KR102478693B1 - 액정 광학 소자 및 액정 광학 소자의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 액정을 사용하여 광학 특성을 가변으로 한 액정 광학 소자, 구체적으로는 액정 프레넬 렌즈, 보다 구체적으로는 고품위이며 또한 간편한 수법으로 얻어지는 액정 프레넬 렌즈를 제공한다. 본 발명은, 배향 분자를 구비한 액정 배향막으로서, 상기 배향 분자는, 상기 액정 배향막의 소정의 점으로부터 소정 거리의 위치에 있을 때, 상기 배향 분자의 배향 방향이, 상기 액정 배향막이 형성하는 평면과 평행인 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는, 액정 배향막 ; 및 그 액정 배향막을 갖는 액정 광학 소자를 제공한다.

Description

액정 광학 소자 및 액정 광학 소자의 제조 방법

본 발명은, 액정을 사용하여 광학 특성을 가변으로 한 액정 광학 소자에 관한 것이다. 특히, 액정 프레넬 렌즈로서, 편광의 집광 및 확산 기능을 갖고, 입사광의 편광 상태를 변환할 수 있는 기능을 갖는 액정 광학 소자에 관한 것이다.

액정 셀을 사용한 광학 소자의 하나로서, 액정 프레넬 렌즈가 있다. 액정 프레넬 렌즈를 형성하기 위해서는, 액정의 배향을 규제하는 기판의 형성이 중요하다.

이 기판의 형성에는, 나노 임프린트법이 자주 사용되고 있다.

특허문헌 1 에는, 편측에 프레넬 구조를 작성한 기판을 사용하여 액정 셀을 작성함으로써, 렌즈 파워가 큰 액정 렌즈를 실현할 수 있는 것이 개시되어 있다.

한편, 편측의 기판에 배치된 빗살 전극에 인가하는 전압을 제어함으로써, 액정 프레넬 렌즈를 작성하는 수법도 알려져 있다 (특허문헌 2). 이 경우, 전극 사이에 인가하는 전압을 컨트롤하고, 액정 프레넬 렌즈의 굴절률 분포를 제어함으로써, 렌즈의 초점 거리나 입사광의 굴절 상태를 컨트롤할 수 있는 것이 개시되어 있다.

또, 마스크 노광에 의해 프레넬 패턴을 작성한 기판을 사용하는 수법도 있다 (비특허문헌 1, 2). 그러나, 이들 문헌에 개시된 액정 프레넬 렌즈의 경우, 2 장의 기판 사이에 협지된 액정은 디렉터의 방향을 광의 진행 방향으로 이방성을 변화시키고 렌즈의 굴절률을 컨트롤하기 위해서만 사용되기 때문에, 입사광의 편광 상태에 따라, 집광 특성을 변화시키거나, 입사광의 편광 상태를 변환하여 집광시키거나 할 수는 없다.

일본 공개특허공보 2014-38349호 일본 공개특허공보 2015-165312호

Appl. Phys. Lett. 88, 203505 (2006) Opt. Express 18(25), 26325-26331 (2010)

본 발명의 목적은, 액정을 사용하여 광학 특성을 가변으로 한 액정 광학 소자, 구체적으로는 액정 프레넬 렌즈, 보다 구체적으로는 고품위이며 또한 간편한 수법으로 얻어지는 액정 프레넬 렌즈를 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 이하의 발명을 알아냈다.

＜1＞ 배향 분자를 구비한 액정 배향막으로서, 상기 배향 분자는, 상기 액정 배향막의 소정의 점으로부터 소정 거리의 위치에 있을 때, 상기 배향 분자의 배향 방향이, 상기 액정 배향막이 형성하는 평면과 평행인 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는, 액정 배향막.

＜2＞ 상기 소정 거리 r1 의 위치에 있는 상기 배향 방향의 각도가 θ1 이고, 상기 소정 거리 r1 에 최근접하는 거리 r2 의 위치에 있는 배향 분자의 배향 방향의 각도가 θ2 일 때, 각도 θ1 과 θ2 의 차 Δθ 가 0° 를 초과하고 90° 미만, 바람직하게는 0° 를 초과하고 60° 이하인 ＜1＞ 에 기재된 액정 배향막.

＜3＞ 상기 거리에 따른 상기 각도가, 프레넬 렌즈 형상에 근사하거나 및/또는 상당하는 각도 분포를 갖는 ＜1＞ 또는 ＜2＞ 중 어느 하나에 기재된 액정 배향막. 또한, 「프레넬 렌즈 형상에 근사하거나 및/또는 상당하는 각도 분포를 갖는」 에 대해서는 이후에 상세히 서술하겠지만, 하기 수학식 [7] 을 만족하는 각도 분포 (수학식 중, θ 는 프레넬 렌즈에 있어서의 중심으로부터 거리 r 떨어진 m 번째의 프레넬대에 있어서의 각도를 나타낸다. λ 는 파장, f 는 초점 거리를 각각 나타낸다.) 를 갖는 것이 좋다.

＜4＞ 상기 배향 분자가, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 기를 갖는 고분자인 ＜1＞ ∼ ＜3＞ 중 어느 하나에 기재된 액정 배향막.

＜5＞ 상기 배향 분자가, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 측사슬을 갖는 고분자인 ＜1＞ ∼ ＜4＞ 중 어느 하나에 기재된 액정 배향막.

＜6＞ ＜1＞ ∼ ＜5＞ 중 어느 하나에 기재된 액정 배향막을 편면에 갖는 기판.

＜7＞ ＜6＞ 에 기재된 기판인 제 1 기판 ; 및

제 2 기판 ; 을 갖고,

상기 제 1 및 제 2 기판을, 공간을 구비하여 평행 이간시키며, 또한 상기 제 1 기판의 액정 배향막을 제 2 기판에 대향하도록 배치하며, 또한

상기 제 1 및 제 2 기판을, 상기 제 1 기판의 법선으로서 상기 제 1 기판의 소정의 점인 제 1 점을 통과하는 제 1 법선이 상기 제 2 기판의 법선이 되도록, 배치하는, 액정 셀.

＜8＞ 상기 제 2 기판이, ＜6＞ 에 기재된 기판이고,

상기 제 1 및 제 2 기판을, 상기 제 1 기판의 법선으로서 상기 제 1 기판의 중심점인 제 1 중심점을 통과하는 제 1 법선과, 상기 제 2 기판의 법선으로서 상기 제 2 기판의 중심점인 제 2 중심점을 통과하는 제 2 법선과 일치하도록, 배치하는, ＜7＞ 에 기재된 액정 셀.

＜9＞ 상기 공간에 액정을 구비하는, ＜7＞ 또는 ＜8＞ 에 기재된 액정 셀.

＜10＞ ＜9＞ 에 기재된 액정 셀을 구비하는 액정 광학 소자.

＜11＞ 광, 전계, 자계, 및 열로 이루어지는 군에서 선택되는 외부 자극에 의해, 상기 거리에 따른 광학 위상을 갖는 ＜7＞ ∼ ＜9＞ 중 어느 하나에 기재된 액정 셀 또는 ＜10＞ 에 기재된 액정 광학 소자.

＜12＞ 액정 배향막의 제조 방법, 특히 ＜1＞ ∼ ＜5＞ 중 어느 하나에 기재된 액정 배향막의 제조 방법으로서,

A) 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 기를 갖는 고분자를 갖는 막을 형성하는 공정 ; 및

B) 상기 막의 소정 위치에 소정의 편광 자외선을 조사하는 공정 ; 을 갖고,

사용하는 고분자 등에 따라서는, C) 조사 후에 가열하는 공정 ; 을 임의로 갖고,

상기 막의 소정의 점으로부터 소정의 거리의 위치에 있는 고분자의 배향 방향을, 상기 막이 형성하는 평면과 평행인 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는 배향 분자를 구비하는 상기 액정 배향막을 얻는, 상기 방법.

＜13＞ 상기 A) 에 있어서, 상기 기를 상기 고분자의 측사슬에 갖는, ＜12＞ 에 기재된 방법.

＜14＞ 상기 B) 에 있어서, 상기 소정의 편광 자외선이 집광한 편광 자외광인 ＜12＞ 또는 ＜13＞ 에 기재된 방법.

＜15＞ 상기 A) 에 있어서, A)-1) 상기 막을 기판 상에 형성하는 ＜12＞ ∼ ＜14＞ 중 어느 하나에 기재된 방법.

＜16＞ D) ＜15＞ 에 기재된 방법에 의해 얻어진 기판인 제 1 기판을 준비하는 공정 ;

E) 제 2 기판을 준비하는 공정 ; 및

F) 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 액정을 구비하는 공정 ; 을 갖고,

상기 F) 에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 기판을, 상기 제 1 기판의 액정 배향막을 제 2 기판에 대향하도록, 평행 이간시켜 배치하며, 또한 상기 제 1 및 제 2 기판을, 상기 제 1 기판의 법선으로서 상기 제 1 기판의 중심점인 제 1 중심점을 통과하는 제 1 법선이 상기 제 2 기판의 법선이 되도록 배치하는, 액정 셀 또는 액정 광학 소자의 제조 방법.

＜17＞ 상기 제 2 기판이, ＜15＞ 에 기재된 방법에 의해 얻어진 기판이고,

상기 F) 에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 기판을, 상기 제 1 기판의 법선으로서 상기 제 1 기판의 중심점인 제 1 중심점을 통과하는 제 1 법선이 상기 제 2 기판의 법선으로서 상기 제 2 기판의 중심점인 제 2 중심점을 통과하는 제 2 법선과 일치하도록 배치하는, ＜16＞ 에 기재된 방법.

＜18＞ ＜16＞ 또는 ＜17＞ 에 기재된 방법으로 얻어진 액정 광학 소자에, 광, 전계, 자계, 및 열로 이루어지는 군에서 선택되는 외부 자극을 가하는 공정을 가짐으로써, 상기 거리에 따른 광학 위상을 갖는 액정 광학 소자를 얻는, 액정 광학 소자의 제조 방법.

＜19＞ 액정 셀의 제조 방법으로서,

O) 제 1 및 제 2 기판을 준비하는 공정 ;

P1) 제 1 기판의 편면 상에 제 1 막을 형성하는 공정으로서, 그 제 1 막이, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 제 1 기를 갖는 제 1 고분자를 갖는 공정 ;

P2) 제 2 기판의 편면 상에 상기 제 1 막과 동일해도 되고 상이해도 되는 제 2 막을 형성하는 공정으로서, 그 제 2 막이, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 제 2 기를 갖는 제 2 고분자를 갖는 공정 ;

Q) 상기 제 1 막을 구비하는 제 1 기판 및 상기 제 2 막을 구비하는 제 2 기판을, 제 1 막 및 제 2 막이 대향하도록, 공간을 구비하도록 평행 이간시켜 배치하는 공정 ;

R) 상기 제 1 막을 갖지 않는 상기 제 1 기판의 면측으로부터, 또는, 상기 제 2 막을 갖지 않는 상기 제 2 기판의 면측으로부터, 상기 제 1 막 및 상기 제 2 막의 소정 위치에 소정의 편광 자외선을 조사하는 공정 ; 을 갖고,

사용하는 제 1 및/또는 제 2 고분자 등에 따라서는, S) 조사 후, 상기 제 1 및 제 2 기판을 가열하는 공정 ; 을 임의로 갖고,

상기 제 1 막의 소정의 제 1 점으로부터 소정 거리의 위치에 있는 제 1 고분자의 배향 방향을, 상기 제 1 막이 형성하는 제 1 평면과 평행인 제 1 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는 제 1 배향 분자를 구비하는 제 1 액정 배향막을 가지며, 또한

상기 제 2 막의 소정의 제 2 점으로부터 소정 거리의 위치에 있는 제 2 고분자의 배향 방향을, 상기 제 2 막이 형성하는 제 2 평면과 평행인 제 2 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는 제 2 배향 분자를 구비하는 제 2 액정 배향막을 갖는, 액정 셀을 얻는, 상기 방법.

＜20＞ 상기 제 1 기가 상기 제 1 고분자의 측사슬에 갖거나, 및/또는 상기 제 2 기를 상기 제 2 고분자의 측사슬에 갖는 ＜19＞ 에 기재된 방법.

＜21＞ 상기 R) 에 있어서, 상기 소정의 편광 자외선이 집광한 편광 자외광인 ＜19＞ 또는 ＜20＞ 에 기재된 방법.

＜22＞ 상기 공정 R) 후 (단, 공정 S) 를 갖는 경우에는 공정 S) 후), T) 액정을 상기 공간에 충전하는 공정 ; 을 추가로 갖는 ＜19＞ ∼ ＜21＞ 중 어느 하나에 기재된 방법 또는 액정 광학 소자의 제조 방법.

＜23＞ U) ＜22＞ 에 기재된 방법으로 얻어진 액정 셀 또는 액정 광학 소자에, 광, 전계, 자계, 및 열로 이루어지는 군에서 선택되는 외부 자극을 가하는 공정을 가짐으로써, 상기 거리에 따른 광학 위상을 갖는 액정 광학 소자를 얻는, 액정 광학 소자의 제조 방법.

