KR20200060430A - 광변환 필름 및 그것을 이용한 화상 표시 소자 - Google Patents

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KR20200060430A
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야스히로 구와나
히데토시 나카타
히데히코 야마구치
다카유키 미키
히로토모 사사키
슌키 사카이
?키 사카이
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디아이씨 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 일측면은, 소정의 파장을 가지는 광을 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 광으로 변환하여 발광하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 광변환층과, 광변환층의 적어도 한쪽측에 설치되고, 특정 파장 영역의 광을 투과하는 파장 선택성 투과층을 구비하는 광변환 필름이다.

Description

광변환 필름 및 그것을 이용한 화상 표시 소자
본 발명은, 광변환 필름 및 그것을 이용한 화상 표시 소자에 관한 것이다.
2차원 영상이나 3차원 영상을 표시하는 화상 표시 장치로서는, 액정 표시 소자나 무기 또는 유기 EL(일렉트로 루미네선스) 등 다양한 디바이스가 존재한다. 액정 표시 소자는, 자기 발광형이 아니기 때문에 광원이 필요하며, 전압 제어에 의해 화소를 통과하는 광의 셔터로서 액정 재료를 사용함으로써 화상을 표시하는 평면형이며 박형의 화상 표시 장치이다. 한편, 무기 또는 유기 EL(일렉트로 루미네선스)는, 전류의 양에 따라 발광 강도가 조절 가능한 자기 발광형의 표시 장치이며, 발광층이 무기 또는 유기 화합물로 구성된 발광 다이오드(LED)를 이용한 화상 표시 장치이다. 모두 한 화소는, 적·녹·청의 3색으로 구성되고, 각각의 색에 광을 투과하기 위한 스위치 기능을 구비한 박막 트랜지스터(TFT)가 접속되어 있는 화상 표시 장치가 현재 주류가 되어 있다.
표시 품질이 우수하기 때문에, 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치가 휴대 단말, 액정 TV, 프로젝터, 컴퓨터 등의 시장에 나와 있다. 액티브 매트릭스 표시 방식은, 화소마다 TFT(박막 트랜지스터) 혹은 MIM(메탈·인슐레이터·메탈) 등이 사용되고 있으며, 고전압 유지율을 가지는 액정 조성물과의 조합에 있어서, TN형(트위스트 네마틱), VA(버티컬 얼라인먼트:수직 배향), IPS(In Plane Switching:인플레인 스위칭), FFS(Fringe Field Switching:프린지 필드 스위칭) 등이 이용되고 있다. 특히 액정 표시 소자는, 컬러 표시를 실현하기 위해 액정 소자와 아울러 컬러 필터를 이용하기 때문에, 광원부를 개량해도 색재현성을 향상시키는 것은 어렵고, 그 때문에 색재현성을 향상시키려면 컬러 필터 중의 고안료 농도화를 도모하거나, 혹은, 착색 막두께를 크게 함으로써 색순도를 높일 필요가 있다.
한편, 유기 EL소자 등으로 대표되는 EL소자는, 자발광으로 백 라이트를 필요로 하지 않고, 박형·경량화가 가능하며, 부재가 적고 폴더블화가 용이한 반면, 발광 부재의 열화에 기인하는 표시 불량 등의 문제가 있다. 즉, 소자 제조 시의 수율의 나쁨에 기인하는 고비용, 수명에 기인하는 소자의 소부(燒付), 표시 불균일 등의 문제의 해결이 요구되고 있다. 또한, 유기 EL소자를 풀 컬러화하는 경우에는, 적색, 녹색, 청색의 각 색을 독자적으로 발광시키는 것이 필요하며, 특히 고에너지선의 단파장의 청색에 있어서 상기 문제가 발생하기 쉬워, 장기 사용에 있어서 청색이 퇴색함으로써 소자가 황변하는 등의 문제도 있다.
그래서, 화상 표시 소자의 색재현성과 발광 효율을 동시에 해결하기 위한 기술로서, 발광성 나노 결정 입자의 일례인 양자 도트 기술(특허문헌 1 참조)이 주목되고 있다. 양자 도트를 사용함으로써 반치폭이 작은 삼원색의 광원을 얻을 수 있기 때문에 광색역 디스플레이를 실현할 수 있다고 하여, 색재현성이 향상된 액정 표시 소자가 개시되어 있다(특허문헌 2 및 비특허문헌 1 참조). 또한, 광원으로서 근자외선 또는 청색 등의 단파장 가시광선을 이용하여, 삼색의 양자 도트를 종래의 컬러 필터 대신에 이용하는 제안이 이루어져 있다(특허문헌 3 참조). 이와 같은 표시 소자는, 원리적으로는 높은 발광 효율과 색재현성을 양립시킬 수 있는 것이다.
일본국 특허공표 2001-523758호 공보 국제 공개 제2004/074739호 팜플렛 미국 특허 제8648524호 명세서
SID 2012 DIGEST, p895-896
그러나, 상기의 특허문헌 2, 3 및 비특허문헌 1과 같이, 발광성 나노 결정 입자의 일례인 양자 도트를 화상 표시 소자의 컬러 필터로서 이용하는 경우, 당해 양자 도트의 함유량을 높이면 인접하는 양자 도트들이 발광한 광을 흡수하여 소광되기 때문에, 외부 양자 효율이 오르지 않는다. 한편, 당해 양자 도트의 함유량을 낮추면, 양자 도트의 발광에 사용하는 청색광이 투과되어 버려 색순도가 저하된다는 문제가 생긴다.
또, 양자 도트를 둘러싸는 외부 환경에 의해 양자 도트가 활성 상실하거나 사용하는 리간드, 경화 수지 등에 의해 외부 양자 효율이 양자 도트 단체보다 저하된다는 문제도 생긴다.
그래서, 본 발명이 해결하려는 기술적 과제는, 높은 발광 효율과 높은 색순도를 양립시킬 수 있는 광변환 필름 및 그것을 구비한 화상 표시 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여 본 발명의 완성에 이르렀다.
본 발명의 일측면은, 소정의 파장을 가지는 광을 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 광으로 변환하여 발광하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 광변환층과, 광변환층의 적어도 한쪽측에 설치되고, 특정 파장 영역의 광을 투과하는 파장 선택성 투과층을 구비하는 광변환 필름이다.
이 광변환 필름은, 입사광의 파장 및 발광성 나노 결정 입자의 발광 파장에 따른 파장 선택성 투과층을 구비하고 있기 때문에, 광변환층에 의해 발광한 광의 일부를 파장 선택성 투과층에서 반사할 수 있고, 한쪽면측에 당해 광변환층에 의해 발광한 광을 증폭하여 취출시킬 수 있다.
본 발명의 다른 일측면은, 광원부와, 소정의 파장을 가지는 광을 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 광으로 변환하여 발광하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 광변환층과, 광변환층의 적어도 한쪽측에 설치되고, 특정 파장 영역의 광을 투과하는 파장 선택성 투과층을 구비하는 화상 표시 소자이다.
이 화상 표시 소자는, 광변환층과 파장 선택성 투과층을 구비하고 있기 때문에, 광변환층에 의해 발광한 광의 일부를 파장 선택성 투과층에서 반사할 수 있고, 표시측에 당해 광변환층에 의해 발광한 광을 증폭하여 취출시킬 수 있다.
본 발명의 화상 표시 소자는, 발광 효율 및 색순도가 우수하다. 본 발명의 화상 표시 소자는, 투과율이 우수하고, 또한 색재현 영역을 장기간 유지한다. 본 발명의 광변환 필름은, 발광 효율 및 색순도가 우수하다. 본 발명의 광변환 필름은, 투과율이 우수하고, 또한 색재현 영역을 장기간 유지한다.
도 1은 화상 표시 소자(액정 표시 소자)의 일실시 형태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 화상 표시 소자(액정 표시 소자)의 다른 일실시 형태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 광변환 필름의 일실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 파장 선택성 투과층의 투과 특성의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 광변환 필름의 다른 일실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12는 광변환 필름의 다른 일실시 형태를 나타내는 사시도이다.
도 13은 액정 표시 소자의 화소 부분을 등가 회로로 나타낸 모식도이다.
도 14는 화소 전극의 형상의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 15는 화소 전극의 형상의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 16은 IPS형의 액정 표시 소자의 전극 구조를 나타내는 모식도이다.
도 17은 도 14 또는 도 15에 있어서의 III-III선 방향으로 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 예의 하나이다.
도 18은 도 16에 있어서의 III-III선 방향으로 IPS형의 액정 패널을 절단한 단면도이다.
도 19는 도 2에 있어서의 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)의 XIV선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다.
도 20은 도 18에 있어서의 III-III선 방향으로 도 2에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다.
도 21은 화상 표시 소자(OLED)의 일실시 형태를 나타내는 모식도이다.
도 22는 실시예와 비교예를 대비한 그래프이다.
이하, 도면을 적절히 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
우선, 화상 표시 소자의 실시 형태에 대해서 설명한다. 화상 표시 소자는, 예를 들면, 액정 표시 소자, 유기 EL표시 소자 등이면 된다. 도 1은, 화상 표시 소자(액정 표시 소자)의 일실시 형태를 나타내는 사시도이다. 도 1에서는, 설명의 편의상, 각 구성 요소를 이격하여 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 일실시 형태에 따른 액정 표시 소자(1000A)는, 백 라이트 유닛(100A)과, 액정 패널(200A)을 구비하고 있다. 백 라이트 유닛(100A)은, 복수의 발광 소자(L)를 가지는 광원부(101A)와, 도광판 또는 광확산판의 역할을 하는 도광부(102A)를 가지고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 백 라이트 유닛(100A)의 일실시 형태는, 복수의 발광 소자(L)를 포함하는 광원부(101A)가, 도광부(102A)의 일측면에 배치되어 있다. 필요에 따라, 복수의 발광 소자(L)를 포함하는 광원부(101A)를, 액정 패널(200A)의 일측면측(도광부(102A)의 일측면) 뿐만이 아니라, 도광부(102A)의 다른쪽의 측면측(대향하는 양측면)에 설치해도 되고, 또, 도광부(102A)의 주위를 둘러싸도록, 복수의 발광 소자(L)를 포함하는 광원부(101A)가, 도광부(102A)의 3개 측면, 또는 도광부(102A)의 전체 주위를 둘러싸도록 4개의 측면에 설치되어 있어도 된다. 도광부(102A)는, 필요에 따라 도광판 대신에 광확산판을 구비해도 된다.
발광 소자(L)는, 자외광 또는 가시광인 광(LT1)을 발광하는 발광 소자이다. 발광 소자(L)는, 파장 영역에 대해서 특별히 제한되는 것은 없지만, 청색 영역에 주발광 피크를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 420nm~480nm의 파장 영역에 주발광 피크를 가지는 발광 다이오드(청색 발광 다이오드)를 적합하게 사용할 수 있다. 이와 같은 발광 소자(L)로서는, 공지의 발광 소자를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 사파이어 기판 상에 형성되는 AlN으로 이루어지는 시드층과, 시드층 상에 형성되는 하지층과, GaN을 주체로 하는 적층 반도체층을 적어도 구비한 발광 소자 등이 예시된다. 적층 반도체층은, 기판측으로부터 하지층, n형 반도체층, 발광층 및 p형 반도체층의 순서로 적층되어 구성된 것이면 된다.
자외선을 발광하는 발광 소자(L)는, 예를 들면, 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 카본 아크등, 무전극 램프, 메탈할라이드 램프, 크세논아크 램프, LED 등이면 되고, 바람직하게는 LED이다.
또한, 본 명세서에 있어서, 420nm~480nm의 파장 영역의 광(특히, 당해 파장 영역에 발광 중심 파장을 가지는 광)을 청색광이라고 칭하고, 500nm~560nm의 파장 영역의 광(특히, 당해 파장 영역에 발광 중심 파장을 가지는 광)을 녹색광이라고 칭하며, 605nm~665nm의 파장 영역의 광(특히, 당해 파장 영역에 발광 중심 파장을 가지는 광)을 적색광이라고 칭한다. 또, 본 명세서의 자외광이란, 300nm 이상 420nm 미만의 파장 영역의 광(특히, 당해 파장 영역에 발광 중심 파장을 가지는 광)을 말한다. 또한 본 명세서에 있어서, 「반치폭」이란, 피크 높이 1/2에서의 피크의 파장폭을 말한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 액정 패널(200A)은, 일실시 형태에 있어서, 제1의 편광층(1)과, 제1의 기판(2)과, 전극층(3)과, 제1의 배향층(4)과, 액정층(5)과, 제2의 배향층(6)과, 제2의 편광층(7)과, 파장 선택성 투과층(8)과, 광변환층(9)과, 제2의 기판(10)이, 백 라이트 유닛(100A)에 가까운 측으로부터 이 순서로 적층된 구성을 가진다.
바꾸어 말하면, 제1의 기판(2)의 한쪽면에는 제1의 편광층(1)이 설치되고, 다른쪽면에는, 전극층(3)과, 전극층(3)을 피복하는 제1의 배향층(4)이 설치되어 있다. 제2의 기판(10)은, 액정층(5)을 사이에 두고 제1의 기판(2)과 대향하도록 설치되어 있으며, 제2의 기판(10)의 제1의 기판(2)측의 면에는, 광변환층(9A(9)), 파장 선택성 투과층(8A(8)), 제2의 편광층(7) 및 제2의 배향층(6)이, 제2의 기판(10)에 가까운 측으로부터 이 순서로 설치되어 있다.
제1의 편광층(1) 및 제2의 편광층(7)은, 특별히 제한되지 않고, 공지의 편광판(편광층)을 사용할 수 있다. 당해 편광판(편광층)으로서는, 예를 들면, 2색성 유기 색소 편광자, 도포형 편광층, 와이어 그리드형 편광자, 또는 콜레스테릭 액정형 편광자 등을 들 수 있다. 예를 들면, 와이어 그리드형 편광자는, 나노 임프린트법, 블록 코폴리머법, E빔 리소그래피법 또는 글랜싱 앵글 증착법 중 어느 하나에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 편광층이 도포형 편광층인 경우, 후술하는 배향층이 더 설치되어도 된다. 즉, 일실시 형태에 있어서, 도포형 편광층과 배향층의 양쪽이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
제1의 기판(2) 및 제2의 기판(10)은, 각각, 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등의 유연성을 가지는 재료로 형성된 투명성 및 절연성을 가지는 투명 절연 기판이다.
전극층(3)은, 예를 들면, ITO 등의 투명한 재료로 형성되어 있다. 도 1에 나타내는 액정 패널(200A)에서는, 전극층(3)으로서 화소 전극(도시하지 않음)과 공통 전극(도시하지 않음)이 제1의 기판(2)측에 설치되어 있는 형태를 나타내고 있지만, 다른 실시 형태에서는, 예를 들면 후술하는 도 2에 나타내는 액정 패널(200B)과 같이, 화소 전극(제1의 전극층)(3a)이 제1의 기판(2) 상에 설치되고, 공통 전극(제2의 전극층)(3b)이 제2의 기판(10) 상에 설치되어도 된다.
제1의 배향층(4)이 설치되어 있음으로써, 전압 무인가 시에 액정층(5) 중의 액정 분자가 기판(2, 7)에 대해 소정 방향으로 배향할 수 있다. 도 1에서는, 한 쌍의 배향층(4, 6)에 의해 액정층(5)을 협지한 형태가 나타나 있지만, 다른 일실시 형태에서는, 배향층은, 제1의 기판(2) 및 제2의 기판(10) 중 어느 한쪽측에만 설치해도 된다. 다른 일실시 형태에서는, 배향층은, 제1의 기판(2) 및 제2의 기판(10) 중 어느 쪽에도 설치되어 있지 않아도 된다. 즉, 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널은, 제1의 편광층(1)과, 제1의 기판(2)과, 전극층(3)과, 액정층(5)과, 제2의 편광층(7)과, 파장 선택성 투과층(8)과, 광변환층(9)과, 제2의 기판(10)이, 백 라이트 유닛(100A)에 가까운 측으로부터 이 순서로 적층된 구성을 가지고 있어도 된다.
도 1에 나타내는 액정 표시 소자(1000A)에 있어서는, 광원부(101A)(발광 소자(L))로부터 발광된 광(LT1)은, 도광부(102A) 내(예를 들면 도광판이나 광확산판을 통하여)를 통과하여, 액정 패널(200A) 내에 입사한다. 액정 패널(200A) 내에 입사한 광은, 제1의 편광층(1)에 의해 특정의 방향으로 편광된 후, 액정층(5)에 입사한다. 액정층(5)에서는, 전극층(3)의 구동에 의해 액정 분자의 배향 방향이 제어되고, 이것에 의해, 액정층(5)은, 광셔터로서의 역할을 한다. 액정층(5)에 의해 편광의 방향이 바뀐 광은, 제2의 편광층(7)에서 차단 또는 특정 방향으로 편광된 후, 파장 선택성 투과층(8)을 투과하여, 광변환층(9)에 입사한다. 광변환층(9)에서는 입사광의 색이 변환되고(상세한 것은 후술), 변환된 광(LT2)은 액정 패널(200A)의 외부로 출사한다.
이 때, 도광부(102A)(특히 도광판)의 형상이, 발광 소자(L)로부터 발광된 광이 입사하는 측면으로부터 대향면을 향하여 두께가 점차 감소하는 측면을 구비한 평판체이면(측면이 테이퍼형인 형태나 쐐기형 사각형판), 선광을 면광으로 변환할 수 있기 때문에 액정 패널(200A) 내에 광을 입사시키기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
도 2는, 다른 일실시 형태에 따른 액정 표시 소자를 나타내는 사시도이다. 또한, 이하에서는, 도 1에 나타내는 액정 표시 소자와 중복되는 설명에 대해서는 생략한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 다른 일실시 형태에 따른 액정 표시 소자(1000B)에서는, 백 라이트 유닛(100B)은, 광원부(101B)에 있어서의 복수의 발광 소자(L)가, 평판형의 도광부(102B)에 대해 대략 평행하게 평면형으로 배치된, 이른바 직하형 백 라이트 구조를 가지고 있어도 된다. 직하형 백 라이트 구조는, 발광 소자(L)로부터의 광(LT1)은 면광이기 때문에, 도광부(102B)의 형상은, 도 1에 나타내는 실시 형태와는 상이하며 테이퍼형일 필요는 없다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제1의 기판(2)의 액정층(5)측의 면에는, 제1의 전극층(박막 트랜지스터층 또는 화소 전극)(3a)이 설치되어 있어도 되고, 제2의 기판(10)의 액정층(5)측의 면에는, 제2의 전극층(공통 전극)(3b)이 설치되어 있어도 된다. 또, 액정층(5)의 제2의 기판(10)측에 있어서, 제1의 파장 선택성 투과층(8)에 더하여, 제2의 파장 선택성 투과층(11)이 더 설치되어 있어도 된다. 제2의 파장 선택성 투과층(11)은, 제2의 기판(10)의 액정층(5)과 반대측에 설치되어 있어도 된다.
즉, 도 2에 나타내는 실시 형태에서는, 액정 패널(200B)은, 제1의 편광층(1)과, 제1의 기판(2)과, 제1의 전극층(3a)과, 액정층(5)과, 제2의 전극층(3b)과, 제2의 편광층(7)과, 제1의 파장 선택성 투과층(8)과, 광변환층(9)과, 제2의 기판(10)과, 제2의 파장 선택성 투과층(11)이, 백 라이트 유닛(100B)에 가까운 측으로부터 이 순서로 적층된 구성을 가지고 있다.
다른 실시 형태로서, 도 2의 액정 패널(200B)에 있어서, 배향층이 더 설치되어도 된다. 즉, 도 2의 액정 패널(200B)의 변형예는, 제1의 편광층(1)과, 제1의 기판(2)과, 제1의 전극층(3a)과, 배향층(4)과, 액정층(5)과, 배향층(4)과, 제2의 전극층(3b)과, 제2의 편광층(7)과, 제1의 파장 선택성 투과층(8)과, 광변환층(9)과, 제2의 기판(10)과, 제2의 파장 선택성 투과층(11)이, 백 라이트 유닛(100B)에 가까운 측으로부터 이 순서로 적층된 구성을 가져도 된다.
이하, 도 1, 2에 나타내는 바와 같은 액정 패널에 있어서의 편광층(1, 7), 액정층(5), 광변환층(9), 파장 선택성 투과층(8, 11) 등의 구성에 대해서 더 상세하게 설명한다. 도 3은, 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 3에서는, 편광층, 액정층, 광변환층, 파장 선택성 투과층 등의 위치 관계를 알기 쉽게 설명하기 위해, 전극층(3, 3a, 3b) 및 배향층(4, 6)을 생략하고 있다(도 3 이후의 도면에 있어서도 동일하게 생략하는 경우가 있다).
도 3에 나타내는 바와 같이, 도 1에 나타내는 액정 패널에서는, 상술했던 대로, 제1의 편광층(1)과, 제1의 기판(2)과, 액정층(5)과, 제2의 편광층(7)과, 파장 선택성 투과층(8A(8))과, 광변환층(9A(9))과, 제2의 기판(10)이, 백 라이트 유닛(100A)에 가까운(입사광이 입사하는) 측으로부터 이 순서로 적층되어 있다. 또한, 액정층(5)에 대해, 백 라이트 유닛측(입사광(LT1)이 입사하는 측)의 기판(제1의 기판(2))과 그 기판에 적층되는 각 층으로 이루어지는 적층체를 어레이 기판(A-SUB)이라고 부르고, 백 라이트 유닛과 반대측(입사광(LT1)이 입사하는 것과 반대측)의 기판(제2의 기판(10))과 그 기판에 적층되는 각 층으로 이루어지는 적층체를 대향 기판(O-SUB)이라고 부른다(이하, 동일).
도 3에 나타내는 실시 형태에서는, 광변환층(9A(9)) 및 파장 선택성 투과층(8A(8))이, 대향 기판(O-SUB) 내에 설치되어 있다. 이 실시 형태는, 광변환층(9A(9))과 제2의 편광층(7)이, 한 쌍의 기판(제1의 기판(2) 및 제2의 기판(10))의 사이에 설치된 이른바 인 셀형의 구성을 가지는 형태이다.
도 3에 나타내는 실시 형태를 VA형 액정 표시 소자에 적용하는 경우, 제1의 전극층(화소 전극)이 제1의 기판(2) 상에 형성되어 있고, 또한, 대향 기판측(O-SUB)에 있어서, 제2의 전극층(공통 전극)이, 액정층(5)과 제2의 편광층(7) 사이, 또는, 제2의 편광층(7)과 광변환층(9A(9)) 사이에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 대향 기판(O-SUB) 및 어레이 기판(A-SUB) 중 적어도 한쪽에 있어서, 액정층(5)과 접하는 면에는 배향층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 도 3에 있어서 액정 표시 소자가 FFS형 또는 IPS형인 경우에는, 화소 전극 및 공통 전극이 제1의 기판(2) 상에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
일반적인 액정 표시 소자는, 백색 광원으로부터의 입사광을 컬러 필터에 있어서 파장 선택하고, 그 일부를 흡수함으로써 각각의 색 표시를 행하고 있는데 반해, 본 실시 형태에서는, 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 광변환층(9A(9))과 파장 선택성 투과층(8A(8))을 구비한 광변환 필름을 컬러 필터의 대체 부재로서 이용하는 것을 특징의 하나로 하고 있다. 즉, 광변환 필름이, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 삼원색 화소를 구비하고 있어, 이른바 컬러 필터와 동일한 역할을 한다.
도 4는, 광변환 필름의 일실시 형태를 나타내는 단면도이다. 이 광변환 필름은, 도 3에 나타내는 액정 패널에 있어서 이용되고 있는 광변환 필름에 상당한다. 도 3, 4에 나타내는 바와 같이, 일실시 형태에 따른 광변환 필름(90A)은, 광변환층(9A(9))과, 광변환층(9A(9))의 한쪽측에 설치된 파장 선택성 투과층(8A(8))을 구비하고 있다.
광변환층(9A(9))은, 적색의 화소부(R:적색의 색층부라고도 한다)와, 녹색의 화소부(G:녹색의 색층부라고도 한다)와, 청색의 화소부(G:청색의 색층부라고도 한다)를 구비하고 있다. 광변환층(9A(9))에 있어서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 3색의 화소부(R, G, B)가 서로 접하고 있어도 되고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 색의 화소부 사이의 혼색을 방지하는 목적으로, 3색의 화소부(R, G, B)를 서로 구획하는 블랙 매트릭스(BM)가 설치되어 있어도 된다. 이 실시 형태에서는, 광변환층(9A(9))의 한쪽면 상에 파장 선택성 투과층(8A(8))이 형성(적층)되어 있다. 이 광변환 필름(90A)은, 도 3, 4에 나타내는 바와 같이, 파장 선택성 투과층(8A(8))측으로부터 입사광(LT1)이 입사하도록 이용된다.
적색의 화소부(R)는, 예를 들면, 입사광을 흡수하여 적색을 발광하는 적색 발광성 나노 결정 입자(NCR)를 포함하는 광변환 화소층(NC-Red)이다. 녹색의 화소부(G)는, 예를 들면, 입사광을 흡수하여 녹색을 발광하는 녹색 발광성 나노 결정 입자(NCG)를 포함하는 광변환 화소층(NC-Green)이다. 청색의 화소부(B)는, 예를 들면, 입사광을 흡수하여 청색을 발광하는 청색 발광성 나노 결정 입자(NCB)를 포함하는 광변환 화소층(NC-Blue)이다.
입사광(LT1)은, 예를 들면, 청색 LED 등으로부터 발해지는 450nm 근방에 주피크를 가지는 광(청색광)이면 된다. 이 경우, 청색 LED가 발하는 청색광을 광변환층으로부터 발해지는 청색광으로서 이용할 수 있다. 그 때문에, 입사광이 청색광인 경우에는, 3색의 화소부(R, G, B) 중, 청색의 화소부(B)는, 청색 발광성 나노 결정 입자(NCB)를 포함하는 광변환 화소층이 아니라, 청색의 입사광을 그대로 사용할 수 있도록 청색광을 투과하는 광투과층이어도 된다. 이 경우, 청색의 화소부(B)는, 투명 수지나 청색의 색재를 포함하는 색재층(이른바 청색 컬러 필터)(CF-Blue) 등에 의해 구성할 수 있다. 따라서, 청색 발광성 나노 결정 입자(NCB)가 임의 성분이 될 수 있기 때문에, 도 3, 4 및 그 이후의 도면에서는, 청색 발광성 나노 결정 입자(NCB)를 파선으로 표시하고 있다.
파장 선택성 투과층(8A(8))은, 입사광(LT1)의 파장 및 광변환층(9A(9))에서 변환된 광의 파장에 따라, 소정의 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시키는 층이다. 파장 선택성 투과층(8A(8))은, 제1의 파장 영역(예를 들면, WL1nm~WL2nm)의 광을 투과시키고, 제1의 파장 영역과는 상이한 제2의 파장 영역(WL3nm~WL4nm)의 광을 반사시키는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 광변환층(9A(9))에서 변환된 광이나 광변환층(9A(9))으로 입사하는 광 중, 제1의 파장 영역의 광을 투과시키고, 또 제1의 파장 영역 이외의 제2의 파장 영역의 광을 반사시킴으로써, 색순도를 향상시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 파장 선택성 투과층(8A(8))은, 특정 파장 영역(제2의 파장 영역)의 광을 반사시키기 때문에, 파장 선택성 반사층(선택 반사층)이라고도 할 수 있다.
파장 선택성 투과층(8A(8))은, 가시광 영역(예를 들면 380nm~780nm)에 있어서, 투과시키는 광의 파장 영역(제1의 파장 영역)을 2개 이상 가지고 있어도 되고, 반사시키는 광의 파장 영역(제2의 파장 영역)을 2개 이상 가지고 있어도 된다. 이것에 의해, 파장 선택성 투과층(8A(8))이 단층인 경우도, 2종 이상의 색의 순도를 향상시킬 수 있다.
파장 선택성 투과층(8A(8))은, 청색의 파장 영역 이외의 파장 영역을 포함하는 광을 투과하는 것, 녹색의 파장 영역 이외의 파장 영역을 포함하는 광을 투과하는 것, 또는 적색의 파장 영역 이외의 파장 영역을 포함하는 광을 투과하는 것 중 적어도 하나의 성질을 가지고 있는 것이 바람직하다.
파장 선택성 투과층(8A(8))은, 청색의 파장 영역을 포함하는 광을 반사하는 것, 녹색의 파장 영역을 포함하는 광을 반사하는 것 또는 적색의 파장 영역을 포함하는 광을 반사하는 것 중 적어도 하나의 성질을 가지고 있는 것이 바람직하다.
파장 선택성 투과층(8A(8))은, 청색의 파장 영역 이외의 파장 영역을 포함하는 광을 투과하고, 또한 청색의 파장 영역을 포함하는 광을 반사하는 것, 녹색의 파장 영역 이외의 파장 영역을 포함하는 광을 투과하고, 또한 녹색의 파장 영역을 포함하는 광을 반사하는 것 또는 적색의 파장 영역 이외의 파장 영역을 포함하는 광을 투과하고, 또한 적색의 파장 영역을 포함하는 광을 반사하는 것 중 적어도 하나의 성질을 가지고 있는 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 「층에 (특정 파장 영역의) 광이 투과한다」란, 층에 대한 당해 (특정 파장 영역의) 광의 투과율이 수직 방향으로 70% 이상인 것을 의미하고, 「층에 (특정 파장 영역의) 광이 반사한다」란, 층에 대한 당해 (특정 파장 영역의) 광의 반사율이 수직 방향으로 10% 이상인 것을 의미한다.
