KR102202105B1 - 중합성 액정 조성물 - Google Patents

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Abstract

스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물, 레벨링제 및 용제를 포함하는 중합성 액정 조성물로서, 레벨링제가, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며, 레벨링제의 함유량이, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하인 중합성 액정 조성물.

Description

중합성 액정 조성물{POLYMERIZABLE LIQUID CRYSTAL COMPOSITION}
본 발명은 중합성 액정 조성물에 관한 것이다.
액정 표시 장치에는 편광 필름, 위상차 필름 등의 광학 필름이 이용되고 있다. 또한, 일본 특허 공표 2008-547062호 공보에는, 이러한 광학 필름을 제조하기 위한, 중합성 액정 화합물, 광중합 개시제 및 용제를 포함하는 중합성 액정 조성물이 개시되어 있다.
본 발명은,
[1] 스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물, 레벨링제 및 용제를 포함하는 중합성 액정 조성물로서, 레벨링제가, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며, 레벨링제의 함유량이, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하인 중합성 액정 조성물;
[2] 중합성 액정 화합물이, 스메틱상을 나타내는 온도와 등방상을 나타내는 온도 사이에서, 네마틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물인 [1]에 기재한 중합성 액정 조성물;
[3] 또한, 2색성 색소를 포함하는 [1] 또는 [2]에 기재한 중합성 액정 조성물;
[4] [1]∼[3] 중 어느 것에 기재한 중합성 액정 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 얻어지는 광학 필름;
[5] 하기 공정(1), 공정(2) 및 공정(3)을 포함하는 광학 필름의 제조 방법;
공정(1) : [1]∼[3] 중 어느 것에 기재한 중합성 액정 조성물을 기판에 도포하여 도포막을 얻는 공정
공정 (2) : 공정(1)에서 얻어진 도포막 중에 액정상을 형성시키는 공정
공정 (3) : 공정(2)에서 얻어진 액정상이 형성된 막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 광학 필름을 얻는 공정
[6] 액정상이 스메틱상인 [5]에 기재한 제조 방법;
[7] 공정(2)이, 공정(1)에서 얻어진 도포막을, 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱상으로 전이하는 온도 이상으로 가열하고, 이어서 상기 중합성 액정 화합물이 스메틱상을 나타내는 온도까지 냉각함으로써, 상기 중합성 액정 화합물이 스메틱상으로 배향한 막을 얻는 공정인 [5] 또는 [6]에 기재한 제조 방법;
[8] [4]에 기재한 광학 필름을 포함하는 표시 장치;
[9] [5]에 기재한 제조 방법에 의해 얻어진 광학 필름을 포함하는 표시 장치;
[10] [6] 또는 [7]에 기재한 제조 방법에 의해 얻어진 광학 필름을 포함하는 표시 장치
등을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 표시 장치의 하나인 액정 표시 장치(10)를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 표시 장치의 하나인 액정 표시 장치(24)를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 표시 장치의 하나인 EL 표시 장치(30)를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 표시 장치의 하나인 EL 표시 장치(44)를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 표시 장치의 하나인 투사형 액정 표시 장치를 나타내는 개략도이다.
본 발명에 있어서, "광학 필름"이란, 빛을 투과할 수 있는 필름으로서, 광학적인 기능을 갖는 필름을 말한다. 광학적인 기능이란, 흡수, 반사, 회절, 산란, 굴절, 복굴절 등을 의미한다.
광학 필름의 일종인 위상차 필름은, 직선 편광을 원 편광이나 타원 편광으로 변환하거나, 반대로 원 편광 또는 타원 편광을 직선 편광으로 변환하거나 하기 위해서 이용된다.
광학 필름의 일종인 편광 필름은, 편광하고 있지 않은 입사광을 직교하는 2개의 편광 성분으로 분해하여, 한 쪽의 편광 성분을 투과시키고, 또 한 쪽의 편광 성분을 흡수하기 위해서 이용된다. 투과하는 편광 성분의 축 방향을 투과축, 흡수하는 편광 성분의 축 방향을 흡수축이라고 한다.
본 발명의 중합성 액정 조성물은, 스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물, 레벨링제 및 용제를 포함하고, 레벨링제는, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며, 레벨링제의 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하이다.
중합성 액정 화합물은, 중합성 기를 지니고, 또한, 액정성을 나타내는 화합물이다. 중합성 기는 중합성 액정 화합물의 중합 반응에 관여하는 기를 의미한다.
중합성 액정 화합물은 스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물이며, 스메틱상을 나타내는 온도와 등방상을 나타내는 온도와의 사이에서, 네마틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물인 것이 바람직하다. 중합성 액정 화합물이 이러한 화합물이라면, 수평 배향의 스메틱상을 용이하게 얻을 수 있는 경향이 있다.
스메틱상으로서는, 스메틱 A상, 스메틱 B상, 스메틱 D상, 스메틱 E상, 스메틱 F상, 스메틱 G상, 스메틱 H상, 스메틱 I상, 스메틱 J상 및 스메틱 K상을 들 수 있다. 그 중에서도, 스메틱 B상, 스메틱 F상 및 스메틱 I상이 바람직하고, 스메틱 B상이 보다 바람직하다. 중합성 액정 화합물이 나타내는 액정상이 이들 액정상이라면, 배향 질서도가 높은 광학 필름을 얻을 수 있다.
중합성 액정 조성물로서는, 식(1)으로 표시되는 화합물(이하 「화합물(1)」이라고 하는 경우가 있음)을 들 수 있다.
U1-V1-W1-X1-Y1-X2-Y2-X3-W2-V2-U2 (1)
[식(1) 중, X1, X2 및 X3은, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 p-페닐렌기 또는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기를 나타낸다. 단, X1, X2 및 X3 중 적어도 하나는, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 p-페닐렌기를 나타낸다.
Y1 및 Y2는, 서로 독립적으로, -CH2CH2-, -CH2O-, -COO-, -OCOO-, 단결합, -N=N-, -CRa=CRb-, -C≡C- 또는 CRa=N-을 나타낸다.
Ra 및 Rb는 서로 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다.
U1은 수소 원자 또는 중합성 기를 나타낸다.
U2는 중합성 기를 나타낸다.
W1 및 W2는 서로 독립적으로 단결합, -O-, -S-, -COO- 또는 OCOO-를 나타낸다.
V1 및 V2는 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기를 나타내고, 이 알칸디일기에 포함되는 -CH2-는 -O-, -S- 또는 NH-로 치환되어 있더라도 좋다]
X1, X2 및 X3은, 서로 독립적으로, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 p-페닐렌기, 또는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 시클로헥산-1,4-디일기이다. 단, X1, X2 및 X3 중 적어도 하나는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 1,4-페닐렌기이다.
X1, X2 및 X3 중 적어도 2개는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 p-페닐렌기인 것이 바람직하다.
상기 p-페닐렌기는 무치환인 것이 바람직하다. 상기 시클로헥산-1,4-디일기는 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기인 것이 바람직하고, 이들은 무치환인 것이 보다 바람직하다.
p-페닐렌기가 갖고 있더라도 좋은 치환기로서는, 메틸기, 에틸기, 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기, 시아노기 및 플루오로기(불소 원자), 클로로기(염소 원자), 브로모기(브롬 원자) 등의 할로게노기(할로겐 원자)를 들 수 있다.
시클로헥산-1,4-디일기가 갖고 있더라도 좋은 치환기로서는, 메틸기, 에틸기, 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기, 시아노기 및 플루오로기(불소 원자), 클로로기(염소 원자), 브로모기(브롬 원자) 등의 할로게노기(할로겐 원자)를 들 수 있다. 시클로헥산-1,4-디일기의 -CH2-는 -O-, -S- 또는 NR-로 치환되어 있더라도 좋다. R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기이다.
Y1 및 Y2는 서로 독립적으로 -CH2CH2-, -CH2O-, -COO-, -OCOO-, 단결합, -N=N-, -CRa=CRb-, -C≡C- 또는 CRa=N-이다. 이들 기의 결합 위치는 어느 방향이라도 좋다.
Ra 및 Rb는 서로 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1∼4의 알킬기이다. 탄소수 1∼4의 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, 부틸기 등을 들 수 있다.
Y1은 -CH2CH2-, -COO- 또는 단결합인 것이 바람직하다.
Y2는 -CH2CH2- 또는 CH2O-인 것이 바람직하다.
U1은 수소 원자 또는 중합성 기이며, 바람직하게는 중합성 기이다. U2는 중합성 기이다. U1 및 U2는 함께 광중합성 기인 것이 바람직하다. "광중합성 기"란, 광중합 개시제로부터 발생한 활성 라디칼이나 산 등에 의해서 중합에 관여할 수 있는 기를 의미한다.
U1 및 U2는 동일한 종류의 기인 것이 바람직하다.
중합성 기로서는, 비닐기, 비닐옥시기, 1-클로로비닐기, 이소프로페닐기, 4-비닐페닐기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 옥시라닐기, 옥세타닐기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기, 비닐옥시기, 옥시라닐기 및 옥세타닐기가 바람직하고, 아크릴로일옥시기가 보다 바람직하다.