본 발명에 의해, 액정을 사용하여 광학 특성을 가변으로 한 액정 광학 소자, 구체적으로는 액정 프레넬 렌즈, 보다 구체적으로는 고품위이며 또한 간편한 수법으로 얻어지는 액정 프레넬 렌즈를 제공할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 액정 배향막을 설명하는 모식도이다.
도 2 는, 광학 (형상에 의한) 프레넬 렌즈의 단면도를 나타낸다.
도 3 은, 우회전 원편광과 반파장판 (HWP) 속축 (速軸) 이 이루는 각을 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명의 액정 광학 소자의 일례인 액정 프레넬 렌즈의 구조 및 그 광학 이방성 공간 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 광학 (형상에 의한) 프레넬 렌즈의 위상 분포를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 일 실시양태인 액정 프레넬 렌즈를 구성하는 배향 분자의 배향 방향의 분포를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 실시예에 있어서 액정 프레넬 렌즈를 제작한 장치의 개요를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 실시예에 있어서 얻어진 액정 프레넬 렌즈의 편광 현미경 이미지이다.
도 9 는, 본 실시예에 있어서 얻어진 액정 프레넬 렌즈의 입사광, 출사광의 빔 프로파일러 화상 (상단) 및 분포의 그래프 (하단) 를 나타낸다.
도 10 은, 도 9 에 있어서의 출사광의 타원율을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 서술한다.

＜액정 배향막＞

본원은, 배향 분자를 구비한 액정 배향막을 개시한다.

본원에 있어서, 배향 분자가, 액정 배향막의 소정의 점으로부터 소정 거리의 위치에 있을 때, 그 배향 분자의 배향 방향이, 액정 배향막이 형성하는 평면과 평행인 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루도록 배치된다.

본원의 액정 배향막에 대하여, 특히 본원의 액정 배향막에 있어서의 배향 분자의 배향 방향에 대하여, 도 1 을 사용하여 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 액정 배향막을 설명하는 모식도이다.

도 1 에 있어서, 배향 분자 M0 은, 액정 배향막 (1) 의 어느 점 (중심점) O 과 거의 동일한 거리에 있다. 그 배향 방향은 화살표 Y0 으로 나타내고, 대략 수평 방향이다.

또, 배향 분자 M1 은, 점 O 으로부터 r1 떨어진 거리의 위치에 배치되어 있다. 그 배향 분자 M1 의 배향 방향은 화살표 Y1 로 나타내고 있다. 여기서, 점 O 으로부터 r1 떨어진 거리에 배치되는 배향 분자 M1 은 모두 동일한 배향 방향을 나타낸다. 도 1 에서는, Y1 은 Y0 보다 기울어진 각도를 갖고 있다.

또한, 배향 분자 M2 는, 점 O 으로부터 r2 떨어진 거리 (r2 ＞ r1) 의 위치에 배치되어 있다. 그 배향 분자 M2 의 배향 방향은 화살표 Y2 로 나타내고 있다. 여기서, 점 O 으로부터 r2 떨어진 거리에 배치되는 배향 분자 M2 는 모두 동일한 배향 방향을 나타낸다. 도 1 에서는, Y2 는 Y1 보다 더욱 기울어진 각도를 갖고 있다.

이와 같이, 액정 배향막의 소정의 점 (점 O) 으로부터 소정 거리, 예를 들어 r1 의 위치의 배향 분자는 모두, 그 배향 방향이 모두 동일한 방향이고, 액정 배향막이 형성하는 평면과 평행인 직선 L 에 대하여, 동일한 각도 (거리 r1 떨어진 위치에 있는 배향 분자는 각도 θ1) 를 갖는다.

또, 동일하게, r2 떨어진 거리 (r2 ＞ r1) 의 위치에 배치되는 배향 분자도, 직선 L 에 대하여, 동일한 각도 (거리 r2 멀어진 위치에 있는 배향 분자는 각도 θ2 (θ2 ≠ θ1)) 를 갖는다.

따라서, 본원의 액정 배향막은, 어느 점 (중심점) O 으로부터의 거리에 따른, 소정의 각도 분포를 갖는다.

본원의 액정 배향막의 소정의 각도 분포는, 2 차원으로 이방성 공간 분포를 형성할 수 있는 것, 이방성의 방위를 원하는 값으로 설정할 수 있는 것, 및/또는, 이방성의 방위를 설계에 따라 설정할 수 있는 것을 달성하는 것이 좋다.

구체적으로는 다음과 같은 분포인 것이 좋다.

즉, 액정 배향막의 소정의 점 (점 O) 으로부터 소정 거리 r1 에 있는 배향 분자 M1 의 배향 방향의 각도 θ1 과는 상이한 배향 방향의 각도 θ2 를 갖는 배향 분자 M2 가 존재하며, 또한 그 배향 분자 M2 가 r1 에 최근접하는 거리 r2 에 존재하는 경우, 각도 θ1 과 각도 θ2 의 차의 절대치 Δθ 가 0° 를 초과하고 90° 미만, 바람직하게는 0° 를 초과하고 60° 이하, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 60° 인 것이 좋다.

또한, 여기서, r1, r2, θ1, θ2 는, 도 1 과 동일한 기호를 사용하고 있지만, 여기서는 보다 일반화한 값을 나타내고 있다.

본원의 액정 배향막이, 상기 각도 분포를 가짐으로써, 액정을 사용하여 광학 특성을 가변으로 한 액정 광학 소자를 얻을 수 있다.

또, 상기 각도 분포를 가짐으로써, 프레넬 렌즈 형상에 근사하거나 및/또는 상당하는 각도 분포를 갖는 액정 배향막을 제공할 수 있고, 그 액정 배향막을 사용함으로써, 액정 프레넬 렌즈를 제공할 수 있다.

또한, 액정 프레넬 렌즈에 대해서는 이후에 상세히 서술하겠지만, 액정 프레넬 렌즈에 있어서, 상기 수학식 [7] 을 만족하는 각도 분포 (수학식 중, θ 는 프레넬 렌즈에 있어서의 중심으로부터 거리 r 떨어진 m 번째의 프레넬대에 있어서의 각도를 나타낸다. λ 는 파장, f 는 초점 거리를 각각 나타낸다.) 를 갖는 것이 좋다.

＜액정 배향막의 배향 분자＞

본원의 액정 배향막에 있어서의 배향 분자는, 상기 서술한 배향 방향을 갖는다.

그 배향 분자는, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 기를 갖는 고분자인 것이 좋다.

또, 그 기는, 상기 고분자의 측사슬에 갖는 것이 좋다.

또한, 배향 분자에 사용할 수 있는 고분자에 대해서는, 이후에 상세히 서술한다.

＜액정 배향막을 갖는 기판＞

본원은, 상기 서술한 액정 배향막을 편면에 갖는 기판을 제공한다.

기판은, 액정 소자에 사용되는 기판이면, 특별히 한정되지 않는다. 기판으로서, 예를 들어, 액정 표시 소자가 투과형인 경우, 투명성이 높은 기판이 사용되는 것이 바람직하다. 그 경우, 특별히 한정은 되지 않고, 유리 기판, 또는 아크릴 기판이나 폴리카보네이트 기판 등의 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있다.

또, 반사형의 액정 표시 소자에 대한 적용을 고려하여, 실리콘 웨이퍼 등의 불투명한 기판도 사용할 수 있다.

또한, 기판 상에 본원의 액정 배향막을 형성하는 방법에 대해서는, 이후에 상세히 서술하겠지만, 형성하는 방법에 따라서는, 투명성이 높은 기판을 사용하는 것이 좋은 경우가 있다.

＜액정 배향막을 갖는 기판을 구비하는 액정 셀＞

본원은, 상기 서술한 액정 배향막을 편면에 갖는 기판을 구비하는 액정 셀을 제공한다.

그 액정 셀에 있어서, 기판을 2 장 평행 이간시켜 배치시키지만, 그 기판 중 적어도 1 장이, 상기 서술한 액정 배향막을 편면에 갖는 기판인 것이 좋다. 이 때, 액정 배향막을 갖는 편면을, 다른 기판과 대향하도록 배치하는 것이 좋다.

2 장의 기판의 배치에 있어서, 1 장만이 상기 서술한 액정 배향막을 편면에 갖는 기판인 경우, 그 기판의 법선으로서 그 기판의 소정의 점 (점 O) 인 제 1 점을 통과하는 제 1 법선이, 제 1 기판 이외의 기판의 법선과 일치하는 것이 좋다.

2 장의 기판이 모두, 상기 서술한 액정 배향막을 편면에 갖는 기판 (「제 1 기판」 과 「제 2 기판」 으로 한다) 인 경우, 이른바 광축을 맞추는 것이 좋다.

구체적으로는, 제 1 기판의 법선으로서 그 제 1 기판의 소정의 점 (점 O) 인 제 1 점을 통과하는 제 1 법선이, 제 2 기판의 법선으로서 그 제 2 기판의 소정의 점 (점 O) 인 제 2 점을 통과하는 제 2 법선과 일치하도록, 쌍방의 기판을 배치하는 것이 좋다.

또한, 제 1 기판의 배향 분자 (제 1 배향 분자) 의 배향 방향 (제 1 배향 방향) 과, 제 2 기판의 배향 분자 (제 2 배향 분자) 의 배향 방향 (제 2 배향 방향) 을, 이하와 같이 구성하는 것이 좋다.

즉, 평행 이간 배치할 때에, 그 평행과 연직 방향으로부터 본 경우, 제 1 배향 방향과 제 2 배향 방향을 완전히 일치시키는, 즉 제 1 배향 방향과 제 2 배향 방향의 각도가 제로인 것이 좋다. 이와 같이, 2 장의 기판을 배치함으로써, 그 2 장의 기판 사이에 배치되는 액정이, 제 1 기판으로부터 제 2 기판에 걸쳐 공간적으로 동일 방향 (제 1 배향 방향과 동일하며 또한 제 2 배향 방향과도 동일하다) 으로 배치되게 된다.

한편, 평행 이간 배치할 때에, 그 평행과 연직 방향으로부터 본 경우, 제 1 배향 방향과 제 2 배향 방향을 일치시키지 않고, 소정의 배향 (제 1 배향 방향과 제 2 배향 방향의 각도가 제로는 아니다) 을 갖도록 제 1 및 제 2 기판을 배치해도 된다. 이와 같이, 2 장의 기판을 배치함으로써, 그 2 장의 기판 사이에 배치되는 액정 분자는, 그 배향 방향이 제 1 기판 부근에서는 제 1 배향 방향과 동일하고, 제 2 기판 부근에서는 제 2 배향 방향과 동일하고, 제 1 기판으로부터 제 2 기판에 걸쳐서는, 제 1 배향 방향으로부터 제 2 배향 방향으로 서서히 공간적으로 변화하는, 이른바 「비틀림 구조」 를 갖도록, 액정 분자의 배향 방향을 배치시킬 수 있다.

＜액정을 구비하는 액정 셀 또는 액정 광학 소자＞

액정 셀은, 상기 서술하고 있는 바와 같이, 2 장의 기판 사이에 액정을 구비한다. 또한, 액정을 구비하는 것을, 본원에 있어서, 액정 광학 소자라고 하는 경우도 있다.

액정을 구비하는 액정 셀 또는 액정 광학 소자에 있어서, 그 액정을 구성하는 액정 분자는, 액정 배향막의 배향 방향을 따라, 배향한다.

또한, 액정 분자의 배향이나 물성은, 액정을 구성하는 액정 분자에 의존하지만, 광, 전계, 자계 및 열로 이루어지는 군에서 선택되는 외부 자극에 의해, 변화시킬 수 있다. 이로써, 액정 표시 소자, 예를 들어 액정 프레넬 렌즈의 특성 (위상) 을 컨트롤할 수 있어, 원하는 특성을 갖는 액정 광학 소자, 예를 들어 액정 프레넬 렌즈를 제공할 수 있다.

＜액정 배향막의 제조 방법＞

상기 서술한 액정 배향막은, 예를 들어 다음의 방법으로 제조할 수 있다.

즉, A) 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 기를 갖는 고분자를 갖는 막을 형성하는 공정 ; 및

B) 상기 막의 소정 위치에 소정의 편광 자외선을 조사하는 공정 ; 을 갖고,

사용하는 고분자 등에 따라서는, C) 조사 후에 가열하는 공정 ; 을 임의로 가짐으로써,

상기 액정 배향막을, 즉 상기 막의 소정의 점으로부터 소정의 거리의 위치에 있는 고분자의 배향 방향을, 상기 막이 형성하는 평면과 평행인 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는 배향 분자를 구비하는 액정 배향막을 얻을 수 있다.

공정 A) 에 있어서, 상기 기를 고분자의 측사슬에 갖는 것이 좋다.

또, 공정 B) 에 있어서, 소정의 편광 자외선으로서 집광한 편광 자외광을 사용하는 것이 좋다. 이로써, 소정 위치에 편광 자외선을 조사할 수 있다. 또, 집광한 편광 자외광을 사용함으로써, 얻어진 액정 배향막에 있어서, 배향 분자가, 상기 서술한 원하는 각도 분포를 가질 수 있다.

