KR102427361B1 - 비광반응성의 수소 결합성 고분자 액정을 사용한 액정 배향제, 및 액정 배향막 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 광반응성을 나타내지 않는 중합 조성물을 사용한 경우에 있어서도, 고효율로 배향 제어능이 부여되고, 또한 최적의 편광 자외선 조사량의 영역이 넓은 액정 배향막이 제공된다. 본 발명은, 하기 (A) 성분 및 (B) 성분을 함유하고, (B) 성분에 광반응성 기를 함유하고, (A) 성분과 (B) 성분이 수소 결합을 개재하여, 액정성 초분자를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 활성 조성물 : (A) 카르복실산기 구조를 함유하는 측사슬을 갖는 중합체, 및 (B) 하기 식 (1)[식 중의 기호의 정의는, 명세서에 기재된 바와 같다] 로 나타내는 방향족 화합물에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물에 의해, 상기 과제를 해결한다.

Description

비광반응성의 수소 결합성 고분자 액정을 사용한 액정 배향제, 및 액정 배향막{LIQUID CRYSTAL ALIGNMENT AGENT USING NON-PHOTOREACTIVE HYDROGEN-BONDING POLYMER LIQUID CRYSTAL, AND LIQUID CRYSTAL ALIGNMENT FILM}
본 발명은, 액정 배향제, 액정 배향막 및 그것을 사용한 액정 표시 소자나, 위상차 필름이나 편광 회절 소자 등의 분자 배향을 제어한 광학 소자의 제조에 바람직한 고분자 필름에 관한 것이다.
액정 표시 소자는, 경량, 박형 또한 저소비 전력의 표시 디바이스로서 알려지고, 최근에는 대형 텔레비전 용도에 사용되는 등, 눈부신 발전을 이루고 있다. 액정 표시 소자는, 예를 들어 전극을 구비한 투명한 1 쌍의 기판에 의해 액정층을 협지하여 구성된다. 그리고, 액정 표시 소자에서는, 액정이 기판 사이에서 원하는 배향 상태가 되도록 유기 재료로 이루어지는 유기막이 액정 배향막으로서 사용되고 있다.
즉, 액정 배향막은, 액정 표시 소자의 구성 부재이고, 액정을 협지하는 기판의 액정과 접하는 면에 형성되고, 그 기판 사이에서 액정을 일정한 방향으로 배향시킨다는 역할을 담당하고 있다. 그리고, 액정 배향막에는, 액정을 예를 들어 기판에 대해 평행한 방향 등, 일정한 방향으로 배향시킨다는 역할에 추가로, 액정의 프레틸트각을 제어한다는 역할이 요구되는 경우가 있다. 이러한 액정 배향막에 있어서의, 액정의 배향을 제어하는 능력 (이하, 배향 제어능이라고 한다) 은, 액정 배향막을 구성하는 유기막에 대해 배향 처리를 실시함으로써 부여된다.
배향 제어능을 부여하기 위한 액정 배향막의 배향 처리 방법으로는, 종래부터 러빙법이 알려져 있다. 러빙법이란, 기판 상의 폴리비닐알코올이나 폴리아미드나 폴리이미드 등의 유기막에 대해, 그 표면을 면, 나일론, 폴리에스테르 등의 천으로 일정 방향으로 문질러 (러빙하여), 문지른 방향 (러빙 방향) 으로 액정을 배향시키는 방법이다. 이 러빙법은 간편하게 비교적 안정적인 액정의 배향 상태를 실현할 수 있기 때문에, 종래의 액정 표시 소자의 제조 프로세스에 있어서 이용되어 왔다. 그리고, 액정 배향막에 사용되는 유기막으로는, 내열성 등의 신뢰성이나 전기적 특성이 우수한 폴리이미드계의 유기막이 주로 선택되어 왔다.
그러나, 폴리이미드 등으로 이루어지는 액정 배향막의 표면을 문지르는 러빙법은, 발진이나 정전기의 발생이 문제가 되는 경우가 있었다. 또, 최근의 액정 표시 소자의 고정세화나, 대응하는 기판 상의 전극이나 액정 구동용의 스위칭 능동 소자에 의한 요철 때문에, 액정 배향막의 표면을 천으로 균일하게 문지를 수 없어, 균일한 액정의 배향을 실현할 수 없는 경우가 있었다.
그래서, 러빙을 실시하지 않는 액정 배향막의 다른 배향 처리 방법으로서, 광 배향법이 활발히 검토되고 있다.
광 배향법에는 여러 가지 방법이 있지만, 직선 편광 또는 콜리메이트한 광에 의해 액정 배향막을 구성하는 유기막 내에 이방성을 형성하고, 그 이방성에 따라 액정을 배향시킨다. 그 주된 배향법으로는, 편광 자외선 조사에 의해, 분자 구조에 이방적인 분해를 일으키는 「광 분해형」이나, 폴리비닐신나메이트를 사용하고, 편광 자외선을 조사하여, 편광과 평행한 2 개의 측사슬의 이중 결합 부분에서 2 량화 반응 (가교 반응) 을 일으키는 「2 량화형」(예를 들어, 특허문헌 1 을 참조), 아조벤젠을 측사슬에 갖는 측사슬형 고분자를 사용한 경우, 편광 자외선을 조사하여, 편광과 평행한 측사슬의 아조벤젠부에서 이성화 반응을 일으켜, 편광 방향과 직교한 방향으로 액정을 배향시키는 「이성화형」(예를 들어, 비특허문헌 2 를 참조) 이 알려져 있다.
한편, 최근 액정성을 발현할 수 있는 감광성의 측사슬형 고분자를 사용한 새로운 광 배향법 (이하, 배향 증폭법이라고도 칭한다) 이 검토되고 있다. 이것은, 액정성을 발현할 수 있는 감광성의 측사슬형 고분자를 갖는 막에, 편광 조사에 의해 배향 처리를 실시하고, 그 후 그 측사슬형 고분자막을 가열하는 공정을 거쳐, 배향 제어능이 부여된 도막을 얻는다는 것이다. 이때, 편광 조사에 의해 발현한 약간의 이방성이 드라이빙 포스가 되고, 액정성의 측사슬형 고분자 자체가 자기 조직화에 의해 효율적으로 재배향한다. 그 결과, 액정 배향막으로서 고효율의 배향 처리가 실현되고, 높은 배향 제어능이 부여된 액정 배향막을 얻을 수 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 를 참조).
또한, 이 배향 증폭법에 의해 얻어진 고분자 필름은, 분자 배향에 의해 복굴절성이 발현하는 것으로부터, 액정 배향막의 용도 이외에도 위상차 필름 등의 여러 가지 광학 소자로서도 이용할 수 있다.
일본 특허 제3893659호 국제 공개 제WO2014/054785호
M. Shadt et al., Jpn. J. Appl. Phys. 31, 2155 (1992) K. Ichimura et al., Chem. Rev. 100, 1847 (2000)
배향 증폭법에 사용되는 액정 배향막에 대한 고효율의 이방성 도입에 최적인 편광 자외선의 조사량은, 그 도막에 있어서 감광성 기가 광반응하는 양을 최적으로 하는 편광 자외선의 조사량에 대응한다. 배향 증폭법에 사용되는 액정 배향막에 대해 편광한 자외선을 조사한 결과, 광반응하는 측사슬의 감광성 기가 적으면 충분한 광반응량이 되지 않는다. 그 경우, 그 후에 가열해도 충분한 자기 조직화는 진행되지 않는다. 한편, 광반응하는 측사슬의 감광성 기가 과잉이 되면, 얻어지는 막은 강직해져, 그 후의 가열에 의한 자기 조직화의 진행의 방해가 되는 경우가 있다.
현재, 배향 증폭법에 사용되는 액정 배향막 중에는, 이용되고 있는 중합체 중의 광반응성 기의 감도가 높기 때문인지, 상기 서술한 최적의 편광 자외선의 조사량의 영역이 좁은 것이 있다. 그 결과, 액정 표시 소자의 제조 효율의 저하가 문제가 되고 있다.
또, 종래의 배향 증폭법에서는, 이용되고 있는 중합체 골격 중에 광반응성 기를 가지고 있을 필요가 있고, 또 중합체 중에 광반응성 기가 포함되어 있지 않은 경우에 있어서는, 열이나 광에 의해 중합체와 화학 결합을 형성할 수 있는 관능기 등을 갖는 중합체 수식기를 가진 첨가제를 첨가함으로써 화학 수식할 필요가 있어, 광반응성 기를 가지지 않는 중합체만으로 이루어지는 고분자막으로 고도로 1 축 배향시킨 박막을 얻는 것은 곤란하였다.
또한 액정 배향막의 소성 온도가 낮은 경우, 잔류 용매 등의 영향에 의해 액정 표시 소자의 신뢰성이 저하할 가능성이 있지만, 배향 증폭법으로 얻어지는 액정 배향제는 그 성질상, 고분자 액정의 액정 발현 온도 이상의 온도로는 소성할 수 없기 때문에, 대체로 소성 온도가 낮아 잔류 용매 등이 신뢰성을 저하시키는 한 요인이 되고 있다.
그래서, 본 발명은, 고효율로 배향 제어능이 부여되고, 또한 최적의 편광 자외선 조사량이나 최적의 소성 온도로 조정이 가능한 프로세스 마진이 넓은 액정 배향막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 달성하기 위하여 예의 검토를 실시한 결과, 이하의 발명을 알아냈다.
<1> 하기 (A) 성분 및 (B) 성분을 함유하고, (B) 성분에 광반응성 기를 함유하고, (A) 성분과 (B) 성분이 수소 결합을 개재하여, 액정성 초분자를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 활성 조성물.
(A) 카르복실산기 구조를 함유하는 측사슬을 갖는 중합체, 및
(B) 하기 식 (1) 로 나타내는 화합물에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물.
[화학식 1]
Figure 112017077419189-pct00001
[식 중,
Q 는, 단결합, 탄소 원자수 1 ∼ 12 의 알킬렌, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨을 나타내고,
T 는, Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자가 산소 원자, 질소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 되고, 또한 Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는, 5 혹은 6 원자의 탄소 고리 혹은 복소 고리, 또는 그들 고리의 2 ∼ 4 개가 결합 혹은 축환한 구조를 갖는 방향족 고리를 나타내고,
X 는, 단결합, 탄소 원자수 1 ∼ 12 의 알킬렌, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨을 나타내고,
Y 는, 단결합, 에테르, 아조, 티오에테르, 또는 에스테르를 나타내고,
Z 는, 임의의 수소 원자가 불소로 치환되어 있어도 되고, 또한 임의의 이웃하지 않는 탄소 원자가 산소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬렌기를 나타내고,
a 는 1 또는 2 를 나타내고,
단, X 와 Y 가 모두 단결합이고, 또한 a 가 1 인 경우에는, Z 는 수소, 불소, 요오드, 브롬, 염소, 수산기, 니트로기, 질소 원자 상의 수소 원자가 임의로 1 또는 2 개의 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬기로 치환되어 있어도 되는 아미노기, 또는 시아노기로 치환되어 있어도 되고, 또한
Q 혹은 X 중 적어도 일방에는 반드시 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨이 포함된다].
<2> 상기 <1> 의 광학 활성 조성물에 있어서, 식 (1) 중의 T 가, Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 피리딘, 푸란, 피롤, 또는 티오펜 중 어느 구조를 갖는 방향족 고리를 나타내는 것이 좋다.