V1 및 V2는 서로 독립적으로 치환기를 갖고 있더라도 좋은 탄소수 1∼20의 알칸디일기이며, 이 알칸디일기에 포함되는 -CH2-는 -O-, -S- 또는 NH-로 치환되더라도 좋다.
탄소수 1∼20의 알칸디일기로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, 프로판-1,3-디일기, 부탄-1,3-디일기, 부탄-1,4-디일기, 펜탄-1,5-디일기, 헥산-1,6-디일기, 헵탄-1,7-디일기, 옥탄-1,8-디일기, 데칸-1,10-디일기, 테트라데칸-1,14-디일기 및 이코산-1,20-디일기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 탄소수 2∼12의 알칸디일기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼12의 알칸디일기이다.
상기 알칸디일기가 갖고 있더라도 좋은 치환기로서는, 시아노기 및 플루오로기(불소 원자), 클로로기(염소 원자), 브로모기(브롬 원자) 등의 할로게노기(할로겐 원자)를 들 수 있다.
무치환의 알칸디일기가 바람직하고, 무치환의 직쇄상 알칸디일기가 보다 바람직하다.
W1 및 W2는 서로 독립적으로 단결합, -O-, -S-, -CO-O- 또는 -O-CO-0-이며, 바람직하게는 단결합 또는 -O-이다.
화합물(1)로서는 식(1-1)∼식(1-21)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다. 하기 식 중, 시클로헥산-1,4-디일기는, 트랜스-시클로헥산-1,4-디일기인 것이 바람직하다.
Figure 112020022610658-pat00001
Figure 112020022610658-pat00002
화합물(1)의 함유량은, 중합성 액정 조성물의 고형분 100 질량%에 대하여, 70∼99.9 질량%가 바람직하고, 90∼99.9 질량%가 보다 바람직하다. 상기 범위 내라면, 화합물의 배향성이 높아지는 경향이 있다. 본 명세서 중, "고형분"이란, 중합성 액정 조성물의 전체 성분 중, 용제 이외의 성분을 의미한다. 2종 이상의 화합물(1)을 이용하더라도 좋다.
레벨링제는, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이다. 레벨링제란, 중합성 액정 조성물의 유동성을 조정하여, 도포한 막을 평탄하게 하는 기능을 갖는 것으로, 계면활성제 등을 들 수 있다.
폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는, BYK-350, BYK-352, BYK-353, BYK-354, BYK-355, BYK-358N, BYK-361N, BYK-380, BYK-381, BYK-392(모두 상품명 : BYK Chemie사 제조) 등을 들 수 있다.
불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로서는, 메가팍크(상품명) R-08, 동 R-30, 동 R-90, 동 F-410, 동 F-411, 동 F-443, 동 F-445, 동 F-470, 동 F-471, 동 F-477, 동 F-479, 동 F-482, 동 F-483(이상, 모두 DIC(주)제조), 사프론(상품명) S-381, 동 S-382, 동 S-383, 동 S-393, 동 SC-101, 동 SC-105, KH-40, SA-100(이상, 전부 AGC세이미케미칼(주) 제조), 상품명 E1830, 동 E5844((주)다이킨파인 케미칼 겡큐죠 제조), 에프톱(상품명) EF301, 동 EF303, 동 EF351, 동 EF352(이상, 전부 미츠비시 마테리알 덴시 카세이(주) 제조) 등을 들 수 있다.
레벨링제의 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하이며, 바람직하게는 0.5 질량부 이상 3 질량부 이하이다. 레벨링제의 함유량이 상기한 범위 내이면, 중합성 액정 조성물에 포함되는 성분을 수평 배향시키는 것이 용이하고, 또한 얻어지는 광학 필름이 평활하게 되는 경향이 있다. 레벨링제의 함유량이 5 질량부를 넘으면, 얻어지는 광학 필름에 얼룩짐이 생기기 쉽다. 이들 레벨링제는 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제 및 불소 원자 함유 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 이용되고, 2 종류 이상을 병용해도 좋다.
레벨링제가 폴리아크릴레이트 화합물, 불소 원자 함유 화합물 또는 그 양방인 것이 바람직하다.
본 발명의 중합성 액정 조성물은 2색성 색소를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 중합성 액정 조성물이 2색성 색소를 포함하면, 얻어지는 광학 필름은 편광 필름으로서의 기능을 갖는다. 2색성 색소란, 분자의 장축 방향에서의 흡광도와 단축 방향에서의 흡광도가 다른 성질을 갖는 색소를 말한다.
2색성 색소는 염료라도 좋고, 안료라도 좋다. 2색성 색소로서는, 300∼700 nm에 극대 흡수 파장을 갖는 2색성 색소가 바람직하다. 2색성 색소로서는, 아크리딘 색소, 옥사진 색소, 시아닌 색소, 나프탈렌 색소, 아조 색소 및 안트라퀴논 색소를 들 수 있다. 2종 이상의 2색성 색소를 조합하여 이용하더라도 좋다.
2색성 색소로서는 아조 색소가 바람직하다. 아조 색소로서는, 모노아조 색소, 비스아조 색소, 트리스아조 색소, 테트라키스아조 색소 및 스틸벤아조 색소를 들 수 있고, 비스아조 색소 및 트리스아조 색소가 바람직하다.
아조 색소로서는, 식(2)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
A1(-N=N-A2)p-N=N-A3 (2)
[식(2) 중, A1 및 A3은, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 페닐기, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 나프틸기 또는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 1가의 복소환기를 나타낸다. A2는, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 p-페닐렌기, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 나프탈렌-1,4-디일기 또는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 2가의 복소환기를 나타낸다. p는 1∼4의 정수를 나타낸다. p가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 A2는 서로 동일하더라도 다르더라도 좋다]
1가의 복소환기로서는, 퀴놀린환, 티아졸환, 벤조티아졸환, 티에노티아졸환, 이미다졸환, 벤조이미다졸환, 옥사졸환, 벤조옥사졸환 등의 복소환에서 1개의 수소 원자를 뺀 기를 들 수 있다. 또한, 2가의 복소환기로서는, 상기한 복소환에서 2개의 수소 원자를 제한 기를 들 수 있다.
A1 및 A3에서의 페닐기, 나프틸기 및 1가의 복소환기 및 A2에서의 p-페닐렌기, 나프탈렌-1,4-디일기 및 2가의 복소환기가 갖고 있더라도 좋은 치환기로서는, 메틸기, 에틸기, 부틸기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 등의 탄소수 1∼4의 알콕시기; 트리플루오로메틸기 등의 탄소수 1∼4의 불화알킬기; 시아노기; 니트로기; 플루오로기, 클로로기, 브로모기 등의 할로게노기; 아미노기; 디에틸아미노기, 피롤리디노기 등의 탄소수 1∼4의 알킬기로 치환된 아미노기(아미노기로 치환된 2개의 알킬기가 서로 결합하여 탄소수 2∼8의 알칸디일기를 형성하고 있더라도 좋음)를 들 수 있다.
아조 색소로서는, 하기 식(2-1)∼(2-6)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure 112020022610658-pat00003
Figure 112020022610658-pat00004
[식(2-1)∼(2-6) 중, B1∼B20은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 알콕시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 탄소수 1∼4의 알킬기로 치환된 아미노기(아미노기로 치환된 2개의 알킬기가 서로 결합하여 탄소수 2∼8의 알칸디일기를 형성하고 있더라도 좋음), 클로로기(염소 원자) 또는 트리플루오로메틸기를 나타낸다. n1∼n4는 각각 독립적으로 0∼3의 정수를 나타낸다]
안트라퀴논 색소로서는 식(2-7)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure 112020022610658-pat00005
[식(2-7) 중, R1∼R8은 각각 독립적으로 수소 원자, -Rx, 아미노기, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타내고, Rx는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다]
아크리딘 색소로서는 식(2-8)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure 112020022610658-pat00006
[식(2-7) 중, R9∼R15는 각각 독립적으로 수소 원자, -Rx, 아미노기, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타내고, Rx는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다]
옥사존 색소로서는 식(2-9)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure 112020022610658-pat00007
[식(2-9) 중, R9∼R15는 각각 독립적으로 수소 원자, -Rx, 아미노기, -NHRx, -NRx 2, -SRx 또는 할로겐 원자를 나타내고, Rx는 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼12의 아릴기를 나타낸다]
Rx에서의 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기를 들 수 있다.
Rx에서의 탄소수 6∼12의 아릴기로서는, 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 및 나프틸기를 들 수 있다.
시아닌 색소로서는, 식(2-10)으로 표시되는 화합물 및 식(2-11)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure 112020022610658-pat00008
[식(2-10) 중, D1 및 D2는 각각 독립적으로 식(2-10a)∼식(2-10d)으로 표시되는 기를 나타낸다.
Figure 112020022610658-pat00009
n5는 1∼3의 정수를 나타낸다]
Figure 112020022610658-pat00010
[식(2-11) 중, D3 및 D4는 각각 독립적으로 식(2-11a)∼식(2-11h)으로 표시되는 기를 나타낸다.