파장 선택성 투과층(8A(8))은, 입사광(LT1)을 투과시킴과 함께, 광변환층(9A(9))에서 발광하는 광의 파장 영역, 즉, 청색, 녹색 및 적색 중 적어도 어느 1색의 파장 영역의 광선을 선택적으로 반사시키는 투과 특성을 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 광변환층(9A(9))으로부터의 발광은, 입사광(LT1)을 흡수한 발광성 나노 결정 입자에 기인하는 발광이며, 발광성 나노 결정 입자의 형상에 의해, 구면파(양자 도트 등의 등방성 입자) 또는 쌍극자파(양자 로드 등의 이방성 입자)와 같은 발광의 형태가 나타난다. 이에 반해, 입사광(LT1)을 투과시키고, 또한 광변환층(9A(9))으로부터의 발광을 반사하는 파장 선택성 투과층(8A(8))을 광변환층(9A(9))에 인접시키면, 필요한 파장 영역의 광(외부에 취출하고 싶은 광)을 한 방향으로 집속시킬 수 있다. 이것에 의해, 도 3에 나타내는 실시 형태에 있어서, 입사광(LT1)이 광변환층(9A(9))에 적합하게 입사할 수 있음과 함께, 광변환층(9A(9))으로부터의 발광 중, 액정층(5)측으로 방사된 광은 파장 선택성 투과층(8A(8))에서 반사되기 때문에, 광변환층(9A(9))으로부터의 발광 중, 제2의 기판(10)측으로 방사된 광과, 파장 선택성 투과층(8A(8))에서 반사된 광이 합쳐져 표시(시인)되기 때문에, 발광 효율 및 색순도가 향상된다.
도 5는, 파장 선택성 투과층의 투과 특성(투과율의 파장 의존성)의 일례를 나타내는 그래프이다. 예를 들면, 파장 선택성 투과층(8A(8))이 도 5에 나타내는 투과 특성을 가지는 경우, 파장 선택성 투과층(8A(8))은, 약 620nm~700nm의 적색의 파장 영역 만을 선택적으로 반사하기(바꾸어 말하면, 청색의 파장 영역과 녹색의 파장 영역의 광을 투과하기) 때문에 광변환층(9A(9))에서 변환된 적색의 파장 영역의 광이 파장 선택성 투과층(8A(8))의 반사에 의해 증폭되어, 적색의 파장 영역의 광의 색순도가 향상된다고 생각할 수 있다.
특히 바람직한 실시 형태로서, 입사광이 청색 LED 등으로부터 발해지는 450nm 근방에 주피크를 가지는 광(청색광)이며, 적색의 화소부(R)가 입사광(청색광)을 흡수하여 적색을 발광하는 적색 발광성 나노 결정 입자(NCR)를 함유하고, 녹색의 화소부(G)가 입사광(청색광)을 흡수하여 녹색을 발광하는 녹색 발광성 나노 결정 입자(NCG)를 함유하고, 청색의 화소부(B)가 입사광(청색광)을 투과시키는 청색광 투과층이며, 파장 선택성 투과층(8A(8))이 청색의 파장 영역(적색의 파장 영역 및 녹색의 파장 영역 이외의 파장 영역)의 광을 투과하고, 또한 적색의 파장 영역 및 녹색의 파장 영역의 광을 반사한다는 형태를 들 수 있다(단, 이 형태에 한정되는 일은 없다).
이 경우, 입사광은, 파장 선택성 투과층(8A(8))을 적절하게 투과하여 광변환층(9A(9))에 입사하고, 발광성 나노 결정 입자에 흡수되어, 적색의 화소부(R)에서는 적색의 파장 영역의 광으로, 녹색의 화소부(G)에서는 녹색의 파장 영역의 광으로 각각 변환되는 한편, 청색의 화소부(B)에서는 그대로 투과된다. 그리고, 광변환층(9A(9))의 적색의 화소부(R) 및 녹색의 화소부(G)에서 발광한 광 중, 액정층(5)측으로 방사된 광은, 파장 선택성 투과층(8A(8))에서 반사되어(그 외의 광은 흡수 또는 투과되어), 광변환층(9A(9))에서 발광한 광 중 제2의 기판(10)측으로 방사된 광과 합쳐져 표시된다. 이와 같이, 광변환층(9A(9)) 및 파장 선택성 투과층(8A(8))의 조합을 이용함으로써, 높은 발광 효율과 높은 색순도를 양립시킬 수 있다.
액정 패널은, 다른 실시 형태여도 된다. 이하, 다른 실시 형태에 대해서 설명하지만, 상술한 실시 형태와 중복되는 설명은 생략한다.
도 6은, 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 이 실시 형태는, 광변환층(9A(9)) 및 파장 선택성 투과층(8A(8))이 대향 기판(O-SUB) 내에 설치되고, 또한, 광변환층(9A(9))이, 한 쌍의 기판(제1의 기판(2) 및 제2의 기판(10))의 외측에 설치된 형태이다. 이 실시 형태에 있어서도, 도 4에 나타내는 광변환 필름이 이용되어도 된다. 이 실시 형태에서는, 제2의 편광층(7), 광변환층(9A(9)) 및 파장 선택성 투과층(8A(8))을 지지하는 지지 기판(12)이 더 설치되어 있다. 지지 기판(12)은, 투명 기판인 것이 바람직하다.
즉, 이 실시 형태에 따른 액정 패널에서는, 제1의 편광층(1)과, 제1의 기판(2)과, 액정층(5)과, 제2의 기판(10)과, 제2의 편광층(7)과, 파장 선택성 투과층(8A(8))과, 광변환층(9A(9))과, 지지 기판(12)이, 백 라이트 유닛에 가까운 측(입사광(LT1)이 입사하는 측)으로부터 이 순서로 적층되어 있다.
도 6에 나타내는 실시 형태를 VA형 액정 표시 소자에 적용하는 경우, 제1의 전극층(화소 전극)이 제1의 기판(2) 상에 형성되어 있고, 또한, 대향 기판(O-SUB)에 있어서, 제2의 전극층(공통 전극)이 액정층(5)과 제2의 편광층(7) 사이에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 대향 기판(O-SUB) 및 어레이 기판(A-SUB) 중 적어도 한쪽에 있어서, 액정층(5)과 접하는 면에는 배향층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 도 6에 있어서 액정 표시 소자가 FFS형 또는 IPS형인 경우에는, 화소 전극 및 공통 전극이 제1의 기판(2) 상에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도 7은, 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 실시 형태는, 도 3에 나타내는 실시 형태와 마찬가지로 인 셀형의 형태이지만, 광변환층(9B(9))의 구성이 도 3에 나타내는 실시 형태와 상이하다.
구체적으로는, 광변환층(9B(9))에 있어서, 적색의 화소부(R)는, 적색 발광성 나노 결정 입자(NCR)를 함유하는 광변환 화소층(NC-Red)과 적색의 색재를 포함하는 색재층(이른바 적색 컬러 필터)(CF-Red)이, 백 라이트 유닛(입사광(LT1)이 입사하는 측)에 가까운 측으로부터 이 순서로 적층된 2층 구조를 가지고 있다. 녹색의 화소부(G)는, 녹색광을 발하는 녹색 발광성 나노 결정 입자(NCG)를 함유하는 광변환 화소층(NC-Green)과, 녹색의 색재를 포함하는 색재층(이른바 녹색 컬러 필터)(CF-Green)이, 백 라이트 유닛(입사광(LT1)이 입사하는 측)에 가까운 측으로부터 이 순서로 적층된 2층 구조를 가지고 있다.
이 경우, 적색의 화소부(R) 및 녹색의 화소부(G)에서는, 입사광(바람직하게는 청색광) 전부가 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 광변환 화소층에서 변환되지 않는 경우여도, 적색 컬러 필터(CF-Red) 및 녹색 컬러 필터(CF-Green)의 각각이, 입사광을 투과시키지 않고 흡수하기 때문에, 적색 및 녹색의 색순도가 더 향상된다.
도 8은, 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 9는, 광변환 필름의 다른 일실시 형태를 나타내는 단면도이다. 이 광변환 필름은, 도 8에 나타낸 액정 패널에 적합하게 이용된다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 이 실시 형태는, 도 7에 나타내는 실시 형태와 마찬가지로 인 셀형의 형태이지만, 파장 선택성 투과층의 구성이 도 7에 나타내는 실시 형태와 상이하다.
구체적으로는, 이 실시 형태에서는, 광변환층(9A(9))의 백 라이트 유닛측(입사광(LT1)이 입사하는 측)에 제1의 파장 선택성 투과층(8A(8))이 설치되어 있으며, 광변환층(9A(9))의 백 라이트 유닛과 반대측(입사광(LT1)이 입사하는 것과 반대측)에 제2의 파장 선택성 투과층(11)이 설치되어 있다. 즉, 이 실시 형태에 따른 액정 패널에서는, 제1의 편광층(1)과, 제1의 기판(2)과, 액정층(5)과, 제2의 편광층(7)과, 제1의 파장 선택성 투과층(8A(8)), 광변환층(9A(9))과, 제2의 파장 선택성 투과층(11)과, 제2의 기판(10)이, 백 라이트 유닛에 가까운 측(입사광(LT1)이 입사하는 측)으로부터 이 순서로 적층되어 있다.
마찬가지로, 도 9에 나타내는 광변환 필름(90B)은, 파장 선택성 투과층(8A(8))과, 광변환층(9A(9))과, 제2의 파장 선택성 투과층(11)을 이 순서로 구비하고 있다. 바꾸어 말하면, 이 광변환 필름은, 광변환층(9A(9))과, 광변환층(9A(9))의 양측에 각각 설치된 파장 선택성 투과층(8A(8)) 및 제2의 파장 선택성 투과층(11)을 구비하고 있다.
제2의 파장 선택성 투과층(11)은, 예를 들면, 청색의 파장 영역의 광을 흡수하여, 청색의 파장 영역 이외의 파장 영역의 광을 투과시키는, 황색의 색재를 포함하는 색재층(이른바 황색 컬러 필터)(CF-Yellow)이면 된다. 제2의 파장 선택성 투과층(11)은, 예를 들면, 청색의 파장 영역의 광을 일부 반사하고, 일부 투과하는 제2의 파장 선택성 투과층이어도 된다. 이와 같은 제2의 파장 선택성 투과층(11)을 설치함으로써, 입사광이 청색인 경우에, 외부로부터의 불필요한 광(특히 청색광)의 침입에 의한 화질 저하를 억제할 수 있음과 함께, 청색의 화소부(B)로부터의 발광이, 적색의 화소부(R) 및 녹색의 화소부(G)로부터의 발광에 비해 강할 때여도, 색조를 적절하게 조정할 수 있다.
이 광변환 필름(90B)의 광변환층(9C(9))에서는, 적색의 화소부와 녹색의 화소부와 청색의 화소부가, 블랙 매트릭스(BM)에 의해 각각 서로 구획되어 있다. 적색의 화소부는, 적색 발광성 나노 결정 입자(NCR)를 함유하는 광변환 화소층(NC-Red)과, 적색의 색재를 포함하는 색재층(적색 컬러 필터)(CF-Red)이, 백 라이트 유닛(입사광(LT1)이 입사하는 측)에 가까운 측으로부터 이 순서로 적층된 2층 구조를 가지고 있다. 녹색의 화소부는, 녹색광을 발하는 녹색 발광성 나노 결정 입자(NCG)를 함유하는 광변환 화소층(NC-Green)과, 녹색의 색재를 포함하는 색재층(녹색 컬러 필터)(CF-Green)이, 백 라이트 유닛(입사광(LT1)이 입사하는 측)에 가까운 측으로부터 이 순서로 적층된 2층 구조를 가지고 있다. 청색의 화소부는, 청색의 색재를 포함하는 색재층(청색 컬러 필터)(CF-Blue)으로 구성되어 있다.
이 경우, 적색의 화소부 및 녹색의 화소부에서는, 입사광(바람직하게는 청색광) 전부가 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 광변환 화소층에서 변환되지 않는 경우여도, 적색 컬러 필터(CF-Red) 및 녹색 컬러 필터(CF-Green)의 각각이, 입사광을 투과시키지 않고 흡수하기 때문에, 적색 및 녹색의 색순도가 더 향상된다.
도 8에 나타내는 실시 형태를 VA형 액정 표시 소자에 적용하는 경우, 제1의 전극층(화소 전극)이 제1의 기판(2) 상에 형성되어 있고, 또한, 대향 기판(O-SUB)에 있어서, 제2의 전극층(공통 전극)이 액정층(5)과 제2의 편광층(7) 사이에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 대향 기판(O-SUB) 및 어레이 기판(A-SUB) 중 적어도 한쪽에 있어서, 액정층(5)과 접하는 면에는 배향층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 도 8에 있어서 액정 표시 소자가 FFS형 또는 IPS형인 경우에는, 화소 전극 및 공통 전극이 제1의 기판(2) 상에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도 10은, 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 이 실시 형태는, 도 3, 7에 나타내는 실시 형태와 마찬가지로 인 셀형의 형태이지만, 광변환층(9D(9))의 구성이 도 3, 7에 나타내는 실시 형태와 상이하다.
구체적으로는, 광변환층(9A(9))이, 각 색의 화소부(R, G, B)에 걸쳐 전체에 설치된 발광층(NCL)과, 각 색의 화소부(R, G, B)마다 구획되어 설치된 색재층(이른바 컬러 필터)(CFL)이, 백 라이트 유닛에 가까운 측(입사광(LT1)이 입사하는 측)으로부터 이 순서로 적층된 구성을 가지고 있다.
발광층(NCL)은, 적어도 적색 발광성 나노 결정 입자 및 녹색 발광성 나노 결정 입자를 포함하는 발광성 나노 결정 입자(NC)를 함유한다. 발광성 나노 결정 입자(NC)는, 필요에 따라 청색 발광성 나노 결정 입자를 더 함유해도 된다.
색재층(CFL)은, 적색의 화소부(R)에 대응하는 위치에 적색의 색층부(적색 컬러 필터. 발광성 나노 결정 입자를 포함하지 않는다.)(CF-Red)를, 녹색의 화소부(G)에 대응하는 위치에 녹색의 색층부(녹색 컬러 필터)(CF-Green. 발광성 나노 결정 입자를 포함하지 않는다.)를, 청색의 화소부(B)에 대응하는 위치에 청색의 색층부(청색 컬러 필터. 발광성 나노 결정 입자를 포함하지 않는다.)(CF-Blue)를, 각각 가지고 있다. 녹색의 색층부는, 여기광의 투과를 고려하여 색보정을 행하기 때문에, 황색 색재를 포함하는 색재층(황색 컬러 필터)(CF-Yellow)이어도 된다. 적색의 색층부(CF-Red)와 녹색의 색층부(CF-Green)와 청색의 색층부(CF-Blue)는, 도 10에 나타내는 바와 같이 각각 서로 접하고 있어도 되고, 혼색을 방지하기 위해, 각 색의 색층부의 사이에 차광층으로서 블랙 매트릭스가 배치되어 있어도 된다.
도 10에 나타내는 실시 형태를 VA형 액정 표시 소자에 적용하는 경우, 제1의 전극층(화소 전극)이 제1의 기판(2) 상에 형성되어 있고, 또한, 대향 기판(O-SUB)에 있어서, 제2의 전극층(공통 전극)이 액정층(5)과 제2의 편광층(7) 사이에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 도 10에 있어서 액정 표시 소자가 FFS형 또는 IPS형인 경우에는, 화소 전극 및 공통 전극이 제1의 기판(2) 상에 형성되어 있는 것이 바람직하다. VA형, FFS형 또는 IPS형 액정 표시 소자에 있어서, 대향 기판(O-SUB) 및 어레이 기판(A-SUB) 중 적어도 한쪽에서는, 액정층(5)과 접하는 면에 배향층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
도 11은, 다른 일실시 형태에 따른 액정 패널의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 파장 선택성 투과층(8A(8)) 및 광변환층(9A(9))은, 상술한 실시 형태와 달리, 어레이 기판(A-SUB) 내에 설치되어 있어도 된다. 이 실시 형태는, 광변환층(9A(9)), 제1의 편광층(1) 및 제2의 편광층(7)이, 한 쌍의 기판(제1의 기판(2) 및 제2의 기판(10))의 사이에 설치된 이른바 인 셀형의 구성을 가지는 형태이다.
즉, 이 실시 형태에 따른 액정 패널에서는, 제1의 기판(2)과, 파장 선택성 투과층(8A(8))과, 광변환층(9A(9))과, 제1의 편광층(1)과, 액정층(5)과, 제2의 편광층(7)과, 제2의 기판(10)이, 백 라이트 유닛에 가까운 측(입사광(LT1)이 입사하는 측)으로부터 이 순서로 적층되어 있다.
이상 설명한 각 실시 형태에 있어서, 제2의 편광층(7)과 제2의 기판(10)은, 서로 바뀌어 있어도 되고, TFT를 포함하는 전극층(TFT전극층)이, 액정층(5)과 제1의 편광층(1) 사이에 설치되어 있어도 되고, 액정층(5)과 제2의 편광층(7) 사이에 설치되어 있어도 된다.
즉, 일 변형예에 따른 액정 패널에서는, TFT전극층과, 액정층(5)과, 제2의 기판(10)과, 제2의 편광층(7)이, 백 라이트 유닛에 가까운 측(입사광(LT1)이 입사하는 측)으로부터 이 순서로 적층되어 있어도 된다. 보다 구체적인 예를 들면, 도 11에 나타내는 실시 형태의 일 변형예에 따른 액정 패널에서는, 제1의 기판(2)과, 파장 선택성 투과층(8A(8))과, 광변환층(9A(9))과, 제1의 편광층(1)과, TFT전극층과, 액정층(5)과, 제2의 기판(10)과, 제2의 편광층(7)이, 백 라이트 유닛에 가까운 측(입사광(LT1)이 입사하는 측)으로부터 이 순서로 적층되어 있어도 된다.
다른 일 변형예에 따른 액정 패널에서는, 액정층(5)과, TFT전극층과, 제2의 편광층(7)과, 제2의 기판(10)이, 백 라이트 유닛에 가까운 측(입사광(LT1)이 입사하는 측)으로부터 이 순서로 적층되어 있어도 된다. 보다 구체적인 예를 들면, 도 11에 나타내는 실시 형태의 다른 일 변형예에 따른 액정 패널에서는, 제1의 기판(2)과, 파장 선택성 투과층(8A(8))과, 광변환층(9A(9))과, 제1의 편광층(1)과, 액정층(5)과, TFT전극층과, 제2의 편광층(7)과, 제2의 기판(10)이, 백 라이트 유닛에 가까운 측(입사광(LT1)이 입사하는 측)으로부터 이 순서로 적층되어 있어도 된다.
다른 일 변형예에 따른 액정 패널에서는, 액정층(5)과, TFT전극층과, 제2의 기판(10)과, 제2의 편광층(7)이, 백 라이트 유닛에 가까운 측(입사광(LT1)이 입사하는 측)으로부터 이 순서로 적층되어 있어도 된다. 보다 구체적인 예를 들면, 도 11에 나타내는 실시 형태의 다른 일 변형예에 따른 액정 패널에서는, 제1의 기판(2)과, 파장 선택성 투과층(8A(8))과, 광변환층(9A(9))과, 제1의 편광층(1)과, 액정층(5)과, TFT전극층과, 제2의 기판(10)과, 제2의 편광층(7)이, 백 라이트 유닛에 가까운 측(입사광(LT1)이 입사하는 측)으로부터 이 순서로 적층되어 있어도 된다.
이상 상세히 서술한 각 실시 형태에서는, 단파장의 가시광선이나 자외광과 같은 고에너지 광선의 광원을 이용한 광(입사광)을, 광스위치로서 기능하는 액정층(5) 및 편광층(1, 7)을 통하여, 광변환층(9)에 포함되는 발광성 나노 결정 입자가 흡수되고, 당해 흡수한 광을 당해 발광성 나노 결정 입자에 의해 특정 파장의 광으로 변환하여 발광함으로써 색을 표시한다.
각 실시 형태 중에서도, 특히 광변환층(9)이 대향 기판(O-SUB)에 설치된 구조를 가지는 형태가, 고에너지 광선의 조사에 의한 액정층(5)의 열화를 억제 또는 방지할 수 있다는 효과가 현저하게 나타나는 점에서 바람직하다.
상술한 실시 형태 중, 광변환층(9)의 백 라이트 유닛측(입사광(LT1)이 입사하는 측)에만 파장 선택성 투과층(8)이 설치된 구성을 가지는 형태에서는, 사용하는 광원의 종류(발광 소자로서 청색 LED)나 광의 강도에 따라, 도 8에 나타내는 실시 형태와 마찬가지로, 광변환층(9)의 백 라이트 유닛과 반대측(입사광(LT1)이 입사하는 것과 반대측)에도, 파장 선택성 투과층(제2의 파장 선택성 투과층(11))이 더 설치되어 있어도 되고, 광변환층과 파장 선택성 투과층(8) 사이에 파장 선택성 투과층(제2의 파장 선택성 투과층(11))이 더 설치되어 있어도 된다. 이와 같은 경우도, 도 8에 나타내는 실시 형태와 마찬가지로, 외부로부터의 불필요한 광(특히 청색광)의 침입에 의한 화질 저하를 억제할 수 있다.
이들 형태에 있어서, 제1의 파장 선택성 투과층(8)과 제2의 파장 선택성 투과층(11)은, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. 바람직한 형태는, 파장 선택성 투과층(8)이, 광변환층(9)에 입사하는 광은 투과시키고, 적색 발광성 나노 결정 입자(NCR)를 포함하는 광변환 화소층(NC-Red)으로부터의 발광된 적색광 및/또는 녹색 발광성 나노 결정 입자(NCG)를 포함하는 광변환 화소층(NC-Green)으로부터의 발광된 녹색광을 반사하고, 제2의 파장 선택성 투과층(11)이, 적색 발광성 나노 결정 입자(NCR)를 포함하는 광변환 화소층(NC-Red)으로부터의 발광된 적색광 및/또는 녹색 발광성 나노 결정 입자(NCG)를 포함하는 광변환 화소층(NC-Green)으로부터의 발광된 녹색광은 투과시키고, 다른 색의 광(특히 입사광(청색광))을 반사 또는 흡수하는 형태이다. 이 형태에서는, 적색이나 녹색의 색순도를 더 향상시킬 수 있다.
상술한 각 실시 형태에 있어서는, 광변환층(9)은, 청색 발광성 나노 결정 입자(NCB), 녹색 발광성 나노 결정 입자(NCG) 및 적색 발광성 나노 결정 입자(NCR)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고 있으면 되고, 광변환층(9)은, 상술한 실시 형태도 포함하여, 청색 발광성 나노 결정 입자(NCB), 녹색 발광성 나노 결정 입자(NCG) 및 적색 발광성 나노 결정 입자(NCR)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 2종을 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 각 실시 형태에 있어서의 파장 선택성 투과층(8)은, 일실시 형태에 있어서, 각 색의 화소부(R, G, B)에 대응하여 구획되어 있다. 도 12는, 광변환 필름의 다른 일실시 형태를 나타내는 단면도이다. 이 광변환 필름(90C)은, 파장 선택성 투과층(8B(8))이 각 색의 화소부(R, G, B)에 대응하여 구획되어 있는 형태에 있어서 이용된다.
이 광변환 필름(90C)은, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 광변환층(9A(9))과 파장 선택성 투과층(8B(8))을 구비하고 있지만, 파장 선택성 투과층(8B(8))의 구성이 상술한 실시 형태와 상이하다. 구체적으로는, 파장 선택성 투과층(8B(8))은, 적색의 화소부(R)에 대응하는 위치에 설치되어, 적색의 파장 영역의 광을 선택적으로 반사하고, 또한 그 이외의 파장 영역의 광을 투과하는 파장 선택성 투과부(SRR)와, 녹색의 화소부(G)에 대응하는 위치에 설치되어, 녹색의 파장 영역의 광을 선택적으로 반사하고, 또한 그 이외의 파장 영역의 광을 투과하는 파장 선택성 투과부(SRG)와, 청색의 화소부(B)에 대응하는 위치에 설치되어, 청색의 파장 영역의 광을 선택적으로 반사하고, 또한 그 이외의 파장 영역의 광을 투과하는 파장 선택성 투과부(SRB)를 가지고 있다.
이 실시 형태에서는, 청색 LED로부터의 청색광 등의 입사광(LT1)이 파장 선택성 투과층(8B(8))을 투과하여, 적색 발광성 나노 결정 입자(NCR)를 포함하는 광변환 화소층(NC-Red)에서 흡수된 후에 적색 발광을 하는 경우, 적색 발광성 나노 결정 입자의 형상에 의존한 발광파가 방사되는데, 입사광이 입사한 방향으로의 적색 방사광은, 적색의 파장 영역의 광을 선택적으로 반사하는 파장 선택성 투과부(SRR)에 의해 반사되기 때문에, 광변환층(9A(9))측으로의 적색광의 강도가 향상된다. 녹색의 화소부(G)에 입사한 광도 마찬가지로, 녹색의 파장 영역의 광을 선택적으로 반사하는 파장 선택성 투과부(SRG)에 의해 반사되기 때문에, 광변환층(9A(9))측으로의 녹색광의 강도가 향상된다.
도 12에 나타내는 실시 형태에서는, 청색의 파장 영역의 광을 선택적으로 반사하고, 또한 그 이외의 파장 영역의 광을 투과하는 파장 선택성 투과부(SRB)가 청색의 화소부(B)에 설치되어 있지만, 입사광의 종류나 강도에 따라, 당해 파장 선택성 투과부(SRB)는 설치되어 있지 않아도 된다. 예를 들면 입사광(청색광)의 발광 강도가 강한 경우는, 도 9에 나타내는 실시 형태와 같이, 적색의 파장 영역의 광 및/또는 녹색 영역의 파장 영역의 광을 선택적으로 투과시키는(청색광을 흡수하는)제2의 파장 선택성 투과층(11)이, 광변환층(9A(9))의 파장 선택성 투과층(8B(8))과 반대측(백 라이트 유닛과 반대측)에 설치되어도 된다.
상술한 각 실시 형태(광변환 필름)에서는, 광변환층(9)과 파장 선택성 투과층(8)이 직접 접촉하도록 서로 적층되어 있지만, 다른 실시 형태에서는, 광변환층(9)과 파장 선택성 투과층(8)은, 그 외의 층을 통하여 서로 적층되어 있어도 된다. 그 외의 층은, 예를 들면 접착층 등이면 된다.
상술한 각 실시 형태(광변환 필름)에서는, 파장 선택성 투과층(8)은, 광변환층(9)의 전면에 걸쳐 설치되어 있지만, 다른 실시 형태에서는, 파장 선택성 투과층(8)은, 광변환층(9)의 일부에 설치되어 있어도 된다.
다음에, 상술한 각 실시 형태에 있어서의 광변환층 및 파장 선택성 투과층에 대해서 상세히 설명한다.
(광변환층)
광변환층의 화소부의 구성 요소는, 발광성 나노 결정 입자를 필수 성분으로서 포함하고, 수지 성분, 그 외 필요에 따라 당해 발광성 나노 결정에 대해 친화성이 있는 분자, 공지의 첨가제, 그 외 색재를 함유해도 되는 것이다. 또, 상기한 대로, 각 화소부의 경계 부분에는 블랙 매트릭스를 가지는 것이 콘트라스트의 점에서 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 광변환층은, 발광성 나노 결정 입자를 함유한다. 본 명세서에 있어서의 용어 「나노 결정 입자」는, 바람직하게는, 100nm 이하의 적어도 1개의 길이를 가지는 입자를 가리킨다. 나노 결정의 형상은, 임의의 기하학적 형상을 가져도 되고, 대칭 또는 비대칭이어도 된다. 당해 나노 결정의 형상의 구체예로서는, 가늘고 긴, 로드형의 형상, 원형(구형), 타원형, 각뿔의 형상, 디스크형, 가지형, 망형 또는 임의의 불규칙한 형상 등을 포함한다. 일부의 실시 형태에서는, 나노 결정은, 양자 도트 또는 양자 로드인 것이 바람직하다.
당해 발광성 나노 결정 입자는, 적어도 1종의 제1의 반도체 재료를 포함하는 코어와, 상기 코어를 피복하고, 또한 상기 코어와 동일 또는 상이한 제2의 반도체 재료를 포함하는 쉘을 가지는 것이 바람직하다.
그 때문에, 발광성 나노 결정 입자는, 적어도 제1 반도체 재료를 포함하는 코어와, 제2 반도체 재료를 포함하는 쉘로 이루어지며, 상기 제1 반도체 재료와, 상기 제2 반도체 재료는 동일해도 되고 상이해도 된다. 또, 코어 및/또는 쉘 모두 제1 반도체 및/또는 제2 반도체 이외의 제３의 반도체 재료를 포함해도 된다. 또한, 여기서 말하는 코어를 피복이란, 코어의 적어도 일부를 피복하고 있으면 된다.
또한, 당해 발광성 나노 결정 입자는, 적어도 1종의 제1의 반도체 재료를 포함하는 코어와, 상기 코어를 피복하고, 또한 상기 코어와 동일 또는 상이한 제2의 반도체 재료를 포함하는 제1의 쉘과, 필요에 따라, 상기 제1의 쉘을 피복하고, 또한 상기 제1의 쉘과 동일 또는 상이한 제３의 반도체 재료를 포함하는 제2의 쉘을 가지는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 발광성 나노 결정 입자는, 제1의 반도체 재료를 포함하는 코어 및 상기 코어를 피복하고, 또한 상기 코어와 동일한 제2의 반도체 재료를 포함하는 쉘을 가지는 형태, 즉 1종류 또는 2종 이상의 반도체 재료로 구성되는 양태(=코어 만의 구조(코어 구조라고도 칭한다))와, 제1의 반도체 재료를 포함하는 코어 및 상기 코어를 피복하고, 또한 상기 코어와 상이한 제2의 반도체 재료를 포함하는 쉘을 가지는 형태 등의, 즉 코어/쉘 구조와, 제1의 반도체 재료를 포함하는 코어 및 상기 코어를 피복하고, 또한 상기 코어와 상이한 제2의 반도체 재료를 포함하는 제1의 쉘과, 상기 제1의 쉘을 피복하고, 또한 상기 제1의 쉘과 상이한 제３의 반도체 재료를 포함하는 제2의 쉘을 가지는 형태의, 즉 코어/쉘/쉘 구조의 3개의 구조 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.
또, 본 실시 형태에 따른 발광성 나노 결정 입자는, 상기한 대로, 코어 구조, 코어/쉘 구조, 코어/쉘/쉘 구조의 3개의 형태를 포함하는 것이 바람직하고, 이 경우, 코어는 2종 이상의 반도체 재료를 포함하는 혼정이어도 된다(예를 들면, CdSe+CdS, CIS+ZnS 등). 또한, 쉘도 마찬가지로 2종 이상의 반도체 재료를 포함하는 혼정이어도 된다.
