로, 정면과 대략 변화가 없었다.

비교예 2

실시예 4 에 있어서, 위상차판에 1축 연신의 폴리카보네이트 필름 (두께 70㎛, 리타데이션 120㎚) 을 사용하였다. 비스듬하게 보았을 때의 색상은 청색으로, 정면과는 크게 달랐다.

본 발명에 의하면, 액정성 화합물을 사용하여 연신 조작을 행하지 않고, 광 학 이방성층이 2축성을 나타내고, 또한 가장 작은 굴절률방향이 위상차판의 투명 지지체면의 법선방향과 대략 직교하고, 또한 가장 큰 굴절률방향이 투명 지지체면의 법선방향과 대략 평행한 광학 특성을 갖는 위상차판, 및 이 위상차판을 사용한 광학 소자를 제공할 수 있다.

Claims

투명 지지체 위에, 1층 이상의 광학 이방성층을 갖는 위상차판으로서,

상기 광학 이방성층의 1층 이상이 2축성을 나타내고, 또한 액정상을 발현하는 화합물을 함유하고,

또한 상기 광학 이방성층의 굴절률이 가장 큰 방향이 상기 투명 지지체면과 이루는 각이 75～105°인 것을 특징으로 하며,

상기 광학 이방성층은 양의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물과, 음의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물을 함유하고,

상기 양의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물 및/또는 상기 음의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물은 배향막측 계면 제어제를 함유하는, 위상차판.
제 1 항에 있어서,

상기 2축성을 나타내고 액정상을 발현하는 화합물은 중합성 화합물 및/또는 고분자 화합물인, 위상차판.
제 1 항에 있어서,

상기 광학 이방성층의 굴절률이 가장 작은 방향과 상기 투명 지지체면의 법선방향이 이루는 각은, 상기 투명 지지체측 계면 및 공기측 계면 모두에서 75～105°이고,

또한 상기 광학 이방성층의 굴절률이 가장 큰 방향과 상기 투명 지지체가 이루는 각은, 상기 투명 지지체측 계면과 공기측 계면 모두에서 75～105°인, 위상차판.
제 1 항에 있어서,

상기 양의 복굴절성을 갖는 액정상을 발현하는 액정성 조성물은 판형 형상을 갖는 화합물을 함유하는, 위상차판.
제 1 항에 있어서,

상기 투명 지지체와 1층 이상의 상기 광학 이방성층 사이에 배향막을 갖는, 위상차판.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 배향막측 계면 제어제는 오늄염인, 위상차판.
제 7 항에 있어서,

상기 배향막은 소수성 기 및/또는 배제 체적기를 갖는 폴리머를 함유하는, 위상차판.
편광막과, 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 위상차판과, 콜레스테릭 액정층으로 이루어진 광학 이방성층을 이 순서로 적층하여 이루어진, 광학 소자.