Figure 112020022610658-pat00011
n6은 1∼3의 정수를 나타낸다]
2색성 색소의 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여 50 질량부 이하가 바람직하고, 0.1 질량부 이상 20 질량부 이하가 보다 바람직하고, 0.1 질량부 이상 10 질량부 이하가 더욱 바람직하다. 상기 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고 중합할 수 있다. 2색성 색소의 함유량이 50 질량부를 넘으면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽힐 우려가 있기 때문에, 바람직하지 못하다.
용제로서는, 중합성 액정 조성물의 각 성분을 용해할 수 있는 용제가 바람직하다. 또한, 중합성 액정 조성물의 중합 반응에 불활성인 용제인 것이 바람직하다.
용제로서는, 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 젖산에틸 등의 에스테르 용제, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 2-헵타논, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제, 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제, 아세토니트릴 등의 니트릴 용제, 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 용제 및 클로로포름, 클로로벤젠 등의 염소 함유 용제를 들 수 있다. 이들 용제는, 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종 이상을 조합시켜 이용하더라도 좋다.
용제의 함유량은 중합성 액정 조성물 전량에 대하여 50∼98 질량%가 바람직하다. 용제가 98 질량% 이하이면, 중합성 액정 조성물로부터 얻어지는 광학 필름의 막 두께가 지나치게 얇아지지 않아, 광학 필름으로서 필요한 특성을 갖는 광학 필름을 용이하게 얻을 수 있다. 용제가 50 질량% 이상이면, 중합성 액정 조성물의 점도가 낮아, 도막의 막 두께에 얼룩짐이 생기기 어렵게 되는 경향이 있다.
본 발명의 중합성 액정 조성물은 중합 개시제를 포함하고 있더라도 좋다. 중합 개시제는, 중합성 액정 화합물의 중합 반응을 개시하는 화합물이며, 빛 및/또는 열의 작용에 의해 활성 라디칼이나 산을 발생한다. 그 중에서도, 빛의 작용에 의해 활성 라디칼 또는 산을 발생하는 중합 개시제, 즉 광중합 개시제인 것이 바람직하고, 광 조사에 의해 라디칼을 발생하는 광중합 개시제가 보다 바람직하다.
광중합 개시제로서는, 벤조인 화합물, 벤조페논 화합물, 알킬페논 화합물, 아실포스핀옥사이드 화합물, 트리아진 화합물, 요오드늄염 및 술포늄염을 들 수 있다.
벤조인 화합물로서는, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르 및 벤조인이소부틸에테르를 들 수 있다.
벤조페논 화합물로서는, 벤조페논, o-벤조일안식향산메틸, 4-페닐벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 3,3',4,4'-테트라(tert-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논 및 2,4,6-트리메틸벤조페논을 들 수 있다.
알킬페논 화합물로서는, 디에톡시아세토페논, 2-메틸-2-모르폴리노-1-(4-메틸티오페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1,2-디페닐-2,2-디메톡시에탄-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤 및 2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판-1-온의 올리고머를 들 수 있다.
아실포스핀옥사이드 화합물로서는, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드를 들 수 있다.
트리아진 화합물로서는, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시페닐)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시나프틸)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-(4-메톡시스티릴)-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(5-메틸푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(푸란-2-일)에테닐]-1,3,5-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(4-디에틸아미노-2-메틸페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진 및 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[2-(3,4-디메톡시페닐)에테닐]-1,3,5-트리아진을 들 수 있다.
광중합 개시제로서는, 이르가큐어(Irgacure) 907, 이르가큐어 184, 이르가큐어 651, 이르가큐어 819, 이르가큐어 250, 이르가큐어 369(이상, 전부 치바·재팬(주) 제조), 세이쿠올(SEIKUOL) BZ, 세이쿠올 Z, 세이쿠올 BEE(이상, 전부 세코카가쿠(주) 제조), 카야큐어(kayacure) BP100(니혼카야쿠(주) 제조), 카야큐어 UVI-6992(다우사 제조), 아데카옵토마 SP-152 또는 아데카옵토마 SP-170(이상, 전부 (주)ADEKA 제조), TAZ-A, TAZ-PP(이상, 니혼시이벨헤그나사 제조) 및 TAZ-104(산와케미컬사 제조) 등, 시판되는 광중합 개시제도 이용할 수 있다.
열중합 개시제로서는, 아조비스이소부티로니트릴 등의 아조 화합물 및 과산화수소, 과황산염, 과산화벤조일 등의 과산화물을 들 수 있다.
중합 개시제의 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하고, 0.5∼8 질량부가 더욱 바람직하다. 상기 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고 중합시킬 수 있다.
중합 개시제로서 광중합 개시제를 이용하는 경우, 광증감제를 병용하더라도 좋다. 광증감제로서는, 크산톤, 티오크산톤 등의 크산톤 화합물(예컨대, 2,4-디에틸티오크산톤, 2-이소프로필티오크산톤 등), 안트라센, 알콕시기 함유 안트라센(예컨대, 디부톡시안트라센 등) 등의 안트라센 화합물, 페노티아진 및 루브렌을 들 수 있다.
광증감제를 이용함으로써, 중합성 액정 화합물의 중합을 고감도화할 수 있다. 광증감제의 사용량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하고, 0.5∼8 질량부가 더욱 바람직하다.
본 발명의 중합성 액정 조성물은, 중합 금지제를 포함하고 있더라도 좋다. 본 발명의 중합성 액정 조성물이 중합 금지제를 포함함으로써, 중합성 액정 화합물의 중합이 제어하기 쉽게 되어, 본 발명의 중합성 액정 조성물의 안정성을 향상시킬 수 있다.
중합 금지제로서는, 히드로퀴논, 알콕시기 함유 히드로퀴논, 알콕시기 함유 카테콜(예컨대 부틸카테콜 등), 피로갈롤, 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시라디칼 등의 라디칼 보충제, 티오페놀류, β-나프틸아민류 및 β-나프톨류를 들 수 있다.
중합 금지제의 함유량은, 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여, 0.1∼30 질량부가 바람직하고, 0.5∼10 질량부가 보다 바람직하고, 0.5∼8 질량부가 더욱 바람직하다. 상기 범위 내라면, 중합성 액정 화합물의 배향을 어지럽히지 않고 중합시킬 수 있다.
본 발명의 광학 필름은 본 발명의 중합성 액정 조성물에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 얻어진다.
본 발명의 광학 필름은 하기 공정(1), 공정(2) 및 공정(3)을 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있다:
공정(1) : 본 발명의 중합성 액정 조성물을 기판에 도포하여 도포막을 얻는 공정
공정(2) : 공정(1)에서 얻어진 도포막 중에 액정상을 형성시키는 공정
공정(3) : 공정(2)에서 얻어진 액정상이 형성된 막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써 광학 필름을 얻는 공정.
기판에의 도포 방법으로서는, 압출 코팅법, 다이렉트 그라비아 코트법, 리버스 그라비아 코트법, CAP 코트법, 다이 코트법, 딥 코트법, 바 코트법 및 스핀 코트법을 들 수 있다.
기판으로서는, 유리, 플라스틱 시트, 플라스틱 필름 및 투광성 필름을 들 수 있다. 투광성 필름으로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 노르보르넨계 폴리머 등의 폴리올레핀 필름, 폴리비닐알코올 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리메타크릴산에스테르 필름, 폴리아크릴산에스테르 필름, 셀룰로오스에스테르 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리술폰 필름, 폴리에테르술폰 필름, 폴리에테르케톤 필름, 폴리페닐렌술피드 필름 및 폴리페닐렌옥사이드 필름을 들 수 있다.
기판을 이용함으로써, 광학 필름을 제조하거나, 운반하거나, 보관하거나 할 때에 찢어짐 등이 없고, 용이하게 취급할 수 있다.
본 발명의 광학 필름의 제조 방법에 있어서, 기판에는 배향막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 경우, 본 발명의 중합성 액정 조성물은 배향막 상에 도포한다. 배향막은, 본 발명의 중합성 액정 조성물의 도포 등에 의해 용해되지 않는 용제 내성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 용제의 제거나 액정의 배향을 위한 가열 처리에 있어서의 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 더욱이, 러빙에 의한 마찰 등에 의한 벗겨짐 등이 생기지 않는 배향막인 것이 바람직하다. 이러한 배향막으로서는, 배향성 폴리머 또는 배향성 폴리머를 함유하는 조성물을 함유하는 것이 바람직하다.
상기 배향성 폴리머로서는, 분자 내에 아미드 결합을 갖는 폴리아미드나 젤라틴류, 분자 내에 이미드 결합을 갖는 폴리이미드 및 그 가수분해물인 폴리아믹산, 폴리비닐알코올, 알킬 변성 폴리비닐알코올, 폴리아크릴아미드, 폴리옥사졸, 폴리에틸렌이민, 폴리스티렌, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산에스테르류 등의 폴리머를 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리비닐알코올이 바람직하다. 이들 폴리머는, 단독으로 이용하더라도 좋고, 2종류 이상 섞거나, 공중합체하거나 하여도 좋다. 이들 폴리머는, 탈수나 탈아민 등에 의한 중축합이나, 라디칼 중합, 음이온 중합, 양이온 중합 등의 연쇄 중합, 배위 중합이나 개환 중합 등으로 용이하게 얻을 수 있다.