본 실시 형태에 따른 반도체 재료는, II-VI족 반도체, III-V족 반도체, I-III-VI족 반도체, IV족 반도체 및 I-II-IV-VI족 반도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 따른 제1의 반도체 재료, 제1의 반도체 재료 및 제３의 반도체 재료의 바람직한 예는, 상기의 반도체 재료와 동일하다.
본 실시 형태에 따른 반도체 재료는, 구체적으로는, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, CdSeS, CdSeTe, CdSTe, ZnSeS, ZnSeTe, ZnSTe, HgSeS, HgSeTe, HgSTe, CdZnS, CdZnSe, CdZnTe, CdHgS, CdHgSe, CdHgTe, HgZnS, HgZnSe, CdHgZnTe, CdZnSeS, CdZnSeTe, CdZnSTe, CdHgSeS, CdHgSeTe, CdHgSTe, HgZnSeS, HgZnSeTe, HgZnSTe; GaN, GaP, GaAs, GaSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, InN, InP, InAs, InSb, GaNP, GaNAs, GaNSb, GaPAs, GaPSb, AlNP, AlNAs, AlNSb, AlPAs, AlPSb, InNP, InNAs, InNSb, InPAs, InPSb, GaAlNP, GaAlNAs, GaAlNSb, GaAlPAs, GaAlPSb, GaInNP, GaInNAs, GaInNSb, GaInPAs, GaInPSb, InAlNP, InAlNAs, InAlNSb, InAlPAs, InAlPSb; SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe, SnSeS, SnSeTe, SnSTe, PbSeS, PbSeTe, PbSTe, SnPbS, SnPbSe, SnPbTe, SnPbSSe, SnPbSeTe, SnPbSTe; Si, Ge, SiC, SiGe, AgInSe2, CuGaSe2, CuInS2, CuGaS2, CuInSe2, AgInS2, AgGaSe2, AgGaS2, C, Si 및 Ge로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개 이상 선택되며, 이들 화합물 반도체는 단독으로 사용되어도 되고, 또는 2개 이상이 혼합되어 있어도 되고, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, HgTe, InP, InAs, InSb, GaP, GaAs, GaSb, AgInS2, AgInSe2, AgInTe2, AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, CuInS2, CuInSe2, CuInTe2, CuGaS2, CuGaSe2, CuGaTe2, Si, C, Ge 및 Cu2ZnSnS4로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개 이상 선택되는 것이 보다 바람직하고, 이들 화합물 반도체는 단독으로 사용되어도 되고, 또는 2개 이상이 혼합되어 있어도 된다.
본 실시 형태에 따른 발광성 나노 결정 입자는, 적색광을 발광하는 적색 발광성 나노 결정 입자, 녹색광을 발광하는 녹색 발광성 나노 결정 입자 및 청색광을 발광하는 청색 발광성 나노 결정 입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 나노 결정을 포함하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 발광성 나노 결정 입자의 발광색은, 우물형 포텐셜 모델의 슈레딩거 파동 방정식의 해에 의하면 입자경에 의존하지만, 발광성 나노 결정 입자가 가지는 에너지 갭에도 의존하기 때문에, 사용하는 발광성 나노 결정 입자와 그 입자경을 조정함으로써, 발광색을 선택한다.
본 실시 형태에 있어서 적색광을 발광하는 적색 발광성 나노 결정 입자의 형광 스펙트럼의 파장 피크의 상한은, 665nm, 663nm, 660nm, 658nm, 655nm, 653nm, 651nm, 650nm, 647nm, 645nm, 643nm, 640nm, 637nm, 635nm, 632nm 또는 630nm인 것이 바람직하고, 상기 파장 피크의 하한은, 628nm, 625nm, 623nm, 620nm, 615nm, 610nm, 607nm 또는 605nm인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서 녹색광을 발광하는 녹색 발광성 나노 결정 입자의 형광 스펙트럼의 파장 피크의 상한은, 560nm, 557nm, 555nm, 550nm, 547nm, 545nm, 543nm, 540nm, 537nm, 535nm, 532nm 또는 530nm인 것이 바람직하고, 상기 파장 피크의 하한은, 528nm, 525nm, 523nm, 520nm, 515nm, 510nm, 507nm, 505nm, 503nm 또는 500nm인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서 청색광을 발광하는 청색 발광성 나노 결정 입자의 형광 스펙트럼의 파장 피크의 상한은, 480nm, 477nm, 475nm, 470nm, 467nm, 465nm, 463nm, 460nm, 457nm, 455nm, 452nm 또는 450nm인 것이 바람직하고, 상기 파장 피크의 하한은, 450nm, 445nm, 440nm, 435nm, 430nm, 428nm, 425nm, 422nm 또는 420nm인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서 적색광을 발광하는 적색 발광성 나노 결정 입자에 사용되는 반도체 재료는, 발광의 피크 파장이 635nm±30nm의 범위에 들어가 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 녹색광을 발광하는 녹색 발광성 나노 결정 입자에 사용되는 반도체 재료는, 발광의 피크 파장이 530nm±30nm의 범위에 들어가 있는 것이 바람직하고, 청색광을 발광하는 청색 발광성 나노 결정 입자에 사용되는 반도체 재료는, 발광의 피크 파장이 450nm±30nm의 범위에 들어가 있는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 발광성 나노 결정 입자의 형광 양자 수율의 하한치는, 40% 이상, 30% 이상, 20% 이상, 10% 이상의 순서로 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 발광성 나노 결정 입자의 형광 스펙트럼의 반치폭의 상한치는, 60nm 이하, 55nm 이하, 50nm 이하, 45nm 이하의 순서로 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 적색 발광성 나노 결정 입자의 입자경(1차 입자)의 상한치는, 50nm 이하, 40nm 이하, 30nm 이하, 20nm 이하의 순서로 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 적색 발광성 나노 결정 입자의 피크 파장의 상한치는 665nm, 하한치는 605nm이며, 이 피크 파장에 맞도록 화합물 및 그 입경을 선택한다. 마찬가지로, 녹색 발광성 나노 결정 입자의 피크 파장의 상한치는 560nm, 하한치는 500nm, 청색 발광성 나노 결정 입자의 피크 파장의 상한치는 420nm, 하한치는 480nm이며, 각각 이 피크 파장에 맞도록 화합물 및 그 입경을 선택한다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 소자는, 적어도 1개의 화소를 구비한다. 당해 화소를 구성하는 색은, 근접하는 3개의 화소에 의해 얻어지며, 각 화소는, 적색(예를 들면, CdSe의 발광성 나노 결정 입자, CdSe의 로드형 발광성 나노 결정 입자, 코어 쉘 구조를 구비한 로드형 발광성 나노 결정 입자이고, 당해 쉘 부분이 CdS이며 내측의 코어부가 CdSe, 코어 쉘 구조를 구비한 로드형 발광성 나노 결정 입자이고, 당해 쉘 부분이 CdS이며 내측의 코어부가 ZnSe, 코어 쉘 구조를 구비한 발광성 나노 결정 입자이고, 당해 쉘 부분이 CdS이며 내측의 코어부가 CdSe, 코어 쉘 구조를 구비한 발광성 나노 결정 입자이고, 당해 쉘 부분이 CdS이며 내측의 코어부가 ZnSe, CdSe와 ZnS의 혼정의 발광성 나노 결정 입자, CdSe와 ZnS의 혼정의 로드형 발광성 나노 결정 입자, InP의 발광성 나노 결정 입자, InP의 발광성 나노 결정 입자, InP의 로드형 발광성 나노 결정 입자, CdSe와 CdS의 혼정의 발광성 나노 결정 입자, CdSe와 CdS의 혼정의 로드형 발광성 나노 결정 입자, ZnSe와 CdS의 혼정의 발광성 나노 결정 입자, ZnSe와 CdS의 혼정의 로드형 발광성 나노 결정 입자 등), 녹색(CdSe의 발광성 나노 결정 입자, CdSe의 로드형의 발광성 나노 결정 입자, CdSe와 ZnS의 혼정의 발광성 나노 결정 입자, CdSe와 ZnS의 혼정의 로드형 발광성 나노 결정 입자 등) 및 청색(ZnSe의 발광성 나노 결정 입자, ZnSe의 로드형 발광성 나노 결정 입자, ZnS의 발광성 나노 결정 입자, ZnS의 로드형 발광성 나노 결정 입자, 코어 쉘 구조를 구비한 발광성 나노 결정 입자이고, 당해 쉘 부분이 ZnSe이며 내측의 코어부가 ZnS, 코어 쉘 구조를 구비한 로드형 발광성 나노 결정 입자이고, 당해 쉘 부분이 ZnSe이며 내측의 코어부가 ZnS, CdS의 발광성 나노 결정 입자, CdS의 로드형 발광성 나노 결정 입자)으로 발광하는 상이한 나노 결정을 포함한다. 다른 색(예를 들면, 황색)에 대해서도, 필요에 따라 광변환층에 함유해도 되고, 또한 근접하는 4화소 이상의 상이한 색을 사용해도 된다.
본 명세서에 있어서의 본 실시 형태에 따른 발광성 나노 결정 입자의 평균 입자경(1차 입자)은 TEM관찰에 의해 측정할 수 있다. 일반적으로, 나노 결정의 평균 입자경의 측정 방법으로서는, 광산란법, 용매를 이용한 침강식 입도 측정법, 전자현미경에 의해 입자를 직접 관찰하여 평균 입자경을 실측하는 방법을 들 수 있다. 발광성 나노 결정 입자는 수분 등에 의해 열화되기 쉽기 때문에, 본 실시 형태에서는, 투과형 전자현미경(TEM) 또는 주사형 전자현미경(SEM)에 의해 임의의 복수개의 결정을 직접 관찰하여, 투영 이차원 영상에 의한 장단경비로부터 각각의 입자경을 산출하고, 그 평균을 구하는 방법이 적합하다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는 상기 방법을 적용하여 평균 입자경을 산출하고 있다. 발광성 나노 결정 입자의 1차 입자란, 구성하는 수~수십nm의 크기의 단결정 또는 거기에 가까운 결정자인 것이며, 발광성 나노 결정 입자의 일차 입자의 크기나 형태는, 당해 일차 입자의 화학 조성, 구조, 제조 방법이나 제조 조건 등에 의해 의존한다고 생각할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 광변환층에 있어서, 발광성 나노 결정 입자는, 분산 안정성의 관점에서, 그 표면에 유기 리간드를 가지는 것이 바람직하다. 유기 리간드는, 예를 들면, 발광성 나노 결정 입자의 표면에 배위 결합되어 있어도 된다. 바꾸어 말하면, 발광성 나노 결정 입자의 표면은, 유기 리간드에 의해 패시베이션되어 있어도 된다. 또, 발광성 나노 결정 입자는, 그 표면에 고분자 분산제를 가지고 있어도 된다. 일실시 형태에서는, 예를 들면, 상술한 유기 리간드를 가지는 발광성 나노 결정 입자로부터 유기 리간드를 제거하고, 유기 리간드와 고분자 분산제를 교환함으로써 발광성 나노 결정 입자의 표면에 고분자 분산제를 결합시켜도 된다. 단, 잉크젯 잉크로 했을 때의 분산 안정성의 관점에서는, 유기 리간드가 배위한 채로의 발광성 나노 결정 입자에 대해 고분자 분산제가 배합되는 것이 바람직하다.
유기 리간드로서는, 발광성 나노 결정 입자에 대해 친화성이 있는 관능기를 가지는 저분자 및 고분자이며, 친화성이 있는 관능기로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 질소, 산소, 유황 및 인으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 원소를 포함하는 기인 것이 바람직하다. 예를 들면, 유기계 유황기, 유기계 인산기, 피롤리돈기, 피리딘기, 아미노기, 아미드기, 이소시아네이트기, 카르보닐기, 및 수산기 등을 들 수 있다. 예를 들면, TOP(트리옥틸포스핀), TOPO(트리옥틸포스핀옥사이드), 올레인산, 올레일아민, 옥틸아민, 트리옥틸아민, 헥사데실아민, 옥탄티올, 도데칸티올, 헥실포스폰산(HPA), 테트라데실포스폰산(TDPA), 및 옥틸포스핀산(OPA)을 들 수 있다.
발광성 나노 결정 입자로서는, 유기용제 중에 콜로이드 형태로 분산되어 있는 것을 이용할 수 있다. 유기용제 중에서 분산 상태에 있는 발광성 나노 결정 입자의 표면은, 상술한 유기 리간드에 의해 패시베이션되어 있는 것이 바람직하다. 유기용제로서는, 예를 들면, 시클로헥산, 헥산, 헵탄, 클로로포름, 톨루엔, 옥탄, 클로로벤젠, 테트랄린, 디페닐에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 부틸카르비톨아세테이트, 또는 그들의 혼합물을 들 수 있다.
본 실시 형태에 따른 광변환층(또는 당해 광변환층의 조제용 잉크 조성물)은, 고분자 분산제를 함유시키는 것이 바람직하다. 고분자 분산제는, 광산란성 입자를 잉크 중에 균일 분산시킬 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 광변환층은, 상기에서 나타낸 발광성 나노 결정 입자에 더하여, 그 발광성 나노 결정 입자를 적절히 분산 안정화시키는 고분자 분산제를 포함하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 고분자 분산제는, 750 이상의 중량 평균 분자량을 가지며, 또한, 광산란성 입자에 대해 친화성을 가지는 관능기를 가지는 고분자 화합물이며, 광산란성 입자를 분산시키는 기능을 가진다. 고분자 분산제는, 광산란성 입자에 대해 친화성을 가지는 관능기를 통하여 고분자 분산제가 광산란성 입자에 흡착하고, 고분자 분산제들의 정전 반발 및/또는 입체 반발에 의해, 광산란성 입자가 잉크 조성물 중에 분산된다. 고분자 분산제는, 광산란성 입자의 표면과 결합하여 광산란성 입자에 흡착되어 있는 것이 바람직하지만, 발광성 나노 결정 입자의 표면에 결합하여 발광성 나노 입자에 흡착되어 있어도 되고, 잉크 조성물 중에 유리하고 있어도 된다.
광산란성 입자에 대해 친화성을 가지는 관능기로서는, 산성 관능기, 염기성 관능기 및 비이온성 관능기를 들 수 있다. 산성 관능기는 해리성의 프로톤을 가지고 있어, 아민, 수산화물 이온 등의 염기에 의해 중화되어 있어도 되고, 염기성 관능기는 유기산, 무기산 등의 산에 의해 중화되어 있어도 된다.
산성 관능기로서는, 카르복실기(-COOH), 설포기(-SO3H), 황산기(-OSO3H), 포스폰산기(-PO(OH)3), 인산기(-OPO(OH)3), 포스핀산기(-PO(OH)-), 메르캅토기(-SH)를 들 수 있다.
염기성 관능기로서는, 1급, 2급 및 3급 아미노기, 암모늄기, 이미노기, 및, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 이미다졸, 트리아졸 등의 함질소 헤테로환기 등을 들 수 있다.
비이온성 관능기로서는, 히드록시기, 에테르기, 티오에테르기, 설피닐기(-SO-), 설포닐기(-SO2-), 카르보닐기, 포르밀기, 에스테르기, 탄산에스테르기, 아미드기, 카르바모일기, 우레이드기, 티오아미드기, 티오우레이드기, 설파모일기, 시아노기, 알케닐기, 알키닐기, 포스핀옥시드기, 포스핀설피드기를 들 수 있다.
광산란성 입자의 분산 안정성의 관점, 발광성 나노 결정 입자가 침강한다는 부작용을 일으키기 어려운 관점, 고분자 분산제의 합성의 용이성의 관점, 및 관능기의 안정성의 관점에서, 산성 관능기로서는, 카르복실기, 설포기, 포스폰산기 및 인산기가 바람직하게 이용되며, 염기성 관능기로서는, 아미노기가 바람직하게 이용된다. 이들 중에서도, 카르복실기, 포스폰산기 및 아미노기가 보다 바람직하게 이용되며, 가장 바람직하게는 아미노기가 이용된다.
산성 관능기를 가지는 고분자 분산제는 산가를 가진다. 산성 관능기를 가지는 고분자 분산제의 산가는, 바람직하게는, 고형분 환산으로, 1~150mgKOH/g이다. 산가가 1 이상이면, 광산란성 입자의 충분한 분산성이 얻어지기 쉽고, 산가가 150 이하이면, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 저장 안정성이 저하되기 어렵다.
또, 염기성 관능기를 가지는 고분자 분산제는 아민가를 가진다. 염기성 관능기를 가지는 고분자 분산제의 아민가는, 바람직하게는, 고형분 환산으로, 1~200mgKOH/g이다. 아민가가 1 이상이면, 광산란성 입자의 충분한 분산성이 얻어지기 쉽고, 아민가가 200 이하이면, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 저장 안정성이 저하되기 어렵다.
고분자 분산제는, 단일의 모노머의 중합체(호모폴리머)여도 되고, 복수종의 모노머의 공중합체(코폴리머)여도 된다. 또, 고분자 분산제는, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 그래프트 공중합체 중 어느 하나여도 된다. 또, 고분자 분산제가 그래프트 공중합체인 경우, 꼬치형의 그래프트 공중합체여도 되고, 별형의 그래프트 공중합체여도 된다. 고분자 분산제는, 예를 들면, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에테르, 페놀 수지, 실리콘 수지, 폴리우레아 수지, 아미노 수지, 폴리에틸렌이민 및 폴리알릴아민 등의 폴리아민, 에폭시 수지, 폴리이미드 등이면 된다.
상기 고분자 분산제로서, 시판품을 사용하는 것도 가능하며, 시판품으로서는, 아지노모토 파인 테크노 주식회사의 아지스퍼 PB시리즈, BYK사제의 DISPERBYK 시리즈 및 BYK-시리즈, BASF사제의 Efka 시리즈 등을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 광변환층(또는 당해 광변환층의 조제용 잉크 조성물)은, 경화물 중에 있어서 바인더로서 기능하는 수지 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 따른 수지 성분은, 경화성 수지가 바람직하고, 당해 경화성 수지로서는, 열경화성 수지 또는 UV경화성 수지가 바람직하다.
당해 열경화성 수지로서는, 경화성기를 가지며, 당해 경화성기로서는, 에폭시기, 옥세탄기, 이소시아네이트기, 아미노기, 카르복실기, 메틸올기 등을 들 수 있으며, 잉크 조성물의 경화물의 내열성 및 저장 안정성이 우수한 관점, 및, 차광부(예를 들면 블랙 매트릭스) 및 기재에 대한 밀착성이 우수한 관점에서, 에폭시기가 바람직하다. 열경화성 수지는, 1종의 경화성기를 가지고 있어도 되고, 2종 이상의 경화성기를 가지고 있어도 된다.
열경화성 수지는, 단일의 모노머의 중합체(호모폴리머)여도 되고, 복수종의 모노머의 공중합체(코폴리머)여도 된다. 또, 열경화성 수지는, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 그래프트 공중합체 중 어느 하나여도 된다.
열경화성 수지로서는, 1분자 중에 열경화성 관능기를 2개 이상 가지는 화합물이 이용되며, 통상, 경화제와 조합해서 이용된다. 열경화성 수지를 이용하는 경우, 열경화 반응을 촉진할 수 있는 촉매(경화 촉진제)를 더 첨가해도 된다. 바꾸어 말하면, 잉크 조성물은, 열경화성 수지(및, 필요에 따라 이용되는 경화제 및 경화 촉진제)를 포함하는 열경화성 성분을 함유하고 있어도 된다. 또, 이들에 더하여, 그 자체는 중합 반응성이 없는 중합체를 더 이용해도 된다.
1분자 중에 열경화성 관능기를 2개 이상 가지는 화합물로서, 예를 들면, 1분자 중에 에폭시기를 2개 이상 가지는 에폭시 수지(이하, 「다관능 에폭시 수지」라고도 한다.)를 이용해도 된다. 「에폭시 수지」에는, 모노머성 에폭시 수지 및 폴리머성 에폭시 수지의 양쪽이 포함된다. 다관능성 에폭시 수지가 1분자 중에 가지는 에폭시기의 수는, 바람직하게는 2~50개이며, 보다 바람직하게는 2~20개이다. 에폭시기는, 옥시란 환구조를 가지는 구조이면 되고, 예를 들면, 글리시딜기, 옥시에틸렌기, 에폭시시클로헥실기 등이면 된다. 에폭시 수지로서는, 카르본산에 의해 경화될 수 있는 공지의 다가 에폭시 수지를 들 수 있다. 이와 같은 에폭시 수지는, 예를 들면, 신보 마사키 편저 「에폭시 수지 핸드북」 일간 공업 신문사 간행(소화 62년) 등에 널리 개시되어 있으며, 이들을 이용하는 것이 가능하다.
열경화성 수지로서, 비교적 분자량이 작은 다관능 에폭시 수지를 이용하면, 잉크 조성물(잉크젯 잉크) 중에 에폭시기가 보충되어 에폭시의 반응점 농도가 고농도가 되어, 가교 밀도를 높일 수 있다.
열경화성 수지를 경화시키기 위해 이용되는 경화제 및 경화 촉진제로서는, 상기한 유기용제에 용해 또는 분산할 수 있는 공지 관용의 것을 모두 이용할 수 있다.
열경화성 수지는, 신뢰성이 우수한 컬러 필터 화소부를 얻기 쉬운 관점에서, 알칼리 불용성이면 된다. 열경화성 수지가 알칼리 불용성이라는 것은, 1질량%의 수산화칼륨 수용액에 대한 25℃에 있어서의 열경화성 수지의 용해량이, 열경화성 수지의 전체 질량을 기준으로 하여, 30질량% 이하인 것을 의미한다. 열경화성 수지의 상기 용해량은, 바람직하게는, 10질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 3질량% 이하이다.
열경화성 수지의 중량 평균 분자량은, 잉크젯 잉크로서 적정한 점도를 얻기 쉬운 관점, 잉크 조성물의 경화성이 양호해지는 관점, 및, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 내용제성 및 마모성이 향상되는 관점에서, 750 이상이어도 되고, 1000 이상이어도 되고, 2000 이상이어도 된다. 잉크젯 잉크로서의 적정한 점도로 하는 관점에서, 500000 이하이면 되고, 300000 이하여도 되고, 200000 이하여도 된다. 단, 가교 후의 분자량에 관해서는 예외이다.
열경화성 수지의 함유량은, 잉크젯 잉크로서 적정한 점도를 얻기 쉬운 관점, 잉크 조성물의 경화성이 양호해지는 관점, 및, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 내용제성 및 마모성이 향상되는 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 10질량% 이상이어도 되고, 15질량% 이상이어도 되고, 20질량% 이상이어도 된다. 열경화성 수지의 함유량은, 화소부의 두께가 광변환 기능에 대해 너무 두꺼워지지 않는 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 90질량% 이하이면 되고, 80질량% 이하여도 되고, 70질량% 이하여도 되고, 60질량% 이하여도 되고, 50질량% 이하여도 된다.
상기 UV경화성 수지는, 광의 조사에 의해 중합하는, 광라디칼 중합성 화합물 또는 광양이온 중합성 화합물을 중합한 수지인 것이 바람직하고, 광중합성의 모노머 또는 올리고머이면 된다. 이들은, 광중합 개시제와 함께 이용된다. 광라디칼 중합성 화합물은 광라디칼 중합 개시제와 함께 이용되고, 광양이온 중합성 화합물은 광양이온 중합 개시제와 함께 이용되는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 본 실시 형태에 따른 광변환층용의 잉크 조성물은, 광중합성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 광중합성 성분을 함유하고 있어도 되고, 광라디칼 중합성 화합물 및 광라디칼 중합 개시제를 포함하는 광라디칼 중합성 성분을 함유하고 있어도 되고, 광양이온 중합성 화합물 및 광양이온 중합 개시제를 포함하는 광양이온 중합성 성분을 함유하고 있어도 된다. 광라디칼 중합성 화합물과 광양이온 중합성 화합물을 병용해도 되고, 광라디칼 중합성과 광양이온 중합성을 구비한 화합물을 이용해도 되고, 광라디칼 중합 개시제와 광양이온 중합 개시제를 병용해도 된다. 광중합성 화합물은 1종을 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
상기 광라디칼 중합성 화합물로서는, (메타)아크릴레이트 화합물을 들 수 있다. (메타)아크릴레이트 화합물은, (메타)아크릴로일기를 하나 가지는 단관능(메타)아크릴레이트이면 되고, (메타)아크릴로일기를 복수 가지는 다관능(메타)아크릴레이트여도 된다. 컬러 필터 제조 시에 있어서의 경화 수축에 기인하는 평활성의 저하를 억제할 수 있는 관점에서, 단관능(메타)아크릴레이트와 다관능(메타)아크릴레이트를 조합하여 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서, (메타)아크릴레이트란, 「아크릴레이트」 및 거기에 대응하는 「메타크릴레이트」를 의미한다. 「(메타)아크릴로일」이라는 표현에 대해서도 동일하다.
광양이온 중합성 화합물로서는, 에폭시 화합물, 옥세탄 화합물, 비닐에테르 화합물 등을 들 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서의 광중합성 화합물로서, 일본국 특허공개 2013-182215호 공보의 단락 [0042]~[0049]에 기재된 광중합성 화합물을 이용하는 것도 가능하다.
본 실시 형태에 따른 광변환층용의 잉크 조성물에 있어서, 경화 가능 성분을, 광중합성 화합물 만 또는 그것을 주성분으로서 구성하는 경우에는, 상기한 바와 같은 광중합성 화합물로서는, 중합성 관능기를 1분자 중에 2 이상 가지는 2관능 이상의 다관능의 광중합성 화합물을 필수 성분으로서 이용하는 것이, 경화물의 내구성(강도, 내열성 등)을 보다 높일 수 있기 때문에 보다 바람직하다.
광중합성 화합물은, 신뢰성이 우수한 컬러 필터 화소부를 얻기 쉬운 관점에서, 알칼리 불용성이면 된다. 본 명세서 중, 광중합성 화합물이 알칼리 불용성이라는 것은, 1질량%의 수산화칼륨 수용액에 대한 25℃에 있어서의 광중합성 화합물의 용해량이, 광중합성 화합물의 전체 질량을 기준으로 하여, 30질량% 이하인 것을 의미한다. 광중합성 화합물의 상기 용해량은, 바람직하게는, 10질량% 이하이며, 보다 바람직하게는 3질량% 이하이다.
광중합성 화합물의 함유량은, 잉크 조성물의 경화성이 양호해지는 관점, 및, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 내용제성 및 마모성이 향상되는 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 10질량% 이상이어도 되고, 15질량% 이상이어도 되고, 20질량% 이상이어도 된다. 광중합성 화합물의 함유량은, 보다 우수한 광학 특성(누출광)이 얻어지는 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 90질량% 이하이면 되고, 80질량% 이하여도 되고, 70질량% 이하여도 되고, 60질량% 이하여도 되고, 50질량% 이하여도 된다.
광중합성 화합물은, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 안정성이 우수한(예를 들면, 경시 열화를 억제할 수 있어, 고온 저장 안정성 및 습열 저장 안정성이 우수한) 관점에서, 가교성기를 가지고 있어도 된다. 가교성기는, 열 또는 활성 에너지선(예를 들면, 자외선)에 의해 다른 가교성기와 반응하는 관능기이며, 예를 들면, 에폭시기, 옥세탄기, 비닐기, 아크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 비닐에테르기 등을 들 수 있다.
광라디칼 중합 개시제로서는, 분자 개열(開裂)형 또는 수소 인발(引拔)형의 광라디칼 중합 개시제가 적합하다.
광중합 개시제의 함유량은, 잉크 조성물의 경화성의 관점에서, 광중합성 화합물 100질량부에 대해, 0.1질량부 이상이면 되고, 0.5질량부 이상이어도 되고, 1질량부 이상이어도 된다. 광중합 개시제의 함유량은, 화소부(잉크 조성물의 경화물)의 경시 안정성의 관점에서, 광중합성 화합물 100질량부에 대해, 40질량부 이하이면 되고, 30질량부 이하여도 되고, 20질량부 이하여도 된다.
또, 이와 같은 UV경화 수지와 함께, 일부 열가소성 수지를 병용해도 되고, 그 열가소성 수지로서는, 예를 들면, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 스티렌말레산계 수지, 스티렌 무수 말레산계 수지 등을 들 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 광변환층의 조제용 잉크 조성물은, 공지의 유기용제를 사용해도 되고, 예를 들면, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 아디프산디에틸, 옥살산디부틸, 말론산디메틸, 말론산디에틸, 숙신산디메틸, 숙신산디에틸, 1,4-부탄시올디아세테이트, 글리세릴트리아세테이트 등을 들 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 광변환층(또는 당해 광변환층의 조제용 잉크 조성물)에 있어서, 상기 경화성 수지, 상기 고분자 분산제, 상기 발광성 나노 결정 입자 외에, 광산란성 입자와 같은 공지의 첨가제를 포함해도 된다.
발광성 나노 결정 입자를 이용한 잉크 조성물에 의해 컬러 필터 화소부(이하, 간단히 「화소부」라고도 한다.)를 형성한 경우, 광원으로부터의 광이 발광성 나노 결정 입자에 흡수되지 않고 화소부로부터 누출되는 일이 있다. 이와 같은 누출광은, 화소부의 색재현성을 저하시키기 때문에, 광변환층으로서 상기 화소부를 이용하는 경우에는, 그 누출광을 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 상기 광산란성 입자는, 화소부의 누출광을 방지하기 위해, 적합하게는 이용된다. 광산란성 입자는, 예를 들면, 광학적으로 불활성인 무기 미립자이다. 광산란성 입자는, 컬러 필터 화소부에 조사된 광원으로부터의 광을 산란시킬 수 있다.