<3> 상기 <1> 또는 <2> 의 광학 활성 조성물에 있어서, 식 (1) 중의 T 가, Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 안트라센, 또는 피렌 중 어느 구조를 갖는 방향족 고리를 나타내는 것이 좋다.
<4> 상기 <1> ∼ <3> 중 어느 하나의 광학 활성 조성물에 있어서, 상기 (A) 성분은, 구조 중에 광반응성 기를 포함하지 않는 것이 좋다.
<5> 상기 <1> ∼ <4> 중 어느 하나의 광학 활성 조성물에 있어서, 상기 (B) 성분이, 상기 (A) 성분의 중합체의 중량에 대해 0.5 중량% ∼ 70 중량% 함유되는 것이 좋다.
<6> 상기 <1> ∼ <5> 중 어느 하나의 광학 활성 조성물에 있어서, 상기 (A) 성분이, 하기 식 (2) 의 카르복실산기 구조를 함유하는 측사슬을 갖는 중합체인 것이 좋다.
[화학식 2]
Figure 112017077419189-pct00002
[식 (2) 중,
A 는, 단결합, -O-, -COO-, -CONH-, 및 -NH- 에서 선택되는 기를 나타내고,
B 는, 단결합, -O-, -COO-, -CONH-, -NH-, 및 -CH=CH-COO- 에서 선택되는 기를 나타내고,
Ar1 및 Ar2 는 각각 독립적으로 페닐기 또는 나프틸기를 나타내고,
l 및 m 은 각각 독립적으로 0 ∼ 12 의 정수이다].
<7> 상기 <1> ∼ <6> 중 어느 하나의 광학 활성 조성물에 있어서, 상기 (B) 성분이, 하기에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물인 것이 좋다.
[화학식 3]
Figure 112017077419189-pct00003
[화학식 4]
Figure 112017077419189-pct00004
[식 중,
R 은, 임의의 이웃하지 않는 탄소 원자가 산소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬기를 나타내고,
n 은, 2 ∼ 5 의 정수를 나타내고,
R' 는, 산소, 또는 황, 또는 질소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 질소 원자를 나타내고, 상기 R' 중의 1 가의 유기기는, 이웃하지 않으면 임의의 탄소 원자가 산소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 10 의 알킬기, 또는 페닐기를 나타낸다].
<8> 상기 <1> ∼ <7> 중 어느 하나에 기재된 광학 활성 조성물을 함유하는, 액정 배향제.
<9> 상기 <8> 에 기재된 액정 배향제로부터 얻어지는, 액정 배향막.
<10> 상기 <9> 에 기재된 액정 배향막을 구비하는, 액정 표시 소자.
본 발명에 의해, 광반응성을 나타내지 않는 중합 조성물을 사용한 경우에 있어서도, 고효율로 배향 제어능이 부여되고, 또한 최적의 편광 자외선 조사량의 영역이 넓거나, 혹은 고분자 액정의 액정 발현 온도를 적합하게 선택 가능한, 광학 활성 조성물, 그 조성물을 함유하는 액정 배향제, 그 액정 배향제로부터 얻어지는 액정 배향막, 그 액정 배향막을 갖는 기판 및 그 기판을 갖는 횡전계 구동형 액정 표시 소자를 제공할 수 있다. 나아가서는, 그 광학 활성 조성물을 사용함으로써 위상차 필름 등에 광학 소자의 제조에 있어서의 프로세스 마진 (편광 자외선 조사량이나 소성 온도) 이 넓은 고분자 필름을 제공할 수 있다.
도 1 은 실시예 2 에서 제조한 광학 활성 조성물 (B2-10) 을 사용한 경우의 262 ㎚ 에 있어서의 노광량에 대한 흡광도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2 는 실시예 2 에서 제조한 광학 활성 조성물 (B2-10) 을 사용한 경우의 262 ㎚ 에 있어서의 노광량에 대한 이색성 (二色性) 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3 은 광학 활성 조성물 (B4-10) 을 사용한 경우의 262 ㎚ 에 있어서의 노광량에 대한 흡광도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4 는 광학 활성 조성물 (B4-10) 을 사용한 경우의 262 ㎚ 에 있어서의 노광량에 대한 이색성 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5 는 실시예 11 과 비교예 3 으로부터 얻어진 각 조사량 (노광량) 에 있어서의 면내 배향도 S (In-plane order parameter) 를 나타낸 그래프이다.
도 6 은 실시예 12 와 비교예 4 로부터 얻어진 비편광 UV 조사 전후에 있어서의 면내 배향도 S 를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
<광학 활성 조성물>
본 발명의 광학 활성 조성물은, 상기한 바와 같이 하기 (A) 성분 및 (B) 성분을 함유하고, (B) 성분에 광반응성 기를 함유하고, (A) 성분과 (B) 성분이 수소 결합을 개재하여, 액정성 초분자를 형성하는 것을 특징으로 한다.
(A) 카르복실산기 구조를 함유하는 측사슬을 갖는 중합체, 및
(B) 하기 식 (1) 로 나타내는 방향족 화합물에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물.
[화학식 5]
Figure 112017077419189-pct00005
[식 중,
Q 는, 단결합, 탄소 원자수 1 ∼ 12 의 알킬렌, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨을 나타내고,
T 는, Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자가 산소 원자, 질소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 되고, 또한 Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는, 5 혹은 6 원자의 탄소 고리 혹은 복소 고리, 또는 그들 고리의 2 ∼ 4 개가 결합 혹은 축환한 구조를 갖는 방향족 고리를 나타내고,
X 는, 단결합, 탄소 원자수 1 ∼ 12 의 알킬렌, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨을 나타내고,
Y 는, 단결합, 에테르, 아조, 티오에테르, 또는 에스테르를 나타내고,
Z 는, 임의의 수소 원자가 불소로 치환되어 있어도 되고, 또한 임의의 이웃하지 않는 탄소 원자가 산소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬렌기를 나타내고,
a 는 1 또는 2 를 나타내고,
단, X 와 Y 가 모두 단결합이고, 또한 a 가 1 인 경우에는, Z 는 수소, 불소, 요오드, 브롬, 염소, 수산기, 니트로기, 질소 원자 상의 수소 원자가 임의로 1 또는 2 개의 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬 사슬로 치환되어 있어도 되는 아미노기, 또는 시아노기로 치환되어 있어도 되고,
Q 혹은 X 중 적어도 일방에는 반드시 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨이 포함된다].
상기 구성 요건을 만족하는 조성물이 본 발명의 과제를 해결할 수 있는 효과를 발휘하는지는 확실하지 않지만, 대체로 이하와 같이 생각된다.
본 발명에 있어서의 (A) 성분인 카르복실산기 구조를 함유하는 측사슬을 갖는 중합체는 카르복실산끼리의 수소 결합에 의해 초분자 액정을 나타낸다고 말해지고 있다. 이와 같은 초분자 액정에서는 수소 결합을 형성하고 있는 방향 고리-카르복실산-카르복실산-방향 고리의 구조가 하기에 나타내는 바와 같은 메소겐 구조로 되어 있고, 액정성을 나타내는 온도 범위나, 자외선의 흡수대 등은 거의 이 메소겐 부위에서 결정된다고 생각된다.
[화학식 6]
Figure 112017077419189-pct00006
이때, 본 발명의 (B) 성분인 방향족 카르복실산이 존재하면, (A) 성분과의 사이에서 이종 (異種) 분자 간의 카르복실산-카르복실산 수소 결합이 형성되고, (A) 성분만으로 이루어지는 조성물과는 상이한 물성이 부여된다. 그 결과, 액정성을 나타내는 온도 범위나, 자외선의 흡수대 등이 변화하게 된다. 본 발명에서는 이들의 조합을 자유롭게 선택함으로써, 액정의 발현 온도 영역이나, 자외선에 대한 감도 등을 임의의 범위로 조정하는 것이 가능해진다. 또한, 이들은 이론이고 본 발명을 구속하는 것은 아니다.
<<(A) 성분>>
(A) 성분은, 카르복실산기 구조를 함유하는 측사슬을 갖는 중합체이다. 본 발명의 하나의 바람직한 양태에 의하면, 상기 (A) 성분은, 구조 중에 광반응성 기를 포함하지 않는 것이다. 즉, 바람직한 (A) 성분은, 1 개의 측사슬 구조 중에 카르복실산기를 함유하고, 또한 구조 중에 광반응성 기를 함유하지 않는 것이다.
또한, 말단에 카르복실산 구조를 갖는 측사슬 성분과 함께, 비카르복실산 성분이 공중합되어 있어도 되지만, 양호한 이방성 (1 축 배향성) 을 얻기 위해서는 말단 카르복실산 구조를 갖는 성분이 적어도 50 몰% 이상 함유되어 있는 것이 바람직하다.
(A) 성분에 있어서의 이와 같은 측사슬의 일반식은, 바람직하게는 하기 식 (2) 로 나타낼 수 있다.
[화학식 7]
Figure 112017077419189-pct00007
상기 식 (2) 중, A 는 단결합, -O-, -COO-, -CONH-, -NH- 에서 선택되는 기를 나타내고, 그 중에서도 액정성 발현의 관점에서 -O-, -COO- 가 바람직하다.
B 는 단결합, -O-, -COO-, -CONH-, -NH-, -CH=CH-COO- 에서 선택되는 기를 나타내고, 그 중에서도 액정성 발현의 관점에서 -O-, -COO- 가 바람직하다.
Ar1 및 Ar2 는 각각 독립적으로 페닐기 또는 나프틸기를 나타낸다.
l 및 m 은 각각 독립적으로 0 ∼ 12 의 정수이고, 바람직하게는 2 ∼ 12 의 정수이다. 그 중에서도 액정성 발현의 관점에서 2 내지 8 의 정수가 바람직하다.
상기 식 (2) 로 나타내는 측사슬 구조의 구체예는, 이하와 같이 예시되지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 8]
Figure 112017077419189-pct00008
여기서, 상기 식 중 p 는 0 ∼ 12 의 정수를 나타낸다.
<<중합체의 제법>>
(A) 성분의 중합체는, 상기 서술한 특정 측사슬을 함유하는 모노머의 중합 반응에 의해 얻을 수 있다. 또, 광반응성 기를 함유하는 측사슬을 갖는 모노머와, 카르복실산기를 함유하는 측사슬을 갖는 모노머의 공중합에 의해서도 얻을 수 있다. 또한, 액정성의 발현능을 저해하지 않는 범위에서 기타 모노머와 공중합할 수 있다.
기타 모노머로는, 예를 들어 공업적으로 입수할 수 있는 라디칼 중합 반응 가능한 모노머를 들 수 있다.
기타 모노머의 구체예로는, 불포화 카르복실산, 아크릴산에스테르 화합물, 메타크릴산에스테르 화합물, 말레이미드 화합물, 아크릴로니트릴, 말레산 무수물, 스티렌 화합물 및 비닐 화합물 등을 들 수 있다.
불포화 카르복실산의 구체예로는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산 등을 들 수 있다.
아크릴산에스테르 화합물로는, 예를 들어 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 나프틸아크릴레이트, 안트릴아크릴레이트, 안트릴메틸아크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸아크릴레이트, tert-부틸아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-에톡시에틸아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴아크릴레이트, 3-메톡시부틸아크릴레이트, 2-메틸-2-아다만틸아크릴레이트, 2-프로필-2-아다만틸아크릴레이트, 8-메틸-8-트리시클로데실아크릴레이트, 및 8-에틸-8-트리시클로데실아크릴레이트 등을 들 수 있다.