또한, 공정 A), 공정 B), 공정 C) 에 대해서는, 이후에 상세히 서술한다.

＜액정 배향막을 갖는 기판의 제조 방법＞

상기 공정 A) 전에, 먼저 기판을 준비하는 공정을 갖고, 상기 공정 A) 에 있어서, 그 기판 상에 막을 형성하는 것이 좋다.

＜액정 셀 또는 액정 광학 소자의 제조 방법 A＞

상기에서 얻어진 기판을 사용하여, 이하의 제조 방법에 의해, 액정 셀 또는 액정 광학 소자를 얻을 수 있다.

즉, D) 상기에서 기판인 제 1 기판을 준비하는 공정 ;

E) 제 2 기판 (여기서는, 「액정 배향막을 갖는 기판」 이외의 기판) 을 준비하는 공정 ; 및

F) 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 액정을 구비하는 공정 ; 을 갖고,

상기 공정 F) 에 있어서, 제 1 및 제 2 기판을, 제 1 기판의 액정 배향막을 제 2 기판에 대향하도록, 평행 이간시켜 배치하며, 또한 제 1 및 제 2 기판을, 제 1 기판의 법선으로서 그 제 1 기판의 중심점인 제 1 중심점을 통과하는 제 1 법선이 제 2 기판의 법선이 되도록 배치함으로써, 액정 셀 또는 액정 광학 소자를 얻을 수 있다.

공정 F) 는, 액정을 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 구비할 수 있으면, 어느 수법을 사용해도 되고, 예를 들어 ⅰ) 제 1 기판 및 제 2 기판을 평행 배치하고, 공간이 생긴 후에 액정을 충전하는 수법 ; 이어도 되고, ⅱ) 제 1 기판 상에 액정을 배치하고, 추가로 액정 상에 제 2 기판을 배치하는 수법 ; 이어도 되고, ⅲ) 그 밖의 수법 ; 이어도 된다.

또한, 공정 E), 공정 F) 에 대해서는, 이후에 상세히 서술한다.

여기서, 제 2 기판에 대해서도, 액정 배향막을 갖는 기판을 사용하는 경우, 제 1 기판과 제 2 기판의 이른바 광축 맞춤을 실시하는 것이 좋다.

구체적으로는, 제 1 및 제 2 기판을, 제 1 기판의 법선으로서 그 제 1 기판의 중심점인 제 1 중심점을 통과하는 제 1 법선이, 제 2 기판의 법선으로서 그 제 2 기판의 중심점인 제 2 중심점을 통과하는 제 2 법선과 일치하도록 배치하는 것이 좋다.

또, 광축뿐만 아니라, 제 1 기판에서의 배향 분자의 배향 방향 (제 1 배향 방향) 과, 제 2 기판에서의 배향 분자의 배향 방향 (제 2 배향 방향) 을 일치시키는 것이 좋다.

또한, 상기 공정 F) 후, 상기 서술한 바와 같이, 광, 전계, 자계, 및 열로 이루어지는 군에서 선택되는 외부 자극을 가하는 공정을 가짐으로써, 액정을 구성하는 분자 (액정 분자) 를 배향시킬 수 있고, 이로써, 액정 배향막의 중심점으로부터의 거리에 따라 광학 위상이 생기고, 이로써 원하는 특성을 갖는 액정 광학 소자를 얻을 수 있다.

＜액정 셀 또는 액정 광학 소자의 제조 방법 B＞

상기 제조 방법 A 는, 먼저 액정 배향막 또는 액정 배향막을 갖는 기판을 형성하고, 그 후에 그 기판을 사용하여 액정 셀 또는 액정 광학 소자를 얻는 방법이다. 한편, 제조 방법 B 는, 이른바 공 (空) 셀을 준비하고, 그 공셀에 있어서 액정 배향막을 형성하고, 그 후에 액정을 충전하여 액정 셀 또는 액정 광학 소자를 제조하는 방법이다.

즉, O) 제 1 및 제 2 기판을 준비하는 공정 ;

P1) 제 1 기판의 편면 상에 제 1 막을 형성하는 공정으로서, 그 제 1 막이, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 제 1 기를 갖는 제 1 고분자를 갖는 공정 ;

P2) 제 2 기판의 편면 상에 상기 제 1 막과 동일해도 되고 상이해도 되는 제 2 막을 형성하는 공정으로서, 그 제 2 막이, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 제 2 기를 갖는 제 2 고분자를 갖는 공정 ;

Q) 제 1 막을 구비하는 제 1 기판 및 제 2 막을 구비하는 제 2 기판을, 제 1 막 및 제 2 막이 대향하도록, 공간을 구비하도록 평행 이간시켜 배치하는 공정 ; 및

R) 제 1 기판의 제 1 막을 갖지 않는 면측으로부터, 또는, 제 2 기판의 제 2 막을 갖지 않는 면측으로부터, 제 1 막 및 상기 제 2 막의 소정 위치에 소정의 편광 자외선을 조사하는 공정 ; 을 갖고,

사용하는 제 1 및/또는 제 2 고분자 등에 따라서는, S) 조사 후, 제 1 및 제 2 기판을 가열하는 공정 ; 을 임의로 갖고,

제 1 막의 소정의 제 1 점으로부터 소정 거리의 위치에 있는 제 1 고분자의 배향 방향을, 제 1 막이 형성하는 제 1 평면과 평행인 제 1 직선에 대하여, 그 거리에 따른 각도를 이루는 제 1 배향 분자를 구비하는 제 1 액정 배향막을 가지며, 또한

제 2 막의 소정의 제 2 점으로부터 소정 거리의 위치에 있는 제 2 고분자의 배향 방향을, 제 2 막이 형성하는 제 2 평면과 평행인 제 2 직선에 대하여, 거리에 따른 각도를 이루는 제 2 배향 분자를 구비하는 제 2 액정 배향막을 가짐으로써,

액정 셀을 얻을 수 있다.

공정 P1) 및/또는 공정 P2) 에 있어서, 상기 제 1 기를 제 1 고분자의 측사슬에 갖거나, 및/또는 제 2 기를 제 2 고분자의 측사슬에 갖는 것이 좋다.

공정 R) 에 있어서, 소정의 편광 자외선으로서 집광한 편광 자외광을 사용하는 것이 좋다. 이로써, 소정 위치에 편광 자외선을 조사할 수 있다. 또, 얻어지는 제 1 및 제 2 액정 배향막에 있어서의 제 1 및 제 2 배향 분자가, 상기 서술 또는 후술하는, 원하는 각도 분포를 가질 수 있다.

또한, 제 1 고분자와 제 2 고분자를 상이한 고분자로 하거나, 또는 공정 R) 에 있어서의 조사광의 양 (에너지) 을 컨트롤함으로써, 제 1 배향 분자의 배향 방향 (제 1 배향 방향) 과 제 2 배향 분자의 배향 방향 (제 2 배향 방향) 을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제 1 배향 방향과 제 2 배향 방향이 이루는 각도가 90° 로 하면, 얻어지는 액정 광학 소자에 대하여, 보다 복잡한 특성의 컨트롤이 가능해진다.

제조 방법 B 는, 제조 방법 A 와 비교하여, ⅰ) 2 장의 기판의 액정 배향막을 한 번에 제조할 수 있는 점, ⅱ) 2 장의 기판의 이른바 광축 맞춤이 불필요한 점 등의 이점을 갖는다.

공정 S) 후에 얻어진, 이른바 공셀에 액정을 충전함으로써, 액정을 구비한 액정 셀 또는 액정 광학 소자를 얻을 수 있다.

그 후의 작업, 구체적으로는 광, 전계, 자계, 및 열로 이루어지는 군에서 선택되는 외부 자극을 가하는 공정의 작업에 대해서는, 제조 방법 A 와 동일하다.

이와 같이 하여, 본원은, 액정 배향막, 그 막을 갖는 기판, 그 기판을 구비하는 액정 셀 또는 액정 광학 소자를 제공할 수 있다.

이후, 본원에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

＜＜액정 프레넬 렌즈＞＞

본원은, 액정 광학 소자로서 액정 프레넬 렌즈를 제공할 수 있다. 이후, 액정 프레넬 렌즈에 대하여 상세히 서술한다.

액정 프레넬 렌즈의 설명 전에, 우선은 광학 (형상에 의한) 프레넬 렌즈에 대하여 설명한다.

프레넬 렌즈는, 통상적인 구면 렌즈와는 상이한 통상적인 렌즈를 일정한 반경마다 자른 형태로 되어 있다. 도 2 는, 프레넬 렌즈의 단면도이다.

렌즈 내에서 부여되는 위상 φ 는 재료의 굴절률을 n, 두께를 d 로 하면 통상, 하기 식 [1] 로 나타낸다.

통상적인 프레넬 렌즈에서는 두께 d 를 파라미터로 하여 위상차를 변화시키고 있다. 한편, 액정을 사용한 프레넬 렌즈의 경우, 기하학적 위상을 렌즈의 위상으로 하여 프레넬 패턴을 따라 변화시킴으로써 원하는 프레넬 패턴을 설계할 수 있다.

액정 프레넬 렌즈의 광학 이방성 공간 분포가 동일한 영역을 반파장판 (HWP) 으로 생각하면, 그 때의 우회전 원편광 (RCP) 은, 도 3 과 같이 나타낸다. 도 3 의 X 축과 HWP 의 속축이 이루는 각을 θ 로 했을 때, 파장판을 투과한 RCP 의 존즈 벡터는, 하기 식 [2] 로부터, 좌회전 원편광 (LCP) 으로 변환되고, e^i2θ 라는 위상을 발생시키는 것을 알 수 있다.

이 위상을 기하학적 위상이라고 하며, 이 위상은 HWP 의 속축의 방향을 변화시킴으로써 위상을 변화시키는 것이 가능하다. 즉, 액정 분자의 배향 방향을 공간적으로 제어하면, 기하학적 위상의 공간 분포를 제어할 수 있고, 이 기하학적 위상의 공간 분포를 프레넬 렌즈의 면 (구면 및 비구면을 포함함) 위상에 대응하도록 제어함으로써, 편광 제어 가능한 액정 프레넬 렌즈를 형성할 수 있다.

또, 이 때, 속축이 이루는 각이 동일한 LCP 를 입사했을 때 LCP 의 존즈 벡터는, 하기 식 [3] 이 되고, 위상 변화는 e^-i2θ 가 된다. 즉, RCP 가 입사시에 집광하도록 프레넬 렌즈를 설계한 경우, LCP 를 입사하면 출사광은 확산하게 된다.

프레넬 패턴을 설계하는 경우, 프레넬 패턴의 전환 반경 rm 은, 설계 파장 λ, 초점 거리를 f 로 하면, 하기 식 [4] 로 계산할 수 있다.

이 때, 동일 프레넬대 r 내 (rm ＜ r ＜ rm ＋ 1) 에 있어서의 위상을 φr 로 하면 프레넬대 r 내에서의 위상 분포는 하기 식 [5] 로 계산할 수 있다.

따라서, 상기 서술한 위상 분포를 형성하도록 액정 셀을 작성함으로써, 편광 제어 가능한 액정 프레넬 렌즈를 작성할 수 있다.

본 발명의 액정 광학 소자, 예를 들어 액정 프레넬 렌즈는, 편광의 집광 및 확산 기능을 갖고, 입사광의 편광 상태를 변환하는 기능을 갖는다. 우회전 원편광을 입사한 경우에는 집광하고, 좌회전 원편광을 입사한 경우에 확산한다. 직선 편광을 입사한 경우에는, 직선 편광이 좌우 원편광의 합침으로 생각되는 점에서, 집광 및 확산의 쌍방이 동시에 발생한다. 이 액정의 배향에 의해 발현할 수 있는 광학 이방성 공간 분포를 여러 가지로 설정함으로써, 집광과 확산의 특성을 변화시키는 것이 가능하다.

＜광학 위상의 제어＞

본 발명의 액정 광학 소자, 예를 들어 액정 프레넬 렌즈는, 액정의 배향을 임의로 제어함으로써 특성, 예를 들어 프레넬 렌즈 특성을 발현하기 때문에, 액정 셀 작성 후에 있어서도, 외부로부터 액정의 배향이나 물성을 컨트롤함으로써 특성을 변화시킬 수 있다.

액정 셀 작성 후에, 액정의 배향이나 물성을 변화시키는 수법으로는, 액정 셀에 전압을 인가하여 액정의 배향을 변화시키는 수법, 가열이나 냉각, 및 광 조사 등에 의해 액정 셀의 온도를 변경하여 액정의 물성을 변경하는 수법 등을 들 수 있고, 이들에 한정되지 않는다.

그 중에서도, 액정 셀에 전압을 인가함으로써, 액정의 배향을 변화시키는 수법이, 간편하게 액정의 배향 상태를 변화시킬 수 있는 점에서 바람직하다. 또, 액정 셀의 온도를 변화시킴으로써 액정의 물성을 제어하는 수법은 외부 환경을 반영하는 소자에 적용하는 경우에는 특히 바람직하다.