광산란성 입자를 구성하는 재료로서는, 예를 들면, 텅스텐, 지르코늄, 티탄, 백금, 비스무트, 로듐, 팔라듐, 은, 주석, 플라티나, 금 등의 단체 금속； 실리카, 황산바륨, 탄산바륨, 탄산칼슘, 탈크, 산화티탄, 클레이, 카올린, 황산바륨, 탄산바륨, 탄산칼슘, 알루미나 화이트, 산화티탄, 산화마그네슘, 산화바륨, 산화알루미늄, 산화비스무트, 산화지르코늄, 산화아연 등의 금속 산화물； 탄산마그네슘, 탄산바륨, 차탄산비스무트, 탄산칼슘 등의 금속 탄산염；수산화알루미늄 등의 금속 수산화물； 지르콘산바륨, 지르콘산칼슘, 티탄산칼슘, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬 등의 복합 산화물, 차질산비스무트 등의 금속염 등을 들 수있다. 광산란성 입자는, 누출광의 저감 효과가 보다 우수한 관점에서, 산화티탄, 알루미나, 산화지르코늄, 산화아연, 탄산칼슘, 황산바륨 및 실리카로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하고, 산화티탄, 황산바륨 및 탄산칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
광산란성 입자의 형상은, 구형, 필라멘트형, 부정 형상 등이면 된다. 그러나, 광산란성 입자로서는, 입자 형상으로서 방향성이 적은 입자(예를 들면, 구형, 정사면체형 등의 입자)를 이용하는 것이, 잉크 조성물의 균일성, 유동성 및 광산란성을 보다 높일 수 있는 점에서 바람직하다.
잉크 조성물 중에서의 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균직경)은, 누출광의 저감 효과가 보다 우수한 관점에서, 0.05μm 이상이면 되고, 0.2μm 이상이어도 되고, 0.3μm 이상이어도 된다. 잉크 조성물 중에서의 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균직경)은, 토출 안정성이 우수한 관점에서, 1.0μm 이하여도 되고, 0.6μm 이하여도 되고, 0.4μm 이하여도 된다. 잉크 조성물 중에서의 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균직경)은, 0.05~1.0μm, 0.05~0.6μm, 0.05~0.4μm, 0.2~1.0μm, 0.2~0.6μm, 0.2~0.4μm, 0.3~1.0μm, 0.3~0.6μm, 또는 0.3~0.4μm여도 된다. 이와 같은 평균 입자경(체적 평균직경)을 얻기 쉬운 관점에서, 사용하는 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균직경)은, 50nm 이상이면 되고, 1000nm 이하이면 된다. 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균직경)은, 동적 광산란식 나노 트랙 입도 분포계에 의해 측정하여, 체적 평균직경을 산출함으로써 얻을 수 있다. 또, 사용하는 광산란성 입자의 평균 입자경(체적 평균직경)은, 예를 들면 투과형 전자현미경 또는 주사형 전자현미경에 의해 각 입자의 입자경을 측정하여, 체적 평균직경을 산출함으로써 얻을 수 있다.
광산란성 입자의 함유량은, 누출광의 저감 효과가 보다 우수한 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 0.1질량% 이상이면 되고, 1질량% 이상이어도 되고, 5질량% 이상이어도 되고, 7질량% 이상이어도 되고, 10질량% 이상이어도 되고, 12질량% 이상이어도 된다. 광산란성 입자의 함유량은, 누출광의 저감 효과가 보다 우수한 관점 및 토출 안정성이 우수한 관점에서, 잉크 조성물의 불휘발분의 질량을 기준으로 하여, 60질량% 이하이면 되고, 50질량% 이하여도 되고, 40질량% 이하여도 되고, 30질량% 이하여도 되고, 25질량% 이하여도 되고, 20질량% 이하여도 되고, 15질량% 이하여도 된다. 본 실시 형태에서는, 잉크 조성물이 고분자 분산제를 포함하기 때문에, 광산란성 입자의 함유량을 상기 범위로 한 경우여도 광산란성 입자를 양호하게 분산시킬 수 있다.
발광성 나노 결정 입자의 함유량에 대한 광산란성 입자의 함유량의 질량비(광산란성 입자/발광성 나노 결정 입자)는, 0.1~5.0이다. 질량비(광산란성 입자/발광성 나노 결정 입자)는, 누출광의 저감 효과가 보다 우수한 관점에서, 0.2 이상이어도 되고, 0.5 이상이어도 된다. 질량비(광산란성 입자/발광성 나노 결정 입자)는, 누출광의 저감 효과가 보다 우수한 관점에서, 2.0 이하여도 되고, 1.5 이하여도 된다. 질량비(광산란성 입자/발광성 나노 결정 입자)는, 0.1~2.0, 0.1~1.5, 0.2~5.0, 0.2~2.0, 0.2~1.5, 0.5~5.0, 0.5~2.0, 또는 0.5~1.5여도 된다. 또한, 광산란성 입자에 의한 누출광 저감은, 다음과 같은 메카니즘에 의한 것으로 생각할 수 있다. 즉, 광산란성 입자가 존재하지 않는 경우, 백 라이트광은 화소부 내를 거의 직진하여 통과할 뿐으로, 발광성 나노 결정 입자에 흡수될 기회가 적다고 생각할 수 있다. 한편, 광산란성 입자를 발광성 나노 결정 입자와 동일한 화소부 내에 존재시키면, 그 화소부 내에서 백 라이트광이 전방위로 산란되어, 그것을 발광성 나노 결정 입자가 수광할 수 있기 때문에, 동일한 백 라이트를 이용하고 있어도, 화소부에 있어서의 광흡수량이 증대한다고 생각할 수 있다. 결과적으로, 이와 같은 메카니즘으로 누출광을 방지하는 것이 가능하게 되었다고 생각할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 광변환층은, 적(R), 녹(G), 청(B)의 삼색의 화소부를 구비하고, 필요에 따라 색재를 포함해도 되고, 당해 색재로서는, 공지의 색재를 사용할 수 있으며, 예를 들면, 빨강(R)의 화소부 중에 디케토피롤로피롤 안료 및/또는 음이온성 적색 유기 염료를, 녹(G)의 화소부 중에 할로겐화 구리 프탈로시아닌 안료, 프탈로시아닌계 녹색 염료, 프탈로시아닌계 청색 염료와 아조계 황색 유기 염료의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을, 청(B)의 화소부 중에 ε형 구리 프탈로시아닌 안료 및/또는 양이온성 청색 유기 염료를 함유하는 것이 바람직하다.
또, 본 실시 형태에 따른 광변환층에, 황색(Y) 화소부(황색의 색층)를 포함하는 경우, 색재로서, 황색의 색층 중에는, C. I. Pigment Yellow 150, 215, 185, 138, 139, C. I. Solvent Yellow 21, 82, 83:1, 33, 162로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 황색 유기 염안료를 함유하는 것도 바람직하다.
컬러 필터는, 상기 색재를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 적색(R)의 컬러 필터 중에 디케토피롤로피롤 안료 및/또는 음이온성 적색 유기 염료를, 녹색(G)의 컬러 필터 중에 할로겐화 구리 프탈로시아닌 안료, 프탈로시아닌계 녹색 염료, 프탈로시아닌계 청색 염료와 아조계 황색 유기 염료의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을, 청색(B)의 컬러 필터 중에 ε형 구리 프탈로시아닌 안료 및/또는 양이온성 청색 유기 염료를 함유하는 것이 바람직하다.
또, 컬러 필터에는, 필요에 따라 상술한 투명 수지나 후술하는 광경화성 화합물, 분산제 등을 포함해도 되고, 컬러 필터의 제조 방법은 공지의 포토리소그래피법 등으로 형성할 수 있다.
(광변환층의 제조 방법)
광변환층은, 종래 공지의 방법으로 형성할 수 있다. 화소부의 형성 방법의 대표적인 방법으로서는, 포토리소그래피법이며, 이것은, 후기하는 발광용 나노 결정 함유 광경화성 조성물을, 종래의 컬러 필터용의 투명 기판의 블랙 매트릭스를 설치한 측의 면에 도포, 가열 건조(프리베이크)한 후, 포토마스크를 통하여 자외선을 조사함으로써 패턴 노광을 행하여, 화소부에 대응하는 개소의 광경화성 화합물을 경화시킨 후, 미노광 부분을 현상액으로 현상하고, 비화소부를 제거하여 화소부를 투명 기판에 고착시키는 방법이다. 이 방법에서는, 발광용 나노 결정 함유 광경화성 조성물의 경화 착색 피막으로 이루어지는 화소부가 투명 기판 상에 형성된다.
적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소, 필요에 따라 황색(Y) 화소 등의 다른 색 화소 마다, 후기하는 광경화성 조성물을 조제하여, 상기한 조작을 반복함으로써, 소정의 위치에 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소, 황색(Y) 화소의 착색 화소부를 가지는 광변환층을 제조할 수 있다.
후기하는 발광성 나노 결정 입자 함유 광경화성 조성물을 유리 등의 투명 기판 상에 도포하는 방법으로서는, 예를 들면, 스핀 코트법, 롤 코트법, 잉크젯법 등을 들 수 있다.
투명 기판에 도포한 발광성 나노 결정 입자 함유 광경화성 조성물의 도막의 건조 조건은, 각 성분의 종류, 배합 비율 등에 따라서도 상이하지만, 통상, 50~150℃에서, 1~15분간 정도이다. 또, 발광성 나노 결정 입자 함유 광경화성 조성물의 광경화에 이용하는 광으로서는, 200~500nm의 파장 범위의 자외선, 혹은 가시광을 사용하는 것이 바람직하다. 이 파장 범위의 광을 발하는 각종 광원을 사용할 수 있다.
현상 방법으로서는, 예를 들면, 퍼들법, 딥핑법, 스프레이법 등을 들 수 있다. 광경화성 조성물의 노광, 현상 후에, 필요한 색의 화소부가 형성된 투명 기판은 수세하여 건조시킨다. 이렇게 하여 얻어진 컬러 필터는, 핫 플레이트, 오븐 등의 가열 장치에 의해, 90~280℃에서, 소정 시간 가열 처리(포스트베이크)함으로써, 착색 도막 중의 휘발성 성분을 제거함과 동시에, 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 광경화성 조성물의 경화 착색 피막 중에 잔존하는 미반응의 광경화성 화합물이 열경화되어, 광변환층이 완성된다.
본 실시 형태의 광변환층용 색재, 수지는, 본 실시 형태의 발광성 나노 결정 입자와 이용함으로써, 액정층의 전압 유지율(VHR)의 저하, 청색광 또는 자외광에 의한 열화, 이온 밀도(ID)의 증가를 방지하여, 보이드, 배향 불균일, 소부 등의 표시 불량의 문제를 해결하는 액정 표시 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
상기 발광성 나노 결정 입자 함유 광경화성 조성물의 제조 방법으로서는, 발광성 나노 결정 입자와, 유기용제를 혼합하고, 필요에 따라, 친화성이 있는 분자, 분산제, 색재(=염료 및/또는 안료 조성물)를 첨가하여 균일해지도록 교반 분산을 행하고, 우선 광변환층의 화소부를 형성하기 위한 분산액을 조제하고 나서, 거기에, 광경화성 화합물과, 필요에 따라 열가소성 수지나 광중합 개시제 등을 첨가하여 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 발광성 나노 결정 입자 함유 광경화성 조성물로 하는 방법이 일반적이다.
여기서 이용되는 유기용매로서는, 예를 들면, 톨루엔이나 크실렌, 메톡시벤젠 등의 방향족계 용제, 아세트산에틸이나 아세트산프로필이나 아세트산부틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜프로필에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜부틸에테르아세테이트 등의 아세트산에스테르계 용제, 에톡시에틸프로피오네이트 등의 프로피오네이트계 용제, 메탄올, 에탄올 등의 알코올계 용제, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르계 용제, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산온 등의 케톤계 용제, 헥산 등의 지방족 탄화수소계 용제, N,N-디메틸포름아미드, γ-부티로락탐, N-메틸-2-피롤리돈, 아닐린, 피리딘 등의 질소 화합물계 용제, γ-부티로락톤 등의 락톤계 용제, 카르밤산메틸과 카르밤산에틸의 48:52의 혼합물과 같은 카르밤산에스테르 등을 들 수 있다.
여기서 이용되는 분산제로서는, 예를 들면, 빅케미사의 디스퍼빅 130, 디스퍼빅 161, 디스퍼빅 162, 디스퍼빅 163, 디스퍼빅 170, 디스퍼빅 171, 디스퍼빅 174, 디스퍼빅 180, 디스퍼빅 182, 디스퍼빅 183, 디스퍼빅 184, 디스퍼빅 185, 디스퍼빅 2000, 디스퍼빅 2001, 디스퍼빅 2020, 디스퍼빅 2050, 디스퍼빅 2070, 디스퍼빅 2096, 디스퍼빅 2150, 디스퍼빅 LPN21116, 디스퍼빅 LPN6919, 에프카사의 에프카 46, 에프카 47, 에프카 452, 에프카 LP4008, 에프카 4009, 에프카 LP4010, 에프카 LP4050, LP4055, 에프카 400, 에프카 401, 에프카 402, 에프카 403, 에프카 450, 에프카 451, 에프카 453, 에프카 4540, 에프카 4550, 에프카 LP4560, 에프카 120, 에프카 150, 에프카 1501, 에프카 1502, 에프카 1503, 루브리졸사의 솔스퍼스 3000, 솔스퍼스 9000, 솔스퍼스 13240, 솔스퍼스 13650, 솔스퍼스 13940, 솔스퍼스 17000, 18000, 솔스퍼스 20000, 솔스퍼스 21000, 솔스퍼스 20000, 솔스퍼스 24000, 솔스퍼스 26000, 솔스퍼스 27000, 솔스퍼스 28000, 솔스퍼스 32000, 솔스퍼스 36000, 솔스퍼스 37000, 솔스퍼스 38000, 솔스퍼스 41000, 솔스퍼스 42000, 솔스퍼스 43000, 솔스퍼스 46000, 솔스퍼스 54000, 솔스퍼스 71000, 아지노모토 주식회사의 아지스퍼 PB711, 아지스퍼 PB821, 아지스퍼 PB822, 아지스퍼 PB814, 아지스퍼 PN411, 아지스퍼 PA111 등의 분산제나, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 알키드계 수지, 우드 로진, 검 로진, 톨유 로진 등의 천연 로진, 중합 로진, 불균화 로진, 수소 첨가 로진, 산화 로진, 말레인화 로진 등의 변성 로진, 로진 아민, 라임 로진, 로진 알킬렌옥시드 부가물, 로진 알키드 부가물, 로진 변성 페놀 등의 로진 유도체 등의, 실온에서 액상이며 또한 수불용성인 합성 수지를 함유시킬 수 있다. 이들 분산제나, 수지의 첨가는, 플로큘레이션의 저감, 안료의 분산 안정성의 향상, 분산체의 점도 특성의 향상에도 기여한다.
또, 분산 조제로서, 유기 안료 유도체의, 예를 들면, 프탈이미드메틸 유도체, 설폰산 유도체, N-(디알킬아미노)메틸 유도체, N-(디알킬아미노알킬)설폰산아미드 유도체 등도 함유할 수도 있다. 물론, 이들 유도체는, 상이한 종류의 것을 2종 이상 병용할 수도 있다.
발광성 나노 결정 입자 함유 광경화성 조성물의 조제에 사용하는 열가소성 수지로서는, 예를 들면, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 스티렌말레산계 수지, 스티렌 무수 말레산계 수지 등을 들 수 있다.
발광성 나노 결정 입자 함유 광경화성 화합물로서는, 예를 들면, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 비스(아크릴옥시에톡시)비스페놀A, 3-메틸펜탄디올디아크릴레이트 등과 같은 2관능 모노머, 트리메틸올프로파톤트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 트리스[2-(메타)아크릴로일옥시에틸)이소시아누레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트 등의 비교적 분자량이 작은 다관능 모노머, 폴리에스테르아크릴레이트, 폴리우레탄아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트 등과 같은 비교적 분자량이 큰 다관능 모노머를 들 수 있다.
광중합 개시제로서는, 예를 들면 아세토페논, 벤조페논, 벤질디메틸케탄올, 벤조일퍼옥사이드, 2-클로로티오크산톤, 1,3-비스(4'-아지드벤잘)-2-프로판, 1,3-비스(4'-아지드벤잘)-2-프로판-2'-설폰산, 4,4'-디아지드스틸벤-2,2'-디설폰산 등을 들 수 있다. 시판의 광중합 개시제로서는, 예를 들면, BASF사제 「이르가큐어(상표명)-184」, 「이르가큐어(상표명)-369」, 「다로큐어(상표명)-1173」, BASF사제 「루시린 TPO」, 일본 화약사제 「카야큐어(상표명) DETX」, 「카야큐어(상표명) OA」, 스토퍼사제 「바이큐어 10」, 「바이큐어 55」, 아크조사제 「트리고날 PI」, 산드사제 「산도레이 1000」, 업 존사제 「데이프」, 구로가네 화성사제 「비이미다졸」등이 있다.
또 상기 광중합 개시제에 공지 관용의 광증감제를 병용할 수도 있다. 광증감제로서는, 예를 들면, 아민류, 요소류, 유황 원자를 가지는 화합물, 인 원자를 가지는 화합물, 염소 원자를 가지는 화합물 또는 니트릴류 혹은 그 외의 질소 원자를 가지는 화합물 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 이용하는 것도, 2종 이상을 조합하여 이용하는 것도 가능하다.
광중합 개시제의 배합률은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 질량 기준으로, 광중합성 혹은 광경화성 관능기를 가지는 화합물에 대해 0.1~30%의 범위가 바람직하다. 0.1% 미만에서는, 광경화 시의 감광도가 저하되는 경향이 있어, 30%를 넘으면, 안료 분산 레지스트의 도막을 건조시켰을 때에, 광중합 개시제의 결정이 석출되어 도막 물성의 열화를 일으키는 경우가 있다.
상기한 바와 같은 각 재료를 사용하여, 질량 기준으로, 본 실시 형태의 발광성 나노 결정 입자 100부당, 300~100000부의 유기용제와, 1~500부의 친화성이 있는 분자나 분산제를, 균일해지도록 교반 분산하여 상기 염안료액을 얻을 수 있다. 다음에 이 안료 분산액 100부당, 열가소성 수지와 광경화성 화합물의 합계가 0.125~2500부, 광경화성 화합물 1부당 0.05~10부의 광중합 개시제와, 필요에 따라 유기용제를 더 첨가하고, 균일해지도록 교반 분산하여 화소부를 형성하기 위한 발광성 나노 결정 입자 함유 광경화성 조성물을 얻을 수 있다.
현상액으로서는, 공지 관용의 유기용제나 알칼리 수용액을 사용할 수 있다. 특히 상기 광경화성 조성물에, 열가소성 수지 또는 광경화성 화합물이 포함되어 있고, 이들 중 적어도 한쪽이 산가를 가지며, 알칼리 가용성을 나타내는 경우에는, 알칼리 수용액에 의한 세정이 컬러 필터 화소부의 형성에 효과적이다.
여기에서는, 포토리소그래피법에 의한 R화소, G화소, B화소, Y화소의 착색 화소부의 제조 방법에 대해서 상세한 기술했지만, 본 실시 형태의 발광성 나노 결정 입자 함유 조성물을 사용하여 조제된 화소부는, 그 외의 전착법, 전사법, 미셀 전해법, PVED(Photovoltaic Electrode position)법, 잉크젯법, 반전 인쇄법, 열경화법 등의 방법으로 각 색화소부를 형성하여, 광변환층을 제조해도 된다.
본 실시 형태에 따른 광변환층용의 잉크 조성물의 제조 방법에 대해서 설명한다. 잉크 조성물의 제조 방법은, 예를 들면, 광산란성 입자 및 고분자 분산제를 함유하는, 광산란성 입자의 분산체를 준비하는 제1의 공정과, 광산란성 입자의 분산체 및 발광성 나노 결정 입자를 혼합하는 제2의 공정을 구비한다. 이 방법에서는, 광산란성 입자의 분산체가 열경화성 수지를 더 함유하면 되고, 제2의 공정에 있어서, 열경화성 수지를 더 혼합해도 된다. 이 방법에 의하면, 광산란성 입자를 충분히 분산시킬 수 있다. 그 때문에, 화소부에 있어서의 누출광을 저감할 수 있는 잉크 조성물을 용이하게 얻을 수 있다.
광산란성 입자의 분산체를 준비하는 공정에서는, 광산란성 입자와, 고분자 분산제와, 경우에 따라, 열경화성 수지를 혼합하여, 분산 처리를 행함으로써 광산란성 입자의 분산체를 조제해도 된다. 혼합 및 분산 처리는, 비드 밀, 페인트 컨디셔너, 유성 교반기 등의 분산 장치를 이용하여 행하면 된다. 광산란성 입자의 분산성이 양호해져, 광산란성 입자의 평균 입자경을 원하는 범위로 조정하기 쉬운 관점에서, 비드 밀 또는 페인트 컨디셔너를 이용하는 것이 바람직하다.
잉크 조성물의 제조 방법은, 제2의 공정 전에, 발광성 나노 결정 입자와, 열경화성 수지를 함유하는, 발광성 나노 결정 입자의 분산체를 준비하는 공정을 더 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 제2의 공정에서는, 광산란성 입자의 분산체와, 발광성 나노 결정 입자의 분산체를 혼합한다. 이 방법에 의하면, 발광성 나노 결정 입자를 충분히 분산시킬 수 있다. 그 때문에, 화소부에 있어서의 누출광을 저감할 수 있는 잉크 조성물을 용이하게 얻을 수 있다. 발광성 나노 결정 입자의 분산체를 준비하는 공정에서는, 광산란성 입자의 분산체를 준비하는 공정과 동일한 분산 장치를 이용하여, 발광성 나노 결정 입자와, 열경화성 수지의 혼합 및 분산 처리를 행해도 된다.
본 실시 형태의 잉크 조성물을, 잉크젯 방식용의 잉크 조성물로서 이용하는 경우에는, 압전 소자를 이용한 기계적 토출 기구에 의한, 피에조젯 방식의 잉크젯 기록 장치에 적용하는 것이 바람직하다. 피에조젯 방식에서는, 토출 시에, 잉크 조성물이 순간적으로 고온에 노출되는 일이 없어, 발광성 나노 결정 입자의 변질이 일어나기 어렵고, 컬러 필터 화소부(광변환층)도 기대했던 대로의 발광 특성이 보다 용이하게 얻어지기 쉽다.
본 실시 형태에 따른 광변환층은, 예를 들면, 기재 상에 차광부인 블랙 매트릭스를 패턴형으로 형성한 후, 기재 상의 차광부에 의해 구획된 화소부 형성 영역에, 상술한 실시 형태의 잉크 조성물(잉크젯 잉크)을 잉크젯 방식에 의해 선택적으로 부착시켜, 활성 에너지선의 조사 또는 가열에 의해 잉크 조성물을 경화시키는 방법에 의해 제조할 수 있다.
차광부를 형성시키는 방법은, 기재의 일면측의 복수의 화소부 간의 경계가 되는 영역에, 크롬 등의 금속 박막, 또는, 차광성 입자를 함유시킨 수지 조성물의 박막을 형성하고, 이 박막을 패터닝하는 방법 등을 들 수 있다. 금속 박막은, 예를 들면, 스퍼터링법, 진공 증착법 등에 의해 형성할 수 있으며, 차광성 입자를 함유시킨 수지 조성물의 박막은, 예를 들면, 도포, 인쇄 등의 방법에 의해 형성할 수 있다. 패터닝을 행하는 방법으로서는, 포토리소그래피법 등을 들 수 있다.
잉크젯 방식으로서는, 에너지 발생 소자로서 전기열변환체를 이용한 버블젯(등록 상표) 방식, 혹은 압전 소자를 이용한 피에조젯 방식 등을 들 수 있다.
잉크 조성물의 경화를 활성 에너지선(예를 들면 자외선)의 조사에 의해 행하는 경우, 예를 들면, 수은 램프, 메탈할라이드 램프, 크세논 램프, LED 등을 이용해도 된다. 조사하는 광의 파장은, 예를 들면, 200nm 이상이면 되고, 440nm 이하이면 된다. 노광량은, 예를 들면, 10mJ/cm2 이상이면 되고, 4000mJ/cm2 이하이면 된다.
잉크 조성물의 경화를 가열에 의해 행하는 경우, 가열 온도는, 예를 들면, 110℃ 이상이면 되고, 250℃ 이하이면 된다. 가열 시간은, 예를 들면, 10분 이상이면 되고, 120분 이하이면 된다.
이상, 컬러 필터 및 광변환층, 및 이들의 제조 방법의 일실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다.
(파장 선택성 투과층)
본 실시 형태에 따른 파장 선택성 투과층의 평균 막두께는, 원하는 투과하는 광의 파장 영역이나 원하는 반사하는 광의 파장 영역 등에 따라 적절히 선택되는 것이지만, 0.5~15μm가 바람직하고, 0.7~12μm가 보다 바람직하고, 1~10μm가 더 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 광변환 필름은, 필요에 따라 지지 기재(지지 기판이라고도 칭한다. 도 6에 나타내는 지지 기판(12)에 상당.)를 가져도 되고, 예를 들면, 광변환층을 지지하기 위해, 파장 선택성 투과층을 지지하기 위해 또는 광변환 필름을 지지하기 위해 지지 기판이 이용된다. 당해 지지 기판으로서는, 유리 기판, 투명 기재(플라스틱 필름 또는 플라스틱 시트)가 바람직하고, 플라스틱 투명 기재로서는, 폴리올레핀 수지, 비닐계 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리이미드 수지 등으로 이루어지는 것을 바람직하게 들 수 있으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 등의 폴리에스테르 수지, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 등의 셀룰로오스계 수지 등을 들 수 있다.
상기 지지 기재는, 그 위에 설치되는 층(광변환층 또는 파장 선택성 투과층)과의 밀착성의 관점에서, 필요에 따라 편면 또는 양면에 코로나 방전 처리, 크롬 산화 처리, 열풍 처리, 오존 처리법, 자외선 처리법, 샌드블래스트법, 용제 처리법 또는 플라즈마 처리 등의 물리적 또는 화학적 표면 처리를 실시해도 된다.
본 실시 형태에 따른 지지 기재의 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 내구성을 확보하고, 또한 범용성을 고려하면, 통상 20~200μm 정도, 바람직하게는 30~150μm의 범위이다.
상기 지지 해재는, 기재와 파장 선택성 투과층이나 광변환층 사이의 밀착성, 접착성의 강화의 관점에서, 프라이머층, 이면 프라이머층을 형성하는 등의 처리를 실시해도 된다. 당해 프라이머층의 형성에 이용되는 재료로서는 특별히 한정되지 않고, 아크릴계 수지, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 염소화폴리프로필렌, 염소화폴리에틸렌 등을 들 수 있다. 또한, 이면 프라이머층에 이용되는 재료는 피착재에 따라 적절히 선택된다.
본 실시 형태에 따른 투명 기재의 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 내구성을 확보하고, 또한 범용성을 고려하면, 통상 20~200μm 정도, 바람직하게는 30~150μm의 범위이다.
본 실시 형태에 따른 파장 선택성 투과층은, 유전체 다층막 또는 콜레스틱 액정층인 것이 바람직하다.
당해 유전체 다층막은, 굴절률이 상이한 2개의 층을 가지며, 다른쪽에 비해 굴절률이 높은 고굴절률층과, 당해 고굴절률층에 비해 굴절률이 낮은 저굴절률층이 번갈아 적층된 막을 말하며, 복수 세트(예를 들면, 2~9세트)에 걸쳐 적층시킨 다층 구조이다. 이 적층된 다층 구조는, 예를 들면, 「표면 기술」지, p890~894, 제48권, No.9, 1997 연간, 쿠리야마 케이지 저에 기재되어 있는 구성을 가질 수 있다.
이와 같은 다층 구조에 의해, 높은 반사율을 가지는 미러, 특정 파장 범위의 광을 반사와 투과로 나누는 엣지 필터류(쇼트 웨이브 패스 필터, 롱 웨이브 패스 필터 등)를 얻을 수 있다. 일반적으로, 유전체 다층막은, 고굴절률층과 저굴절률층의 굴절률의 차를 크게 설계함으로써, 적은 층수로 원하는 파장의 광의 반사율을 높게 할 수 있다. 또, 이 때 각 굴절률층의 두께 d를 광학 막두께로 하여 1/4 파장, 즉, 원하는 반사광의 파장 λ에 대한 층 재료의 굴절률을 n으로 하고, d=λ/4n으로 설계하면, 층의 경계에서 반사된 파가 상쇄되어, 그 파에 대한 금제대(band gap)가 생김으로써, 투과율이 감소하는 것이 알려져 있다.
본 실시 형태에서는, 고굴절률층과 당해 고굴절률층과 맞닿는 저굴절률층으로 구성되는 적어도 1세트에 있어서, 고굴절률층과 저굴절률층의 굴절률차가, 0.04 이상인 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.08 이상인 것이 더 바람직하고, 0.11 이상인 것이 보다 더 바람직하고, 0.21 이상인 것이 또한 보다 바람직하고, 0.38 이상인 것이 특히 바람직하다.
예를 들면, 고굴절률층의 바람직한 굴절률로서는 1.2~2.7이며, 보다 바람직하게는 1.5~2.5이며, 더 바람직하게는 1.7~2.3이며, 특히 바람직하게는 1.9~2.2이다. 또, 저굴절률층의 바람직한 굴절률로서는, 0.9~1.7인 것이 바람직하고, 1.2~1.55인 것이 보다 바람직하고, 1.25~1.5가 더 바람직하다.
또, 유전체 다층막은, DBR(Distributed Bragg Reflector)막 등에 이용되고 있으며, 소정의 파장광을 선택적으로 반사할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 유전체 다층막의 재료로서, Si, Ti, Zr, Nb, Ta 및 Al로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 일종의 산화물 또는 질화물을 포함하여 형성할 수 있다. 당해 유전체 다층막의 총 막두께는, 0.05μm~2μm 정도가 바람직하고, 0.1μm~1.5μm 정도가 보다 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 유전체 다층막은, 산화티탄 및 산화실리콘의 적층물, 예를 들면 SiO2, MgF2, CaF2 등의 저굴절률의 산화막과, TiO2, ZnO2, CeO2, Ta2O3 또는 Nb2O5 등의 고굴절률의 산화막을, 진공 증착 등에 의해 번갈아 형성함으로써 얻을 수 있다. 그 외, 은과 SiO2 또는 Al2O3의 2층 구조의 막, 실리카(SiO2)층 및 이산화티타늄(TiO2)층이 번갈아 적층되어 이루어지는 막, 질화알루미늄(AlN)층 및 산화알루미늄(Al2O3)층이 번갈아 적층되어 이루어지는 막 등을 들 수 있으며, 유전체 다층막을 구성하는 층의 재료로서는, AlN, SiO2, SiN, ZrO2, SiO2, TiO2, Ta2O3, ITONb2O5, ITO 등으로부터 선택할 수 있으며, 예를 들면, SiO2/Ta2O3, SiO2/Nb2O5, SiO2/TiO2의 조합의 유전체 다층막을 들 수 있다. 이들 재료(TiO2, Nb2O5 및 Ta2O3) 굴절률의 순서는, TiO2＞Nb2O5＞Ta2O3이며, SiO2의 총 막두께는 SiO2/TiO2의 조합의 유전체 다층막일 때에 얇아진다.