배향성 폴리머는, 용제에 용해하고, 도포할 수 있다. 용제로서는, 물; 메탄올, 에탄올, 에틸렌글리콜, 이소프로필알코올, 프로필렌글리콜, 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 알코올 용제; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 젖산에틸 등의 에스테르 용제; 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤 용제; 펜탄, 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소 용제; 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 용제; 아세토니트릴 등의 니트릴 용매; 테트라히드로푸란, 디메톡시에탄 등의 에테르 용매; 및 클로로포름, 클로로벤젠 등의 염소 치환 탄화수소 용매를 들 수 있다. 이들 유기 용제는, 단독으로 이용하더라도 좋고, 2 이상을 조합시켜 이용하더라도 좋다.
또한 배향막을 형성하기 위해서, 시판되는 배향막 재료를 그대로 사용하더라도 좋다. 시판되는 배향막 재료로서는, 산에바(등록상표, 닛산 가가쿠 고교(주) 제조) 또는 옵토머(등록상표, JSR(주) 제조) 등을 들 수 있다.
이러한 배향막을 이용하면, 얼룩짐이 저감되기 때문에, 환경 내성이나 기계 내성이 보다 향상된 광학 필름을 제공할 수 있다.
상기 지지 기재 상에 배향막을 형성하는 방법으로서는, 예컨대 상기 지지 기재 상에, 상기 배향성 폴리머의 용액이나 시판되는 배향막 재료를 도포하고, 그 후, 어닐링함으로써, 상기 지지 기재 상에 배향막을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 배향막의 두께는, 예컨대 10 nm∼10000 nm이며, 바람직하게는 10 nm∼1000 nm이다.
상기 배향막에 대하여 배향 규제력을 부여하기 위해서, 필요에 따라서 러빙 혹은 편광 UV 조사를 하는 것이 바람직하다. 배향 규제력을 부여함으로써 중합성 액정 화합물을 원하는 방향으로 배향시킬 수 있다.
배향막을 러빙하는 방법으로서는, 예컨대 러빙천이 감겨져, 회전하고 있는 러빙 롤을, 스테이지에 실려 반송되고 있는 배향막에 접촉시키는 방법을 들 수 있다. 러빙 혹은 편광 UV 조사를 할 때에, 마스킹을 행하면, 얻어지는 편광자에 지상축((遲相軸)의 방향이 다른 복수의 영역(패턴)을 형성할 수도 있다.
기판 상에 도포하여 얻어진 도포막에 대해서, 성막성의 점에서, 도포막 중에 포함되는 용제 등의 휘발성 성분을 건조하는 것이 바람직하다. 건조 방법으로서는, 자연건조법, 통풍건조법 및 감압건조법을 들 수 있다. 건조 온도는 0∼250℃가 바람직하고, 50∼220℃가 보다 바람직하다. 건조 시간은 10초간∼60분간이 바람직하고, 30초간∼30분간이 보다 바람직하다.
상기 도포막에 포함되는 중합성 액정 조성물의 성분에 의해 액정상을 형성시키기 위해서는, 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 액정상을 나타내는 온도로 가열하면 된다. 이 액정상은 스메틱상인 것이 바람직하다. 또한, 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱상으로 전이하는 온도 이상으로 가열하고, 이어서 상기 중합성 액정 화합물이 스메틱상을 나타내는 온도까지 냉각함으로써, 스메틱상을 형성시킨 막을 얻는 것이 보다 바람직하다.
중합성 액정 조성물이 2 이상의 중합성 액정 화합물을 포함하는 경우는, 상기 중합성 액정 화합물을 중합성 액정 조성물에 포함되는 함유량비로 조정한 혼합물에 대해서, 액정상을 나타내는 온도를 측정함으로써, 중합성 액정 조성물의 성분에 의해 액정상을 형성시키는 온도를 결정할 수 있다.
네마틱상을 경유함으로써, 중합성 액정 조성물에 포함되는 레벨링제가 유동하기 쉽게 되어, 수평 배향한 막을 용이하게 얻을 수 있다. 가열하는 온도로서는, 네마틱상 전이점 이상 네마틱상 전이점보다 100도 높은 온도 이하가 바람직하고, 네마틱상 전이점 이상 네마틱상 전이점보다 50도 높은 온도 이하가 보다 바람직하다. 액정상으로 배향시키기 위한 가열과 상기한 건조는 동시에 행하더라도 좋다.
이어서, 액정상을 형성시킨 막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합시킴으로써, 광학 필름을 얻을 수 있다. 중합함으로써 내구성을 갖는 광학 필름으로 된다. 중합시키는 방법은, 중합성 액정 화합물이 갖는 중합성 기의 종류에 따라서 선택하면 된다. 상기 중합성 기가 광중합성 기라면 광중합법에 의해, 열중합성 기라면 열중합법에 의해 중합할 수 있다. 본 발명의 광학 필름의 제조 방법에서는, 광중합법이 바람직하다. 광중합법이면, 반드시 고온으로 가열할 필요가 없기 때문에, 내열성이 낮은 기판을 사용할 수 있다. 광중합법은, 액정상을 형성시킨 막에 가시광, 자외광 또는 레이저광을 조사함으로써 행한다. 취급하기 쉽다는 점에서, 자외광이 바람직하다. 광 조사는 막에 액정상을 형성시킨 상태에서 행한다. 상기한 바와 같이 액정상을 나타내는 온도에서 광 조사하더라도 좋다. 이 때, 마스킹이나 현상을 행하는 등에 의해 광학 필름을 패터닝할 수도 있다.
기판 상에 형성된 광학 필름은, 막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합후, 기판으로부터 박리하더라도 좋다. 또한, 기판을 박리하는 공정에 더하여, 배향막을 박리하는 공정을 더욱 포함하고 있더라도 좋다. 이로써, 단층의 본 발명의 광학 필름을 얻을 수 있다. 본 발명의 광학 필름의 막 두께는 0.3∼20 ㎛인 것이 바람직하고, 0.5∼10 ㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.5∼5 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 막 두께가 상기한 범위 내이면, 스메틱상으로 수평 배향한 광학 필름을 용이하게 얻을 수 있다.
본 발명의 광학 필름은, 2색성 색소를 포함하는 경우, 2색비가 우수한 편광 필름으로서 유용하다. 또한, 2색성 색소를 포함하지 않는 경우, 콘트라스트가 우수한 위상차 필름으로서 유용하다.
본 발명의 표시 장치는 본 발명의 광학 필름을 포함한다. 표시 장치란, 표시 소자를 갖는 장치로서, 발광원으로서 발광 소자 또는 발광 장치를 포함한다. 표시 장치로서는, 액정 표시 장치, 유기 전계발광(EL) 표시 장치, 무기 전계발광(EL) 표시 장치, 전자 방출 표시 장치(예컨대, 전장 방출 표시 장치(FED), 표면 전계 방출 표시 장치(SED)), 전자 페이퍼(전자 잉크나 전기 영동 소자를 이용한 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, 투사형 표시 장치(예컨대, 그레이팅 라이트 밸브(GLV) 표시 장치, 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)를 갖는 표시 장치) 및 압전 세라믹 디스플레이를 들 수 있다. 액정 표시 장치로서는, 투과형 액정 표시 장치, 반투과형 액정 표시 장치, 반사형 액정 표시 장치, 직시형 액정 표시 장치 및 투사형 액정 표시 장치를 들 수 있다. 이러한 표시 장치는, 2차원 화상을 표시하는 표시 장치라도 좋고, 3차원 화상을 표시하는 입체 표시 장치라도 좋다.
도 1은 본 발명의 표시 장치의 하나인 액정 표시 장치(10)를 나타내는 개략도이다. 액정층(17)을 2장의 기판(14a) 및 기판(14b)으로 사이에 끼우고 있다.
기판(14a)의 액정층(17) 측에는 컬러 필터(15)가 배치되어 있다. 컬러 필터(15)가, 액정층(17)을 사이에 두고 화소 전극(22)에 대향하는 위치에 배치되고, 블랙 매트릭스(20)가 화소 전극 사이의 경계에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 투명 전극(16)이 이들을 덮고 있다. 컬러 필터(15)와 투명 전극(16) 사이에 오버코트층을 갖고 있더라도 좋다.
기판(14b)의 액정층(17) 측에는, 박막 트랜지스터(21)와 화소 전극(22)이 규칙 바르게 배치되어 있다. 화소 전극(22)은, 액정층(17)을 사이에 두고서 컬러 필터(15)에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 박막 트랜지스터(21)와 화소 전극(22) 사이에는, 접속 구멍(도시하지 않음)을 갖는 층간 절연막(18)이 배치되어 있다.
기판(14a) 및 기판(14b)으로서는 유리 기판 및 플라스틱 기판을 들 수 있다. 이들 기판 상에 형성되는 컬러 필터(15)나 박막 트랜지스터(21)를 제조할 때, 고온으로 가열할 필요가 있는 경우, 기판(14a) 및 기판(14b)은 유리 기판인 것이 바람직하다.