＜액정 배향막의 고분자＞

본원의 액정 배향막은, 배향 분자를 갖는다.

그 배향 분자는, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 기를 갖는 고분자인 것이 좋다.

또, 그 기는, 고분자의 측사슬에 갖는 것이 좋다.

본원에 있어서, 그 광 반응은, 편광 자외선 조사에 의해 이방성을 발현하는 것이 좋다.

편광 자외선 조사에 의해 이방성을 발현하는 기구로는, 1) 자외선 조사에 의해 일정 방향의 폴리머가 분해되고, 이방성을 발현하는 것, 2) 편광 자외선 조사에 의해 일정 방향의 폴리머 부위에서 반응 (이성화 또는 2 량화 등) 이 생기고, 이방성을 발현하는 것, 3) 각도를 부여하여 자외선을 조사함으로써, 특정 방향의 측사슬에서 반응 (이성화 또는 2 량화 등) 이 생기고 이방성을 발생시키는 것 등을 들 수 있지만 이들에 한정되지 않는다.

광 반응으로서, 바람직하게는 광 이성화, 광 2 량화, 광 프라이즈 전이, 보다 바람직하게는 광 이성화, 광 2 량화인 것이 좋다.

＜＜광 배향제＞＞

본원의 액정 배향막은, 상기 고분자를 갖는 조성물, 즉 광 배향제로부터 형성할 수 있다.

광 배향제는, 상기 고분자를 유기 용매에 용해시킨 형태로 함유한다.

광 배향제는, 상기 고분자를 1 ∼ 15 질량％, 보다 바람직하게는 2 ∼ 10 질량％, 더욱 바람직하게는 2 ∼ 8 질량％ 함유하는 것이 좋다.

이들 재료계로는, 주로 폴리이미드 전구체, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리 N 치환 말레이미드, 폴리스티렌, 폴리이타코네이트, 폴리실록산 등을 들 수 있지만, 이들에 한정하지 않는다. 사용 환경에 따라서는 폴리이미드 전구체나 폴리이미드 등의 내열성 수지가 매우 바람직하고, 저온 소성에 의한 제조의 관점이나, 모노머·폴리머의 합성 용이성의 관점에서는 폴리아크릴레이트계 재료나 폴리메타크릴레이트 등이 바람직하다.

＜＜고분자＞＞

이후, 상기 고분자에 대하여 상세히 서술한다.

폴리이미드 전구체, 또는 폴리이미드

폴리이미드 전구체는, 폴리아믹산 및 폴리아믹산에스테르가 해당된다. 폴리아믹산은 디아민 성분과 테트라카르복실산 성분을 반응시켜 얻을 수 있고, 폴리아믹산에스테르는 테트라카르복실산의 디에스테르체와 디아민을 축합 중합시킴으로써 얻을 수 있다. 폴리이미드는 이들 폴리이미드 전구체를 가열 탈수 반응, 산이나 염기 등의 촉매를 사용한 탈수 축합을 실시함으로써 얻을 수 있다.

폴리이미드 전구체는, 하기 식 [A] 로 나타내는 구조를 갖는다. 식 중, R¹ 은 4 가의 유기기를 나타낸다. R² 는 2 가의 유기기를 나타낸다. A¹ 및 A² 는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기를 나타낸다. A³ 및 A⁴ 는 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 아세틸기를 나타낸다. n 은 양의 정수를 나타낸다.

[화학식 1]

폴리이미드계 중합체로는, 하기 식 [B] 로 나타내는 테트라카르복실산 2 무수물과 하기 식 [C] 로 나타내는 디아민을 원료로 함으로써, 비교적 간편하게 얻어진다는 이유로부터, 하기 식 [D] 로 나타내는 반복 단위의 구조식으로 이루어지는 폴리아믹산 또는 그 폴리아믹산을 이미드화시킨 폴리이미드가 바람직하다. 식 중, R¹ 및 R² 는, 식 [A] 에서 정의한 것과 동일한 의미이다.

[화학식 2]

디아민

디아민 성분으로는, 분자 내에 1 급 또는 2 급의 아미노기를 2 개 갖는 디아민이고, 테트라카르복실산 성분으로는, 테트라카르복실산, 테트라카르복실산 2 무수물, 테트라카르복실산디할라이드 등을 들 수 있고, 테트라카르복실산디에스테르체는 테트라카르복실산디알킬에스테르 또는 테트라카르복실산디알킬에스테르디할라이드를 들 수 있다.

본 발명의 광 배향제에 함유되는 폴리이미드계 중합체에 사용되는 디아민은 특별히 한정되지 않고, 얻어지는 액정 광학 소자, 예를 들어 액정 프레넬 렌즈의 특성을 저해하지 않는 범위에 있어서, R² 가 하기의 구조를 갖는 디아민을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 식 중의 점은, 아미노기에 직결하는 부분이다.

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

본 발명에 있어서 이들 디아민 구조는 러빙 내성 향상에 있어서 매우 중요한 역할을 담당하기 때문에, 적극적인 도입이 바람직하고, 특히 Y-82 나 Y-94 ∼ Y-108 이 특히 바람직하다.

테트라카르복실산 2 무수물

테트라카르복실산 2 무수물은 하기 일반식 (TC) 로 나타낼 수 있다. 하기 식 중, X 는 4 가의 유기기이고, 그 구조는 특별히 한정되지 않는다.

[화학식 11]

본 발명에 사용되는 테트라카르복실산 2 무수물의 종류는 특별히 제한은 없고, 액정 배향막, 예를 들어 광 배향막으로 했을 때의 액정 배향성 등의 특성에 따라, 1 종류 또는 2 종류 이상 병용할 수 있다.

구체적인 X 의 예를 이하에 나타내지만, 이들 구조에 한정은 되지 않는다.

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

가용성 폴리이미드를 조제하는 경우에 있어서, 용매에 대한 용해성이 중요한 물성이 되기 때문에, 용해성의 관점에서는 X-1 ∼ 26 에 나타내는 바와 같은 지환식의 테트라카르복실산 무수물이 바람직하고, X-2, X-3, X-4, X-6, X-9, X-10, X-11, X-12, X-13, X-14, X-15, X-16, X-17, X-18, X-19, X-20, X-21, X-22, X-23, X-24, X-25, X-26 이 바람직하다. 한편으로, 배향성의 관점에서는 X27 ∼ 46 과 같은 방향족 테트라카르복실산 2 무수물이 바람직하고, 특히 X-27, X-28, X-33, X-34, X-35, X-40, X-41, X-42, X-43, X-44, X-45, X-46 이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 배향성과 용해성을 알맞게 갖는 X-1, X-2, X-18 ∼ 22, X-25, X-26 이다.

바람직한 폴리이미드 전구체, 또는 폴리이미드 (1)

본 발명에서 중요해지는 편광 자외선 조사에 의해 이방성을 발현하는 액정 배향막을 형성하기 위한 조성물 (광 배향제) 에 함유되는 폴리이미드 전구체, 또는 폴리이미드의 종류의 예로는, 하기 구조식 (1) ∼ (5) 를 주사슬 구조 중에 함유하는 것을 들 수 있다.

식 (1) ∼ (5) 중, Z₁ ∼ Z₄ 는 각각 독립적으로, 수소 원자, 메틸기, 및 벤젠 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 나타내고, R₁ 은 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 이소부틸기, 및 t-부틸기로 이루어지는 군에서 선택되는 유기기를 나타내고, R₂ 는 수소 원자, 불소 원자, 또는 하기 식 (식 중, R₃ 은 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 18 의 알킬 사슬을 나타내고, m 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타내고, n 은 4 를 나타낸다. 흑점은 결합 부위를 나타낸다) 에 나타내는 유기기를 나타낸다. 흑점은 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.

[화학식 15]

(1), (4) 의 구조는 폴리이미드 전구체의 구조를 나타내고 있고, 이들 구조를 가진 재료를 고온에서 소성함으로써 (5) 의 구조로 유도할 수 있다. 폴리이미드 전구체의 일부는 일부 이미드화가 진행되거나 하는 케이스나, 용도에 따라 의도적으로 이미드화를 시켜, 용매 용해성이 있는 폴리이미드 (가용성 폴리이미드라고도 한다) 로 변환하는 경우가 있고, 그 경우, (1) ∼ (5) 의 구조가 혼재한 형태가 된다.

본 발명에 있어서는 (5) 로 나타내는 구조가 중요하고, 폴리이미드 전구체를 함유하는 바니시나 가용성 폴리이미드를 함유하는 바니시 (대체로 광 배향제) 를 기판에 도포하고, 가열 소성함으로써 (5) 로 유도한다. 이 때의 소성 온도는 200 ℃ 내지 250 ℃ 사이에서 실시되는 경우가 많고, 온도가 지나치게 낮으면 이미드화에 시간이 걸리고, 온도가 지나치게 높으면 분해 반응도 병발하기 때문에, 바람직하게는 210 ℃ ∼ 240 ℃ 이다.

또, 통상적인 합성 수법으로, 상기에서 얻어진 식 [D] 의 중합체에, 식 [A] 로 나타내는 A¹ 및 A² 의 탄소수 1 ∼ 8 의 알킬기, 및 식 [A] 로 나타내는 A³ 및 A⁴ 의 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기 또는 아세틸기를 도입할 수도 있다.

사용되는 중합체 [5] 중의 시클로부탄 고리가 자외선 조사에 의해 분해되는 것을 이용하여, 중합체 [5] 를 포함하는 막에 편광 자외선을 조사하여, 막 표면에 분해부와 비분해부를 만듦으로써, 리타데이션 요컨대 1 축 배향성을 가진 막을 형성할 수 있다.

자외선을 조사했을 때, 분해물이 생기지만, 이 분해물은 가열 처리나 용매에 의한 세정 등에 의해 제거할 수 있고, 이들 처리를 실시함으로써 더욱 폴리머 사슬의 재배향 등도 재촉할 수 있기 때문에, 액정의 배향 품질을 더욱 향상시킬 수 있다. 가열 처리를 실시하는 경우, 가열 온도는 150 ℃ 내지 250 ℃ 사이에서 실시하는 것이 바람직하지만, 온도가 낮으면 분해물의 승화나 증발을 충분히 촉진할 수 없고, 지나치게 높으면 폴리머 사슬의 분해도 병발할 가능성이 있기 때문에, 더욱 바람직하게는 200 ℃ ∼ 230 ℃ 이다. 가열 시간은 특별히 한정은 되지 않지만, 지나치게 짧으면 분해물을 충분히 제거할 수 없기 때문에, 바람직하게는 5 ∼ 30 분이다.

또, 막의 세정을 실시하는 경우, 분해물인 비스말레이미드가 용해되는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 비스말레이미드가 용해되는 용매이면 특별히 한정되지 않지만, 유기 용매 단독으로는 폴리머 자체도 용출되어 버릴 가능성이 있고, 그것에 의해 배향성을 저하시켜 버리는 경우도 있기 때문에, 바람직하게는 물, 또는 물과 유기 용매의 혼합 용매로 접촉 처리시키는 것이 바람직하다.

물과 유기 용매의 혼합 용매로는, 물과 유기 용매의 질량비가, 바람직하게는 20/80 ∼ 80/20, 보다 바람직하게는 40/60 ∼ 60/40 이다. 유기 용매로는, 2-프로판올, 메탄올, 에탄올, 1-메톡시-2-프로판올, 락트산에틸, 디아세톤알코올, 3-메톡시프로피온산메틸, 또는 3-에톡시프로피온산에틸을 들 수 있다. 그 중에서도, 2-프로판올, 메탄올, 또는 에탄올이 바람직하고, 특히, 2-프로판올이 바람직하다.

상기 접촉 처리 후에, 사용한 유기 용매를 제거하는 목적으로, 물, 2-프로판올, 아세톤 등의 저비점 용매에 의한 헹굼 (린스) 이나 건조 중 어느 일방, 또는 양방을 실시해도 된다.

액정 배향막의 접촉 처리로는, 침지 처리, 분무 (스프레이) 처리 등의, 막과 액이 충분히 접촉하는 처리가 바람직하다. 접촉 처리로는, 물, 또는 물과 유기 용매의 혼합 용매로 이루어지는 수성액에 막을, 바람직하게는 10 초 ∼ 1 시간, 보다 바람직하게는 1 분 ∼ 30 분 침지 처리하는 방법이 바람직하다. 접촉 처리는 상온에서도 가온해도 되지만, 바람직하게는 10 ∼ 80 ℃, 보다 바람직하게는 20 ∼ 50 ℃ 에서 실시된다. 또, 필요에 따라 초음파 등의 접촉을 높이는 수단을 실시할 수 있다.

바람직한 폴리이미드 전구체, 또는 폴리이미드 (2)

일반식 [A] 에 있어서, R₂ 에 이하의 (6) ∼ (10) (식 중, X₁, X₂ 는 각각 독립적으로 탄소 원자, 또는 질소 원자를 나타내고, Y₁, Y₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 시아노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, X₃ 은 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X₄ 는 단결합, 탄소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, R₄, R₅ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, R₆, R₇ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, p 는 1 ∼ 4 의 정수를 나타내고, q 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타내고, 파선은 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 에 나타내는 구조를 갖는 폴리이미드 전구체나 폴리이미드도 본 발명의 광 배향제에 포함시킬 수 있다.