예를 들면, 유전체 다층막으로서 현재 시판되고 있는 것으로서, DFY-520(옐로우)(옵티컬 솔루션즈사제), DFM-495(마젠타)(옵티컬 솔루션즈사제), DFC-590(시안)(옵티컬 솔루션즈사제), DFB-500(블루)(옵티컬 솔루션즈사제), DFG-505(그린)(옵티컬 솔루션즈사제), DFR-610(레드)(옵티컬 솔루션즈사제), DIF-50S-BLE(시그마 광기사제), DIF-50S-GRE(시그마 광기사제), DIF-50S-RED(시그마 광기사제), DIF-50S-YEL(시그마 광기사제), DIF-50S-MAG(시그마 광기사제) 또는 DIF-50S-CYA(시그마 광기사제) 등을 들 수 있다.
또, 유전체 다층막으로서는, 원하는 범위의 파장 영역을 투과시키고, 당해 원하는 범위의 파장 영역 이외의 파장 영역을 반사시키는 것을 적당히 사용할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 유전체 다층막의 제조 방법으로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 일본국 특허 3704364호, 일본국 특허 4037835호, 일본국 특허 4091978호, 일본국 특허 3709402호, 일본국 특허 4860729호, 일본국 특허 3448626호 등에 기재된 방법을 참고로 제조할 수 있으며, 이들 특허 공보의 내용은 본 실시 형태에 편입된다.
본 실시 형태에 따른 광변환 필름에 있어서, 유전체 다층막을 이용한 경우의 광변환 필름의 제조 방법으로서는, 상기한 대로, 잉크젯법이나 포토리소그래피법으로 제작한 광변환층의 적어도 한쪽면에 평탄화막을 적층시키고, 또한 그 위에 상기의 문헌 등에 기재된 방법으로 스퍼터링 등의 증착법으로 선택성 광투과층을 형성함으로써 유전체 다층막을 이용한 경우의 광변환 필름을 제작할 수 있다.
상기 평탄화막은, 광변환층을 평탄화하는 기능을 구비하며, 유기 재료여도 되고 무기 재료여도 된다. 유기 재료의 경우는 감광성 수지 조성물을 이용함으로써 형성된 절연성의 막으로 할 수 있다. 즉, 당해 평탄화막은, 환형 올레핀 수지, 아크릴 수지, 아크릴아미드 수지, 폴리실록산, 에폭시 수지, 페놀 수지, 카르도(cardo) 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지 또는 노볼락 수지로 이루어지는 막을 들 수 있으며, 본 실시 형태에 있어서 이용되는 유기 재료로 이루어지는 패시베이션막은, 상기 수지 및 공지의 유기용매를 함유하는 수지 조성물에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
또, 무기 재료의 경우는, 질화규소, 산화규소 등의 무기 화합물로 이루어지는 막을 들 수 있다. 이들 평탄화막(패시베이션막)은, 막의 형성 재료에 따른 공지의 방법으로 성막하면 되고, 플라즈마 CVD법, 증착법 등에 의해 성막할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 평탄화막은, 0.1μm~5μm의 평균 막두께로 형성하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 콜레스테릭 액정층은, 한쪽면으로부터 입사하는 광(전자파) 중 우측 원편광 성분의 광 또는 좌측 원편광 성분의 광을 선택적으로 반사하고, 다른 성분의 광을 투과하는 층이다. 또, 특정의 원편광 성분의 광 만을 투과(또는 반사)할 수 있는 재료로서는, 콜레스틱 액정 또는 카이랄 네마틱 액정이 사용되는 것이 바람직하다. 콜레스테릭 액정은, 원편광 2색성의 성질을 구비하고 있는 것이 알려져 있으며, 액정의 플래너 배열의 헤리컬축을 따라 입사한 광(전자파)의 우선성 또는 좌선성 중 어느 하나의 원편광 중 한쪽을 선택적으로 반사하는 성질을 나타낸다. 그 때문에, 콜레스테릭 액정의 선회 방향을 적절히 선택함으로써, 그 선회 방향과 동일한 선광 방향을 가지는 원편광이 선택적으로 반사될 수 있다.
즉, 본 실시 형태에 따른 콜레스테릭 액정의 선택 반사층은, 투명 기재의 표면에 대해 법선의 방향(광의 입사각 θ=0°)으로, 다층 구조가 되는 일정 주기의 나선 구조(콜레스테릭 구조)를 가지며, 나선 피치에 대응한 파장의 원편광을 반사한다는 파장 선택 반사성을 가진다. 선택 반사 파장(λ)과 나선 피치(p)의 관계는, λ=p·N(N은 중합성 콜레스테릭 액정 조성물의 평균 굴절률)의 관계로 표시되며, 선택 반사를 나타내는 파장의 폭(Δλ)은, 중합성 액정 조성물의 복굴절 이방성(Δn)과 p의 곱으로 표시된다.
본 실시 형태에 따른 콜레스테릭 액정의 선택 반사의 피크 파장은, 콜레스테릭 구조의 피치 길이로 결정되며, 네마틱 액정 분자(액정 화합물)와 카이랄 화합물을 사용하여 콜레스테릭 액정을 얻는 경우에는, 카이랄 화합물의 첨가량 등을 조정함으로써 나선 피치 길이를 제어할 수 있다. 그 때문에, 원하는 나선 피치 길이를 얻기 위해서는, 카이랄 화합물의 종류, 카이랄 화합물의 첨가량, 사용하는 액정 화합물의 종류에 따라 적절히 조정함으로써, 임의로 선택 파장 영역을 선택할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 콜레스테릭 액정층은, 중합성 액정 화합물, 카이랄 화합물 및 중합 개시제를 함유하는 중합성 액정 조성물을 중합시켜 얻어지는 것이 바람직하다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 중합성 액정 화합물의 「액정」이란, 이용하는 중합성 액정 화합물 1종 만의 화합물로 액정성을 나타내는 것을 의도하는 경우나, 그 외의 액정 화합물과 혼합하여 혼합물로 한 경우에 액정성을 나타내는 것을 의도한다. 또한, 중합성 액정 조성물은 자외선 등의 광조사, 가열 또는 그들의 병용에 의해 중합 처리를 행함으로써 폴리머화(필름화)할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 파장 선택성 투과층으로서, 콜레스테릭 액정층을 사용하는 형태로서는, 우선성(우측 감김이라고도 칭한다.)의 콜레스테릭 액정층과 좌선성(좌측 감김이라고도 칭한다.)의 콜레스테릭 액정층을 적층시킨 2층의 적층체, 2장의 우선성의 콜레스테릭 액정층의 사이에 λ/2판을 협지한 적층체(우선성의 콜레스테릭 액정층, λ/2판 및 우선성의 콜레스테릭 액정층의 순서로 적층한 적층체), 2장의 좌선성의 콜레스테릭 액정층의 사이에 λ/2판을 협지한 적층체(좌선성의 콜레스테릭 액정층, λ/2판 및 좌선성의 콜레스테릭 액정층의 순서로 적층한 적층체)가 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 광변환층의 바람직한 형태로서는, 광변환층의 한쪽면에 우선성의 콜레스테릭 액정층과 좌선성의 콜레스테릭 액정층을 적층시킨 2층의 적층체를 형성한 형태, 광변환층의 한쪽면에 2장의 우선성의 콜레스테릭 액정층의 사이에 λ/2판을 협지한 적층체를 형성한 형태, 광변환층의 한쪽면에 2장의 좌선성의 콜레스테릭 액정층의 사이에 λ/2판을 협지한 적층체를 형성한 형태, 광변환층의 한쪽면에 우선성의 콜레스테릭 액정층과 좌선성의 콜레스테릭 액정층을 적층시킨 2층의 적층체를 형성하고, 또한 다른쪽면에 황색 컬러 필터를 형성한 형태, 광변환층의 한쪽면에 2장의 우선성의 콜레스테릭 액정층의 사이에 λ/2판을 협지한 적층체를 형성하고, 또한 다른쪽면에 황색 컬러 필터를 형성한 형태, 광변환층의 한쪽면에 2장의 좌선성의 콜레스테릭 액정층의 사이에 λ/2판을 협지한 적층체를 형성하고, 또한 다른쪽면에 황색 컬러 필터를 형성한 형태의 6개를 들 수 있다.
본 실시 형태에 따른 콜레스테릭 액정층의 총 막두께는, 1μm~12μm 정도가 바람직하고, 1μm~10μm 정도가 보다 바람직하고, 2μm~8μm 정도가 더 바람직하다. 여기서 말하는 총 막두께는 평균 막두께의 의미이며, 콜레스테릭 액정층(우선성, 좌선성)의 2층과, 필요에 따라 포함되는 λ/2판의 합계 막두께를 의미하고, 필요에 따라 설치되는 기판의 두께는 포함되지 않는다. 또, 상기에 있어서, 본 실시 형태에 따른 파장 선택성 투과층으로서 콜레스테릭 액정층을 사용하는 형태(적층체)를 6개 설명했지만, 각 우선성의 콜레스테릭 액정층 및/또는 각 좌선성의 콜레스테릭 액정층의 단층의 평균 두께는, 4.1μm 이하인 것이 바람직하고, 3.1μm 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 필요에 따라 설치되는 λ/2판의 평균 두께는, 2μm 이하인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 콜레스테릭 액정층에 이용되는 중합성 액정 조성물은, 적어도 1개의 중합성기를 가지는 액정성 화합물을 필수 성분으로서 함유한다. 본 실시 형태의 적어도 1개의 중합성기를 가지는 액정성 화합물은, 메소겐성 골격을 가지는 중합성 화합물이면 되고, 상기 화합물 단독으로는, 액정성을 나타내지 않아도 된다.
예를 들면, Handbook of Liquid Crystals(D. Demus, J. W. Goodby, G. W. Gray, H. W. Spiess, V. Vill 편집, Wiley-VCH사 발행, 1998년), 계간 화학 총설 No.22, 액정의 화학(일본 화학회 편저, 1994년), 혹은, 일본국 특허공개 평7-294735호 공보, 일본국 특허공개 평8-3111호 공보, 일본국 특허공개 평8-29618호 공보, 일본국 특허공개 평11-80090호 공보, 일본국 특허공개 평11-116538호 공보, 일본국 특허공개 평11-148079호 공보, 등에 기재되어 있는, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기 등의 구조가 복수 연결된 메소겐으로 불리는 강직한 부위와, 비닐기, 아크릴기, (메타)아크릴기와 같은 중합성 관능기를 2개 이상 가지는 봉형 중합성 액정 화합물, 혹은 일본국 특허공개 2004-2373호 공보, 일본국 특허공개 2004-99446호 공보에 기재되어 있는 말레이미드기를 가지는 2개 이상의 중합성기를 가지는 봉형 중합성 액정 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도, 2개 이상의 중합성기를 가지는 봉형 액정 화합물이, 액정 온도 범위로서 실온 전후의 저온을 포함하는 것을 만들기 쉬워 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 콜레스테릭 액정층으로서, 녹색 파장 영역(예를 들면, 490~595nm, 보다 바람직하게는 510~590nm)을 가지는 광을 반사시키는 경우, p(나선 피치)와 N(중합성 콜레스테릭 액정 조성물의 평균 굴절률)의 곱을, 490=p×N, 595=p×N의 관계식을 만족하도록 조정한다. 마찬가지로, 적색 파장 영역(예를 들면, 600~710nm, 보다 바람직하게는 610~700nm)의 광을 반사시키는 경우, p(나선 피치)와 N(중합성 콜레스테릭 액정 조성물의 평균 굴절률)의 곱을, 620=p×N, 690=p×N의 관계식을 만족하도록 조정한다.
구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 중합성 콜레스테릭 액정 조성물의 경화물의 각 층의 평균 굴절률을, 0.9~2.1의 범위로 하는 것이 바람직하고, 1.0~2.0의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 1.1~1.9의 범위로 하는 것이 더 바람직하고, 1.2~1.8의 범위로 하는 것이 보다 더 바람직하고, 1.4~1.75의 범위로 하는 것이 특히 바람직하다. 또, 본 실시 형태에 따른 중합성 콜레스테릭 액정 조성물의 경화물의 나선 피치 p는, 첨가하는 카이랄 화합물의 양이나 종류에 따라 적절히 조정되며, 또, 본 실시 형태에 따른 중합성 콜레스테릭 액정 조성물 중의 카이랄 화합물의 나선 비틀림력(HTP)이 강하면 카이랄 화합물의 첨가량은 소량이면 되고, 당해 조성물 중의 카이랄 화합물의 HTP가 약하면 카이랄 화합물의 첨가량이 많아지는 경향이 있다.
본 실시 형태에 따른 광변환 필름에 있어서, 콜레스테릭 액정층을 이용한 경우의 광변환 필름의 제조 방법으로서는, 상기한 대로, 잉크젯법이나 포토리소그래피법으로 제작한 광변환층의 적어도 한쪽면을, 예를 들면 나일론, 레이온, 코튼 등의 섬유로 이루어지는 천을 감은 롤로 일정 방향으로 문지르는 러빙 처리한 후, 중합성 콜레스테릭 액정 조성물을 도포하여, 콜레스테릭 액정 분자를 배향시킨 후, 중합성 콜레스테릭 액정을 중합하여 경화시키는 방법을 들 수 있다. 그 외의 광변환 필름의 제조 방법으로서는, 광변환층의 적어도 한쪽면에 평탄화막(유기 재료)이나 (광) 배향층을 형성하기 위한 조성물을 도포하여 경화시킨 후, 경화물인 평탄화막이나 배향층에 대해 나일론, 레이온, 코튼 등의 섬유로 이루어지는 천을 감은 롤로 일정 방향으로 문지르는 러빙 처리하는 방법 또는 광배향층(후술하는 광배향막)에 대해 편광 또는 비편광의 방사선을 조사하는 광배향 처리하는 방법 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에 따른 콜레스테릭 액정층에 이용되는 중합성 액정 조성물은, 제1 성분으로서, 하기 일반식 (I-2):
Figure pct00001
(식 중, P121 및 P122는 각각 독립적으로, 중합성 관능기를 나타내고, Sp121 및 Sp122는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~18의 알킬렌기 또는 단결합을 나타내고, 그 알킬렌기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고, 그 알킬렌기가 가지는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 CN기에 의해 치환되어도 되고, X121 및 X122는 각각 독립적으로, -O-, -S-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내고(단, P121-Sp121, P122-Sp122, Sp121-X121 및 Sp122-X122에 있어서, 헤테로 원자들의 직접 결합을 포함하지 않는다.), q121 및 q122는 각각 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고,
MG122는 하기 일반식 (I-2-b)로 표시되는 메소겐기를 나타내고,
Figure pct00002
일반식 (I-2-b) 중, A1, A2 및 A3은 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-시클로헥세닐기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기, 테트라히드로티오피란-2,5-디일기, 1,4-비시클로(2,2,2)옥틸렌기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 피라진-2,5-디일기, 티오펜-2,5-디일기-, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기, 페난트렌-2,7-디일기, 9,10-디히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,2,3,4,4a,9,10a-옥타히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,4-나프틸렌기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜-2,6-디일기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디셀레노펜-2,6-디일기, [1]벤조티에노[3,2-b]티오펜-2,7-디일기, [1]벤조셀레노페노[3,2-b]셀레노펜-2,7-디일기, 또는 플루오렌-2,7-디일기를 나타내고, Z1 및 Z2는 각각 독립적으로, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH2CH2COO-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -OCOCH2CH2-, -C=N-, -N=C-, -CONH-, -NHCO-, -C(CF3)2-, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자)를 가져도 되는 탄소 원자수 2~10의 알킬기 또는 단결합을 나타내고, r1은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, A1, 및 Z1이 복수 존재하는 경우는, 각각, 동일해도 되고, 상이해도 된다.)로 표시되는 중합성 액정 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
중합성 액정 조성물은, 제2 성분으로서, 하기 일반식 (II-2):
Figure pct00003
(식 중, P221은 중합성 관능기를 나타내고, Sp221은 탄소 원자수 1~18의 알킬렌기를 나타내고, 그 알킬렌기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고, 그 알킬렌기가 가지는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 CN기에 의해 치환되어도 되고, X221은 -O-, -S-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내고(단, P221-Sp221, 및 Sp221-X221에 있어서, C, H 이외의 헤테로 원자들의 직접 결합을 포함하지 않는다.), MG221은 메소겐기를 나타내고, R221은, 수소 원자, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 시아노기, 탄소 원자수 1에서 12의 직쇄 또는 분기 알킬기, 탄소 원자수 1에서 12의 직쇄 또는 분기 알케닐기를 나타내고, 그 알킬기 및 알케닐기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -NH-, -N(CH3)-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-에 의해 치환되어도 되고, 그 알킬기 및 그 알케닐기가 가지는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 시아노기에 의해 치환되어도 되고, 복수 치환되어 있는 경우 각각 동일해도 되고, 상이해도 된다.)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 중합성 액정 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
중합성 액정 조성물은, 제3 성분으로서, 하기 일반식 (II-1):
Figure pct00004
(일반식 (II-1) 중, P211은 중합성 관능기를 나타내고,
A211 및 A212는 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 나프탈렌-1,4-디일기, 테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내지만, 이들 기는 무치환이거나 또는 1개 이상의 치환기 L에 의해 치환되어도 되고,
L은 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 펜타플루오로설푸라닐기, 니트로기, 시아노기, 이소시아노기, 아미노기, 히드록실기, 메르캅토기, 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디이소프로필아미노기, 트리메틸실릴기, 디메틸실릴기, 티오이소시아노기, 치환되어 있어도 되는 페닐기, 치환되어 있어도 되는 페닐알킬기, 치환되어 있어도 되는 시클로헥실알킬기, 또는, 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -S-, -CO- , -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, -N=N-, -CR0=N-, -N=CR0-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-(식 중, R0은 수소 원자 또는 탄소 원자수 1에서 8의 알킬기를 나타낸다.)에 의해 치환되어도 되는 탄소 원자수 1에서 20의 직쇄형 또는 분기형 알킬기를 나타내지만, 당해 알킬기 중의 임의의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어도 되고, 화합물 내에 L이 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, A212가 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, Z211은, -O-, -S-, -OCH2-, -CH2O-, -CH2CH2-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -OCO-NH-, -NH-COO-, -NH-CO-NH-, -NH-O-, -O-NH-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-, -N=CH-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내지만, Z211이 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며,
m211은 1~3의 정수를 나타내고,
T211은 수소 원자, -OH기, -SH기, -CN기, -COOH기, -NH2기, -NO2기, -COCH3기, -O(CH2)nCH3, 또는 -(CH2)nCH3를 나타내고, n은 0~20의 정수를 나타낸다.)로 표시되는 중합성 액정 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
중합성 액정 조성물은, 제4 성분으로서 카이랄 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (I-2)에 있어서, P121 및 P122는 각각 독립적으로 중합성 관능기를 나타내지만, 하기의 식 (P-1) 내지 식 (P-17):
Figure pct00005
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내는 것이 바람직하고, 이들 중합성기는 라디칼 중합, 라디칼 부가 중합, 양이온 중합 및 음이온 중합에 의해 중합된다. 특히 중합 방법으로서 자외선 중합을 행하는 경우에는, 식 (P-1), 식 (P-2), 식 (P-3), 식 (P-4), 식 (P-8), 식 (P-10), 식 (P-12) 또는 식 (P-15)가 바람직하고, 식 (P-1), 식 (P-2), 식 (P-3), 식 (P-4), 식 (P-8) 또는 식 (P-10)이 보다 바람직하고, 식 (P-1), 식 (P-2) 또는 식 (P-3)이 더 바람직하고, 식 (P-1) 또는 식 (P-2)가 특히 바람직하다.
상기 일반식 (I-2)에 있어서, Sp121 및 Sp122는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~15의 알킬렌기를 나타내는 것이 바람직하고, 그 알킬렌기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고, 그 알킬렌기가 가지는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자(바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 CN기에 의해 치환되어도 되고, Sp11 및 Sp12는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~12의 알킬렌기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 그 알킬렌기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-에 의해 치환되어도 된다.
상기 일반식 (I-2)에 있어서, X121 및 X122는 각각 독립적으로, -O-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내는 것이 바람직하고, X121 및 X122는 각각 독립적으로, -O-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내는 것이 보다 바람직하다.
MG122는 메소겐기를 나타내고, 일반식 (I-2-b)
Figure pct00006
일반식 (I-2-b) 중, A1, A2 및 A3은 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-시클로헥세닐기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기, 테트라히드로티오피란-2,5-디일기, 1,4-비시클로(2,2,2)옥틸렌기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 피라진-2,5-디일기, 티오펜-2,5-디일기-, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기, 페난트렌-2,7-디일기, 9,10-디히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,2,3,4,4a,9,10a-옥타히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,4-나프틸렌기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜-2,6-디일기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디셀레노펜-2,6-디일기, [1]벤조티에노[3,2-b]티오펜-2,7-디일기, [1]벤조셀레노페노[3,2-b]셀레노펜-2,7-디일기, 또는 플루오렌-2,7-디일기를 나타내고, 치환기 L2로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2~8의 알케노일기, 및/또는, 탄소 원자수 2~8의 알케노일옥시기를 가지고 있어도 되고,
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH2CH2COO-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -OCOCH2CH2-, -C=N-, -N=C-, -CONH-, -NHCO-, -C(CF3)2-, 할로겐 원자(바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자)를 가져도 되는 탄소 원자수 2~10의 알킬기 또는 단결합을 나타내고, Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH2CH2COO-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -OCOCH2CH2- 또는 단결합인 것이 바람직하고, -COO-, -OCO-, -OCH2-, -CH2O-, -CH2CH2O-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -OCOCH2CH2- 또는 단결합인 것이 보다 바람직하고, r1은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, A1, 및 Z1이 복수 존재하는 경우는, 각각, 동일해도 되고, 상이해도 된다. 이 중, A1, A2 및 A3은 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 2,6-나프틸렌기(그 1,4-페닐렌기, 2,6-나프틸렌기는 치환기 L2를 가지고 있어도 된다)를 나타내는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (I-2)의 예로서, 하기 일반식 (I-2-1)~(I-2-4)로 표시되는 화합물을 들 수 있지만, 하기의 일반식으로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00007
식 중, P121, Sp121, X121, q121, X122, Sp122, q122, P122는, 각각, 상기 일반식 (I-2)의 정의와 동일한 것을 나타내고,
A11과 A12와 A13, A2, A3은, 상기 일반식 (I-2-b)의 A1~A3의 정의와 동일한 것을 나타내고, 각각, 동일해도 되고, 상이해도 되며,
Z11과 Z12와 Z13, Z2는, 각각, 상기 일반식 (I-2-b)의 Z1, Z2의 정의와 동일한 것을 나타내고, 각각, 동일해도 되고, 상이해도 된다.
상기 일반식 (I-1-1-1)~(I-1-1-4)로 표시되는 화합물 중, 일반식 (I-2-2)~(I-2-4)로 표시되는, 화합물 중에 3개 이상의 환구조를 가지는 화합물을 이용하면, 얻어지는 광학 이방체의 배향성이 양호해지기 때문에 바람직하고, 화합물 중에 3개의 환구조를 가지는 일반식 (I-2-2)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
상기 일반식 (I-2-1)~(I-2-4)로 표시되는 화합물로서는, 이하의 일반식 (I-2-1-1)~일반식 (I-2-1-21)로 표시되는 화합물이 예시되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
일반식 (I-2-1-1)~일반식 (I-2-1-21) 중, Rd 및 Re는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
상기 환형기는, 치환기로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2~8의 알케노일기, 탄소 원자수 2~8의 알케노일옥시기를 가지고 있어도 되고,
m1, m2, m3, m4는, 각각 독립적으로 0~18의 정수를 나타내지만, 각각 독립적으로 0~8의 정수가 바람직하고, n1, n2, n3, n4는 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타낸다.
상기 일반식 (I-2)로 표시되는 2관능 중합성 액정 화합물은 1종 또는 2종 이상 이용해도 되지만, 일반식 (I-2)로 표시되는 2관능 중합성 액정 화합물의 합계 함유량은, 중합성 액정 조성물에 이용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중, 0~50질량% 함유하는 것이 바람직하고, 0~30질량% 함유하는 것이 보다 바람직하다. 또, 중합성 액정 조성물 중에 카이랄 화합물을 첨가했을 때에, 비틀림 네마틱상은 콜레스테릭상을 발현시키기 쉽게 하기 위해서는, 화합물의 구조가 비대칭인 것, 혹은, 메소겐 골격 부분에 치환기를 가지는 것이 바람직하고, 중합성 액정 조성물에 이용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중, 0~20질량% 함유하는 것이 특히 바람직하다. 또, 구체적으로, 상기 일반식 (I-2-1)~(I-2-4)로 표시되는 화합물, 또한 상기 일반식 (I-2-1-1)~일반식 (I-2-1-21)로 표시되는 화합물을 이용한 경우도 당해 비율로 함유하는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (I-2-1-1)~일반식 (I-2-1-21)로 표시되는 화합물은 또한 구체적으로 이하의 일반식 (I-2-2-1)~일반식 (I-2-2-24)로 표시되는 화합물을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
상기 일반식 (I-2)로 표시되는 2관능 중합성 액정 화합물은 1종 또는 2종 이상 이용해도 되지만, 일반식 (I-2)로 표시되는 2관능 중합성 액정 화합물의 합계 함유량은, 밀착성 및 내열성의 점에서 5~50질량% 함유하는 것이 바람직하고, 5~40질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 5~30질량% 함유하는 것이 특히 바람직하고, 5~20질량% 함유하는 것이 가장 바람직하다.
또 일반식 (I-2)로 표시되는 화합물로서 구체적으로는, 하기의 식 (I-1-1) 내지 식 (I-1-7)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00016
Figure pct00017
(상기 일반식 (I-1-1)~일반식 (I-1-7) 중, Re 및 Rd는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, m1 및 m2는 각각 독립적으로 0~8의 정수를 나타내고, n1 및 n2는 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타내지만, m1=0의 경우 n1=0을 나타내고, m2=0의 경우 n2=0을 나타낸다.)
상기 일반식 (I-1-1)~일반식 (I-1-7) 중에서도, 일반식 (1-1-1)의 화합물이 가장 바람직하다.
상기 일반식 (I-2)로 표시되는 2관능 중합성 액정 화합물은 1종 또는 2종 이상 이용해도 되지만, 일반식 (I-2)로 표시되는 2관능 중합성 액정 화합물의 합계 함유량은, 중합성 액정 조성물에 이용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중, 5~50질량% 함유하는 것이 바람직하고, 5~40질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 5~30질량% 함유하는 것이 특히 바람직하고, 5~20질량% 함유하는 것이 가장 바람직하다.
본 실시 형태의 중합성 액정 조성물에는, 상기 일반식 (I-2)로 표시되는 2관능 중합성 액정 화합물을 함유하는 것이 바람직하고, 그 2관능 중합성 액정 화합물과 함께, 제2 성분으로서 하기 일반식 (II-2)로 표시되는 단관능 중합성 액정 화합물을 병용하는 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 그 중합성 액정 조성물의 상용성이 높아짐과 함께, 실용 레벨의 UV조사량에서 측정한 경우의, 고온 방치 후의 상기 선택 반사 파장의 변화가 작아진다.
Figure pct00018
식 중, P221은 중합성 관능기를 나타내고, Sp221은 탄소 원자수 1~18의 알킬렌기를 나타내고, 그 알킬렌기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고, 그 알킬렌기가 가지는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 CN기에 의해 치환되어도 되고, X221은 -O-, -S-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내고(단, P221-Sp221, 및 Sp221-X221에 있어서, C, H 이외의 헤테로 원자들의 직접 결합을 포함하지 않는다.), MG221은 메소겐기를 나타내고, R221은, 수소 원자, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 시아노기, 탄소 원자수 1에서 12의 직쇄 또는 분기 알킬기, 탄소 원자수 1에서 12의 직쇄 또는 분기 알케닐기를 나타내고, 그 알킬기 및 알케닐기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -NH-, -N(CH3)-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-에 의해 치환되어도 되고, 그 알킬기 및 그 알케닐기가 가지는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 시아노기에 의해 치환되어도 되고, 복수 치환되어 있는 경우 각각 동일해도 되고, 상이해도 된다.
상기 일반식 (II-2)에 있어서, P221은, 중합성 관능기를 나타내지만, 상기의 식 (P-1) 내지 식 (P-17)로부터 선택되는 기를 나타내는 것이 바람직하고, 이들 중합성기는 라디칼 중합, 라디칼 부가 중합, 양이온 중합 및 음이온 중합에 의해 중합된다. 특히 중합 방법으로서 자외선 중합을 행하는 경우에는, 식 (P-1), 식 (P-2), 식 (P-3), 식 (P-4), 식 (P-8), 식 (P-10), 식 (P-12) 또는 식 (P-15)가 바람직하고, 식 (P-1), 식 (P-2), 식 (P-3), 식 (P-4), 식 (P-8) 또는 식 (P-10)이 보다 바람직하고, 식 (P-1), 식 (P-2) 또는 식 (P-3)이 더 바람직하고, 식 (P-1) 또는 식 (P-2)가 특히 바람직하다.
상기 일반식 (II-2)에 있어서, Sp221은 탄소 원자수 1~8의 알킬렌기를 나타내는 것이 바람직하고, 그 알킬렌기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고, 그 알킬렌기가 가지는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 CN기에 의해 치환되어도 된다.