박막 트랜지스터(21)로서는 석영 기판 상에 형성하는 고온 폴리실리콘 트랜지스터, 유리 기판 상에 형성하는 저온 폴리실리콘 트랜지스터 및 유리 기판 또는 플라스틱 기판 상에 형성하는 무정질 실리콘 트랜지스터를 들 수 있다. 액정 표시 장치의 소형화를 위해, 드라이버 IC를 기판(14b) 상에 형성하더라도 좋다.
투명 전극(16)과 화소 전극(22) 사이에는 액정층(17)이 배치되어 있다. 액정층(17)에는, 기판(14a)과 기판(14b) 사이의 거리를 일정하게 유지하기 위해서, 스페이서(23)가 형성되어 있다. 기판(14a) 및 기판(14b)에 형성된 층 중 액정층(17)과 접촉하는 면에는, 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물을 원하는 방향으로 배향시키기 위한 배향막이 각각 배치되어 있더라도 좋다.
각 부재는, 기판(14a), 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20), 투명 전극(16), 액정층(17), 화소 전극(22), 층간 절연막(18)과 박막 트랜지스터(21) 및 기판(14b)의 순서로 적층되어 있다.
이러한 액정층(17)을 사이에 둔 기판(14a) 및 기판(14b)의 외측에는, 여러 가지 광학 필름, 예컨대, 편광 필름(예컨대, 직선 편광자)나 위상차 필름(예컨대, 1/4 파장판, 광학 보상막)이 적층된다. 도 1에서는, 기판(14a)의 외측에, 위상차 필름(13a), 편광 필름(12a)이 이 순서로 적층되고, 기판(14b)의 외측에, 위상차 필름(13b), 편광 필름(12b)이 이 순서로 적층되어 있다. 편광 필름(12a), 편광 필름(12b), 위상차 필름(13a) 및 위상차 필름(13b)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 본 발명의 광학 필름이다. 본 발명의 광학 필름을 배치함으로써, 입사광을 직선 편광이나 원 편광으로 변환하는 기능이나, 액정에 의한 위상의 어긋남을 광학적으로 보상하는 기능을 액정 표시 장치(10)에 부여할 수 있다. 한편, 위상차 필름(13a 및 13b)은, 액정 표시 장치의 구조나 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 종류에 따라서는 배치되어 있지 않더라도 좋다. 편광 필름(12a)의 외측에, 외광의 반사를 막기 위한 반사 방지막(11)이 배치되어 있다. 본 발명의 광학 필름에 따르면, 표시 장치의 박형화를 달성할 수 있다.
편광 필름(12a 및 12b) 및 상기 위상차 필름(13a 및 13b)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종으로서, 본 발명의 광학 필름, 배향막 및 상기 광학 필름을 제조할 때에 이용한 기판이 적층된 적층체를 이용하더라도 좋다.
편광 필름(12b)의 외측에는 발광원인 백라이트 유닛(19)이 배치되어 있다. 백라이트 유닛(19)은, 광원, 도광체, 반사판, 확산 시트 및 시야각 조정 시트를 포함한다. 광원으로서는, 전계발광(EL), 냉음극관, 열음극관, 발광 다이오드(LED), 레이저 광원, 수은 램프 등의 여러 가지 광원을 이용할 수 있다. 광원의 특성에 맞춰 본 발명의 광학 필름을 선택하면 된다.
액정 표시 장치(10)가 투과형 액정 표시 장치인 경우, 백라이트 유닛(19) 중의 광원으로부터 나온 백색광은 도광체에 입사되고, 반사판에 의해 진로가 바뀌어 확산 시트로 확산된다. 확산광은 시야각 조정 시트에 의해서 원하는 지향성을 갖도록 조정된 후에 백라이트 유닛(19)으로부터 편광막(12b)으로 입사한다.
무편광인 입사광 중, 어느 한 쪽의 직선 편광만이 액정 패널의 편광 필름(12b)을 투과한다. 이 직선 편광은 위상차 필름(13b)에 의해서 원 편광으로 변환되고, 기판(14b), 화소 전극(22) 등을 순차 투과하여 액정층(17)에 이른다.
화소 전극(22)과 대향하는 투명 전극(16)과의 사이의 전위차의 유무에 의해, 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 배향 상태가 변화되어, 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 빛의 휘도가 제어된다. 액정층(17)이, 위상차 필름(13b)에 의해서 변환된 원 편광을 그대로의 상태로 투과시키는 배향 상태인 경우, 그 원 편광은 액정층(17), 투명 전극(16)을 투과하여, 어떤 특정한 파장 범위의 빛이 컬러 필터(15)를 투과하여 위상차 필름(13a)에 이르고, 또한 편광 필름(12a) 및 반사 방지막(11)을 투과하면, 이 화소는, 컬러 필터에 의해 결정되는 색을 가장 밝게 표시한다. 반대로, 액정층(17)이 위상차 필름(13b)에 의해서 변환된 원 편광을 변환하여 투과시키는 배향 상태인 경우로서, 액정층(17), 투명 전극(16) 및 컬러 필터(15)를 투과한 빛이 위상차 필름(13a)과 편광자(12a)에 거의 완전히 흡수되는 경우, 이 화소는 흑을 표시한다. 액정층(17)이 이들 둘 상태의 중간의 배향 상태라면, 액정 표시 장치(10)로부터 출사되는 빛의 휘도도 상기 양자의 중간이 되기 때문에, 이 화소는 중간색을 표시한다.
액정 표시 장치(10)가 반투과형 액정 표시 장치인 경우, 화소 전극(22)은 투명한 재료로 형성된 투과부와, 빛을 반사하는 재료로 형성된 반사부를 지니고, 투과부에서는, 전술한 투과형 액정 표시 장치와 같은 식으로 하여 화상이 표시된다. 한편 반사부에서는, 외광이 반사 방지막(11) 방향에서 액정 표시 장치로 입사하고, 편광 필름(12a)과 위상차 필름(13a)을 투과한 원 편광이 액정층(17)을 통과하여, 화소 전극(22)에 의해서 반사되어 표시에 이용된다.
도 2는 본 발명의 표시 장치의 하나이며, 본 발명의 광학 필름을 기판의 내부(액정(17) 측)에 배치한 액정 표시 장치(24)를 나타내는 개략도이다. 액정 표시 장치(24)에서는, 각 부재는, 반사 방지막(11), 기판(14a), 편광 필름(12a), 위상차 필름(13a), 컬러 필터(15) 및 블랙 매트릭스(20), 투명 전극(16), 액정층(17), 화소 전극(22), 층간 절연막(18) 및 박막 트랜지스터(21), 위상차 필름(13b), 편광 필름(12b), 기판(14b), 백라이트 유닛(19)의 순서로 적층되어 있다. 편광 필름(12a), 편광 필름(12b), 위상차 필름(13a) 및 위상차 필름(13b)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 본 발명의 광학 필름이다. 본 발명의 광학 필름, 배향막 및 상기 광학 필름을 제조할 때에 이용한 기판이 적층된 적층체를 이용하더라도 좋다. 본 발명의 광학 필름을 배치함으로써, 입사광을 직선 편광이나 원 편광으로 하는 기능이나 액정에 의한 위상의 어긋남을 광학적으로 보상하는 기능을 액정 표시 장치(24)에 부여할 수 있다. 한편, 위상차 필름(13a 및 13b)은, 액정 표시 장치의 구조나, 액정층(17)에 포함되는 액정 화합물의 종류에 따라서는 배치되어 있지 않더라도 좋다.
도 3은 본 발명의 표시 장치의 하나인 EL 표시 장치(30)를 나타내는 개략도이다. EL 표시 장치(30)는, 화소 전극(35)이 형성된 기판(33) 상에, 발광원인 유기 기능층(36) 및 캐소드 전극(37)이 적층된 것이다. 기판(33)을 사이에 두고 유기 기능층(36)과는 반대측에, 위상차 필름(32) 및 편광 필름(31)이 배치되어 있다. 위상차 필름(32) 및 편광 필름(31)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이 본 발명의 광학 필름이다. 화소 전극(35)에 플러스의 전압, 캐소드 전극(37)에 마이너스의 전압을 가하여, 화소 전극(35) 및 캐소드 전극(37) 사이에 직류 전류를 인가함으로써, 유기 기능층(36)이 발광한다. 발광원인 유기 기능층(36)은, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층 등으로 이루어진다. 유기 기능층(36)으로부터 출사한 빛은, 화소 전극(35), 층간 절연막(34), 기판(33), 위상차 필름(32) 및 편광 필름(31)을 통과한다. 유기 기능층(36) 대신에 무기 기능층을 갖는 무기 EL 표시 장치도 본 발명의 표시 장치의 하나이다.
EL 표시 장치(30)를 제조하기 위해서는, 우선, 기판(33) 상에 박막 트랜지스터(40)를 원하는 형상으로 형성한다. 그리고 층간 절연막(34)을 성막하고, 이어서 화소 전극(35)을 스퍼터법으로 성막하여, 패터닝한다. 그 후, 유기 기능층(36)을 적층한다.