메타크릴산에스테르 화합물로는, 예를 들어 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 나프틸메타크릴레이트, 안트릴메타크릴레이트, 안트릴메틸메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 2,2,2-트리플루오로에틸메타크릴레이트, tert-부틸메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 2-에톡시에틸메타크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴메타크릴레이트, 3-메톡시부틸메타크릴레이트, 2-메틸-2-아다만틸메타크릴레이트, 2-프로필-2-아다만틸메타크릴레이트, 8-메틸-8-트리시클로데실메타크릴레이트, 및 8-에틸-8-트리시클로데실메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 글리시딜(메트)아크릴레이트, (3-메틸-3-옥세타닐)메틸(메트)아크릴레이트, 및 (3-에틸-3-옥세타닐)메틸(메트)아크릴레이트 등의 고리형 에테르기를 갖는 (메트)아크릴레이트 화합물도 사용할 수 있다.
비닐 화합물로는, 예를 들어 비닐에테르, 메틸비닐에테르, 벤질비닐에테르, 2-하이드록시에틸비닐에테르, 페닐비닐에테르, 및 프로필비닐에테르 등을 들 수 있다.
스티렌 화합물로는, 예를 들어 스티렌, 메틸스티렌, 클로로스티렌, 브로모스티렌 등을 들 수 있다.
말레이미드 화합물로는, 예를 들어 말레이미드, N-메틸말레이미드, N-페닐말레이미드, 및 N-시클로헥실말레이미드 등을 들 수 있다.
(A) 성분의 중합체의 제조 방법에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 공업적으로 다루어지고 있는 범용의 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 특정 측사슬 모노머의 비닐기를 이용한 카티온 중합이나 라디칼 중합, 아니온 중합에 의해 제조할 수 있다. 이들 중에서는 반응 제어의 용이함 등의 관점에서 라디칼 중합이 특히 바람직하다.
라디칼 중합의 중합 개시제로는, 라디칼 중합 개시제나, 가역적 부가-개열형 연쇄 이동 (RAFT) 중합 시약 등의 공지된 화합물을 사용할 수 있다.
라디칼 열 중합 개시제는, 분해 온도 이상으로 가열함으로써, 라디칼을 발생시키는 화합물이다. 이와 같은 라디칼 열 중합 개시제로는, 예를 들어 케톤퍼옥사이드류 (메틸에틸케톤퍼옥사이드, 시클로헥산온퍼옥사이드 등), 디아실퍼옥사이드류 (아세틸퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드 등), 하이드로퍼옥사이드류 (과산화수소, tert-부틸하이드로퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드 등), 디알킬퍼옥사이드류 (디-tert-부틸퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 디라우로일퍼옥사이드 등), 퍼옥시케탈류 (디부틸퍼옥시시클로헥산 등), 알킬퍼에스테르류 (퍼옥시네오데칸산-tert-부틸에스테르, 퍼옥시피발산-tert-부틸에스테르, 퍼옥시2-에틸시클로헥산산-tert-아밀에스테르 등), 과황산염류 (과황산칼륨, 과황산나트륨, 과황산암모늄 등), 아조계 화합물 (아조비스이소부티로니트릴, 및 2,2'-디(2-하이드록시에틸)아조비스이소부티로니트릴 등) 을 들 수 있다. 이와 같은 라디칼 열 중합 개시제는, 1 종을 단독으로 사용할 수도 있고, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.
라디칼 광 중합 개시제는, 라디칼 중합을 광 조사에 의해 개시하는 화합물이면 특별히 한정되지 않는다. 이와 같은 라디칼 광 중합 개시제로는, 벤조페논, 미힐러케톤, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 크산톤, 티오크산톤, 이소프로필크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 2-에틸안트라퀴논, 아세토페논, 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논, 2-하이드록시-2-메틸-4'-이소프로필프로피오페논, 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 이소프로필벤조인에테르, 이소부틸벤조인에테르, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 캠퍼 퀴논, 벤즈안트론, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄온-1, 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산이소아밀, 4,4'-디(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 3,4,4'-트리(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 2-(4'-메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(3',4'-디메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(2',4'-디메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(2'-메톡시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4'-펜틸옥시스티릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 4-[p-N,N-디(에톡시카르보닐메틸)]-2,6-디(트리클로로메틸)-s-트리아진, 1,3-비스(트리클로로메틸)-5-(2'-클로로페닐)-s-트리아진, 1,3-비스(트리클로로메틸)-5-(4'-메톡시페닐)-s-트리아진, 2-(p-디메틸아미노스티릴)벤즈옥사졸, 2-(p-디메틸아미노스티릴)벤즈티아졸, 2-메르캅토벤조티아졸, 3,3'-카르보닐비스(7-디에틸아미노쿠마린), 2-(o-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라키스(4-에톡시카르보닐페닐)-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,4-디클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'비스(2,4-디브로모페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2,2'-비스(2,4,6-트리클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 3-(2-메틸-2-디메틸아미노프로피오닐)카르바졸, 3,6-비스(2-메틸-2-모르폴리노프로피오닐)-9-n-도데실카르바졸, 1-하이드록시시클로헥실페닐케톤, 비스(5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)-페닐)티타늄, 3,3',4,4'-테트라(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 3,3',4,4'-테트라(t-헥실퍼옥시카르보닐)벤조페논, 3,3'-디(메톡시카르보닐)-4,4'-디(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 3,4'-디(메톡시카르보닐)-4,3'-디(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 4,4'-디(메톡시카르보닐)-3,3'-디(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 2-(3-메틸-3H-벤조티아졸-2-일리덴)-1-나프탈렌-2-일-에탄온, 또는 2-(3-메틸-1,3-벤조티아졸-2(3H)-일리덴)-1-(2-벤조일)에탄온 등을 들 수 있다. 이들 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 2 개 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.
라디칼 중합법은, 특별히 제한되는 것이 아니고, 유화 중합법, 현탁 중합법, 분산 중합법, 침전 중합법, 괴상 중합법, 용액 중합법 등을 사용할 수 있다.
중합 반응에 사용하는 유기 용매로는, 생성된 고분자가 용해되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 그 구체예를 이하에 든다.
N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, N-메틸카프로락탐, 디메틸술폭사이드, 테트라메틸우레아, 피리딘, 디메틸술폰, 헥사메틸술폭사이드, γ-부티로락톤, 이소프로필알코올, 메톡시메틸펜탄올, 디펜텐, 에틸아밀케톤, 메틸노닐케톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소아밀케톤, 메틸이소프로필케톤, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸카르비톨, 에틸카르비톨, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜-tert-부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노프로필에테르, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 디이소프로필에테르, 에틸이소부틸에테르, 디이소부틸렌, 아밀아세테이트, 부틸부티레이트, 부틸에테르, 디이소부틸케톤, 메틸시클로헥센, 프로필에테르, 디헥실에테르, 디옥산, n-헥산, n-펜탄, n-옥탄, 디에틸에테르, 시클로헥산온, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 락트산메틸, 락트산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산 n-부틸, 아세트산프로필렌글리콜모노에틸에테르, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산메틸에틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산, 3-메톡시프로피온산, 3-메톡시프로피온산프로필, 3-메톡시프로피온산부틸, 디글라임, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온, 3-메톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3-에톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3-부톡시-N,N-디메틸프로판아미드 등을 들 수 있다.
이들 유기 용매는 단독으로 사용해도 되고, 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 생성되는 고분자를 용해시키지 않는 용매라도, 생성된 고분자가 석출되지 않는 범위에서, 상기 서술한 유기 용매에 혼합하여 사용해도 된다.
또, 라디칼 중합에 있어서 유기 용매 중의 산소는 중합 반응을 저해하는 원인이 되므로, 유기 용매는 가능한 정도로 탈기된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
라디칼 중합 시의 중합 온도는 30 ℃ ∼ 150 ℃ 의 임의의 온도를 선택할 수 있지만, 바람직하게는 50 ℃ ∼ 100 ℃ 의 범위이다. 또, 반응은 임의의 농도로 실시할 수 있지만, 농도가 지나치게 낮으면 고분자량의 중합체를 얻는 것이 어려워지고, 농도가 지나치게 높으면 반응액의 점성이 지나치게 높아져 균일한 교반이 곤란해지므로, 모노머 농도가, 바람직하게는 1 질량% ∼ 50 질량%, 보다 바람직하게는 5 질량% ∼ 30 질량% 이다. 반응 초기는 고농도로 실시하고, 그 후 유기 용매를 추가할 수 있다.
상기 서술한 라디칼 중합 반응에 있어서는, 라디칼 중합 개시제의 비율이 모노머에 대해 많으면 얻어지는 고분자의 분자량이 작아지고, 적으면 얻어지는 고분자의 분자량이 커지므로, 라디칼 개시제의 비율은 중합시키는 모노머에 대해 0.1 몰% ∼ 10 몰% 인 것이 바람직하다. 또 중합 시에는 각종 모노머 성분이나 용매, 개시제 등을 추가할 수도 있다.
[중합체의 회수]
상기 서술한 반응에 의해 얻어진, 중합체의 반응 용액으로부터, 생성된 고분자를 회수하는 경우에는, 반응 용액을 빈용매에 투입하여, 그것들 중합체를 침전시키면 된다. 침전에 사용하는 빈용매로는, 메탄올, 아세톤, 헥산, 헵탄, 부틸셀로솔브, 헵탄, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 에탄올, 톨루엔, 벤젠, 디에틸에테르, 메틸에틸에테르, 물 등을 들 수 있다. 빈용매에 투입하여 침전시킨 중합체는, 여과하여 회수한 후, 상압 혹은 감압하에서, 상온 혹은 가열하여 건조시킬 수 있다. 또, 침전 회수한 중합체를, 유기 용매에 재용해시키고, 재침전 회수하는 조작을 2 회 ∼ 10 회 반복하면, 중합체 중의 불순물을 적게 할 수 있다. 이때의 빈용매로서, 예를 들어 알코올류, 케톤류, 탄화수소 등을 들 수 있고, 이들 중에서 선택되는 3 종류 이상의 빈용매를 사용하면 한층 더 정제의 효율이 상승하므로 바람직하다.
본 발명의 (A) 성분의 중합체의 분자량은, 얻어지는 도막의 강도, 도막 형성 시의 작업성, 및 도막의 균일성을 고려한 경우, GPC (Gel Permeation Chromatography) 법으로 측정한 중량 평균 분자량이, 2000 ∼ 1000000 이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5000 ∼ 100000 이다.
<<B 성분>>
본 발명의 광학 활성 조성물은, (B) 성분으로서 하기 식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유한다.
[화학식 9]
Figure 112017077419189-pct00009
상기 식 (1) 에 있어서, Q 는, 단결합, 탄소 원자수 1 ∼ 12 의 알킬렌, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨을 나타낸다.
여기서 탄소 원자수 1 ∼ 12 의 알킬렌은, 바람직하게는 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알킬렌이고, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 2 ∼ 4 의 알킬렌이며, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등을 구체예로서 들 수 있다.
또, Q 에 있어서의 상기 「탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄」이란, 2 치환 알켄의 탄소 상의 수소 원자가 일정한 1 가의 유기기로 치환된 것을 의미하고, 그러한 1 가의 유기기의 구체예로는, 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, 불소 원자, 시아노기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 메틸기, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게는 시아노기이다. 또, 「2 치환 알켄」이란, 탄소 원자수 2 ∼ 6, 바람직하게는 2 ∼ 4 의 2 치환 알켄을 말하고, 구체예로는 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등을 들 수 있다.