상기 일반식 (II-2)에 있어서, X221은 -O-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내는 것이 바람직하고, X221은 -O-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (II-2)에 있어서, MG221은 메소겐기를 나타내고, 일반식 (II-2-b)
Figure pct00019
(식 중, A1, A2 및 A3은 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-시클로헥세닐기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기, 테트라히드로티오피란-2,5-디일기, 1,4-비시클로(2,2,2)옥틸렌기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 피라진-2,5-디일기, 티오펜-2,5-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기, 페난트렌-2,7-디일기, 9,10-디히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,2,3,4,4a,9,10a-옥타히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,4-나프틸렌기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜-2,6-디일기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디셀레노펜-2,6-디일기, [1]벤조티에노[3,2-b]티오펜-2,7-디일기, [1]벤조셀레노페노[3,2-b]셀레노펜-2,7-디일기, 플루오렌-2,7-디일기, 콜레스테릴기, 또는 콜레스타릴기를 나타내고, 치환기 L2로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2~8의 알케노일기, 및/또는, 탄소 원자수 2~8의 알케노일옥시기를 가지고 있어도 되고, 이 중, A1~A3은 각각 독립적으로, 상기 치환기 L2를 가지고 있어도 되는 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 2,6-나프틸렌기를 나타내는 것이 바람직하다. 또, 치환기 L2로서는, F, 탄소 원자수 1~8의 알킬기 또는 탄소 원자수 1~8의 알콕시기가 바람직하다.
상기 일반식 (II-2)에 있어서, R221은, 수소 원자, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 시아노기, 탄소 원자수 1에서 8의 직쇄 또는 분기 알킬기, 탄소 원자수 1에서 8의 직쇄 또는 분기 알케닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 그 알킬기 및 알케닐기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, 또는 -C≡C-에 의해 치환되어도 되고, 그 알킬기 및 그 알케닐기가 가지는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는 각각 독립적으로, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 시아노기에 의해 치환되어도 되고, 복수 치환되어 있는 경우 각각 동일해도 되고, 상이해도 된다.
일반식 (II-2)의 예로서, 하기 일반식 (II-2-1)~(II-2-4)로 표시되는 화합물을 들 수 있지만, 하기의 일반식으로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00020
식 중, P221, Sp221, X221, 및, R221은, 각각, 상기 일반식 (II-2)의 정의와 동일한 것을 나타내고,
A11, A12, A13, A2, A3은, 상기 일반식 (II-2-b)의 A1~A3의 정의와 동일한 것을 나타내고, 각각, 동일해도 되고, 상이해도 되며,
Z11, Z12, Z13, Z2는, 상기 일반식 (II-2-b)의 Z1~Z3의 정의와 동일한 것을 나타내고, 각각, 동일해도 되고, 상이해도 되며,
상기 일반식 (II-2-1)~(II-2-4)로 표시되는 화합물로서는, 이하의 일반식 (II-2-1-1)~일반식 (II-2-1-26)으로 표시되는 화합물이 예시되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
상기 일반식 (II-2-1-1)~일반식 (II-2-1-26) 중, Rc는 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, m은 1~8의 정수를 나타내고, n은 0 또는 1을 나타내고, R221은, 상기 일반식 (II-2-1)~(II-2-4)의 정의와 동일한 것을 나타내지만, R221은, 수소 원자, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 시아노기, 1개의 -CH2-가 -O-, -CO-, -COO-, -OCO-에 의해 치환되어도 되는, 탄소 원자수 1에서 6의 직쇄 알킬기 또는 탄소 원자수 1에서 6의 직쇄 알케닐기를 나타내는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (II-2-1-1)~일반식 (II-2-1-26) 중, 환형기는, 치환기로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2~8의 알케노일기, 탄소 원자수 2~8의 알케노일옥시기를 가지고 있어도 된다.
상기 일반식 (II-2)로 표시되는 단관능 중합성 액정 화합물은 1종 또는 2종 이상 이용해도 되지만, 일반식 (II-2)로 표시되는 단관능 중합성 액정 화합물의 합계 함유량은, 중합성 액정 조성물에 이용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중, 30~90질량% 함유하는 것이 바람직하고, 40~90질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 45~90질량% 함유하는 것이 특히 바람직하고, 50~90질량% 함유하는 것이 가장 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 또한 제３의 성분으로서, 하기 일반식 (II-1)로 표시되는 단관능 중합성 액정 화합물을 이용함으로써, 선택 반사를 나타내는 파장의 반치폭(Δλ)을 보다 작게 할 수 있는 것 외에, 또한 기재에 대한 밀착성을 높일 수 있다. 여기서, 선택 반사 파장을 가지는 콜레스테릭 액정의 경우, 일반적으로 선택 반사 파장(λ)과 나선 피치(p)의 관계는, λ=p·N(N은 콜레스테릭 액정 조성물의 평균 굴절률)의 관계로 표시되며, 선택 반사를 나타내는 파장의 반치폭(Δλ)은, 중합성 액정 조성물의 복굴절 이방성(Δn)과 p의 곱으로 표시된다. 어느 특정 파장 만을 선택 반사하고 싶은 경우 등, 이 선택 반사의 파장폭(Δλ)을 작게 하는 것이 바람직하고, 일반식 (II-1)에서는, 스페이서기를 가지지 않고 환형기에 직접 연결하는 중합성 관능기를 1개 가지는 중합성 액정 화합물을 함유시킴으로써, 당해 중합성 액정 조성물을 중합한 경우, 각 일반식으로 표시되는 중합성 액정 화합물 중에 존재하는 메소겐 골격 부분은 부분적으로 배향성이 맞춰지지 않아, 배향 질서가 낮은 중합체가 얻어지기 때문에, 복굴절 이방성(Δn)을 낮게 억제할 수 있어, 선택 반사의 파장폭(Δλ)을 작게 할 수 있다.
Figure pct00026
(일반식 (II-1) 중, P211은 중합성 관능기를 나타내고, A211 및 A212는 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 나프탈렌-1,4-디일기, 테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내지만, 이들 기는 무치환이거나 또는 1개 이상의 치환기 L에 의해 치환되어도 되고,
L은 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 펜타플루오로설푸라닐기, 니트로기, 시아노기, 이소시아노기, 아미노기, 히드록실기, 메르캅토기, 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디이소프로필아미노기, 트리메틸실릴기, 디메틸실릴기, 티오이소시아노기, 치환되어 있어도 되는 페닐기, 치환되어 있어도 되는 페닐알킬기, 치환되어 있어도 되는 시클로헥실알킬기, 또는, 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, -N=N-, -CR0=N-, -N=CR0-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-(식 중, R0은 수소 원자 또는 탄소 원자수 1에서 8의 알킬기를 나타낸다.)에 의해 치환되어도 되는 탄소 원자수 1에서 20의 직쇄형 또는 분기형 알킬기를 나타내지만, 당해 알킬기 중의 임의의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어도 되고, 화합물 내에 L이 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, A212가 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, Z211은, -O-, -S-, -OCH2-, -CH2O-, -CH2CH2-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -OCO-NH-, -NH-COO-, -NH-CO-NH-, -NH-O-, -O-NH-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-, -N=CH-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내지만, Z211이 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며,
m211은 1~3의 정수를 나타내고,
T211은 수소 원자, -OH기, -SH기, -CN기, -COOH기, -NH2기, -NO2기, -COCH3기, -O(CH2)nCH3, 또는 -(CH2)nCH3를 나타내고, n은 0~20의 정수를 나타낸다.)
상기 일반식 (II-1)에 있어서, P211은 중합성 관능기를 나타내지만, 상기의 식 (P-1) 내지 식 (P-17)로부터 선택되는 기를 나타내는 것이 바람직하고, 이들 중합성기는 라디칼 중합, 라디칼 부가 중합, 양이온 중합 및 음이온 중합에 의해 중합된다. 특히 중합 방법으로서 자외선 중합을 행하는 경우에는, 식 (P-1), 식 (P-2), 식 (P-3), 식 (P-4), 식 (P-8), 식 (P-10), 식 (P-12) 또는 식 (P-15)가 바람직하고, 식 (P-1), 식 (P-2), 식 (P-3), 식 (P-4), 식 (P-8) 또는 식 (P-10)이 보다 바람직하고, 식 (P-1), 식 (P-2) 또는 식 (P-3)이 더 바람직하고, 식 (P-1) 또는 식 (P-2)가 특히 바람직하다.
상기 일반식 (II-1)에 있어서, A211 및 A212는 각각 독립적으로 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 나프탈렌-1,4-디일기, 테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,3-디옥산-2,5-디일기를 나타내지만, 이들 기는 무치환이거나 또는 1개 이상의 치환기 L에 의해 치환되어도 된다. 합성의 용이함, 원료의 입수 용이함 및 액정성의 관점에서, A211 및 A212는, 각각 독립적으로 무치환이거나 또는 1개 이상의 치환기 L에 의해 치환되어도 되는 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 비시클로[2.2.2]옥탄-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기 또는 나프탈렌-1,4-디일기를 나타내는 것이 바람직하고, 각각 독립적으로 하기의 식 (A-1) 내지 식 (A-16):
Figure pct00027
으로부터 선택되는 기를 나타내는 것이 보다 바람직하다. 또한 이에 더하여 굴절률 이방성이 낮은 관점에서, A211 및 A212 중 적어도 1개는 상기의 식 (A-2) 또는 식 (A-10)으로부터 선택되는 기를 나타내고, 나머지는 각각 독립적으로 상기의 식 (A-1) 내지 식 (A-7) 및 식 (A-10)으로부터 선택되는 기를 나타내는 것이 더 바람직하고, A211 및 A212 중 적어도 1개는 상기의 식 (A-2)로 표시되는 기를 나타내고, 나머지는 각각 독립적으로 상기의 식 (A-1) 내지 식 (A-7)로부터 선택되는 기를 나타내는 것이 또한 보다 바람직하고, A211 및 A212 중 적어도 1개는 상기의 식 (A-2)로 표시되는 기를 나타내고, 나머지는 각각 독립적으로 상기의 식 (A-1) 내지 식 (A-4)로부터 선택되는 기를 나타내는 것이 특히 바람직하다. 또한, A212가 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 일반식 (II-1)에 있어서, L은 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, 펜타플루오로설푸라닐기, 니트로기, 시아노기, 이소시아노기, 아미노기, 히드록실기, 메르캅토기, 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디이소프로필아미노기, 트리메틸실릴기, 디메틸실릴기, 티오이소시아노기, 치환되어 있어도 되는 페닐기, 치환되어 있어도 되는 페닐알킬기, 치환되어 있어도 되는 시클로헥실알킬기, 또는, 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NR0-, -NR0-CO-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, -N=N-, -CR0=N-, -N=CR0-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-(식 중, R0은 수소 원자 또는 탄소 원자수 1에서 8의 알킬기를 나타낸다.)에 의해 치환되어도 되는 탄소 원자수 1에서 20의 직쇄형 또는 분기형 알킬기를 나타내지만, 당해 알킬기 중의 임의의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어도 되지만, 화합물 내에 L이 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 된다. 액정성, 합성이 용이한 관점에서, 치환기 L은 불소 원자, 염소 원자, 펜타플루오로설푸라닐기, 니트로기, 메틸아미노기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디이소프로필아미노기, 또는, 임의의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어도 되고, 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O-, -S-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-로부터 선택되는 기에 의해 치환되어도 되는 탄소 원자수 1에서 20의 직쇄형 또는 분기형 알킬기를 나타내는 것이 바람직하고, 치환기 L은 불소 원자, 염소 원자, 또는, 임의의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어도 되고, 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -O-, -COO- 또는 -OCO-로부터 선택되는 기에 의해 치환되어도 되는 탄소 원자수 1에서 12의 직쇄형 또는 분기형 알킬기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 치환기 L은 불소 원자, 염소 원자, 또는, 임의의 수소 원자는 불소 원자로 치환되어도 되는 탄소 원자수 1에서 12의 직쇄형 또는 분기형 알킬기 혹은 알콕시기를 나타내는 것이 더 바람직하고, 치환기 L은 불소 원자, 염소 원자, 또는, 탄소 원자수 1에서 8의 직쇄 알킬기 혹은 직쇄 알콕시기를 나타내는 것이 특히 바람직하다.
상기 일반식 (II-1)에 있어서, Z212는 -O-, -S-, -OCH2-, -CH2O-, -CH2CH2-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -OCO-NH-, -NH-COO-, -NH-CO-NH-, -NH-O-, -O-NH-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-, -N=CH-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내지만, Z212가 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 일반식 (II-1)에 있어서, 배향 결함의 적음을 중시하는 경우는, Z212는 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며 -OCH2-, -CH2O-, -CH2CH2-, -COO-, -OCO-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -CH2CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-, -N=CH-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내는 것이 바람직하고, Z212는 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며 -COO-, -OCO-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내는 것이 보다 바람직하고, Z212는 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며 -COO-, -OCO-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CF2O-, -OCF2- 또는 단결합을 나타내는 것이 더 바람직하고, Z212는 복수 존재하는 경우 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며 -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2- 또는 단결합을 나타내는 것이 특히 바람직하다.
상기 일반식 (II-1)에 있어서, m211은 1~3의 정수를 나타내지만, m211은 1 또는 2를 나타내는 것이 바람직하고, m211은 1을 나타내는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (II-1)에 있어서, T211은 수소 원자, -OH기, -SH기, -CN기, -COOH기, -NH2기, -NO2기, -COCH3기, -O(CH2)nCH3, 또는 -(CH2)nCH3(n은 0~20의 정수를 나타낸다)를 나타내지만, T211은 수소 원자, -O(CH2)nCH3, 또는 -(CH2)nCH3(n은 0~10의 정수를 나타낸다)를 나타내는 것이 보다 바람직하고, T211은, -O(CH2)nCH3, 또는 -(CH2)nCH3(n은 0~8의 정수를 나타낸다)를 나타내는 것이 특히 바람직하다.
일반식 (II-1)로 표시되는 화합물로서 구체적으로는, 하기의 식 (II-1-1) 내지 식 (II-1-7)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00028
상기 일반식 (II-1)로 표시되는 단관능 중합성 액정 화합물은 1종 또는 2종 이상 이용해도 되지만, 밀착성의 관점에서 일반식 (II-1)로 표시되는 단관능 중합성 액정 화합물의 합계 함유량은, 중합성 액정 조성물에 이용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중, 5~50질량% 함유하는 것이 바람직하고, 5~40질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 10~40질량% 함유하는 것이 특히 바람직하고, 15~35질량% 함유하는 것이 가장 바람직하다.
또, 본 실시 형태에서는, 2관능 중합성 액정 화합물로서 상기 일반식 (I-1)로 표시되는 화합물을 이용하여, 또한, 상기 단관능 중합성 액정 화합물로서 상기 일반식 (II-1) 및 상기 일반식 (II-2)로 표시되는 화합물을 병용하는 것이지만, 이 경우, 중합성 액정 조성물에 이용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중, 단관능 성분인, 상기 일반식 (II-1) 및 상기 일반식 (II-2)로 표시되는 화합물의 합계가, 50~95질량%의 범위, 60~95질량%의 범위, 특히 70~95질량%의 범위인 것이 특히 밀착성과 내열성의 점에서 바람직하다.
본 실시 형태의 중합성 액정 조성물에는, 물성을 손상시키지 않는 범위에서, 분자 내에 3개 이상의 중합성 관능기를 가지는 중합성 액정 화합물을 함유하고 있어도 된다. 분자 내에 3개 이상의 중합성 관능기를 가지는 중합성 액정 화합물로서는, 하기 일반식 (III-1), 일반식 (III-2)로 표시되는 화합물을 예시할 수 있다.
Figure pct00029
식 중, P31~P35는 각각 독립적으로, 중합성 관능기를 나타내고, Sp31~S35는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~18의 알킬렌기 또는 단결합을 나타내고, 그 알킬렌기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고, 그 알킬렌기가 가지는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자(바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 CN기에 의해 치환되어도 되고, X31~X35는 각각 독립적으로, -O-, -S-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -CO-S-, -S-CO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내고(단, P31-Sp31, P32-Sp32, P33-Sp33, P34-Sp34, P35-Sp35, Sp31-X31, Sp32-X32, Sp33-X33, Sp34-X34, 및 Sp35-X35에 있어서, 산소 원자들의 직접 결합을 포함하지 않는다.), q31, q32, q34, q35, q36, q37, q38 및 q39는 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, j3은 0 또는 1을 나타내고, MG31은 메소겐기를 나타낸다.
상기 일반식 (III-1)~일반식 (III-2)에 있어서, P31~P35는 각각 독립적으로, 하기의 식 (P-2-1) 내지 식 (P-2-20)으로 표시되는 중합성기로부터 선택되는 치환기를 나타내는 것이 바람직하다.
Figure pct00030
이들 중합성 관능기 중, 중합성을 높이는 관점에서, 식 (P-2-1), (P-2-2), (P-2-7), (P-2-12), (P-2-13)이 바람직하고, 식 (P-2-1), (P-2-2)가 보다 바람직하다.
상기 일반식 (III-1)~일반식 (III-2)에 있어서, Sp31~Sp35는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~15의 알킬렌기를 나타내는 것이 바람직하고, 그 알킬렌기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-에 의해 치환되어도 되고, 그 알킬렌기가 가지는 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, 할로겐 원자(바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 CN기에 의해 치환되어도 되고, Sp31~Sp35는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~12의 알킬렌기를 나타내는 것이 보다 바람직하고, 그 알킬렌기 중의 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-가 각각 독립적으로 -O-, -COO-, -OCO- 또는 -OCO-O-에 의해 치환되어도 된다.
상기 일반식 (III-1)~일반식 (III-2)에 있어서, X31~X35는 각각 독립적으로, -O-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CO-NH-, -NH-CO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -N=N-, -CH=N-N=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내는 것이 바람직하고, X31~X35는 각각 독립적으로, -O-, -OCH2-, -CH2O-, -CO-, -COO-, -OCO-, -O-CO-O-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C- 또는 단결합을 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (III-1)~일반식 (III-2)에 있어서, MG31은 메소겐기를 나타내고, 일반식 (III-A)
Figure pct00031
식 중, A1, A2 및 A3은 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-시클로헥세닐기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기, 테트라히드로티오피란-2,5-디일기, 1,4-비시클로(2,2,2)옥틸렌기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 피라진-2,5-디일기, 티오펜-2,5-디일기-, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기, 페난트렌-2,7-디일기, 9,10-디히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,2,3,4,4a,9,10a-옥타히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,4-나프틸렌기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜-2,6-디일기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디셀레노펜-2,6-디일기, [1]벤조티에노[3,2-b]티오펜-2,7-디일기, [1]벤조셀레노페노[3,2-b]셀레노펜-2,7-디일기, 또는 플루오렌-2,7-디일기를 나타내고, 치환기로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2~8의 알케노일기, 및/또는, 탄소 원자수 2~8의 알케노일옥시기를 가지고 있어도 되지만, 상기 일반식 (III-1)로 표시되는 구조를 형성하는 경우 존재하는 A1, A2 및 A3 중 어느 하나에 -(X33)q35-(Sp33)q34-P33기를 가진다. Z1 및 Z2는 각각 독립적으로, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH2CH2COO-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -OCOCH2CH2-, -C=N-, -N=C-, -CONH-, -NHCO-, -C(CF3)2-, 할로겐 원자(바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자)를 가져도 되는 탄소 원자수 2~10의 알킬기 또는 단결합을 나타내고, Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH2CH2COO-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -OCOCH2CH2- 또는 단결합인 것이 바람직하고, r1은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고, A1, 및 Z1이 복수 존재하는 경우는, 각각, 동일해도 되고, 상이해도 된다.)로 표시된다. 이 중, A1, A2 및 A3은 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 2,6-나프틸렌기를 나타내는 것이 바람직하다.
일반식 (III)의 예로서, 하기 일반식 (III-1-1)~일반식 (III-1-8), 일반식 (III-2-1)~일반식 (III-2-2)로 표시되는 화합물을 들 수 있지만, 하기의 일반식으로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00032
Figure pct00033
식 중, P31~P35, Sp31~Sp35, X31~X35, q31~q39, MG31은, 각각, 상기 일반식 (III-1)~일반식 (III-2)의 정의와 동일한 것을 나타내고,
A11과 A12와 A13, A2, A3은, 각각, 상기 일반식 (III-A)의 A1~A3의 정의와 동일한 것을 나타내고, 각각, 동일해도 되고, 상이해도 되며,
Z11과 Z12와 Z13, Z2는, 각각, 상기 일반식 (III-A)의 Z1, Z2의 정의와 동일한 것을 나타내고, 각각, 동일해도 되고, 상이해도 된다.
상기 일반식 (III-1-1)~일반식 (III-1-8), 일반식 (III-2-1), 일반식 (III-2-2)로 표시되는 화합물로서는, 이하의 일반식 (III-9-1)~(III-9-6)으로 표시되는 화합물이 예시되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00034
Figure pct00035
Figure pct00036
상기 일반식 (III-9-1)~(III-9-6) 중, Rf, Rg 및 Rh는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고, Ri, Rj 및 Rk는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자(바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 탄소수 1~6의 알킬기, 탄소수 1~6의 알콕시기, 시아노기를 나타내고, 이들 기가 탄소수 1~6의 알킬기, 혹은 탄소수 1~6의 알콕시기인 경우, 전부가 미치환이거나, 혹은 1개 또는 2개 이상의 할로겐 원자(바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자)에 의해 치환되어 있어도 되고, 상기 환형기는, 치환기로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2~8의 알케노일기, 탄소 원자수 2~8의 알케노일옥시기를 가지고 있어도 된다.
m4~m9는 각각 독립적으로 0~18의 정수를 나타내고, n4~n10는 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타낸다.
3개 이상의 중합성 관능기를 가지는 다관능 중합성 액정 화합물은, 1종 또는 2종 이상 이용할 수 있다.
분자 내에 3개의 중합성 관능기를 가지는 다관능 중합성 액정 화합물의 합계 함유량은, 중합성 액정 조성물에 이용하는 중합성 액정 화합물의 합계량 중, 20질량% 이하의 범위에서 함유하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 10질량% 이하, 특히 5질량% 이하의 범위에서 함유하는 것이 특히 바람직하다.
또, 본 실시 형태의 중합성 액정 조성물에는, 중합성기를 가지지 않는 메소겐기를 함유하는 화합물을 첨가해도 되고, 통상의 액정 디바이스, 예를 들면 STN(슈퍼·트위스티드·네마틱) 액정이나, TN(트위스티드·네마틱) 액정, TFT(박막 트랜지스터) 액정 등에 사용되는 화합물을 들 수 있다.
중합성 관능기를 가지지 않는 메소겐기를 함유하는 화합물은, 구체적으로는 이하의 일반식 (5)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00037
MG3으로 표시되는 메소겐기 또는 메소겐성 지지기는, 일반식 (5-b)
Figure pct00038
(식 중, A1d, A2d 및 A3d는 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-시클로헥세닐기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기, 테트라히드로티오피란-2,5-디일기, 1,4-비시클로(2,2,2)옥틸렌기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 피라진-2,5-디일기, 티오펜-2,5-디일기-, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기, 페난트렌-2,7-디일기, 9,10-디히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,2,3,4,4a,9,10a-옥타히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,4-나프틸렌기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜-2,6-디일기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디셀레노펜-2,6-디일기, [1]벤조티에노[3,2-b]티오펜-2,7-디일기, [1]벤조셀레노페노[3,2-b]셀레노펜-2,7-디일기, 또는 플루오렌-2,7-디일기를 나타내고, 치환기로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 알콕시기, 알카노일기, 알카노일옥시기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기, 알케닐옥시기, 알케노일기, 알케노일옥시기를 가지고 있어도 되고,
Z0d, Z1d, Z2d 및 Z3d는 각각 독립적으로, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH2CH2COO-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -OCOCH2CH2-, -CONH-, -NHCO-, 탄소수 2~10의 할로겐 원자(바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자)를 가져도 되는 알킬렌기 또는 단결합을 나타내고,
ne는 0, 1 또는 2를 나타내고,
R51 및 R52는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자(바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 시아노기 또는 탄소 원자수 1~18의 알킬기를 나타내지만, 그 알킬기는 1개 이상의 할로겐 원자(바람직하게는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자) 또는 CN에 의해 치환되어 있어도 되고, 이 기 중에 존재하는 1개의 CH2기 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 CH2기는 각각 서로 독립적으로, 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않는 형태로, -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -SCO-, -COS- 또는 -C≡C-에 의해 치환되어 있어도 된다.)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
구체적으로는, 이하에 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00039
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1~6의 알킬기, 탄소수 1~6의 알콕시기, 탄소수 1~6의 알케닐기, 시아노기를 나타내고, 이들 기가 탄소수 1~6의 알킬기, 혹은 탄소수 1~6의 알콕시기인 경우, 전부가 미치환이거나, 혹은 1개 또는 2개 이상의 할로겐 원자에 의해 치환되어 있어도 된다.
메소겐기를 가지는 화합물의 총함유량은, 중합성 액정 조성물의 총량에 대해 0질량% 이상 20질량% 이하인 것이 바람직하고, 이용하는 경우는, 1질량% 이상인 것이 바람직하고, 2질량% 이상인 것이 바람직하고, 5질량% 이상인 것이 바람직하고, 또, 15질량% 이하인 것이 바람직하고, 10질량% 이하인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서의 중합성 액정 조성물은, 얻어지는 광학 필름에 콜레스테릭 액정성을 갖게 하기 위해, 액정성을 나타내도 되고, 또는 비액정성이어도 되는, 카이랄 화합물을 함유한다. 카이랄 화합물 중, 중합성을 가지는 중합성 카이랄 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 사용하는 중합성 카이랄 화합물로서는, 중합성 관능기를 1개 이상 가지는 것이 바람직하다. 이와 같은 화합물로서는, 예를 들면, 일본국 특허공개 평11-193287호 공보, 일본국 특허공개 2001-158788호 공보, 일본국 특허공표 2006-52669호 공보, 일본국 특허공개 2007-269639호 공보, 일본국 특허공개 2007-269640호 공보, 2009-84178호 공보 등에 기재되어 있는, 이소소르비드, 이소만니트, 글리코시드 등의 카이랄인 당류를 포함하고, 또한, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기 등의 강직한 부위와 비닐기, 아크릴로일기, (메타)아크릴로일기, 또, 말레이미드기와 같은 중합성 관능기를 가지는 중합성 카이랄 화합물, 일본국 특허공개 평8-239666호 공보에 기재되어 있는, 테르페노이드 유도체로 이루어지는 중합성 카이랄 화합물, NATURE VOL 35 467~469 페이지(1995년 11월 30일 발행), NATURE VOL 392 476~479 페이지(1998년 4월 2일 발행) 등에 기재되어 있는, 메소겐기와 카이랄 부위를 가지는 스페이서로 이루어지는 중합성 카이랄 화합물, 혹은 일본국 특허공표 2004-504285호 공보, 일본국 특허공개 2007-248945호 공보에 기재되어 있는, 비나프틸기를 포함하는 중합성 카이랄 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도, 나선 비틀림력(HTP)이 큰 카이랄 화합물이, 본 실시 형태의 중합성 액정 조성물에 바람직하다.
카이랄 화합물 중, 나선 비틀림력(HTP)이 큰 카이랄 화합물로서, 하기 일반식 (3-1)~일반식 (3-4)를 들 수 있으며, 일반식 (3-1)~일반식 (3-3)으로부터 선택되는 카이랄 화합물을 이용하는 것이 보다 바람직하고, 일반식 (3-1)~일반식 (3-3)으로부터 선택되는 카이랄 화합물 중 하기 일반식 (3-a)로 표시되는 중합성기를 가지는 중합성 카이랄 화합물을 이용하는 것이 특히 바람직하고, 일반식 (3-1)에서 R3a 및 R3b가 (P1)인 화합물이, 특히 보다 바람직하다.
Figure pct00040
식 중, Sp3a, 및, Sp3b는 각각 독립적으로 탄소 원자수 0~18의 알킬렌기를 나타내고, 그 알킬렌기는 1개 이상의 할로겐 원자, CN기, 또는 중합성 관능기를 가지는 탄소 원자수 1~8의 알킬기에 의해 치환되어 있어도 되고, 이 기 중에 존재하는 1개의 CH2기 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 CH2기는 각각 서로 독립적으로, 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않는 형태로, -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -SCO-, -COS- 또는 -C≡C-에 의해 치환되어 있어도 되고,
A1, A2, A3, A4, A5 및 A6은 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 1,4-시클로헥세닐기, 테트라히드로피란-2,5-디일기, 1,3-디옥산-2,5-디일기, 테트라히드로티오피란-2,5-디일기, 1,4-비시클로(2,2,2)옥틸렌기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기, 피리딘-2,5-디일기, 피리미딘-2,5-디일기, 피라진-2,5-디일기, 티오펜-2,5-디일기-, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기, 2,6-나프틸렌기, 페난트렌-2,7-디일기, 9,10-디히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,2,3,4,4a,9,10a-옥타히드로페난트렌-2,7-디일기, 1,4-나프틸렌기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜-2,6-디일기, 벤조[1,2-b:4,5-b']디셀레노펜-2,6-디일기, [1]벤조티에노[3,2-b]티오펜-2,7-디일기, [1]벤조셀레노페노[3,2-b]셀레노펜-2,7-디일기, 또는 플루오렌-2,7-디일기를 나타내고, 치환기로서 1개 이상의 F, Cl, CF3, OCF3, CN기, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일기, 탄소 원자수 1~8의 알카노일옥시기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시카르보닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기, 탄소 원자수 2~8의 알케노일기, 및/또는, 탄소 원자수 2~8의 알케노일옥시기를 가지고 있어도 된다. A1, A2, A3, A4, A5 및 A6은 각각 독립적으로, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기 또는 2,6-나프틸렌기를 나타내는 것이 바람직하고, 치환기로서 1개 이상의 F, CN기, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기를 가지고 있어도 된다.
n, l, k 및 s는 각각 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고,
Z0, Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, 및, Z6은 각각 독립적으로, -COO-, -OCO-, -CH2CH2-, -OCH2-, -CH2O-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH2CH2COO-, -CH2CH2OCO-, -COOCH2CH2-, -OCOCH2CH2-, -CONH-, -NHCO-, 탄소수 2~10의 할로겐 원자를 가져도 되는 알킬기 또는 단결합을 나타내고,
n5, 및, m5는 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타내고,
R3a 및 R3b는, 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기 또는 탄소 원자수 1~18의 알킬기를 나타내지만, 그 알킬기는 1개 이상의 할로겐 원자 또는 CN에 의해 치환되어 있어도 되고, 이 기 중에 존재하는 1개의 CH2기 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 CH2기는 각각 서로 독립적으로, 산소 원자가 서로 직접 결합하지 않는 형태로, -O-, -S-, -NH-, -N(CH3)-, -CO-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -SCO-, -COS- 또는 -C≡C-에 의해 치환되어 있어도 되고,
혹은 R3a 및 R3b는 일반식 (3-a)
Figure pct00041
(식 중, P3a는 중합성 관능기를 나타낸다.)