기판(33)으로서는, 사파이어 유리 기판, 석영 유리 기판, 소다 유리 기판, 알루미나 등의 세라믹 기판, 구리 등의 금속 기판, 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 기판 상에 열전도성 막을 형성하더라도 좋다. 열전도성 막으로서는, 다이아몬드 박막(DLC 등)을 들 수 있다. 화소 전극(35)을 반사형으로 하는 경우는, 기판(33)과는 반대 방향으로 광이 출사한다. 따라서, 투명 재료뿐만 아니라, 스테인리스 등의 비투과 재료를 이용할 수 있다. 기판은 단일의 재료로 형성되어 있더라도 좋고, 또한, 복수의 기판을 접착제로 접합시켜 적층 기판이라도 좋다. 이들 기판은 판형이라도 필름형이라도 좋다.
박막 트랜지스터(40)로서는, 통상의 다결정 실리콘 트랜지스터를 이용하면 된다. 박막 트랜지스터(40)는, 화소 전극(35)의 단부에 설치되고, 그 크기는 10∼30 ㎛ 정도이다. 한편, 화소 전극(35)의 크기는 20 ㎛×20 ㎛∼300 ㎛×300 ㎛ 정도이다.
기판(33) 상에는, 박막 트랜지스터(40)의 배선 전극이 설치된다. 배선 전극은 저항이 낮고, 화소 전극(35)과 전기적으로 접속하여 저항치를 낮게 억제하는 기능이 있으며, 일반적으로는 그 배선 전극은, Al, Al 및 천이 금속(단 Ti를 제외함), Ti 또는 질화티탄(TiN) 중 어느 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 사용된다.
박막 트랜지스터(40)와 화소 전극(35) 사이에는 층간 절연막(34)이 설치된다. 층간 절연막(34)은, SiO2 등의 산화규소, 질화규소 등의 무기계 재료를 스퍼터나 진공 증착으로 성막한 것, SOG(스핀 온 글라스)로 형성한 산화규소층, 포토레지스트, 폴리이미드, 아크릴 수지 등의 수지계 재료의 도막 등, 절연성을 갖는 것이면 어느 것이라도 좋다.
층간 절연막(34) 상에 리브(41)를 형성한다. 리브(41)는, 화소 전극(35)의 주변부(인접 화소 사이)에 배치되어 있다. 리브(41)의 재료로서는, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다. 리브(41)의 두께는, 바람직하게는 1.0 ㎛ 이상 3.5 ㎛이며, 보다 바람직하게는 1.5 ㎛ 이상 2.5 ㎛ 이하이다.
이어서, 투명 전극인 화소 전극(35)과, 발광원인 유기 기능층(36)과, 캐소드 전극(37)을 포함하는 EL 소자에 관해서 설명한다. 유기 기능층(36)은 각각 적어도 1층의 홀 수송층 및 발광층을 지니고, 예컨대, 전자 주입 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층을 순차 갖는다.
화소 전극(35)으로서는, ITO(주석 도핑 산화인듐), IZO(아연 도핑 산화인듐), IGZO, ZnO, SnO2 및 In2O3을 들 수 있고, 특히 ITO 및 IZO가 바람직하다. 화소 전극(35)의 두께는, 홀 주입을 충분히 행할 수 있는 일정 이상의 두께를 가지면 되며, 10∼500 nm 정도로 하는 것이 바람직하다.
화소 전극(35)은 증착법에 의해 형성할 수 있으며, 바람직하게는 스퍼터법에 의해 형성된다. 스퍼터 가스로서는, 특별히 제한하는 것은 아니고, Ar, He, Ne, Kr, Xe 등의 불활성 가스 혹은 이들의 혼합 가스를 이용하면 된다.
캐소드 전극(37)의 구성 재료로서는 예컨대 K, Li, Na, Mg, La, Ce, Ca, Sr, Ba, Al, Ag, In, Sn, Zn, Zr 등의 금속 원소 단체, 또는 안정성을 향상시키기 위해서 이들을 포함하는 2 성분, 3 성분의 합금계를 이용하는 것이 바람직하다. 합금계로서는, 예컨대 Ag·Mg(Ag : 1∼20 at%), Al·Li(Li : 0.3∼14 at%), In·Mg(Mg : 50∼80 at%), Al·Ca(Ca : 5∼20 at%) 등이 바람직하다.
캐소드 전극(37)은 증착법, 스퍼터법 등에 의해 형성된다. 캐소드 전극(37)의 두께는 0.1 nm 이상, 바람직하게는 1 nm∼500 nm인 것이 좋다.
정공 주입층은 화소 전극(35)으로부터의 정공 주입을 용이하게 하는 기능을 지니고, 정공 수송층은 정공을 수송하는 기능 및 전자를 방해하는 기능을 지니며, 전하 주입층, 전하 수송층이라고도 불린다.
발광층의 두께, 정공 주입층과 정공 수송층을 합한 두께 및 전자 주입 수송층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 이들의 형성 방법에 따라 다르기도 하지만, 5 nm∼100 nm로 하는 것이 바람직하다. 정공 주입층·정공 수송층에는 각종 유기 화합물을 이용할 수 있다. 정공 주입 수송층, 발광층 및 전자 주입 수송층의 형성에는, 균질한 박막을 형성할 수 있으므로 진공 증착법을 이용하는 것이 바람직하다.
발광원인 유기 기능층(36)으로서는, 1중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것, 3중항 여기자로부터의 발광(인광)을 이용하는 것, 1중항 여기자로부터의 발광(형광)을 이용하는 것과 3중항 여기자부터의 발광(인광)을 이용하는 것을 포함하는 것, 유기물에 의해서 형성된 것, 무기물에 의해서 형성된 것, 유기물에 의해서 형성된 것과 무기물에 의해서 형성된 것을 포함하는 것, 고분자 재료, 저분자 재료, 고분자 재료와 저분자 재료를 포함하는 것 등을 이용할 수 있다. 단, 이것에 한정되지 않고, EL 소자로서 여러 가지 것을 이용한 EL 표시 장치를 이용할 수 있다.
캐소드 전극(37)과 밀봉 뚜껑(39)과의 공간에는 건조제(38)를 배치한다. 이것은, 유기 기능층(36)은 습도에 약하기 때문이다. 건조제(38)에 의해 수분을 흡수하여 유기 기능층(36)의 열화를 방지한다.
EL 표시 장치(30)의 광입사면 혹은 광출사면에 형성하는 편광 필름(31)은, 직선 편광으로 변환하는 편광 필름에 한정되는 것이 아니라, 타원 편광으로 변환하는 편광 필름이라도 좋다. 편광 필름(31)은, 본 발명의 광학 필름이라도 좋고, 본 발명의 광학 필름 이외의 편광 필름이나 위상차 필름을 맞붙여 이용하더라도 좋다.
도 4는 본 발명의 표시 장치의 하나인 EL 표시 장치(44)를 나타내는 개략도이다. EL 표시 장치(44)는, 박막 밀봉막(42)을 이용한 밀봉 구조를 지니고, 어레이 기판의 반대면으로부터도 출사광을 얻을 수 있다.
박막 밀봉막(42)으로서는, 전해 콘덴서의 필름에 DLC(다이아몬드형 카본)를 증착한 DLC막을 이용하는 것이 바람직하다. DLC막은 수분 침투성이 매우 나빠 방습 성능이 높다. 또한, DLC막 등을 캐소드 전극(37)의 표면에 직접 증착하여 형성하더라도 좋다. 또한, 수지 박막과 금속 박막을 다층으로 적층하여, 박막 밀봉막(42)을 형성하더라도 좋다.
편광 필름(31) 및 위상차 필름(32)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나가 본 발명의 광학 필름이다.
도 5는 본 발명의 표시 장치의 하나인 투사형 액정 표시 장치를 도시한 개략도이다.
본 발명의 편광 필름(142) 및 본 발명의 편광 필름(143)은 예컨대 투사형 액정 표시 장치(프로젝터)에 이용된다.
발광원인 광원(예컨대, 고압 수은 램프)(111)으로부터 출사된 광선 다발은, 우선은 제1 렌즈 어레이(112), 제2 렌즈 어레이(113), 편광 변환 소자(114), 중첩 렌즈(115)를 통과함으로써, 반광선 다발 단면에서의 휘도의 균일화와 편광화가 이루어진다.
구체적으로는, 광원(111)으로부터 출사된 광선 다발은, 미소한 렌즈(112a)가 매트릭스형으로 형성된 제1 렌즈 어레이(112)에 의해서 다수의 미소한 광선 다발로 분할된다. 제2 렌즈 어레이(113) 및 중첩 렌즈(115)는, 분할된 광선 다발의 각각이 조명 대상인 3개의 액정 패널(140R, 140G, 140B) 전체를 조사하도록 구비되어 있고, 이 때문에, 각 액정 패널 입사측 표면은 전체가 거의 균일한 조도가 된다.
편광 변환 소자(114)는, 편광 빔 스플리터 어레이에 의해 구성되어, 제2 렌즈 어레이(113)와 중첩 렌즈(115) 사이에 배치된다. 이에 따라 광원으로부터의 랜덤 편광을 미리 특정한 편광 방향을 갖는 편광으로 변환하여, 후술하는 입사측 편광자에서의 광량 손실을 저감하여, 화면의 휘도를 향상시키는 역할을 하고 있다.