Q 에 있어서의 상기 「2 치환 알킨」이란, 탄소 원자수 2 ∼ 6, 바람직하게는 2 ∼ 4 의 2 치환 알켄을 말하고, 구체예로는 에티닐기, 프로피닐기, 부티닐기 등을 들 수 있다.
상기 식 (1) 에 있어서, T 는, Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자가 산소 원자, 질소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 되고, 또한 Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는, 5 혹은 6 원자의 탄소 고리 혹은 복소 고리, 또는 그들 고리의 2 ∼ 4 개가 결합 혹은 축환한 구조를 갖는 방향족 고리를 나타낸다.
여기서, 「5 혹은 6 원자의 탄소 고리 혹은 복소 고리」란, 5 원자 혹은 6 원자의 탄소 고리, 5 원자 혹은 6 원자의 복소 고리를 포함하는 의미이다. 또, 「그들 고리의 2 ∼ 4 개가 결합 혹은 축환한 구조」란, 5 원자 혹은 6 원자의 탄소 고리, 5 원자 혹은 6 원자의 복소 고리에서 선택될 수 있는 어느 2 ∼ 4 개의 고리가, 서로 직접, 치환기의 결합 부위에 결합한 구조를 갖거나, 혹은 상기 2 ∼ 4 개의 고리가, 고리를 축합하여 2 ∼ 4 고리형의 기의 구조를 형성하고 있는 것을 말한다.
이와 같은, Q 또는 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자가 산소 원자, 질소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 되는, 5 혹은 6 원자의 탄소 고리 혹은 복소 고리, 또는 그들 고리의 2 ∼ 4 개가 결합 혹은 축환한 구조를 갖는 방향족 고리로는, 예를 들어 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 피리딘, 푸란, 피롤, 티오펜, 피라진, 피리미딘 등을 들 수 있다. 여기서, Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자가 산소 원자, 질소 원자 또는 황 원자로 치환되는 경우, 치환은, 1 또는 2 이상, 바람직하게는 1 또는 2, 보다 바람직하게는 1 의 탄소 원자와 치환될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 바람직한 양태에 의하면, 식 (1) 의 화합물은, 피라진 구조, 나프틸리딘 구조, 또는 페나진 구조를 1 이상 포함하는 화합물을 제외한다. 본 발명의 하나의 보다 바람직한 양태에 의하면, 식 (1) 의 화합물은, 피리딘 구조를 2 이상 포함하는 화합물, 피라진 구조, 나프틸리딘 구조, 및 페나진 구조를 1 이상 포함하는 화합물을 제외한다.
본 발명의 하나의 바람직한 양태에 의하면, 식 (1) 의 화합물은, 피리딘 구조를 2 이상 포함하는 화합물을 제외한다. 또한 여기서 말하는 피리딘 구조를 2 이상 포함하는 것이란, 피리딘 구조를 2 포함하는 것 (비피리딘) 또는 2 이상 포함하는 것을 말하고, 전형적으로는 피리딘 구조가 화합물의 양 말단 (식 (1) 에서는 카르복실기의 다음에 양단에 오는 것) 에 있는 것이다. 식 (1) 에 있어서는, 예를 들어 적어도 a 가 2 이고, T 가 피리딘인 것을 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, T 는, Q 또는 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 피리딘, 푸란, 피롤, 또는 티오펜 중 어느 구조를 갖는 방향족 고리를 나타낸다. 보다 바람직하게는, T 는, 또는 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 안트라센, 또는 피렌 중 어느 구조를 갖는 방향족 고리를 나타낸다.
또 T 에 있어서, Q 또는 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 치환되어 있어도 되는 「1 가의 유기기」란, 바람직하게는 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, 메톡시기, 에톡시기 등의 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 디메틸아미노기, 불소 원자 등의 할로겐 원자이고, 보다 바람직하게는 메틸기, 메톡시기, 불소, 시아노기, 니트로기, 혹은 디메틸아미노기이고, 더욱 바람직하게는 메틸기, 메톡시기, 또는 시아노기이다.
상기 식 (1) 에 있어서, X 는, 단결합, 탄소 원자수 1 ∼ 12 의 알킬렌, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨을 나타낸다.
여기서 탄소 원자수 1 ∼ 12 의 알킬렌은, 바람직하게는 탄소 원자수 2 ∼ 6 알킬렌이고, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 2 ∼ 4 알킬렌이며, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등을 구체예로서 들 수 있다.
또, X 에 있어서의 상기 「탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄」이란, 2 치환 알켄의 탄소 상의 수소 원자가 일정한 1 가의 유기기로 치환된 것을 의미하고, 그러한 1 가의 유기기의 구체예로는, 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, 불소 원자, 시아노기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 메틸기, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게는 시아노기이다. 또, 「2 치환 알켄」이란, 탄소 원자수 2 ∼ 6, 바람직하게는 2 ∼ 4 의 2 치환 알켄을 말하고, 구체예로는 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기 등을 들 수 있다.
X 에 있어서의 상기 「2 치환 알킨」이란, 탄소 원자수 2 ∼ 6, 바람직하게는 2 ∼ 4 의 2 치환 알켄을 말하고, 구체예로는 에티닐기, 프로피닐기, 부티닐기 등을 들 수 있다.
상기 식 (1) 에 있어서, Y 는, 단결합, 에테르, 아조, 티오에테르, 또는 에스테르를 나타내고, 바람직하게는 단결합 (Q 가, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨인 경우), 또는 아조 (Q 가 광반응성 기인 알켄, 혹은 알킨을 포함하지 않는 경우) 를 나타낸다.
상기 식 (1) 에 있어서, Z 는, 임의의 수소 원자가 불소로 치환되어 있어도 되고, 또한 임의의 이웃하지 않는 탄소 원자가 산소 원자로 치환되어 있어도 되는, 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬렌기를 나타내고, 바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 10 의 알킬렌기를 나타낸다.
a 는, 1 또는 2 를 나타낸다.
또한 상기 식 (1) 에 있어서, X 와 Y 가 모두 단결합이고, 또한 a 가 1 인 경우에는, Z 는 수소, 불소, 요오드, 브롬, 염소, 수산기, 니트로기, 질소 원자 상의 수소 원자가 임의로 1 또는 2 개의 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬 사슬로 치환되어 있어도 되는 아미노기, 또는 시아노기로 치환되어 있어도 되고, 바람직하게는 Z는, 불소, 수산기, 시아노기에 의해 치환되어 있어도 된다.
또한 상기 식 (1) 에 있어서, Q 또는 X 중 적어도 일방에는 반드시, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨이 포함된다.
본 발명의 하나의 바람직한 양태에 의하면, 식 (1) 에 있어서,
- a 가 1 인 경우, Q 는, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨이고, 또는 Y 가 아조이고,
- a 가 2 인 경우, Q 는, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨이다.
상기 식 (1) 로 나타내는 화합물의 구체예는, 이하에 예시되지만, 이들로 한정되지 않는다.
[화학식 10]
Figure 112017077419189-pct00010
[화학식 11]
Figure 112017077419189-pct00011
상기 식 중, R 은, 임의의 이웃하지 않는 탄소 원자가 산소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬기를 나타내고, 바람직하게는 탄소 원자수 1 ∼ 10 의 알킬기를 나타낸다.
n 은, 2 ∼ 5 의 정수를 나타낸다.
R' 는, 산소 원자, 또는 황 원자, 또는 질소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 질소 원자를 나타내고, 바람직하게는 산소 원자, 또는 질소 원자를 나타낸다. 또 상기 R' 중 「1 가의 유기기」는, 이웃하지 않으면 임의의 탄소 원자가 산소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 10 의 알킬기, 또는 페닐기를 나타내고, 바람직한 구체예로는 메틸기, 에틸기, 메톡시에틸기, 페닐기 등을 들 수 있다.
상기 (B) 성분은, 상기 (A) 성분의 중합체의 중량에 대해 0.5 중량% ∼ 70 중량% 함유되는 것이 바람직하고, 5 중량% ∼ 30 중량% 함유되는 것이 보다 바람직하다.
<광학 활성 조성물의 조제>
본 발명에 사용되는 광학 활성 조성물은, 도막의 형성에 적합해지도록 도포액으로서 조제되는 것이 바람직하다. 즉, (A) 성분, (B) 성분 및 후술하는, 필요에 따라 첨가되는 각종 첨가제를 유기 용매에 용해한 용액으로서 조제되는 것이 바람직하다. 그때, (A) 성분, (B) 성분 및 필요에 따라 첨가되는 각종 첨가제를 합계한 성분 (이하, 수지 성분이라고도 칭한다) 의 함유량은, 1 질량% ∼ 20 질량% 가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 질량% ∼ 15 질량%, 특히 바람직하게는 3 질량% ∼ 10 질량% 이다.
<유기 용매>
본 발명의 광학 활성 조성물에 사용하는 유기 용매는, 수지 성분을 용해시키는 유기 용매이면 특별히 한정되지 않는다. 그 구체예를 이하에 든다.
N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N-메틸카프로락탐, 2-피롤리돈, N-에틸피롤리돈, N-비닐피롤리돈, 디메틸술폭사이드, 테트라메틸우레아, 피리딘, 디메틸술폰, 헥사메틸술폭사이드, γ-부티로락톤, 3-메톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3-에톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 3-부톡시-N,N-디메틸프로판아미드, 1,3-디메틸-이미다졸리디논, 에틸아밀케톤, 메틸노닐케톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소아밀케톤, 메틸이소프로필케톤, 시클로헥산온, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디글라임, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜탄온, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜-tert-부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노프로필에테르, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 트리프로필렌글리콜메틸에테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 혼합하여 사용해도 된다.
본 발명의 광학 활성 조성물에 함유되는 중합체는, 모두가 상기 서술한 카르복실산기 구조를 함유하는 측사슬을 갖는 중합체여도 되지만, 액정 발현능 및 감광성능을 저해하지 않는 범위에서 그것들 이외의 다른 중합체가 혼합되어 있어도 된다. 그때, 수지 성분 중에 있어서의 다른 중합체의 함유량은, 0.5 질량% ∼ 80 질량%, 바람직하게는 1 질량% ∼ 50 질량% 이다.
그러한 다른 중합체는, 예를 들어 폴리(메트)아크릴레이트나 폴리아믹산이나 폴리이미드 등으로 이루어지고, 액정성을 발현할 수 있는 감광성의 측사슬형 고분자가 아닌 중합체 등을 들 수 있다.
본 발명의 광학 활성 조성물은, 상기 (A), (B) 성분 이외의 성분을 함유해도 된다. 그 예로는, 광학 활성 조성물의 용액을 도포했을 때의, 막두께 균일성이나 표면 평활성을 향상시키는 용매나 화합물, 도막과 기판의 밀착성을 향상시키는 화합물 등을 들 수 있지만, 이것으로 한정되지 않는다.
막두께의 균일성이나 표면 평활성을 향상시키는 용매 (빈용매) 의 구체예로는, 다음의 것을 들 수 있다.