[화학식 16]

일반식 (6) ∼ (10) 에 나타내는 구조는, 자외선 조사 등에 의해 이성화나 2 량화, 분해 등이 생기기 때문에, 이것을 이용하여, 이들 구조를 포함하는 폴리이미드막에 편광 자외선을 조사함으로써 구조 변화한 부분과 하지 않은 부분으로 리타데이션 및 1 축 배향성을 부여할 수 있다. 특히 바람직하게는 이하의 구조를 갖는 폴리이미드 전구체 또는 폴리이미드이다.

[화학식 17]

이들 구조를 포함하는 폴리이미드 전구체 또는 폴리이미드를 사용한 광 배향에 있어서는, 고온에서 소성하여 이미드화시킨 것이나, 가용성 폴리이미드와 같은 상태에서 성막하고, 편광 자외선을 조사하여 더욱 가열하는 방법이나, 폴리아믹산막의 상태에서 편광 자외선을 조사하고, 그 후 소성시켜 이미드화시킴으로써 더욱 폴리머 사슬의 재배향을 재촉함으로써 리타데이션을 높게 할 수 있다. 소성 온도는 180 ℃ ∼ 250 ℃ 사이가 바람직하고, 이미드화 반응의 관점이나 재배향의 관점에서, 보다 바람직한 온도는 200 ℃ ∼ 230 ℃ 이다.

필요에 따라 순수나 용매 등으로 세정을 실시해도 된다.

고분자 - 특정 측사슬을 갖는 중합체 (1) -

사용되는 고분자가, 하기 식 (6) ∼ (8) 또는 (11) 로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖는 고분자를 본 발명의 광 배향제에 포함시킬 수도 있다. 식 (6) ∼ (8) 또는 (11) 중, X₁, X₂ 는 각각 독립적으로 탄소 원자, 또는 질소 원자를 나타내고, Y₁, Y₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 시아노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, X₃ 은 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X₄ 는 단결합, 탄소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, R₄, R₅ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, R₆, R₇ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar 은 2,5-푸라닐렌, 티오펜-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 페닐렌, 1,4- 또는 2,6-나프틸렌, 2,5- 혹은 2,6-벤조푸라닐렌, 또는 2,5- 혹은 2,6-벤조티오페닐렌을 나타내고, 이들의 방향 고리에 결합하는 수소 원자의 일부는 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자로 치환되어도 된다. p 는 1 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 흑점은 수소 원자 또는 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.

[화학식 18]

일반식 (6) ∼ (8) 및 (11) 은, 상기와 동일한 광 조사에 의해 이성화 반응이나 2 량화 반응 등을 일으키는 것이 알려져 있고, 이들을 측사슬로서 갖는 폴리머에 편광 자외선을 조사함으로써 구조 변화한 부분과 하지 않은 부분으로 리타데이션 및 1 축 배향성을 부여할 수 있다. 더욱 구체적인 구조를 이하에 나타내지만 이것에 한정하는 의미는 아니다.

[화학식 19]

이들의 측사슬 구조를 갖는 폴리머이면 특별히 폴리머 주사슬 구조는 한정되지 않지만, 바람직하게는 폴리이미드 전구체, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리 N 치환 말레이미드, 폴리스티렌, 폴리이타코네이트, 폴리실록산 등을 들 수 있다.

이들 중합체를 본 발명의 광 배향제에 포함시켜 사용하는 경우, 성막 후 소성하고 자외선을 조사한 것에서도 양호한 특성이 얻어지지만, 폴리머가 액정성을 갖는 경우, 액정 상전이 온도 근방에서 가열함으로써 더욱 재배향을 재촉할 수 있고, 액정 배향성을 향상시킬 수 있다. 재배향 처리의 바람직한 온도는 폴리머의 구조에 따라 상이하기 때문에 한정은 할 수 없지만, DSC (시차 주사 열량 분석) 나 POM (가열 기구 부착 편광 현미경 관찰) 등으로 미리 액정 상전이 온도를 조사하여, 그 근방에서의 온도 영역을 사용하는 것이 바람직하다.

고분자 - 특정 측사슬을 갖는 중합체 (2) -

하기 일반식 (식 중, 파선은 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 으로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리 N 치환 말레이미드, 폴리스티렌, 폴리이타코네이트, 폴리실록산을 광 배향제로서 사용할 수도 있다.

[화학식 20]

식 (12) 및 (13) 의 구조는 스스로 수소 결합에 의해 회합하고 액정성을 나타내는 것이 알려져 있고, 이들을 측사슬로서 갖는 상기의 중합체는 액정성을 나타내는 것이 많고, 특히 상기에서 서술한 식 (6) ∼ (11) 은 자외선 조사에 의해 이성화나 가교 반응이 일어나기 때문에, 식 (6) ∼ (11) 및 식 (12) (13) 을 함유하는 폴리머는 광 반응성을 갖는 액정성 폴리머가 된다. 이 수소 결합성의 액정성 폴리머에 편광 자외선을 조사하고, 가열함으로써 자기 조직화가 일어나고, 리타데이션을 얻을 수 있고, 결과적으로 액정 배향막으로서 사용할 수 있다. 더욱 구체적인 구조를 이하에 나타내지만 이것에 한정하는 의미는 아니다.

[화학식 21]

[화학식 22]

식 중, A, B, D 는 각각 독립적으로, 단결합, -O-, -CH₂-, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO-O-, 또는 -O-CO-CH=CH- 를 나타낸다 ; Y₁ 은, 1 가의 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 비페닐 고리, 푸란 고리, 피롤 고리 및 탄소수 5 ∼ 8 의 지환식 탄화수소로부터 선택되는 고리를 나타내거나, 그들의 치환기로부터 선택되는 동일 또는 상이한 2 ∼ 6 의 고리가 결합기 B 를 개재하여 결합하여 이루어지는 기이고, 그들에 결합하는 수소 원자는 각각 독립적으로 -COOR₀ (식 중, R₀ 은 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기를 나타낸다), -NO₂, -CN, -CH=C(CN)₂, -CH=CH-CN, 할로겐기, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬옥시기로 치환되어도 된다 ; X 는, 단결합, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, 또는 -O-CO-CH=CH- 를 나타내고, X 의 수가 2 가 될 때는, X 끼리는 동일해도 되고 상이해도 된다 ; i 는 1 ∼ 12 의 정수를 나타내고, l 은 0 ∼ 12 의 정수를 나타내고, m 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타내고, n 은 0 ∼ 2 의 정수 (단 n ＝ 0 일 때 B 는 단결합이다) 를 나타낸다 ; R 은 OH 또는 H 를 나타낸다.

이들 폴리머를 액정 배향막으로서 사용하는 경우, 성막 후 편광 자외선을 조사하고, 액정 상전이 온도 근방에서 가열함으로써 더욱 재배향을 재촉할 수 있고, 액정 배향성을 향상시킬 수 있다. 재배향 처리의 바람직한 온도는 폴리머의 구조에 따라 상이하기 때문에 한정은 할 수 없지만, DSC (시차 주사 열량 분석) 나 POM (가열 기구 부착 편광 현미경 관찰) 등으로 미리 액정 상전이 온도를 조사하여, 그 액정 온도 영역을 사용하는 것이 바람직하다.

고분자 - (Ⅳ) 그 밖의 중합체 -

본 발명의 광 배향제에 대하여, 상기에서 서술한 편광 자외선 조사에 의해 이방성을 발현하는 액정 배향막을 형성하기 위한 중합체 성분만이어도 되고, 당해 특성을 저해하지 않는 범위이면, 다른 특성의 관점에서 상기 이외의 중합체 성분을 혼합하여 사용해도 된다.

상기 이외의 중합체로서 바람직한 재료의 예로는 폴리아믹산, 가용성 폴리이미드, 폴리아믹산에스테르 등을 들 수 있다.

예를 들어, 광 배향제 중에 있어서, 비감광성 폴리아믹산, 폴리이미드를, 편광 자외선 조사에 의해 이방성을 발현하는 중합체 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 10 ∼ 1000 질량부, 보다 바람직하게는 10 ∼ 800 질량부 함유시킬 수 있다.

첨가제

본 발명의 광 배향제는, 상기의 중합체 성분 이외의 성분을 함유해도 된다. 그 예로는, 광 배향제를 도포했을 때의 막두께 균일성이나 표면 평활성을 향상시키는 용매나 화합물, 액정 배향막과 기판의 밀착성을 향상시키는 화합물 등이다.

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, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 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, 부틸부틸레이트, 부틸에테르, 디이소부틸케톤, 메틸시클로헥센, 프로필에테르, 디헥실에테르, 1-헥사놀, n-헥산, n-펜탄, n-옥탄, 디에틸에테르, 락트산메틸, 락트산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산n-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, 락트산n-프로필에스테르, 락트산n-부틸에스테르, 락트산이소아밀에스테르 등의 저표면 장력을 갖는 용매 등을 들 수 있다.

이들 빈용매는 1 종류여도 되고 복수 종류를 혼합하여 사용해도 된다. 상기와 같은 용매를 사용하는 경우에는, 광 배향제에 포함되는 용매 전체의 5 ∼ 80 질량％ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 ∼ 60 질량％ 이다.

막두께의 균일성이나 표면 평활성을 향상시키는 화합물로는, 불소계 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제, 논이온계 계면 활성제 등을 들 수 있다.

보다 구체적으로는, 예를 들어, 에프톱 EF301, EF303, EF352 (토켐 프로덕츠사 제조)), 메가팍 F171, F173, R-30 (다이닛폰 잉크사 제조), 플로라드 FC430, FC431 (스미토모 쓰리엠사 제조), 아사히가드 AG710, 서프론 S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (아사히 유리사 제조) 등을 들 수 있다. 이들 계면 활성제의 사용 비율은, 광 배향제에 함유되는 수지 성분의 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.01 ∼ 2 질량부, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 1 질량부이다.

액정 배향막과 기판의 밀착성을 향상시키는 화합물의 구체예로는, 다음에 나타내는 관능성 실란 함유 화합물이나 에폭시기 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, 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 등을 들 수 있다.

또한, 기판과 막의 밀착성 향상에 더하여, 백라이트에 의한 전기 특성 저하 등을 더욱 방지하는 목적으로 이하와 같은 페노플라스트계의 첨가제나, 블록 이소시아네이트, 하이드록시에틸아미드계 가교제 등을 도입해도 된다. 구체적인 첨가제를 이하에 나타내지만, 이 구조에 한정되지 않는다.

본 발명의 액정 표시 소자에 사용되는 광 배향제에는, 러빙 내성을 향상시킬 수 있는 가교성 첨가제가 함유되어 있는 것이 바람직하다.

가교성 첨가제의 예로는, 페노플라스트계 첨가제, 아미노플라스트계 첨가제, 에폭시계 첨가제, 아크릴계 첨가제, 실란 커플링제, 블록 이소시아네이트계 첨가제, 옥사졸린계 화합물, β-하이드록시알킬아미드 (프리미드) 계 가교제 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 경우는 없다.

페노플라스트계 첨가제의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 23]

[화학식 24]

[화학식 25]

[화학식 26]

[화학식 27]

[화학식 28]

아미노플라스트계 첨가제

하이드록실기 또는 알콕실기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 치환기를 갖는 가교성 화합물로는, 예를 들어, 하이드록실기 또는 알콕실기를 갖는 아미노 수지, 예를 들어 멜라민 수지, 우레아 수지, 구아나민 수지, 글리콜우릴-포름알데히드 수지, 숙시닐아미드-포름알데히드 수지, 에틸렌우레아-포름알데히드 수지 등을 들 수 있다.

이 가교성 화합물은, 예를 들어, 아미노기의 수소 원자가 메틸올기 또는 알콕시메틸기 또는 그 양방으로 치환된 멜라민 유도체, 벤조구아나민 유도체 또는 글리콜우릴을 사용할 수 있다. 이 멜라민 유도체 및 벤조구아나민 유도체는 2 량체 또는 3 량체로서 존재하는 것도 가능하다. 이들은 트리아진 고리 1 개당, 메틸올기 또는 알콕시메틸기를 평균 3 개 이상 6 개 이하 갖는 것이 바람직하다.