휘도 균일화 및 편광화된 빛은, 반사 미러(122)를 경유하여 RGB의 3원색으로 분리하기 위한 다이크로익 미러(121, 123, 132)에 의해 순차, 레드 채널(도 5 중의 "R", 실선 화살표), 그린 채널(도 5 중의 "G", 1점쇄선 화살표), 블루 채널(도 5 중의 "B", 파선 화살표)로 분리되어, 각각 액정 패널(140R, 140G, 140B)에 입사한다.
액정 패널(140R, 140G, 140B)에는, 그 입사측에는 본 발명의 편광자 필름(142)이 배치되고, 출사측에는 본 발명의 편광자 필름(143)이 각각 배치되어 있다.
RGB 각각의 광로에 배치되는 편광 필름(142) 및 편광 필름(143)은, 각각의 흡수축이 직교하도록 배치되어 있다. 각 광로에 배치되는 각 액정 패널(140R, 140G, 140B)은 화상 신호에 의해 화소마다 제어된 편광 상태를 광량으로 변환하는 기능을 갖는다.
본 발명의 광학 필름은, 대응하는 채널에 알맞은 2색성 색소의 종류를 선택 함으로써, 블루 채널, 그린 채널, 레드 채널의 어느 쪽의 광로에 있어서도 내구성이 우수한 광학 필름으로서 유용하다.
액정 패널(140R, 140G, 140B)의 각 화상 데이터에 따라서, 화소마다 다른 투과율로 입사광을 투과시킴으로써 작성된 광학상은, 크로스다이크로익 프리즘(150)에 의해 합성되어, 투사 렌즈(170)에 의해서 스크린(180)에 확대 투사된다.
본 발명의 광학 필름은 전자 페이퍼의 광학 필름으로서도 사용할 수 있다.
전자 페이퍼로서는, 액정 등의 광학 이방성 분자나 염료 분자의 배향에 의해 표시를 하는 것, 전기 영동, 입자 이동, 입자 회전, 상 변화 등의 입자의 움직임에 의해 표시를 하는 것, 필름의 일단이 이동함으로써 표시를 하는 것, 분자의 발색/상 변화에 의해 표시를 하는 것, 분자의 빛 흡수에 의해 표시를 하는 것, 전자와 홀이 결합하여 자발광에 의해 표시를 하는 것 등을 들 수 있다. 구체적인 표시 방식으로서는, 마이크로 캡슐형 전기 영동 방식, 수평 이동형 전기 영동 방식, 수직 이동형 전기 영동 방식, 구형 트위스트 볼 방식, 자기 트위스트 볼 방식, 원주 트위스트 볼 방식, 대전 토너 방식, 전자 분유체 방식, 자기 영동 방식, 자기 감열 방식, 일렉트로 웨팅 방식, 광 산란(투명/백탁 변화) 방식, 콜레스테릭 액정/광 도전층 방식, 콜레스테릭 액정 방식, 쌍안정성 네마틱 액정 방식, 강유전성 액정 방식, 2색성 색소·액정 분산 방식, 가동 필름 방식, 류코 염료에 의한 발소색 방식, 포토크로믹 방식, 일렉트로 크로믹 방식, 일렉트로 증착 방식, 플렉시블 유기 EL 방식 등을 들 수 있다. 전자 페이퍼는, 텍스트나 화상을 개인적으로 이용하는 것뿐만 아니라, 광고 표시(signage) 등에 이용되는 것이라도 좋다. 본 발명의 광학 필름에 의하면, 전자 페이퍼의 두께를 얇게 할 수 있다.
입체 표시 장치로서는, 예컨대 마이크로 폴 방식과 같이 교대로 다른 위상차 필름을 배열시키는 방법이 제안(일본 특허 공개 2002-185983호 공보)되어 있지만, 본 발명의 광학 필름을 편광 필름으로서 이용하면, 인쇄, 잉크젯, 포토리소그래피 등에 의해 패터닝이 용이하기 때문에, 표시 장치의 제조 공정을 짧게 할 수 있고, 또한 위상차 필름이 불필요하게 된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다. 예 중의 "%" 및 "부"는, 특별히 기재가 없는 한, 각각 질량% 및 질량부이다.
실시예에 있어서, 하기 중합성 액정 화합물을 이용했다.
화합물(1-6)(하기 식(1-6)으로 표시되는 화합물)
화합물(1-6)은 Lub et al., Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996)에 기재된 방법에 따라서 합성했다.
Figure 112020022610658-pat00012
〔상전이 온도의 측정〕
배향막을 형성한 유리 기판 상에서 화합물을 가열하면서, 편광현미경(BX-51, 올림푸스사 제조)에 의한 텍스쳐 관찰에 의해서 상전이 온도를 확인했다. 식(1-6)으로 표시되는 화합물은, 승온시에 있어서, 95℃에서 결정상으로부터 스메틱 A상을 보이고, 111℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 113℃에서 등방성 액체상으로 상전이했다. 강온시에 있어서, 112℃에서 네마틱상으로 상전이하고, 110℃에서 스메틱 A상으로 상전이하고, 94℃에서 스메틱 B상으로 상전이했음을 확인했다.
화합물(1-7)(하기 식(1-7)으로 표시되는 화합물)
화합물(1-7)은 Lub et al., Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 115, 321-328(1996)에 기재된 방법에 따라서 합성했다.
Figure 112020022610658-pat00013
〔상전이 온도의 측정〕
편광현미경에 의한 텍스쳐 관찰에 의해서 상전이 온도를 확인했다. 식(1-7)으로 표시되는 화합물은, 승온시에 있어서, 81℃에서 결정상으로부터 스메틱 A상을 보이고, 121℃에서 네마틱상으로 전이하고, 137℃에서 등방성 액체상으로 상전이했다. 강온시에 있어서, 133℃에서 네마틱상으로 상전이하고 118℃에서 스메틱 A상으로 상전이하고, 78℃에서 스메틱 B상으로 상전이했음을 확인했다.
실시예 1
〔중합성 액정 조성물의 조정〕
하기의 성분을 혼합하여, 얻어진 혼합물을 80℃에서 1시간 교반함으로써, 중합성 액정 조성물을 얻었다.
중합성 액정 화합물 : 화합물(1-6) 100부
2색성 색소: 아조 색소(NKX2029; 하야시바라 세이부츠 가가쿠 겡큐죠 제조)
2부
중합 개시제 : 2-디메틸아미노-2-벤질-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(이르가큐어 369; BASF재팬사 제조) 6부
중합 개시 조제 : 이소프로필티오크산톤(니혼시이벨헤그나사 제조) 2부
레벨링제 : 폴리아크릴레이트 화합물(BYK-361N; BYK-Chemie사 제조) 1.2부
용제 : 시클로펜타논 250부
〔광학 필름의 제작〕
유리 기판 상에, 폴리비닐알코올(폴리비닐알코올 1000 완전 비누화형, 와코 쥰야쿠 고교 주식회사 제조)의 2 질량% 수용액을 스핀코트법에 의해 도포하고, 건조 후, 두께 89 nm의 배향막을 형성했다. 이어서, 얻어진 배향막의 표면에 러빙 처리를 실시했다. 러빙 처리는, 반자동 러빙 장치(상품명 : LQ-008형, 죠요 고가쿠 주식회사 제조)를 이용하여, 천(상품명 : YA-20-RW, 요시카와 가코 주식회사 제조)에 의해서, 압입량 0.15 mm, 회전수 500 rpm, 16.7 mm/s의 조건으로 행했다.
러빙 후의 배향막 상에, 중합성 액정 조성물을 스핀코트법에 의해 도포하고, 120℃의 핫 플레이트 상에서 3분간 가열 건조한 후, 조속히 70℃(강온시에 스메틱상을 나타내는 온도)까지 냉각하여 건조 후 도막을 얻었다. UV 조사 장치(SPOT CURE SP-7; 우시오 덴키 주식회사 제조)를 이용하여, 노광량 2400 mJ/㎠(365 nm 기준)의 자외선을 건조 후 도막에 조사함으로써, 유리 기판 상에 제작된 광학 필름을 얻었다.
〔2색비의 측정〕
극대 흡수 파장에서의 투과축 방향의 흡광도(A1) 및 흡수축 방향의 흡광도(A2)를, 시마즈 세이사쿠쇼 제조 자외가시 분광 광도계 UV-3150에 편광자를 지닌 폴더를 셋트한 장치를 이용하여 더블빔법으로 측정했다. 상기 폴더는 레퍼런스(reference) 측은 광량을 50% 컷트하는 메쉬를 설치했다. 측정된 투과축 방향의 흡광도(A1) 및 흡수축 방향의 흡광도(A2)의 값으로부터 비(A2/A1)를 산출하여, 2색비로 했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 2색비가 높을수록 편광 필름으로서 유용하다고 할 수 있다.