예를 들어, 이소프로필알코올, 메톡시메틸펜탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 부틸카르비톨, 에틸카르비톨, 에틸카르비톨아세테이트, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜-tert-부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 디프로필렌글리콜모노아세테이트모노프로필에테르, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 디이소프로필에테르, 에틸이소부틸에테르, 디이소부틸렌, 아밀아세테이트, 부틸부티레이트, 부틸에테르, 디이소부틸케톤, 메틸시클로헥센, 프로필에테르, 디헥실에테르, 1-헥산올, n-헥산, n-펜탄, n-옥탄, 디에틸에테르, 락트산메틸, 락트산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산 n-부틸, 아세트산프로필렌글리콜모노에틸에테르, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산메틸에틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산, 3-메톡시프로피온산, 3-메톡시프로피온산프로필, 3-메톡시프로피온산부틸, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 1-부톡시-2-프로판올, 1-페녹시-2-프로판올, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜-1-모노메틸에테르-2-아세테이트, 프로필렌글리콜-1-모노에틸에테르-2-아세테이트, 디프로필렌글리콜, 2-(2-에톡시프로폭시)프로판올, 락트산메틸에스테르, 락트산에틸에스테르, 락트산 n-프로필에스테르, 락트산 n-부틸에스테르, 락트산이소아밀에스테르 등의 저표면장력을 갖는 용매 등을 들 수 있다.
이들 빈용매는, 1 종류라도 복수 종류를 혼합하여 사용해도 된다. 상기 서술한 바와 같은 용매를 사용하는 경우에는, 본 발명의 광학 활성 조성물에 포함되는 용매 전체의 용해성을 현저하게 저하시키는 일이 없도록, 용매 전체의 5 질량% ∼ 80 질량% 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 질량% ∼ 60 질량% 이다.
막두께의 균일성이나 표면 평활성을 향상시키는 화합물로는, 불소계 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제 및 논이온계 계면 활성제 등을 들 수 있다.
보다 구체적으로는, 예를 들어 에프톱 (등록상표) 301, EF303, EF352 (토켐 프로덕츠사 제조), 메가팍 (등록상표) F171, F173, R-30 (DIC 사 제조), 플루오라드 FC430, FC431 (스미토모 3M 사 제조), 아사히가드 (등록상표) AG710 (아사히 유리사 제조), 서플론 (등록상표) S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (AGC 세이미 케미칼사 제조) 등을 들 수 있다. 이들 계면 활성제의 사용 비율은, 중합체 조성물에 함유되는 수지 성분의 100 질량부에 대해 바람직하게는 0.01 질량부 ∼ 2 질량부, 보다 바람직하게는 0.01 질량부 ∼ 1 질량부이다.
도막과 기판의 밀착성을 향상시키는 화합물의 구체예로는, 다음에 나타내는 관능성 실란 함유 화합물 등을 들 수 있다.
예를 들어, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 2-아미노프로필트리메톡시실란, 2-아미노프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-우레이도프로필트리메톡시실란, 3-우레이도프로필트리에톡시실란, N-에톡시카르보닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-에톡시카르보닐-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-트리에톡시실릴프로필트리에틸렌트리아민, N-트리메톡시실릴프로필트리에틸렌트리아민, 10-트리메톡시실릴-1,4,7-트리아자데칸, 10-트리에톡시실릴-1,4,7-트리아자데칸, 9-트리메톡시실릴-3,6-디아자노닐아세테이트, 9-트리에톡시실릴-3,6-디아자노닐아세테이트, N-벤질-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-벤질-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리에톡시실란, N-비스(옥시에틸렌)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-비스(옥시에틸렌)-3-아미노프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.
또한, 기판과 도막의 밀착성 향상에 추가로, 액정 표시 소자를 구성했을 때의 백라이트에 의한 전기 특성의 저하 등을 방지할 목적으로, 이하와 같은 페노플라스트계나 에폭시기 함유 화합물의 첨가제를, 본 발명의 광학 활성 조성물 중에 함유시켜도 된다. 구체적인 페노플라스트계 첨가제를 이하에 나타내지만, 이 구조로 한정되지 않는다.
[화학식 12]
Figure 112017077419189-pct00012
구체적인 에폭시기 함유 화합물로는, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 글리세린디글리시딜에테르, 2,2-디브로모네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,3,5,6-테트라글리시딜-2,4-헥산디올, N,N,N',N',-테트라글리시딜-m-자일렌디아민, 1,3-비스(N,N-디글리시딜아미노메틸)시클로헥산, N,N,N',N',-테트라글리시딜-4, 4'-디아미노디페닐메탄 등이 예시된다.
기판과의 밀착성을 향상시키는 화합물을 사용하는 경우, 그 사용량은, 광학 활성 조성물에 함유되는 수지 성분의 100 질량부에 대해 0.1 질량부 ∼ 30 질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 질량부 ∼ 20 질량부이다. 사용량이 0.1 질량부 미만이면 밀착성 향상의 효과는 기대할 수 없고, 30 질량부보다 많아지면 액정의 배향성이 나빠지는 경우가 있다.
첨가제로서, 광 증감제를 사용할 수도 있다. 무색 증감제 및 삼중항 증감제가 바람직하다.
광 증감제로는, 방향족 니트로 화합물, 쿠마린(7-디에틸아미노-4-메틸쿠마린, 7-하이드록시4-메틸쿠마린), 케토쿠마린, 카르보닐비스쿠마린, 방향족 2-하이드록시케톤, 및 아미노 치환된, 방향족 2-하이드록시케톤(2-하이드록시벤조페논, 모노- 혹은 디-p-(디메틸아미노)-2-하이드록시벤조페논), 아세토페논, 안트라퀴논, 크산톤, 티오크산톤, 벤즈안트론, 티아졸린(2-벤조일메틸렌-3-메틸-β-나프토티아졸린, 2-(β-나프토일메틸렌)-3-메틸벤조티아졸린, 2-(α-나프토일메틸렌)-3-메틸벤조티아졸린, 2-(4-비페노일메틸렌)-3-메틸벤조티아졸린, 2-(β-나프토일메틸렌)-3-메틸-β-나프토티아졸린, 2-(4-비페노일메틸렌)-3-메틸-β-나프토티아졸린, 2-(p-플루오로벤조일메틸렌)-3-메틸-β-나프토티아졸린), 옥사졸린(2-벤조일메틸렌-3-메틸-β-나프토옥사졸린, 2-(β-나프토일메틸렌)-3-메틸벤조옥사졸린, 2-(α-나프토일메틸렌)-3-메틸벤조옥사졸린, 2-(4-비페노일메틸렌)-3-메틸벤조옥사졸린, 2-(β-나프토일메틸렌)-3-메틸-β-나프토옥사졸린, 2-(4-비페노일메틸렌)-3-메틸-β-나프토옥사졸린, 2-(p-플루오로벤조일메틸렌)-3-메틸-β-나프토옥사졸린), 벤조티아졸, 니트로아닐린(m- 혹은 p-니트로아닐린, 2,4,6-트리니트로아닐린) 또는 니트로아세나프텐(5-니트로아세나프텐), (2-[(m-하이드록시-p-메톡시)스티릴]벤조티아졸, 벤조인알킬에테르, N-알킬화프탈론, 아세토페논케탈(2,2-디메톡시페닐에탄온), 나프탈렌, 안트라센(2-나프탈렌메탄올, 2-나프탈렌카르복실산, 9-안트라센메탄올, 및 9-안트라센카르복실산), 벤조피란, 아조인돌리진, 메로쿠마린 등이 있다.
바람직하게는, 방향족 2-하이드록시케톤(벤조페논), 쿠마린, 케토쿠마린, 카르보닐비스쿠마린, 아세토페논, 안트라퀴논, 크산톤, 티오크산톤, 및 아세토페논케탈이다.
본 발명의 광학 활성 조성물에는, 상기 서술한 것 외에, 본 발명의 효과가 저해되지 않는 범위이면, 도막의 유전율이나 도전성 등의 전기 특성을 변화시킬 목적으로, 유전체나 도전 물질, 나아가서는 도막으로 했을 때의 막의 경도나 치밀도를 높일 목적으로, 가교성 화합물을 첨가해도 된다.
상기 서술한 광학 활성 조성물을 기판에 도포, 소성한 도막은, 예를 들어 액정 배향막으로서 사용할 수 있다. 본 발명의 광학 활성 조성물을 함유하는 액정 배향제를 횡전계 구동용의 도전막을 갖는 기판 상에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않는다.
도포 방법은, 공업적으로는 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 플렉소 인쇄 또는 잉크젯법 등으로 실시하는 방법이 일반적이다. 그 밖의 도포 방법으로는, 딥법, 롤 코터법, 슬릿 코터법, 스피너법 (회전 도포법) 또는 스프레이법 등이 있고, 목적에 따라 이들을 사용해도 된다.
<<액정 표시 소자의 제조>>
본 발명의 광학 활성 조성물을 함유하는 액정 배향제를 사용한 액정 표시 소자의 제조는, 이하의 공정 [I] 내지 [IV] 로 나타낸다.
즉, 먼저 하기 [I] ∼ [III] 을 포함하는 방법에 의해, 액정 배향막을 갖는 기판을 제조할 수 있다.
[I] 본 발명의 광학 활성 조성물을 함유하는 액정 배향제를, 도전막을 갖는 기판 상에 도포하여 도막을 형성하는 공정 ;
[II] [I] 에서 얻어진 도막에 편광한 자외선을 조사하는 공정 ; 및
[III] [II] 에서 얻어진 도막을 가열하는 공정 ;
이어서, 얻어진, 액정 배향막을 갖는 기판을 하기 공정 [IV] 를 포함하는 방법에 의해, 액정 표시 소자를 제조할 수 있다.
[IV] [III] 에서 얻어진, 액정 배향막을 갖는 기판을, 액정을 개재하여, 쌍방의 액정 배향막이 상대하도록 대향 배치하여, 액정 표시 소자를 얻는 공정이다.
<공정 [I]>
공정 [I] 은, 도전막을 갖는 기판 상에 본 발명의 액정 배향제를 도포하는 과정이다. 도포한 후에는, 핫 플레이트, 열순환형 오븐 또는 IR (적외선) 형 오븐 등의 가열 수단에 의해 50 ∼ 200 ℃, 바람직하게는 50 ∼ 150 ℃ 에서 용매를 증발시켜 도막을 얻을 수 있다. 이때의 건조 온도는, 측사슬형 고분자의 액정상 발현 온도보다 낮은 것이 바람직하다.
도막의 두께는, 지나치게 두꺼우면 액정 표시 소자의 소비 전력의 면에서 불리해지고, 지나치게 얇으면 액정 표시 소자의 신뢰성이 저하하는 경우가 있으므로, 바람직하게는 5 ㎚ ∼ 300 ㎚, 보다 바람직하게는 10 ㎚ ∼ 150 ㎚ 이다.
또한, [I] 공정 후, 이어지는 [II] 공정 전에 도막이 형성된 기판을 실온으로까지 냉각시키는 공정을 형성할 수도 있다.
<공정 [II]>
공정 [II] 에서는, 공정 [I] 에서 얻어진 도막에 편광한 자외선을 조사한다. 도막의 막면에 편광한 자외선을 조사하는 경우, 기판에 대해 일정한 방향으로부터 편광판을 통하여 편광된 자외선을 조사한다. 사용하는 자외선으로는, 파장 100 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 범위의 자외선을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 사용하는 도막의 종류에 따라 필터 등을 통하여 최적의 파장을 선택한다. 그리고, 예를 들어 선택적으로 광 가교 반응을 야기할 수 있도록 파장 290 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 범위의 자외선을 선택하여 사용할 수 있다. 자외선으로는, 예를 들어 고압 수은등으로부터 방사되는 광을 사용할 수 있다.
편광한 자외선의 조사량은, 사용하는 도막에 의존한다. 조사량은, 그 도막에 있어서의, 편광한 자외선의 편광 방향과 평행한 방향의 자외선 흡광도와 수직인 방향의 자외선 흡광도의 차인 ΔA 의 최대값 (이하, ΔAmax 라고도 칭한다) 을 실현하는 편광 자외선의 양의 1 % ∼ 70 % 의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 1 % ∼ 50 % 의 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하다.