이와 같은 멜라민 유도체 또는 벤조구아나민 유도체의 예로는, 시판품의 트리아진 고리 1 개당 메톡시메틸기가 평균 3.7 개 치환되어 있는 MX-750, 트리아진 고리 1 개당 메톡시메틸기가 평균 5.8 개 치환되어 있는 MW-30 (이상, 산와 케미컬 제조) 이나, 사이멜 300, 301, 303, 350, 370, 771, 325, 327, 703, 712 등의 메톡시메틸화멜라민, 사이멜 235, 236, 238, 212, 253, 254 등의 메톡시메틸화부톡시메틸화멜라민, 사이멜 506, 508 등의 부톡시메틸화멜라민, 사이멜 1141 과 같은 카르복실기 함유 메톡시메틸화이소부톡시메틸화멜라민, 사이멜 1123 과 같은 메톡시메틸화에톡시메틸화벤조구아나민, 사이멜 1123-10 과 같은 메톡시메틸화부톡시메틸화벤조구아나민, 사이멜 1128 과 같은 부톡시메틸화벤조구아나민, 사이멜 1125-80 과 같은 카르복실기 함유 메톡시메틸화에톡시메틸화벤조구아나민 (이상, 미츠이 사이아나미드 제조) 을 들 수 있다. 또, 글리콜우릴의 예로서, 사이멜 1170 과 같은 부톡시메틸화글리콜우릴, 사이멜 1172 와 같은 메틸올화글리콜우릴 등, 파우더 링크 1174 와 같은 메톡시메틸올화글리콜우릴 등을 들 수 있다.

에폭시계 첨가제

에폭시기 또는 이소시아네이트기를 갖는 가교성 화합물로는, 예를 들어 비스페놀아세톤글리시딜에테르, 페놀 노볼락 에폭시 수지, 크레졸 노볼락 에폭시 수지, 트리글리시딜이소시아누레이트, 테트라글리시딜아미노디페닐렌, 테트라글리시딜-m-자일렌디아민, 테트라글리시딜-1,3-비스(아미노에틸)시클로헥산, 테트라페닐글리시딜에테르에탄, 트리페닐글리시딜에테르에탄, 비스페놀헥사플루오로아세트디글리시딜에테르, 1,3-비스(1-(2,3-에폭시프로폭시)-1-트리플루오로메틸-2,2,2-트리플루오로메틸)벤젠, 4,4-비스(2,3-에폭시프로폭시)옥타플루오로비페닐, 트리글리시딜-p-아미노페놀, 테트라글리시딜메타크실렌디아민, 2-(4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐)-2-(4-(1,1-비스(4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐)에틸)페닐)프로판, 1,3-비스(4-(1-(4-(2,3-에폭시프로폭시)페닐)-1-(4-(1-(4-(2,3-에폭시프로폭시페닐)-1-메틸에틸)페닐)에틸)페녹시)-2-프로판올 등을 들 수 있다. 에폭시기를 2 개 이상 함유하는 화합물로는, 구체적으로는, 이하와 같은 화합물이 예시된다.

[화학식 29]

[화학식 30]

옥세탄

옥세탄기를 갖는 가교성 화합물로는, 하기의 식 [4] 로 나타내는 옥세탄기를 적어도 2 개 갖는 가교성 화합물이다.

[화학식 31]

구체적으로는, 하기의 식 [4a] ∼ 식 [4k] 로 나타내는 가교성 화합물이다.

[화학식 32]

[화학식 33]

[화학식 34]

블록 이소시아네이트계 첨가제

블록 이소시아네이트기를 2 개 이상 함유하는 화합물로는, 하기 식 (5) 로 나타내는 블록 이소시아네이트기를 갖는 화합물이 예시된다. Z 는 각각 독립적으로, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기, 수산기 또는 하기 식 (6) 으로 나타내는 유기기이고, Z 의 적어도 하나는, 하기 식 (6) 으로 나타내는 유기기이다.

[화학식 35]

구체적으로는, 이하와 같은 화합물이 예시된다.

[화학식 36]

상기 식 (7) 이외의 블록 이소시아네이트기를 2 개 이상 함유하는 화합물은, 이하와 같은 화합물이 예시된다.

[화학식 37]

[화학식 38]

옥사졸린계 화합물

옥사졸린 화합물로는, 2,2'-비스(2-옥사졸린), 1,2,4-트리스-(2-옥사졸리닐-2)-벤젠, 4-푸란-2-일메틸렌-2-페닐-4H-옥사졸-5-온, 1,4-비스(4,5-디하이드로-2-옥사졸릴)벤젠, 1,3-비스(4,5-디하이드로-2-옥사졸릴)벤젠, 2,3-비스(4-이소프로페닐-2-옥사졸린-2-일)부탄, 2,2'-비스-4-벤질-2-옥사졸린, 2,6-비스(이소프로필-2-옥사졸린-2-일)피리딘, 2,2'-이소프로필리덴비스(4-tert-부틸-2-옥사졸린), 2,2'-이소프로필리덴비스(4-페닐-2-옥사졸린), 2,2'-메틸렌비스(4-tert-부틸-2-옥사졸린), 및 2,2'-메틸렌비스(4-페닐-2-옥사졸린) 을 들 수 있다. 이들 외에, 에포크로스 (상품명, 주식회사 닛폰 촉매 제조) 와 같은 옥사졸릴을 갖는 폴리머나 올리고머도 들 수 있다.

프리미드계 가교제

프리미드계 가교제란, 하이드록시알킬아미드기를 갖는 화합물이다. (B) 성분은, 하이드록시알킬아미드기를 갖고 있으면, 그 밖의 구조는 특별히 한정되지 않지만, 입수성 등의 면에서, 바람직한 예로서, 하기 식 (2) 로 나타내는 화합물을 들 수 있다. 식 중, X₂ 는 탄소수 1 ∼ 20 의 지방족 탄화수소기, 또는 방향족 탄화수소기를 포함하는 n 가의 유기기이다. n 은 2 ∼ 6 의 정수이다. R₂ 및 R₃ 은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환기를 가져도 되는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 치환기를 가져도 되는 탄소수 2 ∼ 4 의 알케닐기, 또는 치환기를 가져도 되는 탄소수 2 ∼ 4 의 알키닐기이다. 또, R₂ 및 R₃ 중 적어도 하나는, 하이드록시기로 치환된 탄화수소기를 나타낸다.

[화학식 39]

그 중에서도, 식 (2) 의 X₂ 중의, 카르보닐기에 직접 결합하는 원자는, 방향 고리를 형성하고 있지 않은 탄소 원자인 것이 액정 배향성의 관점에서 바람직하다. 또, 식 (2) 의 X₂ 는, 액정 배향성 및 용해성의 관점에서, 지방족 탄화수소기인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 10 인 것이 보다 바람직하다.

식 (2) 중, n 은, 용해성의 관점에서, 2 ∼ 4 가 바람직하다.

식 (2) 중, R₂ 및 R₃ 중 적어도 하나는, 하기 식 (3) 으로 나타내는 구조인 것이, 반응성의 관점에서 바람직하고, 하기 식 (4) 로 나타내는 구조인 것이 더욱 바람직하다. 식 (3) 중, R₄ ∼ R₇ 은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄화수소기, 또는 하이드록시기로 치환된 탄화수소기이다.

[화학식 40]

(B) 성분의 바람직한 구체예로는, 하기의 화합물을 들 수 있다.

[화학식 41]

이들 가교성 첨가제는, 1 종류가 첨가되어 있어도 되지만, 본 발명의 특성을 저해하지 않는 정도에서, 복수 종 첨가되어 있어도 된다.

바람직한 첨가량은 0.1 중량％ ∼ 30 중량％ 이고, 바람직하게는 0.5 중량％ ∼ 10 중량％ 이다.

중합성 불포화 결합을 갖는 가교성 화합물

중합성 불포화 결합을 갖는 가교성 화합물로는, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 트리(메트)아크릴로일옥시에톡시트리메틸올프로판, 글리세린폴리글리시딜에테르폴리(메트)아크릴레이트 등의 중합성 불포화기를 분자 내에 3 개 갖는 가교성 화합물, 추가로, 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 부틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드비스페놀 A 형 디(메트)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드비스페놀형 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 글리세린디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨디(메트)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디글리시딜에테르디(메트)아크릴레이트, 프탈산디글리시딜에스테르디(메트)아크릴레이트, 하이드록시피발산네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트 등의 중합성 불포화기를 분자 내에 2 개 갖는 가교성 화합물, 게다가, 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸(메트)아크릴레이트, 2-페녹시-2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시-2-하이드록시프로필프탈레이트, 3-클로로-2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 글리세린모노(메트)아크릴레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸인산에스테르, N-메틸올(메트)아크릴아미드 등의 중합성 불포화기를 분자 내에 1 개 갖는 가교성 화합물을 들 수 있다.

게다가, 하기의 식 [5] 로 나타내는 화합물을 사용할 수도 있다.

[화학식 42]

식 [5] 중, A₁ 은, 시클로헥실 고리, 비시클로헥실 고리, 벤젠 고리, 비페닐 고리, 터페닐 고리, 나프탈렌 고리, 플루오렌 고리, 안트라센 고리, 또는 페난트렌 고리로부터 선택되는 기이고, A₂ 는, 하기의 식 [5a], 또는 식 [5b] 로부터 선택되는 기이고, n 은 1 ∼ 4 의 정수이다.

[화학식 43]

상기 화합물은 가교성 화합물의 일례이고, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또, 본 발명의 액정 배향 처리제에 함유되는 가교성 화합물은, 1 종류여도 되고, 2 종류 이상 조합해도 된다.

티이란 화합물

티이란 화합물로는, 페닐글리시딜에테르, 부틸글리시딜에테르, 3,3,3-트리플루오로메틸프로필렌옥사이드, 스티렌옥사이드, 헥사플루오로프로필렌옥사이드, 시클로헥센옥사이드, N-글리시딜프탈이미드, (노나플루오로-N-부틸)에폭시드, 퍼플루오로에틸글리시딜에테르, 에피클로로히드린, 에피브로모히드린, N,N-디글리시딜아닐린, 및 3-[2-(퍼플루오로헥실)에톡시]-1,2-에폭시프로판, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 글리세린디글리시딜에테르, 2,2-디브로모네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 및 3-(N,N-디글리시딜)아미노프로필트리메톡시실란, 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, 및 3-(N-알릴-N-글리시딜)아미노프로필트리메톡시실란에 있어서의 글리시딜기의 산소를, 예를 들어 J. Org. Chem., 28, 229 (1963) 에 기재되어 있는 방법에 따라 황으로 치환하고, 상기 글리시딜기를 에틸렌술파이드기로 변환한 것을 들 수 있다.

아지리딘 화합물

아지리딘 화합물로는, 2,4,6-트리스(1'-아지리디닐)-1,3,5-트리아진, ω-아지리디닐프로피온산-2,2-디하이드록시메틸-부탄올트리에스테르, 2,4,6-트리스(2-메틸-1-아지리디닐)-1,3,5-트리아진, 2,4,6-트리스(2-에틸-1-아지리디닐)-1,3,5-트리아진, 4,4'-비스(에틸렌이미노카르보닐아미노)디페닐메탄, 비스(2-에틸-1-아지리디닐)벤젠-1,3-디카르복실산아미드, 트리스(2-에틸-1-아지리디닐)벤젠-1,3,5-트리카르복실산아미드, 비스(2-에틸-1-아지리디닐)세바크산아미드, 1,6-비스(에틸렌이미노카르보닐아미노)헥산, 2,4-디에틸렌우레이도톨루엔, 1,1'-카르보닐-비스-에틸렌이민, 폴리메틸렌-비스-에틸렌우레아 (C2 ∼ C4), 및 N,N'-비스(4,6-디에틸렌이미노-1,3,5-트리아진-2-일)-헥사메틸렌디아민을 들 수 있다. 이들 외에, 아지리디닐을 갖는 올리고머나 폴리머도 들 수 있다.

시클로카보네이트

[화학식 44]

[화학식 45]

[화학식 46]

[화학식 47]

기판과의 밀착성을 향상시키는 화합물을 사용하는 경우, 그 사용량은, 광 배향제에 함유되는 중합체 성분의 100 질량부에 대하여 0.1 ∼ 30 질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 20 질량부이다. 사용량이 0.1 질량부 미만이면 밀착성 향상의 효과는 기대할 수 없고, 30 질량부보다 많아지면 액정 배향성이 나빠지는 경우가 있다.

본 발명의 광 배향제에는, 상기 외에, 본 발명의 효과가 저해되지 않는 범위이면, 액정 배향막의 유전율이나 도전성 등의 전기 특성을 변화시키는 목적으로, 유전체나 도전 물질, 나아가서는, 액정 배향막으로 했을 때의 막의 경도나 치밀도를 높이는 목적의 가교성 화합물을 첨가해도 된다.

유기 용매와 액정 구조 안정화제의 조제

본 발명의 광 배향제에 있어서, 각 중합체를 용해시키는 데 사용되는 유기 용매로는, 본 발명의 광 배향제에 사용하는 유기 용매 (용제) 는, 중합체 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, 디메틸술폭시드, 테트라메틸우레아, 피리딘, 디메틸술폰, 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, 시클로헥사논, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디글라임, 4-하이드록시-4-메틸-2-펜타논 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 혼합하여 사용해도 된다.

광 배향제에 함유되는 유기 용매는, 바람직하게는 90 ∼ 99 질량％, 보다 바람직하게는 93 ∼ 98 질량％ 인 것이 양호하다.