P3a는, 하기의 식 (P-1) 내지 식 (P-20)으로 표시되는 중합성기로부터 선택되는 치환기를 나타내는 것이 바람직하다.
Figure pct00042
이들 중합성 관능기 중, 중합성 및 저장 안정성을 높이는 관점에서, 식 (P-1) 또는 식 (P-2), (P-7), (P-12), (P-13)이 바람직하고, 식 (P-1), (P-7), (P-12)가 보다 바람직하다.
중합성 카이랄 화합물의 구체적 예로서는, 화합물 (3-5)~(3-26)의 화합물을 들 수 있지만, 하기의 화합물로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00043
Figure pct00044
Figure pct00045
Figure pct00046
Figure pct00047
Figure pct00048
식 중, m, n, k, l은 각각 독립적으로 1~18의 정수를 나타내고, R1~R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1~6의 알킬기, 탄소수 1~6의 알콕시기, 카르복시기, 시아노기를 나타낸다. 이들 기가 탄소수 1~6의 알킬기, 혹은 탄소수 1~6의 알콕시기인 경우, 전부가 미치환이거나, 혹은 1개 또는 2개 이상의 할로겐 원자에 의해 치환되어 있어도 된다.
상기 일반식 (3-5)~일반식 (3-26)로 표시되는 중합성 카이랄 화합물 중, 나선 비틀림력(HTP)이 큰 카이랄 화합물로서 일반식 (3-5)~일반식 (3-9), 일반식 (3-12)~일반식 (3-14), 일반식 (3-16)~일반식 (3-18), (3-25), 및 (3-26)으로 표시되는 중합성 카이랄 화합물을 이용하는 것이 특히 바람직하고, (3-8), (3-25), 및 (3-26)으로 표시되는 중합성 카이랄 화합물을 이용하는 것이 또한 특히 바람직하다.
얻어지는 광학 필름에 콜레스테릭성을 갖게 하며, 또한, 투과성이 양호한 광학 필름을 얻기 위해, 본 실시 형태에 있어서의 중합성 액정 조성물에는, 상기 카이랄 화합물을 중합성 액정 조성물에 이용하는 중합성 액정 화합물의 합계 100질량부에 대해, 0.5~20질량부 이용하는 것이 바람직하고, 1~15질량부 이용하는 것이 보다 바람직하고, 1.5~10질량부 이용하는 것이 특히 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서의 중합성 액정 조성물은 광중합 개시제를 함유하는 것이 바람직하다. 이와 같은 광중합 개시제로서는, 본 실시 형태의 조성에 있어서는, 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제 또는 α-아미노알킬페논계 개시제인 것이 내열성의 점에서 바람직하다. 이와 같은 광중합 개시제로서는, 구체적으로는, 아실포스핀옥사이드계 광중합 개시제로서는, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드(BASF사제 「이르가큐어 TPO」), 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드(BASF사제 「이르가큐어 819」), α-아미노알킬페논계 개시제로서는, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온(BASF사제 「이르가큐어 907」), 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄온-1(BASF사제 「이르가큐어 369E」), 2-(디메틸아미노)-2-[(4-메틸페닐)메틸]-1-[4-(4-모르폴리닐)페닐]-1-부탄온(BASF사제 「이르가큐어 379」)을 들 수 있다.
또, 상기의 광중합 개시제를 병용해도 되고, 이와 같은 광중합 개시제로서는, 「루시린 TPO」, 「다로큐어 1173」, 「다로큐어 MBF」나 LAMBSON사제의 「에사큐어 1001M」, 「에사큐어 KIP150」, 「스피드큐어 BEM」, 「스피드큐어 BMS」, 「스피드큐어 MBP」, 「스피드큐어 PBZ」, 「스피드큐어 ITX」, 「스피드큐어 DETX」, 「스피드큐어 EBD」, 「스피드큐어 MBB」, 「스피드큐어 BP」나 일본 화약사제의 「카야큐어 DMBI」, 일본 시버 헤그너사제(현 DKSH사)의 「TAZ-A」, ADEKA사제의 「아데카옵토머 SP-152」, 「아데카옵토머 SP-170」, 「아데카옵토머 N-1414」, 「아데카옵토머 N-1606」, 「아데카옵토머 N-1717」, 「아데카옵토머 N-1919」, UCC사제의 「사이라큐어 UVI-6990」, 「사이라큐어 UVI-6974」나 「사이라큐어 UVI-6992」, 아사히 전화공업사제의 「아데카옵토머 SP-150, SP-152, SP-170, SP-172」나 로디아제의 「PHOTOINITIATOR 2074」, BASF사제의 「이르가큐어 250」, GE 실리콘즈사제의 「UV-9380C」, 미도리 화학사제의 「DTS-102」 등을 들 수 있다.
광중합 개시제의 사용량은 중합성 액정 조성물 중에 함유하는 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대해 0.1~10질량부인 것이 바람직하고, 0.5~7질량부가 특히 바람직하다. 광학 이방체의 경화성을 높이기 위해서는 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대해 3질량부 이상의 광중합 개시제를 이용하는 것이 바람직하다. 이들은, 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상 혼합하여 사용할 수도 있으며, 또, 증감제 등을 첨가해도 된다.
본 실시 형태에 있어서의 중합성 액정 조성물에 유기용제를 첨가해도 된다. 이용하는 유기용제로서는 특별히 한정은 없지만, 중합성 액정 화합물이 양호한 용해성을 나타내는 유기용제가 바람직하고, 100℃ 이하의 온도에서 건조할 수 있는 유기용제인 것이 바람직하다. 그와 같은 용제로서는, 예를 들면, 톨루엔, 크실렌, 쿠멘, 메시틸렌 등의 방향족계 탄화수소, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용제, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK), 시클로헥산온, 시클로펜탄온 등의 케톤계 용제, 테트라히드로퓨란, 1,2-디메톡시에탄, 아니솔 등의 에테르계 용제, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 아미드계 용제, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, γ-부티로락톤 및 클로로벤젠 등을 들 수 있다. 이들은, 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상 혼합하여 사용할 수도 있지만, 케톤계 용제, 에테르계 용제, 에스테르계 용제 및 방향족 탄화수소계 용제 중 어느 1종류 이상을 이용하는 것이 용액 안정성의 점에서 바람직하다.
본 실시 형태에 이용되는 조성물은 유기용제를 이용한 용액으로 하면 기판에 대해 도포할 수 있다. 중합성 액정 조성물에 이용하는 유기용제의 비율은, 도포한 상태를 현저하게 손상시키지 않는 한은 특별히 제한은 없지만, 중합성 액정 조성물을 함유하는 용액 중의 유기용제의 합계량이 10~95질량%인 것이 바람직하고, 12~90질량%인 것이 더 바람직하고, 15~85질량%인 것이 특히 바람직하다.
유기용제에 중합성 액정 조성물을 용해할 때에는, 균일하게 용해시키기 위해, 가열 교반하는 것이 바람직하다. 가열 교반 시의 가열 온도는, 이용하는 조성물의 유기용제에 대한 용해성을 고려하여 적절히 조절하면 되지만, 생산성의 점에서 15℃~110℃가 바람직하고, 15℃~105℃가 보다 바람직하고, 15℃~100℃가 더 바람직하고, 20℃~90℃로 하는 것이 특히 바람직하다.
또, 용제를 첨가할 때에는 분산 교반기에 의해 교반 혼합하는 것이 바람직하다. 분산 교반기로서 구체적으로는, 디스퍼, 프로펠러, 터빈날개 등 교반날개를 가지는 분산기, 페인트 셰이커, 유성식 교반 장치, 진탕기, 셰이커 또는 로터리 에바포레이터 등을 사용할 수 있다. 그 외에는, 초음파 조사 장치를 사용할 수 있다.
용제를 첨가할 때의 교반 회전수는, 이용하는 교반 장치에 따라 적절히 조정하는 것이 바람직하지만, 균일한 중합성 액정 조성물 용액으로 하기 위해 교반 회전수를 10rpm~1000rpm으로 하는 것이 바람직하고, 50rpm~800rpm으로 하는 것이 보다 바람직하고, 150rpm~600rpm으로 하는 것이 특히 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서의 중합성 액정 조성물에는, 중합 금지제를 첨가하는 것이 바람직하다. 중합 금지제로서는, 페놀계 화합물, 퀴논계 화합물, 아민계 화합물, 티오에테르계 화합물, 니트로소 화합물 등을 들 수 있다.
페놀계 화합물로서는, p-메톡시페놀, 크레졸, t-부틸카테콜, 3,5-디-t-부틸-4-히드록시톨루엔, 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-t-부틸페놀), 4,4'-티오비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 4-메톡시-1-나프톨, 4,4'-디알콕시-2,2'-비-1-나프톨 등을 들 수 있다.
퀴논계 화합물로서는, 히드로퀴논, 메틸히드로퀴논, tert-부틸히드로퀴논, p-벤조퀴논, 메틸-p-벤조퀴논, tert-부틸-p-벤조퀴논, 2,5-디페닐벤조퀴논, 2-히드록시-1,4-나프토퀴논, 1,4-나프토퀴논, 2,3-디클로로-1,4-나프토퀴논, 안트라퀴논, 디페노퀴논 등을 들 수 있다.
아민계 화합물로서는, p-페닐렌디아민, 4-아미노디페닐아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N-i-프로필-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민, 디페닐아민, N-페닐-β-나프틸아민, 4,4'-디쿠밀-디페닐아민, 4,4'-디옥틸-디페닐아민 등을 들 수 있다.
티오에테르계 화합물로서는, 페노티아진, 디스테아릴티오디프로피오네이트 등을 들 수 있다.
니트로소계 화합물로서는, N-니트로소디페닐아민, N-니트로소페닐나프틸아민, N-니트로소디나프틸아민, p-니트로소페놀, 니트로소벤젠, p-니트로소디페닐아민, α-니트로소-β-나프톨 등, N,N-디메틸p-니트로소아닐린, p-니트로소디페닐아민, p-니트론디메틸아민, p-니트론-N,N-디에틸아민, N-니트로소에탄올아민, N-니트로소디-n-부틸아민, N-니트로소-N-n-부틸-4-부탄올아민, N-니트로소-디이소판올아민, N-니트로소-N-에틸-4-부탄올아민, 5-니트로소-8-히드록시퀴놀린, N-니트로소모르폴린, N-니트로소-N-페닐히드록실아민암모늄염, 니트로소벤젠, 2,4,6-트리-tert-부틸니트론벤젠, N-니트로소-N-메틸-p-톨루엔설폰아미드, N-니트로소-N-에틸우레탄, N-니트로소-N-n-프로필우레탄, 1-니트로소-2-나프톨, 2-니트로소-1-나프톨, 1-니트로소-2-나프톨-3,6-설폰산나트륨, 2-니트로소-1-나프톨-4-설폰산나트륨, 2-니트로소-5-메틸아미노페놀염산염, 2-니트로소-5-메틸아미노페놀염산염 등을 들 수 있다.
중합 금지제의 첨가량은 중합성 액정 조성물에 대해 0.01~1.0질량%인 것이 바람직하고, 0.05~0.5질량%인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서의 중합성 액정 조성물에는, 광중합 개시제와 함께, 열중합 개시제를 병용해도 된다. 열중합 개시제로서는 공지 관용의 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 메틸아세토아세테이트퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 1,1-비스(t-헥실퍼옥시)3,3,5-트리메틸시클로헥산, p-펜타하이드로퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 이소부틸퍼옥사이드, 디(3-메틸-3-메톡시부틸)퍼옥시디카보네이트, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로헥산 등의 유기 과산화물, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 등의 아조니트릴 화합물, 2,2'-아조비스(2-메틸-N-페닐프로피온-아미딘)디하이드로클로라이드 등의 아조아미딘 화합물, 2,2'아조비스{2-메틸-N-[1,1-비스(히드록시메틸)-2-히드록시에틸]프로피온아미드} 등의 아조아미드 화합물, 2,2'아조비스(2,4,4-트리메틸펜탄) 등의 알킬아조 화합물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 와코 순약공업 주식회사제의 「V-40」, 「VF-096」, 일본 유지 주식회사(현 니치유 주식회사)의 「퍼헥실 D」, 「퍼헥실 I」 등을 들 수 있다.
열중합 개시제의 사용량은 중합성 액정 조성물 중에 함유하는 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대해 0.1~10질량부가 바람직하고, 0.5~5질량부가 특히 바람직하다. 이들은, 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 실시 형태에 있어서의 중합성 액정 조성물은, 광학 이방체로 한 경우의 막두께 불균일을 저감시키기 위해 계면 활성제를 적어도 1종류 이상 함유해도 된다. 함유할 수 있는 계면 활성제로서는, 알킬카르본산염, 알킬인산염, 알킬설폰산염, 플루오로알킬카르본산염, 플루오로알킬인산염, 플루오로알킬설폰산염, 폴리옥시에틸렌 유도체, 플루오로알킬에틸렌옥시드 유도체, 폴리에틸렌글리콜 유도체, 알킬암모늄염, 플루오로알킬암모늄염류 등을 들 수 있으며, 특히 불소계나 아크릴계 계면 활성제가 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서 계면 활성제는, 필수 성분은 아니지만, 첨가하는 경우, 계면 활성제의 첨가량은 중합성 액정 조성물 중에 함유하는 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대해, 0.01~2질량부인 것이 바람직하고, 0.05~0.5질량부인 것이 보다 바람직하다.
또, 상기 계면 활성제를 사용함으로써, 본 실시 형태의 중합성 액정 조성물을 광학 이방체로 한 경우, 공기 계면의 틸트각을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 중합성 액정 조성물은, 광학 이방체로 한 경우의 공기 계면의 틸트각을 효과적으로 줄이는 효과를 가지는, 상기 계면 활성제 이외로서, 하기 일반식 (7)로 표시되는 반복 단위를 가지는 중량 평균 분자량이 100 이상인 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00049
식 중, R11, R12, R13 및 R14는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자 또는 탄소 원자수 1~20의 탄화수소기를 나타내고, 그 탄화수소기 중의 수소 원자는 1개 이상의 할로겐 원자로 치환되어 있어도 된다.
일반식 (7)로 표시되는 적합한 화합물로서, 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 파라핀, 유동 파라핀, 염소화폴리프로필렌, 염소화파라핀, 염소화 유동 파라핀 등을 들 수 있다.
일반식 (7)로 표시되는 화합물의 첨가량은 중합성 액정 조성물 중에 함유하는 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대해, 0.01~1질량부인 것이 바람직하고, 0.05~0.5질량부인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 중합성 액정 조성물은, 중합성기를 가지지만 액정 화합물이 아닌 화합물을 첨가할 수도 있다. 이와 같은 화합물로서는, 통상, 이 기술 분야에서 중합성 모노머 혹은 중합성 올리고머로서 인식되는 것이면 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 중합성기를 가지는 비액정성 화합물의 첨가량은 중합성 액정 조성물 중에 함유하는 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대해, 0.01~15질량부인 것이 바람직하고, 0.05~10질량부인 것이 보다 바람직하고, 특히 0.05~5질량부가 바람직하다. 구체적으로는, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐옥실에틸(메타)아크릴레이트, 이소보르닐옥실에틸(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트, 아다만틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아다만틸(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐옥시에틸(메타)아크릴레이트, 메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 에틸카르비톨(메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 2-페녹시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, ω-카르복시-폴리카프로락톤(n≒2)모노아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시에틸(메타)아크릴레이트, (2-메틸-2-에틸-1,3-디옥소란-4-일)메틸(메타)아크릴레이트, (3-에틸옥세탄-3-일)메틸(메타)아크릴레이트, o-페닐페놀에톡시(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노(메타)아크릴레이트, 디에틸아미노(메타)아크릴레이트, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 2,2,3,4,4,4-헥사플루오로부틸(메타)아크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸(메타)아크릴레이트, 2-(퍼플루오로부틸)에틸(메타)아크릴레이트, 2-(퍼플루오로헥실)에틸(메타)아크릴레이트, 1H,1H,3H-테트라플루오로프로필(메타)아크릴레이트, 1H,1H,5H-옥타플루오로펜틸(메타)아크릴레이트, 1H,1H,7H-도데카플루오로헵틸(메타)아크릴레이트, 1H-1-(트리플루오로메틸)트리플루오로에틸(메타)아크릴레이트, 1H,1H,3H-헥사플루오로부틸(메타)아크릴레이트, 1,2,2,2-테트라플루오로-1-(트리플루오로메틸)에틸(메타)아크릴레이트, 1H,1H-펜타데카플루오로옥틸(메타)아크릴레이트, 1H,1H,2H,2H-트리데카플루오로옥틸(메타)아크릴레이트, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸프탈산, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸헥사히드로프탈산, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸인산, 아크릴로일모르폴린, 디메틸아크릴아미드, 디메틸아미노프로필아크릴아미드, 이로프로필아크릴아미드, 디에틸아크릴아미드, 히드록시에틸아크릴아미드, N-아크릴로일옥시에틸헥사히드로프탈이미드 등의 모노(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸디올디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 비스페놀A디(메타)아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올디(메타)아크릴레이트, 9,9-비스[4-(2-아크릴로일옥시에톡시)페닐]플루오렌, 글리세린디(메타)아크릴레이트, 2-히드록시-3-아크로일옥시프로필메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르의 아크릴산 부가물, 1,4-부탄디올디글리시딜에테르의 아크릴산 부가물 등의 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에톡시화이소시아눌산트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, ε-카프로락톤 변성 트리스-(2-아크릴로일옥시에틸)이소시아누레이트 등의 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트 등의 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 올리고머형의 (메타)아크릴레이트, 각종 우레탄아크릴레이트, 각종 매크로 모노머, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 디에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 글리세린디글리시딜에테르, 비스페놀A디글리시딜에테르 등의 에폭시 화합물, 말레이미드 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 실시 형태에 있어서의 중합성 액정 조성물은, 광학 이방체로 한 경우의 기재와의 밀착성을 보다 향상시키기 위해, 연쇄 이동제를 첨가하는 것도 바람직하다. 연쇄 이동제로서는, 티올 화합물이 바람직하고, 모노티올, 디티올, 트리티올, 테트라티올 화합물이 보다 바람직하고, 트리티올 화합물이 보다 더 바람직하다. 구체적으로는 하기 일반식 (8-1)~(8-13)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00050
Figure pct00051
Figure pct00052
식 중, R65는 탄소 원자수 2~18의 알킬기를 나타내고, 그 알킬기는 직쇄여도 되고 분기쇄여도 되며, 그 알킬기 중의 하나 이상의 메틸렌기는 산소 원자, 및 유황 원자가 서로 직접 결합하지 않는 것으로서, 산소 원자, 유황 원자, -CO-, -OCO-, -COO-, 또는 -CH=CH-로 치환되어 있어도 되고, R66은 탄소 원자수 2~18의 알킬렌기를 나타내고, 그 알킬렌기 중의 하나 이상의 메틸렌기는 산소 원자, 및 유황 원자가 서로 직접 결합하지 않는 것으로서, 산소 원자, 유황 원자, -CO-, -OCO-, -COO-, 또는 -CH=CH-로 치환되어 있어도 된다.
또, 티올 이외의 연쇄 이동제로서, α-메틸스티렌다이머도 적합하게 이용된다. 연쇄 이동제의 첨가량은 중합성 액정 조성물 중에 함유하는 중합성 액정 화합물의 함유량 100질량부에 대해, 0.5~10질량부인 것이 바람직하고, 1.0~5.0질량부인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 중합성 액정 조성물에는, 필요에 따라 색소를 함유할 수 있다. 이용하는 색소는, 특별히 한정은 없고, 배향성을 흩트리지 않는 범위에서 공지 관용의 것을 함유할 수 있다.
상기 색소로서는, 예를 들면, 2색성 색소, 형광 색소 등을 들 수 있다. 그와 같은 색소로서는, 예를 들면, 폴리아조 색소, 안트라퀴논 색소, 시아닌 색소, 프탈로시아닌 색소, 페릴렌 색소, 페리논 색소, 스쿠아릴륨 색소 등을 들 수 있지만, 첨가하는 관점에서, 상기 색소는 액정성을 나타내는 색소가 바람직하다. 예를 들면, 미국 특허 제2,400,877호 공보, Dreyer J. F., Phys. and Colloid Chem., 1948, 52, 808., "The Fixing of Molecular Orientation", Dreyer J. F., Journal de Physique, 1969, 4, 114., "Light Polarization from Films of Lyotropic Nematic Liquid Crystals", 및, J. Lydon, "Chromonics" in " Handbook of Liquid Crystals Vol. 2B:Low Molecular Weight Liquid Crystals II", D. Demus, J. Goodby, G. W. Gray, H. W. Spiessm, V. Villed, Willey-VCH, P. 981-1007(1998), Dichroic Dyes for Liquid Crystal Display A. V. lvashchenko CRC Press, 1994년, 및 「기능성 색소 시장의 신전개」, 제１장, 1페이지, 1994년, CMC 주식회사 발광, 등에 기재된 색소를 사용할 수 있다.
2색성 색소로서는, 예를 들면, 이하의 식 (d-1)~식 (d-8)
Figure pct00053
Figure pct00054
을 들 수 있다. 상기 2색성 색소 등의 색소의 첨가량은, 분체 혼합물에 포함되는 중합성 액정 화합물의 총량 100질량부에 대해, 0.001~10질량부인 것이 바람직하고, 0.01~5질량부인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 중합성 액정 조성물에는, 필요에 따라 필러를 함유할 수 있다. 이용하는 필러는, 특별히 한정은 없고, 얻어진 중합물의 열전도성이 저하하지 않는 범위에서 공지 관용의 것을 함유할 수 있다. 구체적으로는, 알루미나, 티탄화이트, 수산화알루미늄, 탈크, 클레이, 마이카, 티탄산바륨, 산화아연, 유리섬유 등의 무기질 충전재, 은분, 구리분 등의 금속 분말이나 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 질화갈륨, 탄화규소, 마그네시아(산화알루미늄), 알루미나(산화알루미늄), 결정성 실리카(산화규소), 용융 실리카(산화규소) 등등의 열전도성 필러, 은나노 입자 등을 들 수 있다.
또한 물성 조정을 위해, 목적에 따라, 액정성이 없는 중합성 화합물, 틱소제, 자외선 흡수제, 적외선 흡수제, 항산화제, 표면 처리제 등의 첨가제를 액정의 배향능을 현저하게 저하시키지 않는 정도 첨가할 수 있다.
다음에, 본 실시 형태의 광학 필름은, 이상 상세히 서술한 중합성 액정 조성물의 경화물로 구성되는 것이다. 본 실시 형태의 중합성 액정 조성물로부터 광학 필름을 제조하는 방법으로서는, 구체적으로는, 중합성 액정 조성물을, 기재 상에 도포, 건조시킨 후, 자외선 조사하는 방법을 들 수 있다.
본 실시 형태의 광학 필름에 이용되는 기재는, 액정 디바이스, 디스플레이, 광학 부품이나 광학 필름에 통상 사용하는 기재이며, 본 실시 형태의 중합성 액정 조성물의 도포 후의 건조 시에 있어서의 가열에 견딜 수 있는 내열성을 가지는 재료이면, 특별히 제한은 없다. 그와 같은 기재로서는, 유리 기재, 금속 기재, 세라믹스 기재나 플라스틱 기재 등의 유기 재료를 들 수 있다. 특히 기재가 유기 재료인 경우, 셀룰로오스 유도체, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트(아크릴 수지), 폴리아릴레이트, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리페닐렌설피드, 폴리페닐렌에테르, 나일론 또는 폴리스티렌등을 들 수 있다. 그 중에서도 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀, 셀룰로오스 유도체, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트 등의 플라스틱 기재가 바람직하고, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀, 셀룰로오스 유도체 등의 기재가 더 바람직하고, 폴리에스테르로서 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)를 이용하고, 폴리올레핀으로서 COP(시클로올레핀폴리머)를 이용하고, 셀룰로오스 유도체로서 TAC(트리아세틸셀룰로오스)를 이용하고, 폴리아크릴레이트로서 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트)를 이용하는 것이 특히 바람직하다. 기재의 형상으로서는, 평판 외에, 곡면을 가지는 것이어도 된다. 이들 기재는, 필요에 따라, 전극층, 반사 방지 기능, 반사 기능을 가지고 있어도 된다.
본 실시 형태의 중합성 액정 조성물의 도포성이나 접착성 향상을 위해, 이들 기재의 표면 처리를 행해도 된다. 표면 처리로서, 오존 처리, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 실란 커플링 처리 등을 들 수 있다. 또, 광의 투과율이나 반사율을 조절하기 위해, 기재 표면에 유기 박막, 무기 산화물 박막이나 금속 박막 등을 증착 등 방법에 의해 형성하거나, 혹은, 광학적인 부가 가치를 더하기 위해, 기재가 픽업 렌즈, 로드 렌즈, 광디스크, 위상차 필름, 광확산 필름, 컬러 필터, 등이어도 된다. 그 중에서도 부가 가치가 보다 높아지는 픽업 렌즈, 위상차 필름, 광확산 필름, 컬러 필터는 바람직하다.
또, 상기 기재로서는, 본 실시 형태의 중합성 액정 조성물을 도포 건조했을 때에 중합성 액정 조성물이 배향하도록, 유리 기재 단독, 혹은 기재 상에 배향막이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 배향 처리로서는, 연신 처리, 러빙 처리, 편광자외가시광 조사 처리, 이온 빔 처리 등을 들 수 있다. 배향막을 이용하는 경우, 배향막은 공지 관용의 것이 이용된다. 그와 같은 배향막으로서는, 폴리이미드, 폴리아미드, 레시틴, 수산기, 카르본산기 또는 설폰산기를 함유하는 친수성 폴리머나, 또 친수성의 무기 화합물, 광배향막 등을 이용할 수 있다. 친수성 폴리머로서는, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산소다, 폴리메타크릴산, 폴리알긴산소다, 폴리카복시메틸셀룰로오스소다염, 풀루란, 폴리스티렌설폰산을 들 수 있다. 또, 친수성의 무기 화합물로서는, Si, Al, Mg, Zr 등의 산화물이나 불화물 등의 무기 화합물을 들 수 있다. 친수성의 기재는 광학 이방체의 광학축을 기재에 대해 법선 방향으로 거의 평행하게 배향시키기 위해 유효한 것이기 때문에, 포지티브C플레이트의 광학 이방체를 얻기 위해 바람직하지만, 친수성의 기재에 러빙 처리한 경우에는 수평 배향막으로서 작용하기 때문에, 친수성 폴리머층에 있어서 러빙 처리는 수직 배향성에 악영향을 미치기 때문에 포지티브C플레이트의 광학 필름을 얻기 위해서는 바람직하지 않다.
상기한 기재에 본 실시 형태의 중합성 액정 조성물을 도포하는 방법으로서는, 어플리케이터법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 다이렉트 그래비어 코팅법, 리버스 그래비어 코팅법, 플렉소 코팅법, 잉크젯법, 다이 코팅법, 캡 코팅법, 딥 코팅법, 슬릿 코팅법 등, 공지 관용의 방법을 행할 수 있다. 중합성 액정 조성물을 도포 후, 필요에 따라 중합성 액정 조성물에 함유되는 용제를 가열 건조시킨다.
본 실시 형태의 중합성 액정 조성물의 중합 조작에 대해서는, 중합성 액정 조성물 중의 액정 화합물이 기재에 대해 콜레스테릭 배향한 상태로 일반적으로 자외선 등의 광조사, 혹은 가열에 의해 행해진다. 중합을 광조사로 행하는 경우는, 구체적으로는 390nm 이하의 자외광을 조사하는 것이 바람직하고, 250~370nm의 파장의 광을 조사하는 것이 가장 바람직하다. 단, 390nm 이하의 자외광에 의해 중합성 액정 조성물이 분해 등을 일으키는 경우는, 390nm 이상의 자외광으로 중합 처리를 행하는 편이 바람직한 경우도 있다. 이 광은, 확산광이며, 또한 편광하고 있지 않는 광인 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 중합성 액정 조성물을 중합시키는 방법으로서는, 활성 에너지선을 조사하는 방법이나 열중합법 등을 들 수 있지만, 가열을 필요로 하지 않고, 실온에서 반응이 진행되기 때문에 활성 에너지선을 조사하는 방법이 바람직하고, 그 중에서도, 조작이 간편하기 때문에, 자외선 등의 광을 조사하는 방법이 바람직하다.
조사 시의 온도는, 본 실시 형태의 중합성 액정 조성물이 액정상을 유지할 수 있는 온도로 하여, 중합성 액정 조성물의 열중합의 유기(誘起)를 피하기 위해, 가능한 한 50℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
자외선 등의 광을 조사하는 경우에 있어서, 그 조사 강도, 및 조사 에너지는 얻어지는 광학 필름의 내열성에 크게 영향을 미친다. 조사 강도, 또는 조사 에너지가 너무 약하면 중합 반응이 완료되지 않는 부분이 발생하여, 내열성에 영향을 주고, 조사 강도, 또는 조사 에너지가 너무 강해도, 층의 깊이 방향에 대해 중합 정도의 차이가 발생하여, 마찬가지로 내열성에 영향을 미친다. 조사 강도로서는, 30~2,000mW/cm2의 UVA광(UVA는 315~380nm의 자외광)의 자외광을 조사하는 것이 바람직하고, 50~1,500mW/cm2의 UVA광의 자외광을 조사하는 것이 보다 바람직하고, 120~1,000mW/cm2의 UVA광의 자외광을 조사하는 것이 보다 더 바람직하고, 250~1,000mW/cm2의 UVA광의 자외광을 조사하는 것이 가장 바람직하다. 조사 에너지로서는, 100~5,000mJ/cm2의 UVA광의 자외광을 조사하는 것이 바람직하고, 150~4,000mJ/cm2의 UVA광의 자외광을 조사하는 것이 보다 바람직하고, 200~3,000mJ/cm2의 UVA광의 자외광을 조사하는 것이 보다 더 바람직하고, 300~1,000mJ/cm2의 UVA광의 자외광을 조사하는 것이 가장 바람직하다. UV조사에 대해서는, 복수회 조사하는 방법이어도 되지만, 1회째의 조사 강도가 상기 UV강도인 것이 바람직하고, 또한 1회째의 조사 에너지가 상기 UV조사 에너지인 것이 보다 바람직하다.