<공정 [III]>
공정 [III] 에서는, 공정 [II] 에서 편광한 자외선이 조사된 도막을 가열한다. 가열에 의해, 도막에 배향 제어능을 부여할 수 있다.
가열은, 핫 플레이트, 열순환형 오븐 또는 IR (적외선) 형 오븐 등의 가열 수단을 사용할 수 있다. 가열 온도는, 사용하는 도막의 액정성을 발현시키는 온도를 고려하여 결정할 수 있다.
가열 온도는, 측사슬형 고분자가 액정성을 발현하는 온도 (이하, 액정 발현 온도라고 한다) 의 온도 범위 내인 것이 바람직하다. 도막과 같은 박막 표면의 경우, 도막 표면의 액정 발현 온도는, 액정성을 발현할 수 있는 감광성의 측사슬형 고분자를 벌크로 관찰한 경우의 액정 발현 온도보다 낮은 것이 예상된다. 이 때문에, 가열 온도는, 도막 표면의 액정 발현 온도의 온도 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 즉, 편광 자외선 조사 후의 가열 온도의 온도 범위는, 사용하는 측사슬형 고분자의 액정 발현 온도의 온도 범위의 하한보다 10 ℃ 낮은 온도를 하한으로 하고, 그 액정 온도 범위의 상한보다 10 ℃ 낮은 온도를 상한으로 하는 범위의 온도인 것이 바람직하다. 가열 온도가, 상기 온도 범위보다 낮으면 도막에 있어서의 열에 의한 이방성의 증폭 효과가 불충분해지는 경향이 있고, 또 가열 온도가, 상기 온도 범위보다 지나치게 높으면, 도막 상태가 등방성의 액체 상태 (등방상) 에 가까워지는 경향이 있고, 이 경우 자기 조직화에 의해 일방향으로 재배향하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
또한, 액정 발현 온도는, 측사슬형 고분자 또는 도막 표면이 고체상으로부터 액정상으로 상전이가 일어나는 유리 전이 온도 (Tg) 이상이고, 액정상으로부터 아이소트로픽상 (등방상) 으로 상전이를 일으키는 아이소트로픽 상전이 온도 (Tiso) 이하의 온도를 말한다.
가열 후에 형성되는 도막의 두께는, 공정 [I] 에서 기재한 것과 동일한 이유로부터, 바람직하게는 5 ㎚ ∼ 300 ㎚, 보다 바람직하게는 50 ㎚ ∼ 150 ㎚ 인 것이 좋다.
이상의 공정을 갖는 것에 의해, 본 발명의 제조 방법에서는, 고효율인, 도막에의 이방성 도입을 실현할 수 있다. 그리고, 고효율로 액정 배향막이 형성된 기판을 제조할 수 있다.
<공정 [IV]>
[IV] 공정은, [III] 에서 얻어진, 액정 배향막을 갖는 기판을, 액정을 개재하여, 쌍방의 액정 배향막이 상대하도록 대향 배치하고, 공지된 방법으로 액정 셀을 제작하여, 액정 표시 소자를 제작하는 공정이다.
액정 셀 또는 액정 표시 소자의 제작의 일례를 든다면, 상기 서술한 기판을 2 장 준비하고, 편방의 기판의 액정 배향막 상에 스페이서를 산포하고, 액정 배향막면이 내측이 되도록 하여, 다른 편방의 기판을 첩합하고, 액정을 감압 주입하여 봉지하는 방법, 또는 스페이서를 산포한 액정 배향막면에 액정을 적하한 후에, 기판을 첩합하여 봉지를 실시하는 방법 등을 예시할 수 있다. 이때, 편측의 기판에는 횡전계 구동용의 빗살과 같은 구조의 전극을 갖는 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 이때의 스페이서의 직경은, 바람직하게는 1 ㎛ ∼ 30 ㎛, 보다 바람직하게는 2 ㎛ ∼ 10 ㎛ 이다. 이 스페이서 직경이, 액정층을 협지하는 1 쌍의 기판 간 거리, 즉 액정층의 두께를 결정하게 된다.
본 발명의 도막이 형성된 기판의 제조 방법은, 중합체 조성물을 기판 상에 도포하여 도막을 형성한 후, 편광한 자외선을 조사한다. 이어서, 가열을 실시함으로써 측사슬형 고분자막에의 고효율의 이방성 도입을 실현하여, 액정의 배향 제어능을 구비한 액정 배향막이 형성된 기판을 제조한다.
본 발명에 사용하는 도막에서는, 측사슬의 광반응과 액정성에 근거하는 자기 조직화에 의해 야기되는 분자 재배향의 원리를 이용하여, 도막에의 고효율의 이방성 도입을 실현한다. 본 발명의 제조 방법에서는, 측사슬형 고분자에 광반응성 기로서 광 가교성 기를 갖는 구조의 경우, 측사슬형 고분자를 사용하여 기판 상에 도막을 형성한 후, 편광한 자외선을 조사하고, 이어서 가열을 실시한 후, 액정 표시 소자를 제작한다.
이렇게 함으로써, 본 발명에 의해 제공되는 액정 표시 소자는 광이나 열 등의 외부 스트레스에 대해 높은 신뢰성을 나타내게 된다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 방법에 의해 제조된 횡전계 구동형 액정 표시 소자용 기판 또는 그 기판을 갖는 횡전계 구동형 액정 표시 소자는, 신뢰성이 우수한 것이 되어, 대화면이고 고정세한 액정 텔레비전 등에 바람직하게 이용할 수 있다.
이하, 실시예를 사용하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 그 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예에서 사용하는 약호는 이하와 같다.
(메타크릴 모노머)
M6BA : 4'-((6-(메타크릴로일옥시)헥실)옥시)-[1,1'-비페닐]-4-카르복실산
[화학식 13]
Figure 112017077419189-pct00013
(신남산계 첨가제)
[화학식 14]
Figure 112017077419189-pct00014
(유기 용매)
THF : 테트라하이드로푸란
NMP : N-메틸-2-피롤리돈
BC : 부틸셀로솔브
(중합 개시제)
AIBN : 2,2'-아조비스이소부티로니트릴
폴리머의 분자량 측정 조건은, 이하와 같다.
장치 : 센슈 과학사 제조 상온 겔 침투 크로마토그래피 (GPC) 장치 (SSC-7200),
칼럼 : Shodex 사 제조 칼럼 (KD-803, KD-805)
칼럼 온도 : 50 ℃
용리액 : N,N'-디메틸포름아미드 (첨가제로서 브롬화리튬-수화물 (LiBr·H2O) 가 30 m㏖/ℓ, 인산·무수 결정 (o-인산) 이 30 m㏖/ℓ, 테트라하이드로푸란 (THF) 이 10 ㎖/ℓ)
유속 : 1.0 ㎖/분
검량선 작성용 표준 샘플 : 토소사 제조 TSK 표준 폴리에틸렌옥사이드 (분자량 약 9000,000, 150,000, 100,000, 30,000), 및 폴리머 래보라토리사 제조 폴리에틸렌글리콜 (분자량 약 12,000, 4,000, 1,000).
<실시예 1>
M6BA (15.32 g, 50.0 m㏖) 를 THF (141.6 g) 중에 용해하고, 다이아프램 펌프로 탈기를 실시한 후, AIBN 을 (0.411 g, 2.5 m㏖) 첨가하고 다시 탈기를 실시하였다. 이 후 60 ℃ 에서 30 시간 반응시켜 메타크릴레이트의 폴리머 용액을 얻었다. 이 폴리머 용액을 디에틸에테르 (1500 ㎖) 에 적하하고, 얻어진 침전물을 여과하였다. 이 침전물을 디에틸에테르로 세정하고, 40 ℃ 의 오븐 중에서 감압 건조시켜 메타크릴레이트 폴리머 분말 (B) 를 얻었다. 이 폴리머의 수평균 분자량은 13000, 중량 평균 분자량은 31000 이었다.
얻어진 메타크릴레이트 폴리머 분말 (B)(6.0 g) 에 NMP (29.29 g) 를 첨가하고, 실온에서 5 시간 교반하여 용해시켰다. 이 용액에 NMP (14.75 g), BC (50.0 g) 를 첨가하고 5 시간 교반하여 액정 배향제 (B1) 을 얻었다.
또, 상기 액정 배향제 (B1) 10.0 g 에 대해 신남산계 첨가제 4MCA 를 0.03 g (고형분에 대해 5 질량%) 첨가하고, 실온에서 3 시간 교반하여 용해시켜, 액정 배향제 (B2-5) 를 조제하였다.
동일하게 하여, 이하 표에 나타낸 바와 같이 신남산 첨가제의 종류와 첨가량을 변경한 액정 배향제 B2-10 부터 B6-50 까지를 조정하였다.
Figure 112017077419189-pct00015
<실시예 2>
실시예 1 에서 얻어진 액정 배향제 (B2-5) 를 사용하여 액정 셀을 제작하고, 저분자 액정의 배향성을 확인하였다. 배향 처리에 있어서의 편광 UV 의 조사량, 편광 UV 조사 후의 가열 온도의 조건을 바꾸고, 최적의 배향성이 얻어지는 조건을 확인하였다.
[액정 셀의 제작]
기판은, 30 ㎜ × 40 ㎜ 의 크기이고, 두께가 0.7 ㎜ 인 유리 기판이고, ITO 막을 패터닝하여 형성된 빗살상의 화소 전극이 배치된 것을 사용하였다. 화소 전극은, 중앙 부분이 굴곡된 く 자 형상의 전극 요소를 복수 배열하여 구성된 빗살상의 형상을 갖는다. 각 전극 요소의 짧은 쪽 방향의 폭은 10 ㎛ 이고, 전극 요소 간의 간격은 20 ㎛ 이다. 각 화소를 형성하는 화소 전극이, 중앙 부분이 굴곡된 く 자 형상의 전극 요소를 복수 배열하여 구성되어 있으므로, 각 화소의 형상은 장방형상이 아니고, 전극 요소와 마찬가지로 중앙 부분에서 굴곡되는, 굵은 글씨의 く 자와 유사한 형상을 구비한다. 그리고, 각 화소는, 그 중앙의 굴곡 부분을 경계로 하여 상하로 분할되어, 굴곡 부분의 상측인 제 1 영역과 하측인 제 2 영역을 갖는다. 각 화소의 제 1 영역과 제 2 영역을 비교하면, 그것들을 구성하는 화소 전극의 전극 요소의 형성 방향이 상이한 것으로 되어 있다. 즉, 후술하는 액정 배향막의 배향 처리 방향을 기준으로 한 경우, 화소의 제 1 영역에서는 화소 전극의 전극 요소가 + 15°의 각도 (시계 방향) 를 이루도록 형성되고, 화소의 제 2 영역에서는 화소 전극의 전극 요소가 -15°의 각도 (시계 방향) 를 이루도록 형성되어 있다. 즉, 각 화소의 제 1 영역과 제 2 영역에서는, 화소 전극과 대향 전극 사이의 전압 인가에 의해 야기되는 액정의, 기판면 내에서의 회전 동작 (인플레인 스위칭) 의 방향이 서로 역방향이 되도록 구성되어 있다. 실시예 1 에서 얻어진 액정 배향제 (A2) 를, 준비된 상기 전극이 형성된 기판에 스핀 코트하였다. 이어서, 70 ℃ 의 핫 플레이트로 90 초간 건조시켜, 막두께 100 ㎚ 의 액정 배향막을 형성하였다. 이어서, 도막면에 편광판을 통하여 313 ㎚ 의 자외선을 3 ∼ 13 mJ/㎠ 조사한 후에 140 ∼ 170 ℃ 의 핫 플레이트로 10 분간 가열하여, 액정 배향막이 형성된 기판을 얻었다. 또, 대향 기판으로서 전극이 형성되어 있지 않은 높이 4 ㎛ 의 기둥상 스페이서를 갖는 유리 기판에도, 동일하게 도막을 형성시키고, 배향 처리를 실시하였다. 일방의 기판의 액정 배향막 상에 시일제 (쿄리츠 화학 제조 XN-1500T) 를 인쇄하였다. 이어서, 다른 일방의 기판을, 액정 배향막면이 마주보고 배향 방향이 0°가 되도록 하여 접합한 후, 시일제를 열 경화시켜 빈 셀을 제작하였다. 이 빈 셀에 감압 주입법에 의해, 액정 MLC-2041 (머크 주식회사 제조) 을 주입하고, 주입구를 봉지하고, IPS (In-Planes Switching) 모드 액정 표시 소자의 구성을 구비한 액정 셀을 얻었다.