＜액정 배향막의 형성＞

상기 서술한 광 배향제는, 본 발명의 액정 배향막, 구체적으로는 액정 프레넬 렌즈에 사용되는 액정 배향막을 형성하기 위해 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명의 광 배향제를 사용하여 액정 배향막을 형성하려면, 기판 상에, 광 배향제를 도포하여 도막을 형성하고, 그 도막에 상기 서술한 식에 의해 설계한 편광 방위의 패턴을 따라 방사선을 조사하는 공정을 거치는 방법에 의할 수 있다.

＜액정＞

본 발명의 액정 프레넬 렌즈에 사용되는 액정은, 종래, 액정 표시 소자 등에 사용되고 있는 네마틱 액정이나 강유전성 액정 등을 그대로 사용할 수 있다.

구체적으로는, 4-시아노-4'-n-펜틸비페닐, 4-시아노-4'-n-헵틸옥시비페닐 등의 시아노비페닐류 ; 콜레스테릴아세테이트, 콜레스테릴벤조에이트 등의 콜레스테릴에스테르류 ; 4-카르복시페닐에틸카보네이트, 4-카르복시페닐-n-부틸카보네이트 등의 탄산에스테르류 ; 벤조산페닐에스테르, 프탈산비페닐에스테르 등의 페닐에스테르류 ; 벤질리덴-2-나프틸아민, 4'-n-부톡시벤질리덴-4-아세틸아닐린 등의 시프 염기류 ; N,N'-비스벤질리덴벤지딘, p-디아니스알벤지딘 등의 벤지딘류 ; 4,4'-아족시디아니솔, 4,4'-디-n-부톡시아족시벤젠 등의 아족시벤젠류 ; 이하에 구체적으로 나타내는 페닐시클로헥실계, 터페닐계, 페닐비시클로헥실계 등의 액정 ; 등을 들 수 있지만 이들에 한정되지 않는다.

[화학식 48]

[화학식 49]

[화학식 50]

실시예

실시예에서 사용하는 약호는 이하와 같다.

(메타크릴 모노머)

하기의 MA1 을 사용하였다. 그 MA1 은, 비특허문헌 (Macromolecules 2002, 35, 706-713) 에 기재된 합성법으로 합성하였다.

[화학식 51]

(유기 용매)

THF : 테트라하이드로푸란

CH₂Cl₂ : 디클로로메탄

(중합 개시제)

AIBN : 2,2'-아조비스이소부티로니트릴

[상전이 온도의 측정]

실시예에 의해 얻어진 폴리머의 액정 상전이 온도는 시차 주사 열량 측정 (DSC) DSC3100SR (맥·사이언스사 제조) 을 사용하여 측정하였다.

＜실시예 1＞

MA1 (10.29 g, 20.0 mmol) 을 THF (94.1 g) 중에 용해시키고, 다이아프램 펌프로 탈기를 실시한 후, AIBN (0.164 g, 1.0 mmol) 을 첨가하고 다시 탈기를 실시하였다. 이 후 50 ℃ 에서 30 시간 반응시켜 메타크릴레이트의 폴리머 용액을 얻었다. 이 폴리머 용액을 메탄올 (1000 ㎖) 에 적하하고, 얻어진 침전물을 여과하였다. 이 침전물을 메탄올로 세정하고, 40 ℃ 의 오븐 중에서 감압 건조시켜 메타크릴레이트 폴리머 분말 (A) 를 얻었다. 이 폴리머의 수 평균 분자량은 19000, 중량 평균 분자량은 39000 이었다.

얻어진 메타크릴레이트 폴리머의 액정 상전이 온도는 150 ℃ ∼ 300 ℃ 였다.

얻어진 메타크릴레이트 폴리머 분말 (A) (1.5 g) 에 CH₂Cl₂ (98.5 g) 를 첨가하고, 실온에서 5 시간 교반하여 용해시켜 액정 배향제 (A1) 을 얻었다.

[프레넬 패턴의 설계]

사용하는 광의 기준 파장 633 ㎚, 초점 거리 200 ㎜ 로서 프레넬 렌즈를 설계하였다. 이 때, 프레넬 렌즈는 전환부의 위상차가 2π 일 때 가장 집광도가 높아진다. 위상을 δ, 중심으로부터의 거리를 r 로 했을 때, 프레넬 렌즈의 위상 분포는 도 5 와 같이 된다.

도 5 에 나타내는 프레넬 위상 분포를 따라 기하학적 위상을 변화시킴으로써 액정 프레넬 렌즈를 형성한다. 기하학적 위상 Δδ 는 1 축 이방성 매체의 지축 (遲軸) 방향을 θ 로 한 경우, 하기 식 [6] 과 같다.

수학식 [6] 과 같이, Δδ 는 θ 의 2 배 변화하기 때문에, 프레넬 분포를 따라 광학 이방성의 공간 분포를 θ ＝ 0 ∼ π 로 변화시킴으로써, 프레넬 패턴을 따른 위상 분포를 형성한다. 중심으로부터 세어 m 번째의 프레넬대에서의 지축 방향 θ 는 하기 수학식 [7] 로 산출하였다.

프레넬 패턴의 기록에는 20 ㎛ 로 집광한 레이저를 사용하였기 때문에, 중심으로부터의 거리 20 ㎛ 마다의 지축 방향의 계산을 실시하였다. 프레넬 패턴의 중심인 Δδ ＝ 2π 가 되는 부분의 지축의 방향을 0° 로 한 경우의 지축의 방위 분포를 도 6 에 나타낸다.

[프레넬 렌즈의 제작]

상기에서 얻어진 액정 배향제 (A1) 을, 준비된 유리 기판에 스핀 코트하였다. 이어서, 70 ℃ 의 핫 플레이트로 90 초간 건조시켜, 막두께 100 ㎚ 의 액정 배향막을 형성하였다.

이어서, 제막 (製膜) 한 유리 기판의 제막면이 마주보도록 서로 붙여, 공셀을 제작하였다.

제작한 공셀에 대하여 직경 20 ㎛ 로 집광한 파장 325 ㎚ 의 직선 편광 자외광 (LPUV) 을 하기 도 7 의 장치를 사용하여, 임의의 패턴을 따라 1800 mJ/㎠ 조사하였다.

조사하는 임의의 패턴은, PC 에 의해 프로그램된 패턴을 따라 갈바노 미러를 조작함으로써 묘화하였다. 묘화하는 LPUV 의 편광 방위는 갈바노 미러 출사 직후에 원편광이 되도록 조정하고, 편광자를 회전시킴으로써 제어하였다. 편광 묘화 실시 후, 공셀을 155 ℃ 에서 15 분간 가열하고, 그 후 셀 내에 저분자 액정 5CB 를 주입하였다. 형성한 액정 프레넬 렌즈의 현미경 사진을 도 8 에 나타낸다.

도 8 의 현미경 사진과 같이, 프레넬 패턴을 따라 이방성 공간 분포가 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

계속해서, 형성한 액정 프레넬 렌즈의 집광 특성 및 편광 변환 특성을 측정하였다.

측정은 λ ＝ 633 ㎚ 의 He-Ne 레이저를 사용하여 우회전 원편광 (RCP), 좌회전 원편광 (LCP), 직선 편광 (LP) 을 입사함으로써 실시하였다. 그 때, 온도 컨트롤러로 액정 프레넬 렌즈의 온도를 컨트롤함으로써, 액정의 굴절률을 조정하였다. 빔 프로파일러로 출사광의 강도 분포를 취득하였다. 취득한 프로파일러 화상을 도 9 에 나타낸다.

도 9 상단에 나타낸 프로파일러 화상은, 화상 취득을 위해 각각의 입사광 강도를 변화시켰다. 그 때문에, 규격화한 강도 분포 그래프를 도 9 의 하단에 나타낸다. 즉, 도 9 의 하단은, 프로파일러 화상 (도 9 상단) 상의 점선 부분의 강도 분포를 나타낸 그래프이다.

입사광 (Incident beam (도 9 왼쪽 끝)) 은, 규격화했을 때에 강도가 매우 약하기 때문에, 100 배로 한 그래프를 파선으로 나타낸다.

도 9 로부터 다음의 것을 알 수 있다.

즉, 우회전 원편광 (도 9 중, 「RCP」 라고 기재) 을 입사한 경우 (도 9 의 오른쪽에서 2 번째, 특히 하단) 에는 입사광에 비하여 강도가 중심부에 집중되어 있고 집광되어 있는 것을 알 수 있다.

직선 편광 (도 9 중, 「LP」 라고 기재) 을 입사한 경우 (도 9 의 왼쪽에서 2 번째, 특히 하단) 에도 집광되어 있는 것을 알 수 있다. 그러나, LP 를 입사한 경우에 있어서는, RCP 를 입사한 경우에 비하여 강도가 약 절반으로 되어 있고, LP 의 우회전 성분만이 집광되어 있는 것을 알 수 있다.

또, 좌회전 원편광 (도 9 중, 「LCP」 라고 기재) 을 입사한 경우 (도 9 의 오른쪽 끝, 특히 하단), 도 9 의 오른쪽 끝의 하단의 도면에 있어서, 강도가 관찰되지 않는 것, 즉 집광이 보이지 않는 것을 알 수 있다. 이것은, LCP 를 입사한 경우에, LCP 의 확산이 생겼기 때문이라고 생각된다.

이들의 결과로부터, 본 실시예에서 얻어진 액정 프레넬 렌즈는, 입사광의 편광 상태에 따라 상이한 특성이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 이 특성은, 설계 조건과 잘 일치하고 있다.

다음으로, RCP 및 LP 를 입사했을 때의 집광한 편광의 타원율을 도 10 에 나타낸다. 도 10 에 있어서, 타원율을 백 ∼ 흑으로 나타내고, 우회전 원편광 (RCP) 이 1 (흑), 좌회전 원편광 (LCP) 이 -1 (백) 로 표기된다.

도 10 으로부터 다음의 것을 알 수 있다. 즉, 집광이 확인되어 있는 RCP 와 LP 모두 타원율이 -1 (백) 로 되어 있기 때문에, LCP 로 변환되어 집광되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 10 의 백흑 도면에서는 불명료하기는 하지만, 도 10 중의 「백」 으로 되어 있는 지점은, LCP 로 변환되어 집광되어 있는 것을 나타내고, 도 10 중의 「백」 이외의 지점은, 광 강도가 제로 또는 매우 약한 것을 나타낸다.

도 9 의 결과와 도 10 의 결과를 함께 고려하면, 본 실시예에서 얻어진 액정 프레넬 렌즈는, 우회전 성분을 좌회전으로 변환하여 집광하고 있는 것을 알 수 있다.

Claims (24)

1. 배향 분자를 구비한 액정 배향막으로서,
   상기 배향 분자는, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 기를 갖는 고분자이고,
   하기 식 (6) ~ (8) 또는 (11) (식 (6) ∼ (8) 또는 (11) 중, X₁, X₂ 는 각각 독립적으로 탄소 원자, 또는 질소 원자를 나타내고, Y₁, Y₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 시아노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, X₃ 은 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X₄ 는 단결합, 탄소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, R₄, R₅ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, R₆, R₇ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar 은 2,5-푸라닐렌, 티오펜-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 페닐렌, 1,4- 또는 2,6-나프틸렌, 2,5- 혹은 2,6-벤조푸라닐렌, 또는 2,5- 혹은 2,6-벤조티오페닐렌을 나타내고, 이들의 방향 고리에 결합하는 수소 원자의 일부는 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자로 치환되어도 된다. p 는 1 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 흑점은 수소 원자 또는 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖고, 또한,
   하기 식 (12) 또는 (13) (식 중, 파선은 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 으로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리 N 치환 말레이미드, 폴리스티렌, 폴리이타코네이트, 또는 폴리실록산이고,
   상기 배향 분자는, 상기 액정 배향막의 소정의 점으로부터 소정 거리의 위치에 있을 때, 상기 배향 분자의 배향 방향이, 상기 액정 배향막이 형성하는 평면과 평행인 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는, 액정 배향막.
   