〔막 두께 측정〕
얻어진 광학 필름에 대해서, 레이저 현미경(LEXT3000, 올림푸스사 제조)을 이용하여 막 두께를 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
〔헤이즈의 측정〕
얻어진 광학 필름에 대해서, 헤이즈미터(HZ-2; 스가 시켄키(주) 제조)를 이용하여 헤이즈치를 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
〔액정상의 관찰〕
얻어진 광학 필름이 나타내고 있는 액정상에 대해서, 편광현미경(BX-51, 올림푸스사 제조)를 이용하여 관찰했다. 관찰은, 투과축이 직교하는 2장의 편광자 사이에, 얻어진 광학 필름의 지상축이 편광자의 투과축에 대하여 45° 방향으로 되도록 배치하여 행했다.
관찰 결과, 수평 배향 모노 도메인을 형성하고 있는 것이 인정된 것을 ○로 하고, 수평 배향 모노 도메인을 형성하고 있는 것이 인정되지 않은 것을 ×로 했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
〔얼룩짐의 관찰〕
얻어진 광학 필름에 대해서, 요소-PVA 편광판(SRW842A; 스미토모 가가쿠(주) 제조)과 흡수축이 직교하도록 배치하여, 직하형 백라이트 상에서 눈으로 보아 관찰했다. 상분리형의 얼룩짐이 관찰되지 않은 것을 ○로 하고, 상분리형의 얼룩짐이 관찰된 것을 ×로 했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 2∼15, 참고예 1 및 2
표 1에 나타내는 중합성 액정 화합물 및 레벨링제를 이용하여, 실시예 1과 같은 식으로 실시하여, 중합성 액정 조성물을 얻었다.
Figure 112020022610658-pat00014
표 1 중에 나타내는 레벨링제는 이하의 것을 사용했다.
폴리아크릴레이트 화합물(BYK-361N; BYK-Chemie사 제조)
폴리아크릴레이트 화합물(BYK-352; BYK-Chemie사 제조)
폴리아크릴레이트 화합물(BYK-354; BYK-Chemie사 제조)
폴리아크릴레이트 화합물(BYK-381; BYK-Chemie사 제조)
폴리아크릴레이트 화합물(BYK-392; BYK-Chemie사 제조)
불소 함유 올리고머(메가팍크 F471; DIC(주) 제조)
불소 함유 올리고머(메가팍크 F477; DIC(주) 제조)
상기에서 얻어진 실시예 2∼15, 참고예 1 및 2의 중합성 액정 조성물에 대해서, 실시예 1과 같은 식으로 하여 평가를 했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112020022610658-pat00015
실시예 16
〔중합성 액정 조성물의 조정〕
하기의 성분을 혼합하여, 얻어진 혼합물을 80℃에서 1시간 교반함으로써, 중합성 액정 조성물을 얻었다.
중합성 액정 화합물 : 화합물(1-6) 100부
중합 개시제 : 2-디메틸아미노-2-벤질-1-(4-모르폴리노페닐)부탄-1-온(이르가큐어 369; BASF재팬사 제조) 6부
중합 개시 조제 : 이소프로필티오크산톤(니혼시이벨헤그나사 제조) 2부
레벨링제 : 폴리아크릴레이트 화합물(BYK-361N; BYK-Chemie사 제조) 1.2부
용제 : 시클로펜타논 250부
〔광학 필름의 제작〕
상기에서 얻은 중합성 액정 조성물을 이용하여, 실시예 1과 같은 식으로 실시하여, 광학 필름을 얻었다.
〔액정상의 관찰〕
얻어진 광학 필름에 대해서, 실시예 1과 같은 식으로 하여 액정상을 관찰한 바, 수평 배향 모노도메인을 형성하고 있음이 인정되었다.
〔막 두께의 측정〕
얻어진 광학 필름에 대해서, 실시예 1과 같은 식으로 하여 막 두께를 측정한 바, 1.8 ㎛였다.
〔위상차 값의 측정〕
얻어진 광학 필름에 대해서, 파장 587.7 nm에서의 정면 위상차 값을, 복굴절 측정 장치(KOBRA-WR, 오우시 케이소쿠 키키사 제조)를 이용하여 측정한 바, 257 nm였다. 한편, 기재로서 사용한 유리 기판은 복굴절성을 갖지 않기 때문에, 유리 기판이 붙은 상태의 광학 필름을 측정기로 계측함으로써, 광학 필름의 정면 위상차 값을 얻을 수 있다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 중합성 액정 조성물에 따르면, 수평 방향으로 배향한 스메틱상이 형성된 광학 필름을 용이하게 얻을 수 있다. 수평 방향으로 배향한 스메틱상이 형성되고, 2색성 색소를 함유하는 광학 필름은, 특히 2색비가 우수하기 때문에, 편광 필름으로서 유용하다.
10 : 액정 표시 장치 11 : 반사 방지막
12a, 12b : 편광 필름 13a, 13b : 위상차 필름
14a, 14b : 기판 15 : 컬러 필터
16 : 투명 전극 17 : 액정층
18 : 층간 절연막 19 : 백라이트 유닛
20 : 블랙 매트릭스 21 : 박막 트랜지스터
22 : 화소 전극 23 : 스페이서
24 : 액정 표시 장치 30 : EL 표시 장치
31 : 편광 필름 32 : 위상차 필름
33 : 기판 34 : 층간 절연막
35 : 화소 전극 36 : 발광층
37 : 캐소드 전극 38 : 건조제
39 : 밀봉 뚜껑 40 : 박막 트랜지스터
41 : 리브 42 : 박막 밀봉막
44 : EL 표시 장치 111 : 광원
112 : 제1 렌즈 어레이 112a : 렌즈
113 : 제2 렌즈 어레이 114 : 편광 변환 소자
115 : 중첩 렌즈 121, 123, 132 : 다이크로익 미러
122 : 반사 미러 140R, 140G, 140B : 액정 패널
142, 143 : 편광 필름 150 : 크로스다이크로익 프리즘
170 : 투사 렌즈 180 : 스크린

Claims (11)

  1. 스메틱상을 나타내는 중합성 액정 화합물,
    레벨링제,
    2색성 색소 및
    용제를 포함하고,
    상기 레벨링제가, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제이고,
    상기 레벨링제의 함유량이, 상기 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하이고,
    상기 2색성 색소가 식 (2)로 표시되는 구조를 갖는 화합물인
    중합성 액정 조성물.
    A1(-N=N-A2)p-N=N-A3 (2)
    [식 (2) 중,
    A1 및 A3은, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 페닐기, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 나프틸기 또는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 1가의 복소환기를 나타낸다.
    A2는, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 p-페닐렌기를 나타낸다.
    p는 1~4의 정수를 나타낸다. p가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 A2는 서로 동일하더라도 다르더라도 좋다.]
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 중합성 액정 화합물이, 스메틱상을 나타내는 온도와, 등방상을 나타내는 온도와의 사이의 온도 범위 내에, 네마틱상을 나타내는 온도를 갖는 중합성 액정 화합물인 중합성 액정 조성물.
  6. 제1항에 기재된 중합성 액정 조성물에 포함된 상기 중합성 액정 화합물을 중합시켜서 얻어지는 광학 필름.
  7. 스메틱 액정상을 형성한 중합성 액정 화합물의 중합물,
    레벨링제 및
    2색성 색소를 포함하는 광학 필름이고,
    상기 레벨링제가, 폴리아크릴레이트 화합물을 주성분으로 하는 레벨링제이고,
    상기 레벨링제의 함유량이, 상기 중합성 액정 화합물 100 질량부에 대하여 0.3 질량부 이상 5 질량부 이하이고,
    상기 2색성 색소가 식 (2):
    A1(-N=N-A2)p-N=N-A3 (2)
    [식 (2) 중,
    A1 및 A3은, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 페닐기, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 나프틸기 또는 치환기를 갖고 있더라도 좋은 1가의 복소환기를 나타낸다.
    A2는, 각각 독립적으로, 치환기를 갖고 있더라도 좋은 p-페닐렌기를 나타낸다.
    p는 1~4의 정수를 나타낸다. p가 2 이상의 정수인 경우, 복수의 A2는 서로 동일하더라도 다르더라도 좋다.]
    로 표시되는 구조를 갖는 화합물인
    광학 필름.
  8. 공정 (1) ~ 공정 (3)의 공정을 포함하는 광학 필름의 제조 방법.
    공정 (1) : 제1항에 기재된 중합성 액정 조성물을 기판 상에 도포하여 도포막을 얻는 공정,
    공정 (2) : 공정 (1)에서 얻어진 도포막을, 액정상이 형성된 막에 전환하는 공정,
    공정 (3) : 공정 (2)에서 얻어진 액정상이 형성된 막에 포함되는 중합성 액정 화합물을 중합시켜, 광학 필름을 얻는 공정.
  9. 제8항에 있어서, 상기 액정상이 스메틱상인 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 공정 (2)가,
    상기 공정 (1)에서 얻어진 도포막을, 상기 도포막에 포함되는 중합성 액정 화합물이 네마틱상을 나타내는 온도 이상으로 가열하고, 이어서 상기 중합성 액정 화합물이 스메틱상을 나타내는 온도까지 상기 도포막을 냉각하는 것에 의하여, 스메틱상이 형성된 막에 전환하는 공정인 제조 방법.
  11. 제6항 또는 제7항에 기재된 광학 필름을 포함하는 표시 장치.
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