얻어진 액정 셀을 크로스 니콜로 한 편광판 사이에 두고, 액정의 배향성을 확인하였다. 또 각 전극 간에 8 Vpp 의 교류 전압을 인가하고, 화소부의 액정이 구동하는지 여부를 확인하였다.
이하의 표에 편광 UV 의 조사량과 그 후의 가열 온도에 의한 액정 배향성의 결과를 나타낸다.
또한, 액정 주입 후에 유동 배향 등의 배향 불량이 확인된 것을 「×」, 배향 불량이 없고 양호한 액정 배향성이 확인된 것을 「○」로 표시한다.
Figure 112017077419189-pct00016
<실시예 3>
실시예 2 와 동일한 방법으로, 액정 배향제 (B2-10) 을 사용하여 액정 셀을 제작하고, 얻어진 액정 셀의 배향성을 확인하였다.
이하의 표 3 에 액정 셀의 액정 배향성의 결과를 나타낸다.
Figure 112017077419189-pct00017
<실시예 4>
실시예 2 와 동일한 방법으로, 액정 배향제 (B2-30) 을 사용하여 액정 셀을 제작하고, 얻어진 액정 셀의 배향성을 확인하였다.
이하의 표 4 에 액정 셀의 액정 배향성의 결과를 나타낸다.
Figure 112017077419189-pct00018
<실시예 5>
실시예 2 와 동일한 방법으로, 액정 배향제 (B2-50) 을 사용하여 액정 셀을 제작하고, 얻어진 액정 셀의 배향성을 확인하였다.
이하의 표 5 에 액정 셀의 액정 배향성의 결과를 나타낸다.
Figure 112017077419189-pct00019
<실시예 6>
실시예 2 와 동일한 방법으로, 액정 배향제 (B3-10) 을 사용하여 액정 셀을 제작하고, 얻어진 액정 셀의 배향성을 확인하였다.
이하의 표 6 에 액정 셀의 액정 배향성의 결과를 나타낸다.
Figure 112017077419189-pct00020
<실시예 7>
실시예 2 와 동일한 방법으로, 액정 배향제 (B4-10) 을 사용하여 액정 셀을 제작하고, 얻어진 액정 셀의 배향성을 확인하였다.
이하의 표 7 에 액정 셀의 액정 배향성의 결과를 나타낸다.
Figure 112017077419189-pct00021
<실시예 8>
실시예 3 과 동일한 방법으로, 액정 배향제 (B5-10) 을 사용하여 액정 셀을 제작하고, 얻어진 액정 셀의 배향성을 확인하였다.
이하의 표 8 에 액정 셀의 액정 배향성의 결과를 나타낸다.
Figure 112017077419189-pct00022
<실시예 9>
실시예 2 와 동일한 방법으로, 액정 배향제 (B6-5) 를 사용하여 액정 셀을 제작하고, 얻어진 액정 셀의 배향성을 확인하였다.
이하의 표 9 에 액정 셀의 액정 배향성의 결과를 나타낸다.
Figure 112017077419189-pct00023
<비교예 1>
실시예 2 와 동일한 방법으로, 액정 배향제 (B1) 을 사용하여 액정 셀을 제작하고, 얻어진 액정 셀의 배향성을 확인하였다.
이하의 표 10 에 액정 셀의 액정 배향성의 결과를 나타낸다.
Figure 112017077419189-pct00024
표 1 ∼ 10 의 결과로부터 신남산계의 첨가제를 첨가함으로써 비교예 1 에 대해 최적의 배향성이 얻어지는 가열 온도나 편광 UV 의 조사량이 변화하는 것이 확인되었다.
또, 비교예 2 에 나타낸 바와 같이 B1 만으로 이루어지는 폴리머로는, 이방성을 발현시킬 수 없기 때문에, 액정을 배향시킬 수 없지만, 표 3 ∼ 9 의 결과로부터, B1 에 대해, 신남산계의 첨가제를 첨가함으로써 막에 이방성을 부여할 수 있기 때문에, 액정을 배향시키는 것이 가능해지고, 또한 첨가제의 종류나 첨가량을 변경함으로써 최적의 배향성이 얻어지는 가열 온도나 편광 UV 의 조사량이 변화하는 것이 확인되었다.
특히 가열 온도에 관해서는, 잔존 용매 등의 영향에 의한 액정 표시 소자의 전기 특성 악화 등이 염려되기 때문에 가능한 한 높은 온도에서 소성을 실시하는 것이 요구되고 있고, 첨가제를 사용하는 것만으로 최적의 배향성이 얻어지는 가열 조건을 임의로 선택할 수 있는 것은 재료 선택의 폭을 넓히는 것으로 이어진다.
최적의 조사량이나 가열 온도가 변화한 이유로는, 초분자 액정의 메소겐 부분이 바뀜으로써 UV 의 흡수대나 UV 에 의한 감도나 반응률의 변화에 의한 것이라고 생각된다.
[고분자 필름으로서의 평가]
<실시예 10>
상기 실시예 1 에서 제작한 광학 활성 조성물 (B2-10) 을, 1.1 ㎜ 의 석영 기판에 막두께 100 ㎚ 가 되도록 스핀 코트법에 의해 도포하고, 70 ℃ 의 핫 플레이트로 건조시켰다.
이 도막에 313 ㎚ 의 편광 UV 를 0 J/㎠ 부터 30 J/㎠ 까지 조사하고, 그 후 170 ℃ 의 핫 플레이트로 10 분 가열 처리 (고분자 액정의 자기 조직화에 의한 소위 배향 증폭 처리) 를 실시하였다. 편광 UV 조사 기판에 대해, 170 ℃ 가열 전후의 262 ㎚ 에 있어서의 흡광도 변화 (도 1), 및 이색성 (도 2) 을 추적하였다. 또한 흡광도 변화, 및 이색성 △A 의 측정은 편광 UV-vis 흡수 스펙트럼을 측정하여 이하의 식에 의해 산출하였다.
이색성 △A = A||-A⊥
(A|| 은 조사한 편광 UV 에 대해 평행 방향의 흡광도, A⊥ 은 조사한 편광 UV 에 대해 ⊥ 방향의 흡광도를 나타낸다. 흡광도는 262 ㎚ 에 있어서의 흡광도의 값이다.)
또한, 도면 중 「LPUV」는, 170 ℃ 가열 전의 편광 UV 조사 기판에 대한 결과를 나타내고, 「anneal」(어닐) 은, 170 ℃ 가열 후의 편광 UV 조사 기판에 대한 결과를 나타낸다. 또 도면의 가로축의 「Exposure energy」는 노광량을 의미한다.
동일한 방법으로 광학 활성 조성물 (B4-10) 을 사용한 경우의 262 ㎚ 에 있어서의 흡광도 변화 (도 3), 및 이색성 (도 4) 도 산출하였다.
또한, 편광 UV-vis 흡수 스펙트럼의 측정에는 UV-3100 (시마즈 제작소 제조) 을 사용하였다.
도 1 및 도 3 으로부터, 편광 UV 조사 후에는 거의 변화는 보이지 않지만, 가열 (어닐) 후에는, 수직 성분이 증가하고, 평행 성분이 줄어든 것으로부터, 평행 방향의 흡수 성분이 재배향하여, 광 조사축에 대해 면내 수직 방향으로 재배열한 것을 알 수 있었다.
또 도 2 및 도 4 에 있어서, 이색성 (ΔA) 이 부 (負) 의 값이라는 것은, 조사축에 대해 수직 방향 (면내) 으로 이방성이 존재하는 것을 의미한다.
<비교예 2>
실시예 10 과 동일한 방법으로, 액정 배향제 (B1) 의 이색성도 산출했지만, 어느 조사 영역에 있어서도 현저한 이색성의 발현은 보이지 않았다.
<실시예 11>
실시예 10 과 동일한 처리를 광학 활성 조성물 (B2-5, B2-30, B2-50) 에 대해서도 실시하고, B-2-10 과 아울러 각 박막에 있어서의 In-plane order parameter (면내 배향도 S) 를 추적하였다. 또한 면내 배향도 S 의 측정은 편광 UV-vis 흡수 스펙트럼을 측정하여 이하의 식에 의해 산출하였다.
면내 배향도 S = (A⊥ - A||)/(A⊥+ 2A||)
(여기서, A⊥ 은 열처리 후의 박막의 흡광도 측정에 있어서의 편광 UV 조사축에 대해 수직 성분의 흡광도, A|| 은 평행 성분의 흡광도를 나타낸다).
또한, A⊥ 및 A|| 은 모두 314 ㎚ 에 있어서의 흡광도의 값을 사용하였다.
<비교예 3>
동일한 방법으로 액정 배향제 (B1) 을 사용한 경우의 면내 배향도 S 도 산출하였다.
실시예 11 과 비교예 3 으로부터 얻어진 각 조사량에 있어서의 면내 배향도 S 를 도 5 에 나타낸다.
도 5 에서는, 모두 정 (正) 의 값을 취하고 있는 점으로부터, 광 조사축에 대해 수직 방향으로 배향하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 도면에서는 수치가 클수록, 배향도가 높은 것을 의미한다.
실시예 10 및 비교예 2 의 평가로부터, 신남산계의 첨가제를 첨가함으로써, 액정 배향제 (B1) 만으로는 발현하지 않는 흡광도 변화나 이색성 변화가 생기고, 또한 편광 UV 의 조사량이나 이색성의 크기를 변화시키는 것이 가능한 것이 확인되었다.
또 실시예 11 및 비교예 3 의 평가로부터, 신남산계의 첨가제를 첨가함으로써, 액정 배향제 (B1) 만으로는 발현하지 않는 면내 배향도를 생기게 할 수 있고, 또한 신남산계의 첨가제의 첨가량에 따라, 면내 배향도를 크게 하는 최적의 조사 영역이 변화되는 것이 분명해졌다.
이와 같이 실시예 1 ∼ 11 에 있어서 최적의 조사량이나 가열 온도가 변화한 이유로는, 초분자 액정의 메소겐 구조가 바뀜으로써 UV 의 흡수대나 UV 에 의한 감도나 반응률이 변화한 것에 의한 것이라고 생각되었다.