   

   
   

   
2. 제 1 항에 있어서,
   소정 거리 r1 의 위치에 있는 배향 방향의 각도가 θ1 이고, 상기 소정 거리 r1 에 최근접하는 거리 r2 의 위치에 있는 배향 분자의 배향 방향의 각도가 θ2 이고, 각도 θ1 과 θ2 의 차 Δθ 가 0° 를 초과하고 90° 미만인, 액정 배향막.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 거리에 따른 상기 각도가, 프레넬 렌즈 형상에 근사하는 각도 분포를 갖는, 액정 배향막.
4. 제 1 항에 기재된 액정 배향막을 편면에 갖는, 기판.
5. 제 4 항에 기재된 기판인 제 1 기판 ; 및
   제 2 기판 ; 을 갖고,
   상기 제 1 및 제 2 기판을, 공간을 구비하여 평행 이간시키며, 또한 상기 제 1 기판의 액정 배향막을 제 2 기판에 대향하도록 배치하며, 또한
   상기 제 1 및 제 2 기판을, 상기 제 1 기판의 법선으로서 상기 제 1 기판의 소정의 점인 제 1 점을 통과하는 제 1 법선이 상기 제 2 기판의 법선이 되도록, 배치하는, 액정 셀.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 기판이, 제 4 항에 기재된 기판이고,
   상기 제 1 및 제 2 기판을, 상기 제 1 기판의 법선으로서 상기 제 1 기판의 중심점인 제 1 중심점을 통과하는 제 1 법선과, 상기 제 2 기판의 법선으로서 상기 제 2 기판의 중심점인 제 2 중심점을 통과하는 제 2 법선과 일치하도록, 배치하는, 액정 셀.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 공간에 액정을 구비하는, 액정 셀.
8. 제 7 항에 기재된 액정 셀을 구비하는, 액정 광학 소자.
9. 액정 배향막의 제조 방법으로서,
   A) 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 기를 갖는 고분자로서,
   하기 식 (6) ~ (8) 또는 (11) (식 (6) ∼ (8) 또는 (11) 중, X₁, X₂ 는 각각 독립적으로 탄소 원자, 또는 질소 원자를 나타내고, Y₁, Y₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 시아노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, X₃ 은 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X₄ 는 단결합, 탄소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, R₄, R₅ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, R₆, R₇ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar 은 2,5-푸라닐렌, 티오펜-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 페닐렌, 1,4- 또는 2,6-나프틸렌, 2,5- 혹은 2,6-벤조푸라닐렌, 또는 2,5- 혹은 2,6-벤조티오페닐렌을 나타내고, 이들의 방향 고리에 결합하는 수소 원자의 일부는 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자로 치환되어도 된다. p 는 1 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 흑점은 수소 원자 또는 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖고,
   하기 식 (12) 또는 (13) (식 중, 파선은 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 으로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리 N 치환 말레이미드, 폴리스티렌, 폴리이타코네이트, 또는 폴리실록산인 고분자를 갖는 막을 형성하는 공정 ; 및
   B) 상기 막의 소정 위치에 소정의 편광 자외선을 조사하는 공정 ; 을 갖고,
   상기 막의 소정의 점으로부터 소정의 거리의 위치에 있는 고분자의 배향 방향을, 상기 막이 형성하는 평면과 평행인 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는 배향 분자를 구비하는 액정 배향막을 얻는, 액정 배향막의 제조 방법.
   

   

   
   

   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 A) 에 있어서, 상기 기를 상기 고분자의 측사슬에 갖는, 액정 배향막의 제조 방법.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 B) 에 있어서, 상기 소정의 편광 자외선이 집광한 편광 자외선인, 액정 배향막의 제조 방법.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 A) 에 있어서, A)-1) 상기 막을 기판 상에 형성하는, 액정 배향막의 제조 방법.
13. D) 제 12 항에 기재된 방법에 의해 얻어진 기판인 제 1 기판을 준비하는 공정 ;
    E) 제 2 기판을 준비하는 공정 ; 및
    F) 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 액정을 구비하는 공정 ; 을 갖고,
    상기 F) 에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 기판을, 상기 제 1 기판의 액정 배향막을 제 2 기판에 대향하도록, 평행 이간시켜 배치하며, 또한 상기 제 1 및 제 2 기판을, 상기 제 1 기판의 법선으로서 상기 제 1 기판의 중심점인 제 1 중심점을 통과하는 제 1 법선이 상기 제 2 기판의 법선이 되도록 배치하는, 액정 셀 또는 액정 광학 소자의 제조 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 2 기판이, 제 12 항에 기재된 방법에 의해 얻어진 기판이고,
    상기 F) 에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 기판을, 상기 제 1 기판의 법선으로서 상기 제 1 기판의 중심점인 제 1 중심점을 통과하는 제 1 법선이 상기 제 2 기판의 법선으로서 상기 제 2 기판의 중심점인 제 2 중심점을 통과하는 제 2 법선과 일치하도록 배치하는, 액정 셀 또는 액정 광학 소자의 제조 방법.
15. 액정 셀의 제조 방법으로서,
    O) 제 1 및 제 2 기판을 준비하는 공정 ;
    P1) 제 1 기판의 편면 상에 제 1 막을 형성하는 공정으로서, 그 제 1 막이, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 제 1 기를 갖는 제 1 고분자를 갖는 공정 ;
    P2) 제 2 기판의 편면 상에 상기 제 1 막과 동일해도 되고 상이해도 되는 제 2 막을 형성하는 공정으로서, 그 제 2 막이, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 제 2 기를 갖는 제 2 고분자를 갖는 공정 ;
    Q) 상기 제 1 막을 구비하는 제 1 기판 및 상기 제 2 막을 구비하는 제 2 기판을, 제 1 막 및 제 2 막이 대향하도록, 공간을 구비하도록 평행 이간시켜 배치하는 공정 ; 및
    R) 상기 제 1 막을 갖지 않는 상기 제 1 기판의 면측으로부터, 또는, 상기 제 2 막을 갖지 않는 상기 제 2 기판의 면측으로부터, 상기 제 1 막 및 상기 제 2 막의 소정 위치에 소정의 편광 자외선을 조사하는 공정 ; 을 갖고,
    상기 제 1 막의 소정의 제 1 점으로부터 소정 거리의 위치에 있는 제 1 고분자의 배향 방향을, 상기 제 1 막이 형성하는 제 1 평면과 평행인 제 1 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는 제 1 배향 분자를 구비하는 제 1 액정 배향막을 가지며, 또한
    상기 제 2 막의 소정의 제 2 점으로부터 소정 거리의 위치에 있는 제 2 고분자의 배향 방향을, 상기 제 2 막이 형성하는 제 2 평면과 평행인 제 2 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는 제 2 배향 분자를 구비하는 제 2 액정 배향막을 갖는, 액정 셀을 얻는, 액정 셀의 제조 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 기를 상기 제 1 고분자의 측사슬에 갖거나, 및/또는 상기 제 2 기를 상기 제 2 고분자의 측사슬에 갖는, 액정 셀의 제조 방법.
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 R) 에 있어서, 상기 소정의 편광 자외선이 집광한 편광 자외선인, 액정 셀의 제조 방법.
18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 R) 후, T) 액정을 상기 공간에 충전하는 공정 ; 을 추가로 갖는, 액정 셀의 제조 방법.
19. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 고분자가,
    하기 식 (6) ~ (8) 또는 (11) (식 (6) ∼ (8) 또는 (11) 중, X₁, X₂ 는 각각 독립적으로 탄소 원자, 또는 질소 원자를 나타내고, Y₁, Y₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 시아노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, X₃ 은 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X₄ 는 단결합, 탄소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, R₄, R₅ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, R₆, R₇ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar 은 2,5-푸라닐렌, 티오펜-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 페닐렌, 1,4- 또는 2,6-나프틸렌, 2,5- 혹은 2,6-벤조푸라닐렌, 또는 2,5- 혹은 2,6-벤조티오페닐렌을 나타내고, 이들의 방향 고리에 결합하는 수소 원자의 일부는 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자로 치환되어도 된다. p 는 1 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 흑점은 수소 원자 또는 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖고,
    하기 식 (12) 또는 (13) (식 중, 파선은 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 으로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리 N 치환 말레이미드, 폴리스티렌, 폴리이타코네이트, 또는 폴리실록산이며,
    상기 제 2 고분자가,
    하기 식 (6) ~ (8) 또는 (11) (식 (6) ∼ (8) 또는 (11) 중, X₁, X₂ 는 각각 독립적으로 탄소 원자, 또는 질소 원자를 나타내고, Y₁, Y₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 시아노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, X₃ 은 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X₄ 는 단결합, 탄소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, R₄, R₅ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, R₆, R₇ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar 은 2,5-푸라닐렌, 티오펜-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 페닐렌, 1,4- 또는 2,6-나프틸렌, 2,5- 혹은 2,6-벤조푸라닐렌, 또는 2,5- 혹은 2,6-벤조티오페닐렌을 나타내고, 이들의 방향 고리에 결합하는 수소 원자의 일부는 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자로 치환되어도 된다. p 는 1 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 흑점은 수소 원자 또는 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖고,
    하기 식 (12) 또는 (13) (식 중, 파선은 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 으로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리 N 치환 말레이미드, 폴리스티렌, 폴리이타코네이트, 또는 폴리실록산인, 액정 셀의 제조 방법.
    

    

    
    

    
20. 액정 광학 소자의 제조 방법으로서,
    O) 제 1 및 제 2 기판을 준비하는 공정 ;
    P1) 제 1 기판의 편면 상에 제 1 막을 형성하는 공정으로서, 그 제 1 막이, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 제 1 기를 갖는 제 1 고분자를 갖는 공정 ;
    P2) 제 2 기판의 편면 상에 상기 제 1 막과 동일해도 되고 상이해도 되는 제 2 막을 형성하는 공정으로서, 그 제 2 막이, 광 가교, 광 이성화, 광 프라이즈 전이, 및 광 분해로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 광 반응을 일으키는 제 2 기를 갖는 제 2 고분자를 갖는 공정 ;
    Q) 상기 제 1 막을 구비하는 제 1 기판 및 상기 제 2 막을 구비하는 제 2 기판을, 제 1 막 및 제 2 막이 대향하도록, 공간을 구비하도록 평행 이간시켜 배치하는 공정 ; 및
    R) 상기 제 1 막을 갖지 않는 상기 제 1 기판의 면측으로부터, 또는, 상기 제 2 막을 갖지 않는 상기 제 2 기판의 면측으로부터, 상기 제 1 막 및 상기 제 2 막의 소정 위치에 소정의 편광 자외선을 조사하는 공정 ; 을 갖고,
    상기 제 1 막의 소정의 제 1 점으로부터 소정 거리의 위치에 있는 제 1 고분자의 배향 방향을, 상기 제 1 막이 형성하는 제 1 평면과 평행인 제 1 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는 제 1 배향 분자를 구비하는 제 1 액정 배향막을 가지며, 또한
    상기 제 2 막의 소정의 제 2 점으로부터 소정 거리의 위치에 있는 제 2 고분자의 배향 방향을, 상기 제 2 막이 형성하는 제 2 평면과 평행인 제 2 직선에 대하여, 상기 거리에 따른 각도를 이루는 제 2 배향 분자를 구비하는 제 2 액정 배향막을 갖는, 액정 광학 소자를 얻는, 액정 광학 소자의 제조 방법.
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 기를 상기 제 1 고분자의 측사슬에 갖거나, 및/또는 상기 제 2 기를 상기 제 2 고분자의 측사슬에 갖는, 액정 광학 소자의 제조 방법.
22. 제 20 항에 있어서,
    상기 R) 에 있어서, 상기 소정의 편광 자외선이 집광한 편광 자외선인, 액정 광학 소자의 제조 방법.
23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 R) 후, T) 액정을 상기 공간에 충전하는 공정 ; 을 추가로 갖는, 액정 광학 소자의 제조 방법.
24. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 고분자가,
    하기 식 (6) ~ (8) 또는 (11) (식 (6) ∼ (8) 또는 (11) 중, X₁, X₂ 는 각각 독립적으로 탄소 원자, 또는 질소 원자를 나타내고, Y₁, Y₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 시아노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, X₃ 은 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X₄ 는 단결합, 탄소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, R₄, R₅ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, R₆, R₇ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar 은 2,5-푸라닐렌, 티오펜-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 페닐렌, 1,4- 또는 2,6-나프틸렌, 2,5- 혹은 2,6-벤조푸라닐렌, 또는 2,5- 혹은 2,6-벤조티오페닐렌을 나타내고, 이들의 방향 고리에 결합하는 수소 원자의 일부는 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자로 치환되어도 된다. p 는 1 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 흑점은 수소 원자 또는 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖고,
    하기 식 (12) 또는 (13) (식 중, 파선은 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 으로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리 N 치환 말레이미드, 폴리스티렌, 폴리이타코네이트, 또는 폴리실록산이며,
    상기 제 2 고분자가,
    하기 식 (6) ~ (8) 또는 (11) (식 (6) ∼ (8) 또는 (11) 중, X₁, X₂ 는 각각 독립적으로 탄소 원자, 또는 질소 원자를 나타내고, Y₁, Y₂ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 시아노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, X₃ 은 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X₄ 는 단결합, 탄소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, R₄, R₅ 는 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자를 나타내고, R₆, R₇ 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ar 은 2,5-푸라닐렌, 티오펜-2,5-디일, 피리미딘-2,5-디일, 피리딘-2,5-디일, 페닐렌, 1,4- 또는 2,6-나프틸렌, 2,5- 혹은 2,6-벤조푸라닐렌, 또는 2,5- 혹은 2,6-벤조티오페닐렌을 나타내고, 이들의 방향 고리에 결합하는 수소 원자의 일부는 메틸기, 메톡시기, 디메틸아미노기, 불소 원자, 또는 염소 원자로 치환되어도 된다. p 는 1 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 흑점은 수소 원자 또는 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖고,
    하기 식 (12) 또는 (13) (식 중, 파선은 다른 유기기에 대한 결합을 나타낸다.) 으로 나타내는 구조를 측사슬의 일부로서 갖는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리 N 치환 말레이미드, 폴리스티렌, 폴리이타코네이트, 또는 폴리실록산인, 액정 광학 소자의 제조 방법.
    

    

    
    

    

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