본 발명과 그 우수한 효과에 대해서는 이상에 있어서 나타낸 바와 같지만, 더 추가적으로 확인하기 위해서, 하기와 같이 도막의 내광 안정성에 대해 실험을 실시하였다.
<실시예 12>
실시예 11 에서 사용한 In-plane order parameter (면내 배향도 S) 측정 후의 광학 활성 조성물 (B2-5, B-2-10, B2-30, B2-50) 의 도막이 형성된 기판에 대해, 313 ㎚ 의 비편광 UV 광을 1 J/㎠ 조사하고, 313 ㎚ 의 비편광 UV 광 조사 전후의 UV 흡수 스펙트럼 변화로부터 도막의 내광 안정성에 대해 확인 실험을 실시하였다.
<비교예 4>
사용한 M6CA ((E)-3-(4-((6-(메타크릴로일옥시)헥실)옥시)페닐)아크릴산) 의 구조식을 하기에 나타낸다.
[화학식 15]
Figure 112017077419189-pct00025
실시예 1 의 M6BA 를 M6CA 로 치환하고 동일하게 제작한 폴리머 (수평균 분자량은 11000, 중량 평균 분자량은 26000) 를 사용하여, 동 고형분 농도의 광학 활성 조성물 (B7) 을 얻었다.
이 광학 활성 조성물 (B-7) 을 사용하여 실시예 10 과 동일한 방법으로 도막을 제작하고, 313 ㎚ 의 편광 UV 를 6 mJ/㎠ 조사하고, 그 후 170 ℃ 의 핫 플레이트로 10 분 가열 처리한 기판을 제작하였다. 이 기판에 대해서도 실시예 12 와 마찬가지로, 313 ㎚ 의 비편광 UV 광을 1 J/㎠ 조사하고, 313 ㎚ 의 비편광 UV 광 조사 전후의 UV 흡수 스펙트럼 변화로부터 도막의 내광 안정성에 대해 확인 실험을 실시하였다.
실시예 12 와 비교예 4 로부터 얻어진 비편광 UV 조사 전후에 있어서의 면내 배향도 S 를 도 6 에 나타낸다.
또한, 도면 중 「after annealed」는, 170 ℃ 가열 처리 후의 편광 UV 조사 기판에 대한 결과를 나타내고, 「after exposed」는, 313 ㎚ 의 비편광 UV 광 조사 후의 편광 UV 조사 기판에 대한 결과를 나타낸다.
실시예 12 및 비교예 4 의 평가로부터, 본 발명의 수법으로 제작한 배향 처리가 완료된 도막 (B-2-30 : 도 6a) 은, 313 ㎚ 의 비편광 UV 광 조사를 실시해도 조사 전후에 전혀 스펙트럼 변화를 일으키지 않았다.
한편, 비교예 4 에서 제작한 pM6CA 로 이루어지는 도막 (B7 : 도 6b) 에서는, 313 ㎚ 의 비편광 UV 광 조사 후에 이방성이 소실한 것으로부터, 광에 대해 감수성이 있어 내광성이 낮은 것이 분명해졌다.
또한, 4MCA 의 첨가량이 상이한 기타 도막 (B2-5, B-2-10, B2-50) 에 있어서도, 313 ㎚ 의 비편광 UV 광 조사를 실시해도 조사 전후에 전혀 스펙트럼 변화를 일으키지 않는 것이 확인되었다.

Claims (10)

  1. 하기 (A) 성분 및 (B) 성분을 함유하고, (B) 성분에 광반응성 기를 함유하고, (A) 성분과 (B) 성분이 수소 결합을 개재하여, 액정성 초분자를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 활성 조성물.
    (A) 카르복실산기 구조를 함유하는 측사슬을 갖는 중합체, 및
    (B) 하기 식 (1) 로 나타내는 화합물에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물.
    [화학식 1]
    Figure 112017077419189-pct00026

    [식 중,
    Q 는, 단결합, 탄소 원자수 1 ∼ 12 의 알킬렌, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨을 나타내고,
    T 는, Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자가 산소 원자, 질소 원자 또는 황 원자로 치환되어 있어도 되고, 또한 Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는, 5 혹은 6 원자의 탄소 고리 혹은 복소 고리 또는 그들 고리의 2 ∼ 4 개가 결합 혹은 축환한 구조를 갖는 방향족 고리를 나타내고,
    X 는, 단결합, 탄소 원자수 1 ∼ 12 의 알킬렌, 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨을 나타내고,
    Y 는, 단결합, 에테르, 아조, 티오에테르, 또는 에스테르를 나타내고,
    Z 는, 임의의 수소 원자가 불소로 치환되어 있어도 되고, 또한 임의의 이웃하지 않는 탄소 원자가 산소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬렌기를 나타내고,
    a 는 1 또는 2 를 나타내고,
    단, X 와 Y 가 모두 단결합이고, 또한 a 가 1 인 경우에는, Z 는 수소, 불소, 요오드, 브롬, 염소, 수산기, 니트로기, 질소 원자 상의 수소 원자가 임의로 1 또는 2 개의 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬기로 치환되어 있어도 되는 아미노기, 또는 시아노기로 치환되어 있어도 되고, 또한
    Q 혹은 X 중 적어도 일방에는 반드시 탄소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 2 치환 알켄, 또는 2 치환 알킨이 포함된다].
  2. 제 1 항에 있어서,
    식 (1) 중의 T 가, Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 피리딘, 푸란, 피롤, 또는 티오펜 중 어느 구조를 갖는 방향족 고리를 나타내는, 광학 활성 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    식 (1) 중의 T 가, Q 혹은 X 와 결합하는 이외의 임의의 탄소 원자 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 안트라센, 또는 피렌 중 어느 구조를 갖는 방향족 고리를 나타내는, 광학 활성 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A) 성분이, 구조 중에 광반응성 기를 포함하지 않는 것인, 광학 활성 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (B) 성분이, 상기 (A) 성분의 중합체의 중량에 대해 0.5 중량% ∼ 70 중량% 함유되는, 광학 활성 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A) 성분이, 하기 식 (2) 의 카르복실산기 구조를 함유하는 측사슬을 갖는 중합체인, 광학 활성 조성물.
    [화학식 2]
    Figure 112022002847414-pct00027

    [식 (2) 중,
    A 는, 단결합, -O-, -COO-, -CONH-, 및 -NH- 에서 선택되는 기를 나타내고,
    B 는, 단결합, -O-, -COO-, -CONH-, -NH-, 및 -CH=CH-COO- 에서 선택되는 기를 나타내고,
    Ar1 및 Ar2 는 각각 독립적으로 페닐기 또는 나프틸기를 나타내고,
    l 및 m 은 각각 독립적으로 0 ∼ 12 의 정수이다].
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (B) 성분이, 하기에서 선택되는 적어도 1 종의 화합물인, 광학 활성 조성물.
    [화학식 3]
    Figure 112022002847414-pct00028

    [화학식 4]
    Figure 112022002847414-pct00029

    [식 중,
    R 은, 임의의 이웃하지 않는 탄소 원자가 산소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 36 의 알킬기를 나타내고,
    n 은, 2 ∼ 5 의 정수를 나타내고,
    R' 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 질소 상의 수소 원자가 1 가의 유기기로 치환되어 있어도 되는 질소 원자를 나타내고, 상기 R' 중의 1 가의 유기기는, 이웃하지 않으면 임의의 탄소 원자가 산소 원자로 치환되어 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 10 의 알킬기, 또는 페닐기를 나타낸다].
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 활성 조성물을 함유하는, 액정 배향제.
  9. 제 8 항에 기재된 액정 배향제로부터 얻어지는, 액정 배향막.
  10. 제 9 항에 기재된 액정 배향막을 구비하는, 액정 표시 소자.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10428274B2 (en) 2015-06-02 2019-10-01 Nissan Chemical Industries, Ltd. Liquid crystal alignment agent for photo-alignment, aligning member, and retardation member
KR20210096099A (ko) * 2018-11-29 2021-08-04 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 액정배향제, 액정배향막 및 위상차재
WO2022176555A1 (ja) * 2021-02-19 2022-08-25 株式会社フジクラ 光回折素子、光演算装置、及び光回折素子の製造方法
CN113249130B (zh) * 2021-05-17 2023-06-02 Tcl华星光电技术有限公司 液晶介质组合物、显示面板及其制备方法
CN113527647B (zh) * 2021-08-04 2022-11-01 中国科学院长春应用化学研究所 一种液晶聚合物及其制备方法,以及液晶聚合物薄膜

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3289271B2 (ja) * 1995-02-13 2002-06-04 日産化学工業株式会社 液晶配向処理剤及びこれを用いた液晶素子
JP3893659B2 (ja) 1996-03-05 2007-03-14 日産化学工業株式会社 液晶配向処理方法
JPH1160619A (ja) * 1997-08-07 1999-03-02 Jsr Corp 液晶性組成物、硬化物およびその製造方法
DE19804388C1 (de) * 1998-02-04 1999-05-06 Fraunhofer Ges Forschung Beschichtungsmaterial auf der Basis von flüssigkristallinen anorganisch-organischen Hybridpolymeren
US6939940B2 (en) * 2000-09-13 2005-09-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Liquid crystalline thermosets from ester, ester-imide, and ester-amide oligomers
JP2007304215A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Hayashi Telempu Co Ltd 光配向材および光学素子、液晶配向膜の製造方法
CN100529919C (zh) * 2006-09-08 2009-08-19 Jsr株式会社 液晶取向剂和液晶显示元件
JP2008164925A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Hayashi Telempu Co Ltd 位相差フィルムおよびその製造方法
JP5075483B2 (ja) * 2007-04-27 2012-11-21 林テレンプ株式会社 高分子フィルム、分子配向素子の作製方法、および液晶配向膜
KR101945053B1 (ko) * 2011-07-07 2019-02-01 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 광반응성 액정 배향제, 및 액정 배향 소자 및 그의 제조 방법
CN104903785B (zh) * 2012-10-05 2017-08-15 日产化学工业株式会社 具有水平电场驱动型液晶显示元件用液晶取向膜的基板的制造方法
JP2014206715A (ja) * 2013-03-19 2014-10-30 日産化学工業株式会社 横電界駆動型液晶表示素子用液晶配向膜を有する基板の製造方法
JP5318296B1 (ja) * 2013-03-25 2013-10-16 株式会社アデランス 増毛具およびその取付方法
JP6136426B2 (ja) * 2013-03-25 2017-05-31 大日本印刷株式会社 衣類登録システム、近距離無線通信媒体、携帯通信端末、衣類登録方法およびプログラム
JP6162447B2 (ja) * 2013-03-25 2017-07-12 ユニチカトレーディング株式会社 高視認性重ね織物
JP6107290B2 (ja) * 2013-03-25 2017-04-05 東レ株式会社 ポリアミド黒原着糸、仮撚糸、カバリング弾性糸およびそれよりなるレッグニット
JP6131730B2 (ja) * 2013-06-17 2017-05-24 富士通株式会社 半導体装置及びその冷却方法
KR102351459B1 (ko) * 2013-10-07 2022-01-13 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 액정 배향제, 액정 배향막 및 액정 표시 소자
KR102226644B1 (ko) * 2014-01-30 2021-03-10 코우리츠다이가쿠호우징 효고켄리츠다이가쿠 광 반응성 액정 조성물, 표시 소자, 광학 소자, 표시 소자의 제조 방법, 광학 소자의 제조 방법

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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JPWO2014185413 A1
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CN107614621B (zh) 2019-11-29
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CN107614621A (zh) 2018-01-19

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