또, 본 실시 형태에서는, 상기 일반식 (I-1)로 표시되는 2관능 중합성 액정 화합물과, 상기 일반식 (II-1)로 표시되는 단관능 중합성 액정 화합물을, 질량 기준으로, 존재 비율[(I-1)/(II-1)]이 90/10~50/50이 되는 비율로 이용하는 경우에, UVA의 자외선을 300~1,000mJ/cm2의 조사량으로 조사하는 것이, 내열성이 양호한 것이 되는 점에서 바람직하다.
본 실시 형태의 중합성 액정 조성물을 중합시켜 얻어지는 광학 필름은, 기판으로부터 박리하여 단체로 광학 필름으로서 사용하는 것도, 기판으로부터 박리하지 않고 그대로 광학 필름으로서 사용하는 것도 가능하다. 특히, 다른 부재를 오염시키기 어렵기 때문에, 피적층 기판으로서 사용하거나, 다른 기판에 붙여 사용할 때에 유용하다.
이와 같이 하여 얻어지는 광학 필름은, 콜레스테릭 반사막으로서 우수한 색순도를 발현시킬 수 있다. 이와 같은 콜레스테릭 반사막으로서는, 기재에 대해 봉형 액정성 화합물이 콜레스테릭 배향한 네가티브C플레이트, 특정 파장의 광을 반사하는 선택 반사 필름(밴드 스톱 필터), 봉형 액정성 화합물이 기재에 대해 수평 시에 배향하고 또한 비틀린 배향 상태를 취하는 비틀린 포지티브A플레이트로서 이용할 수 있다.
여기서 본 실시 형태의 콜레스테릭 액정층은, λ/4판, 및 이중 휘도 강화 필름(DBEF)과 적층함으로써, 광원으로부터의 광 중 불요색 만을 선택적으로 반사시켜 표시 소자로서 색순도를 높일 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 λ/2판(또는 λ/2층)은, 특별히 제한은 없고, 공지의 것을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 적절히 변경하여 바람직한 것을 이용할 수 있다.
당해 λ/2판은, 예를 들면, 상기 중합성 액정 화합물을 조합한 조성물의 경화물이나 투명 수지로 이루어지는 필름을 연신하여 얻어지는 것이다. 또, 상기 투명 수지로서는, 평균 막압 0.1mm로 전체 광선 투과율이 80% 이상인 것이면 사용할 수 있다. 예를 들면, 트리아세틸셀룰로오스 등의 아세테이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 쇄형 폴리올레핀계 수지, 지환식 구조를 가지는 중합체 수지(노르보르넨계 중합체, 단환의 환형 올레핀계 중합체, 환형 공역 디엔계 중합체, 비닐 지환식 탄화수소 중합체 및 이들의 수소 첨가물), 아크릴계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리염화비닐계 수지 등을 들 수 있다.
상기 투명 수지에는, 필요에 따라, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선 흡수제, 대전 방지제, 분산제 등의 공지의 첨가제를 첨가해도 된다.
(액정 패널)
다음에, 액정 표시 소자에 있어서의 액정 패널의 구조에 대해서 설명한다.
액정 패널(200A, 200B)의 바람직한 실시 형태를, 도 13~20을 이용하여 설명한다. 도 13은, 액정 표시부의 전극층(3)의 구조도의 모식도를 나타내고, 액정 패널(200A, 200B)의 전극 부분을 등가 회로에서 나타낸 모식도이며, 도 14 및 15는 화소 전극의 형상의 일례를 나타내는 모식도이며, 본 실시 형태의 일례로서, FFS형의 액정 표시 소자의 전극 구조를 나타내는 모식도이다. 도 17은, FFS형의 액정 표시 소자의 액정 패널의 단면을 나타내는 모식도이다. 또, 도 16은, 본 실시 형태의 일례로서, IPS형의 액정 표시 소자의 전극 구조를 나타내는 모식도이다. 도 18은, IPS형의 액정 표시 소자의 액정 패널의 단면을 나타내는 모식도이다. 또한, 도 19는, 본 실시 형태의 일례로서, VA형의 액정 표시 소자의 전극 구조를 나타내는 모식도이다. 도 20은, VA형의 액정 표시 소자의 액정 패널의 단면을 나타내는 모식도이다. 도 1, 2에 나타내는 바와 같이, 액정 패널(200A, 200B)에 대해 측면측 또는 배면측으로부터 조명하는 조명 수단으로서 백 라이트 유닛을 설치함으로써 액정 표시 소자로서 구동한다.
도 1, 2 및 도 13에 있어서, 전극층(3a, 3b)은, 1 이상의 공통 전극 및/또는 1 이상의 화소 전극을 구비하고 있다. 예를 들면, FFS형의 액정 표시 소자에서는, 화소 전극은, 절연층(예를 들면, 질화실리콘(SiN) 등)을 통하여 공통 전극 상에 배치되어 있고, VA형의 액정 표시 소자에서는, 화소 전극과 공통 전극은 액정층(5)을 통하여 대향해서 배치되어 있다.
화소 전극은 표시 화소마다 배치되고, 슬릿형의 개구부가 형성되어 있다. 공통 전극과 화소 전극은, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)에 의해 형성된 투명 전극이며, 전극층(3)은, 표시부에 있어서, 복수의 표시 화소가 배열하는 행을 따라 연장되는 게이트 버스 라인(GBL)(GBL1, GBL2···GBLm)과, 복수의 표시 화소가 배열하는 열을 따라 연장되는 소스 버스 라인(SBL)(SBL1, SBL2···SBLm)과, 게이트 버스 라인과 소스 버스 라인이 교차하는 위치 근방에 화소 스위치로서 박막 트랜지스터를 구비하고 있다. 또, 당해 박막 트랜지스터의 게이트 전극은 대응하는 게이트 버스 라인(GBL)과 전기적으로 접속되어 있으며, 당해 박막 트랜지스터의 소스 전극은 대응하는 신호선(SBL)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 박막 트랜지스터의 드레인 전극은, 대응하는 화소 전극과 전기적으로 접속되어 있다.
전극층(3)은, 복수의 표시 화소를 구동하는 구동 수단으로서, 게이트 드라이버와 소스 드라이버를 구비하고 있고, 상기 게이트 드라이버 및 상기 소스 드라이버는, 액정 표시부의 주위에 배치되어 있다. 또, 복수의 게이트 버스 라인은 게이트 드라이버의 출력 단자와 전기적으로 접속되고, 복수의 소스 버스 라인은 소스 드라이버의 출력 단자와 전기적으로 접속되어 있다.
게이트 드라이버는 복수의 게이트 버스 라인에 온 전압을 순차적으로 인가하고, 선택된 게이트 버스 라인에 전기적으로 접속된 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 온 전압을 공급한다. 게이트 전극에 온 전압이 공급된 박막 트랜지스터의 소스-드레인 전극 간이 도통한다. 소스 드라이버는, 복수의 소스 버스 라인의 각각에 대응하는 출력 신호를 공급한다. 소스 버스 라인에 공급된 신호는, 소스-드레인 전극 간이 도통한 박막 트랜지스터를 통하여 대응하는 화소 전극에 인가된다. 게이트 드라이버 및 소스 드라이버는, 액정 표시 소자의 외부에 배치된 표시 처리부(제어 회로라고도 칭한다)에 의해 동작이 제어된다.
본 실시 형태에 따른 표시 처리부는, 통상 구동 외에 구동 전력 저감을 위해 저주파 구동의 기능과 간헐 구동의 기능을 구비해도 되고, TFT액정 패널의 게이트 버스 라인을 구동하기 위한 LSI인 게이트 드라이버의 동작 및 TFT액정 패널의 소스 버스 라인을 구동하기 위한 LSI인 소스 드라이버의 동작을 제어하는 것이다. 또, 공통 전극에 공통 전압(VCOM)을 공급하여, 백 라이트 유닛의 동작도 제어하고 있다. 예를 들면, 본 실시 형태에 따른 표시 처리부는, 표시 화면 전체를 복수의 구획으로 나누어, 각각의 구획에 비추는 화상의 밝기에 맞추어 백 라이트의 광의 강도를 조정하는 로컬 디밍 수단을 가져도 된다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 소자에 있어서의 FFS형의 액정 패널의 예를 도 14, 도 15 및 도 17을 이용하여 설명한다.
도 14는, 화소 전극의 형상의 일례로서 빗형의 화소 전극을 나타낸 도면이며, 도 4 및 2에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 XIV선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 제1의 기판(2)의 표면에 형성되어 있는 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)은, 주사 신호를 공급하기 위한 복수의 게이트 버스 라인(26)과 표시 신호를 공급하기 위한 복수의 소스 버스 라인(25)이, 서로 교차하여 매트릭스형으로 배치되어 있다. 당해 복수의 게이트 버스 라인(26)과 당해 복수의 소스 버스 라인(25)에 의해 둘러싸인 영역에 의해, 액정 표시 장치의 단위 화소가 형성되고, 그 단위 화소 내에는, 화소 전극(21) 및 공통 전극(22)이 형성되어 있다. 게이트 버스 라인(26)과 소스 버스 라인(25)이 서로 교차하고 있는 교차부 근방에는, 소스 전극(27), 드레인 전극(24) 및 게이트 전극(28)을 포함하는 박막 트랜지스터가 설치되어 있다. 이 박막 트랜지스터는, 화소 전극(21)에 표시 신호를 공급하는 스위치 소자로서, 화소 전극(21)과 연결하고 있다. 또, 게이트 버스 라인(26)과 병행하여, 공통 라인(29)이 설치된다. 이 공통 라인(29)은, 공통 전극(22)에 공통 신호를 공급하기 위해, 공통 전극(22)과 연결하고 있다.
화소 전극(21)의 배면에는 절연층(18)(도시하지 않음)을 통하여 공통 전극(22)이 한면에 형성되어 있다. 그리고, 인접하는 공통 전극과 화소 전극의 최단 이격 경로의 수평 성분은 배향층들(또는 기판들)의 최단 이격 거리(셀 갭)보다 짧다. 상기 화소 전극의 표면에는 보호 절연막 및 배향층에 의해 피복되어 있는 것이 바람직하다. 여기서 말하는 「최단 이격 경로의 수평 성분」이란, 인접하는 공통 전극과 화소 전극을 잇는 최단 이격 경로를, 기판에 대해 수평 방향과 기판에 대해 수직 방향(=두께 방향)으로 분해한 성분 중, 기판에 대해 수평 방향의 성분을 말한다. 또한, 상기 복수의 게이트 버스 라인(26)과 복수의 소스 버스 라인(25)에 둘러싸인 영역에는 소스 버스 라인(25)을 통하여 공급되는 표시 신호를 저장하는 스토리지 커패시터(도시하지 않음)를 설치해도 된다.
또, 도 15는, 도 14의 변형예이며, 화소 전극의 형상의 일례로서 슬릿형의 화소 전극을 나타낸 도면이다. 당해 도 15에 나타내는 화소 전극(21)은, 대략 장방형의 평판체의 전극을, 당해 평판체의 중앙부 및 양단부가 삼각 형상의 노치부로 도려내어지고, 그 외의 부분은 대략 직사각형 틀형의 노치부로 도려내진 형상이다. 또한, 노치부의 형상은 특별히 제한되는 것이 아니라, 타원, 원형, 장방 형상, 능형, 삼각형, 또는 평행 사변형 등 공지의 형상의 노치부를 사용할 수 있다.
또한, 도 14 및 도 15에는, 한 화소에 있어서의 한 쌍의 게이트 버스 라인(26) 및 한 쌍의 소스 버스 라인(25) 만이 나타나 있다.
도 17은, 도 14 또는 도 15에 있어서의 III-III선 방향으로 액정 표시 소자를 절단한 단면도의 예의 하나이다. 제1의 배향층(4) 및 박막 트랜지스터(TFT)를 포함하는 전극층(3)이 한쪽면에 형성되고, 또한 다른쪽면에 제1의 편광층(1)이 형성된 제1의 기판(2)과, 제2의 배향층(6), 제2의 편광층(7), 광변환 필름(90)이 한쪽면에 형성된 제2의 기판(10)이 소정의 간격 G로 배향층들이 서로 마주보도록 이격하고 있으며, 이 제1의 기판(2)과 제2의 기판(10) 사이에 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)이 충전되어 있다. 제1의 기판(2)의 표면의 일부에 게이트 절연막(13), 박막 트랜지스터(14, 15, 16, 17, 19), 패시베이션막(18), 평탄화막(33), 공통 전극(22), 절연막(35), 화소 전극(21) 및 제1의 배향층(4)의 순서로 적층되어 있다. 도 17에서는, 패시베이션막(18)과 평탄막(33)의 2층을 따로 따로 설치한 예를 기재하고 있지만, 패시베이션막(18)과 평탄막(33)의 기능을 겸비하는 평탄화막을 한층 설치해도 된다. 또, 도 17에서는, 배향층(4, 6)을 구비하고 있는 예를 나타내고 있지만, 상기 도 2에서 나타낸 대로, 배향층(4, 6)을 형성하지 않아도 된다. 광변환 필름(90)은, 상술한 광변환층과 파장 선택성 투과층을 구비하고 있다.
상기 도 17에 있어서의 FFS형의 액정 패널에 있어서, 본 실시 형태에 따른 광변환 필름의 바람직한 실시 형태에 대해서 상술했지만, 이들 광변환 필름의 바람직한 실시 형태는, IPS형의 액정 표시 소자, VA형의 액정 표시 소자에 있어서의 광변환 필름(90)에도 적용할 수 있다.
도 17에 있어서, 박막 트랜지스터의 구조의 적합한 일 양태는, 기판(2) 표면에 형성된 게이트 전극(14)과, 당해 게이트 전극(14)을 덮고, 또한 상기 기판(2)의 대략 전면을 덮도록 설치된 게이트 절연층(13)과, 상기 게이트 전극(14)과 대향하도록 상기 게이트 절연층(13)의 표면에 형성된 반도체층(19)과, 상기 반도체층(19)의 표면의 일부를 덮도록 설치된 보호막(20)과, 상기 보호막(20) 및 상기 반도체층(19)의 한쪽의 측단부를 덮고, 또한 상기 기판(2) 표면에 형성된 상기 게이트 절연층(13)과 접촉하도록 설치된 드레인 전극(16)과, 상기 보호막(20) 및 상기 반도체층(19)의 다른쪽의 측단부를 덮고, 또한 상기 기판(2) 표면에 형성된 상기 게이트 절연층(13)과 접촉하도록 설치된 소스 전극(17)과, 상기 드레인 전극(16) 및 상기 소스 전극(17)을 덮도록 설치된 절연 보호층(18)을 가지고 있다. 게이트 전극(14)의 표면에 게이트 전극과의 단차를 없애는 등의 이유에 의해 양극 산화피막(도시하지 않음)을 형성해도 된다.
도 17에 나타내는 바와 같은 FFS형의 액정 표시 소자의 실시 형태에서는, 공통 전극(22)은 게이트 절연층(13) 상의 거의 전면에 형성된 평판형의 전극이며, 한편, 화소 전극(21)은 공통 전극(22)를 덮는 절연 보호층(18) 상에 형성된 빗형의 전극이다. 즉, 공통 전극(22)은 화소 전극(21)보다 제1의 기판(2)에 가까운 위치에 배치되고, 이들 전극은 절연 보호층(18)을 통하여 서로 겹쳐서 배치된다. 화소 전극(21)과 공통 전극(22)은, 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide) 등의 투명 도전성 재료에 의해 형성된다. 화소 전극(21)과 공통 전극(22)이 투명 도전성 재료에 의해 형성되기 때문에, 단위 화소 면적으로 개구되는 면적이 커져, 개구 비율 및 투과율이 증가한다.
또, 화소 전극(21)과 공통 전극(22)은, 이들 전극 간에 프린지 전계를 형성하기 때문에, 화소 전극(21)과 공통 전극(22) 사이의 전극 간 경로의 수평 성분(최소 이격 경로의 수평 성분이라고도 칭한다) R이, 제1의 기판(2)과 제2의 기판(10) 사이의 액정층(5)의 두께 G보다 작아지도록 형성된다. 여기서, 전극 간 경로의 수평 성분 R은 각 전극 간의 기판에 수평 방향의 거리를 나타낸다. 도 17에서는, 평판형의 공통 전극(22)과 빗형의 화소 전극(21)이 서로 겹쳐 있기 때문에, 최소 이격 경로의 수평 성분(또는 전극 간 거리):R=0이 되는 예가 나타나 있으며, 최소 이격 경로의 수평 성분 R이 제1의 기판(2)과 제2의 기판(10) 사이의 액정층의 두께(셀 갭이라고도 칭해진다):G보다 작아지기 때문에, 프린지의 전계(E)가 형성된다. 따라서, FFS형의 액정 표시 소자는, 화소 전극(21)의 빗형을 형성하는 라인에 대해 수직인 방향으로 형성되는 수평 방향의 전계와, 포물선형의 전계를 이용할 수 있다. 화소 전극(21)의 빗형 부분의 전극폭:l, 및, 화소 전극(21)의 빗형 부분의 간극의 폭:m은, 발생하는 전계에 의해 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있을 정도의 폭으로 형성하는 것이 바람직하다. 또, 화소 전극과 공통 전극의 최소 이격 경로의 수평 성분 R은, 절연막(35)의 (평균) 막두께 등으로 조정할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 소자에 있어서의 FFS형의 액정 패널의 변형예인 IPS형의 액정 패널의 예를 도 16 및 도 18을 이용하여 설명한다. IPS형의 액정 표시 소자에 있어서의 액정 패널의 구성은, 상기 도 1의 FFS형과 마찬가지로 편측의 기판 상에 전극층(3)(공통 전극과 화소 전극과 TFT를 포함한다)이 설치된 구조이며, 제1의 편광층(1)과, 제1의 기판(2)과, 전극층(3)과, 제1의 배향층(4)과, 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)과, 제2의 배향층(6)과, 제2의 편광층(7)과, 광변환 필름(90)과, 제2의 기판(10)이 순차적으로 적층된 구성이다.
도 16은, IPS형의 액정 표시부에 있어서의 도 13의 제1의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 XIV선으로 둘러싸인 영역의 일부를 확대한 평면도이다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 주사 신호를 공급하기 위한 복수의 게이트 버스 라인(26)과 표시 신호를 공급하기 위한 복수의 소스 버스 라인(25)에 의해 둘러싸인 영역 내(단위 화소 내)에서, 빗살형의 제1의 전극(예를 들면, 화소 전극)(21)과 빗살형의 제2의 전극(예를 들면, 공통 전극)(22)이 서로 헐겁게 끼워진 상태(양 전극이 일정 거리를 유지한 상태로 이격하여 서로 맞물린 상태)로 설치되어 있다. 그 단위 화소 내에는, 게이트 버스 라인(26)과 소스 버스 라인(25)이 서로 교차하고 있는 교차부 근방에는, 소스 전극(27), 드레인 전극(24) 및 게이트 전극(28)을 포함하는 박막 트랜지스터가 설치되어 있다. 이 박막 트랜지스터는, 제1의 전극(21)에 표시 신호를 공급하는 스위치 소자로서, 제1의 전극(21)과 연결하고 있다. 또, 게이트 버스 라인(26)과 병행하여, 공통 라인(Vcom)(29)이 설치된다. 이 공통 라인(29)은, 제2의 전극(22)에 공통 신호를 공급하기 위해, 제2의 전극(22)과 연결하고 있다.
도 18은, 도 16에 있어서의 III-III선 방향으로 IPS형의 액정 패널을 절단한 단면도이다. 제1의 기판(2) 상에는, 게이트 버스 라인(26)(도시하지 않음)을 덮고, 또한 제1의 기판(2)의 대략 전면을 덮도록 설치된 게이트 절연층(32)과, 게이트 절연층(32)의 표면에 형성된 절연 보호층(31)이 설치되고, 절연 보호막(31) 상에, 제1의 전극(화소 전극)(21) 및 제2의 전극(공통 전극)(22)이 이격하여 설치된다. 절연 보호층(31)은, 절연 기능을 가지는 층이며, 질화규소, 이산화규소, 규소산질화막 등으로 형성된다. 또, 제1의 배향층(4) 및 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)이 한쪽면에 형성되고, 또한 다른쪽면에 제1의 편광층(1)이 형성된 제1의 기판(2)과, 제2의 배향층(6), 제2의 편광층(7) 및 광변환층(9)이 한쪽면에 형성된 제2의 기판(10)이 소정의 간격으로 배향층들이 서로 마주보도록 이격하고 있으며, 이 공간에 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)이 충전되어 있다. 당해 광변환 필름(90)은, 상술한 광변환층과 파장 선택성 투과층을 구비하고 있다. 광변환 필름(90)의 설명은, 상기에서 설명했던 대로이다.
도 16 및 도 18에 나타내는 실시의 형태에서는, 제1의 전극(21) 및 제2의 전극(22)은, 절연 보호층(31) 상에, 즉 동일한 층 상에 형성된 빗형의 전극이며, 서로 이격하여 서로 맞물린 상태로 설치되어 있다. IPS형의 액정 표시부에서는, 제1의 전극(21)과 제2의 전극(22) 사이의 전극 간 거리 G와, 제1의 기판(2)과 제2의 기판(10) 사이의 액정층의 두께(셀 갭):H는, G≥H의 관계를 만족한다. 전극 간 거리:G란, 제1의 전극(21)과 제2의 전극(22) 사이의, 기판에 수평 방향의 최단 거리를 나타내고, 도 16 및 도 18에서 나타내는 예에 있어서는, 제1의 전극(21)과 제2의 전극(22)이 헐겁게 끼워져 번갈아 형성된 라인에 대해, 수평의 방향의 거리를 나타낸다. 제1의 기판(2)과 제2의 기판(10)의 거리:H란, 제1의 기판(2)과 제2의 기판(10) 사이의 액정층의 두께를 나타내고, 구체적으로는, 제1의 기판(2) 및 제2의 기판(10)의 각각에 설치된 배향층(4)(최표면) 간의 거리(즉 셀 갭), 액정층의 두께를 나타낸다.
또, 도 18에서는, 배향층(4, 6)을 구비하고 있는 예를 나타내고 있지만, 상기 도 4에서 나타낸 대로, 배향층(4, 6)을 형성하지 않아도 된다.
한편, 상술한 FFS형의 액정 패널에서는, 제1의 기판(2)과 제2의 기판(10) 사이의 액정층의 두께가, 제1의 전극(21)과 제2의 전극(22) 사이의, 기판에 수평 방향의 최단 거리 이상이며, IPS형의 액정 표시부는, 제1의 기판(2)과 제2의 기판(10) 사이의 액정층의 두께가, 제1의 전극(21)과 제2의 전극(22) 사이의, 기판에 수평 방향의 최단 거리 미만이다.
IPS형의 액정 패널은, 제1의 전극(21) 및 제2의 전극(22) 간에 형성되는 기판면에 대해 수평 방향의 전계를 이용하여 액정 분자를 구동시킨다. 제1의 전극(21)의 전극폭:Q, 및 제2의 전극(22)의 전극폭:R은, 발생하는 전계에 의해 액정층(5) 내의 액정 분자가 모두 구동될 수 있을 정도의 폭으로 형성하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 바람직한 액정 패널의 다른 실시 형태는, 수직 배향형의 액정 패널(VA형 액정 디스플레이)이다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 소자의 VA형의 액정 패널의 예를 도 19 및 도 20을 이용하여 설명한다. 도 19는, 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)(또는 박막 트랜지스터층(3)이라고도 칭한다.)의 XIV선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 도 20은, 도 19에 있어서의 III-III선 방향으로 도 3, 8에 나타내는 액정 패널을 절단한 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 소자에 있어서의 액정 패널의 구성은, 도 3, 8에 기재하는 바와 같이, (투명)전극층(3b)(또는 공통 전극(3b)이라고도 칭한다.), 제2의 편광층(7) 및 광변환층(9)을 구비한 제2의 기판(10)과, 화소 전극 및 각 화소에 구비한 상기 화소 전극을 제어하는 박막 트랜지스터를 형성한 전극층(3)을 포함하는 제1의 기판(2)과, 상기 제1의 기판(2)과 제2의 기판(10) 사이에 협지된 액정층(5)(액정 조성물로 구성되어 있다)을 가지며, 그 액정 조성물 중의 액정 분자의 전압 무인가 시의 배향이 상기 기판(2, 7)에 대해 대략 수직인 액정 표시 소자이며, 액정층으로서 특정의 액정 조성물을 이용한 것을 특징의 하나로 하는 것이다. 또, 전극층(3b)은, 다른 액정 표시 소자와 마찬가지로 투명 도전성 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 도 18에서는, 상기 제2의 기판(10)과 제2의 편광층(7) 사이에 광변환 필름(90)이 설치되어 있는 예를 기재하고 있지만 반드시 이것에 한정되는 일은 없다. 또한, 본 실시 형태에 따른 액정층(5)과 인접하고, 또한 당해 액정층(5)을 구성하는 액정 조성물과 직접 접하도록 한 쌍의 배향층(4, 6)을 투명 전극(층)(3a, 3b) 표면에 필요에 따라 형성해도 된다(도 20에서는 배향층(4, 6)을 도시하고 있다). 상기 제1의 기판(2)의 백 라이트 유닛측의 면에 제1의 편광층(1)이 설치되어 있으며, 제2의 편광층(7)은, 투명 전극(층)(3b)과 광변환 필름(90) 사이에 설치되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 소자에 있어서의 액정 패널의 바람직한 형태의 하나는, 제1의 배향층(4) 및 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(3)이 한쪽면에 형성되고, 또한 다른쪽면에 제1의 편광층(1)이 형성된 제1의 기판(2)과, 제2의 배향층(6), 투명 전극(층)(3b), 제2의 편광층(7) 및 광변환 필름(90)이 한쪽면에 형성된 제2의 기판(10)이 소정의 간격으로 배향층들이 서로 마주보도록 이격하고 있으며, 상기 제1의 기판(2)과 제2의 기판(10) 사이에 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)이 충전되어 있다. 광변환 필름(90)의 설명은, 상기에서 설명했던 대로이다.
도 19는, 화소 전극(21)의 형상의 일례로서 “」” 형의 화소 전극을 나타낸 도면이며, 도 12, 4에 있어서의 기판(2) 상에 형성된 전극층(3)의 XIV선으로 둘러싸인 영역을 확대한 평면도이다. 상기 화소 전극(21)은, 상기 도 14, 14 및 15와 마찬가지로, 게이트 버스 라인(26)과 소스 버스 라인(25)에 둘러싸인 영역의 대략 전면에 “」” 형으로 형성되어 있지만, 화소 전극의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니라, PSVA 등에 사용하는 경우는 피쉬 본 구조의 화소 전극이어도 된다. 또, 화소 전극(21)의 그 외의 구성이나 기능 등은 상술한 대로이기 때문에 여기에서는 생략한다.
수직 배향형의 액정 표시 소자의 액정 패널부는, 상기의 IPS형이나 FFS형과는 상이하며, 공통 전극(3b)(도시하지 않음)이 화소 전극(21)과 대향 이격하고, TFT와 대향하는 기판 상에 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 화소 전극(21)과, 공통 전극(22)은 다른 기판 상에 형성되어 있다. 한편, 상술한 FFS나 IPS형의 액정 표시 소자는, 화소 전극(21) 및 공통 전극(22)이 동일 기판 상에 형성되어 있다.
또, 당해 광변환 필름(90)은, 광의 누출을 방지하는 관점에서, 박막 트랜지스터 및 스토리지 커패시터(23)에 대응하는 부분에 블랙 매트릭스(도시하지 않음)를 형성해도 된다.
도 20은, 도 19에 있어서의 III-III선 방향으로 도 3, 8에 나타내는 액정 표시 소자를 절단한 단면도이다. 즉, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 소자의 액정 패널(200)은, 제1의 편광층(1)과, 제1의 기판(2)과, 박막 트랜지스터를 포함하는 전극층(또는 박막 트랜지스터층이라고도 칭한다)(3a)과, 제1의 배향층(4)과, 액정 조성물을 포함하는 액정층(5)과, 제2의 배향층(6)과, 공통 전극(3b)과, 제2의 편광층(7)과, 광변환 필름(90)과, 제2의 기판(10)이 순차적으로 적층된 구성이다. 본 실시 형태에 따른 액정 표시 소자의 박막 트랜지스터의 구조(도 20의 IV의 영역)의 적합한 일 양태는, 상술한 대로이기 때문에 여기에서는 생략한다.
본 실시 형태에 따른 액정 표시 소자는, 백 라이트 유닛(100)을 액정의 화소수보다 적은 복수의 구획마다 휘도를 제어함으로써, 콘트라스트를 향상시키는 로컬 디밍의 수법을 가지고 있어도 된다.
로컬 디밍의 수법으로서는, 복수 존재하는 발광 소자(L)를 액정 패널 상의 특정의 영역의 광원으로서 사용하여, 각 발광 소자(L)를 표시 영역의 휘도에 따라 제어하는 것이 가능하다. 이 경우, 당해 복수의 발광 소자(L)가, 평면형으로 배열된 형태여도, 액정 패널(200)의 일측면측에 일렬로 늘어선 형태여도 된다.
상기 로컬 디밍의 수법으로서 백 라이트 유닛(100)의 도광부(102)와 액정 패널(200)을 가지는 구조로 되어 있는 경우에 있어서, 도광판(및/또는 광확산판)과 액정 패널의 광원측의 기판 사이에 당해 도광부(102)로서, 액정의 화소수보다 적은 특정 영역마다 백 라이트의 광량을 제어하는 제어층을 가지고 있어도 된다.
백 라이트의 광량을 제어하는 수법으로서는, 액정의 화소수보다 적은 액정 소자를 더 가지고 있어도 되고, 액정 소자로서는 기존의 다양한 수법을 이용할 수 있지만, 폴리머 네트워크가 형성된 액정을 포함하는 LCD층이 투과율의 점에서 바람직하다. 당해 폴리머 네트워크가 형성된 (네마틱) 액정을 포함하는 층(필요에 따라 한 쌍의 투명 전극으로 협지된 폴리머 네트워크가 형성된 (네마틱) 액정을 포함하는 층)은, 전압 OFF시는 광을 산란하고, 전압 ON시는 광을 투과하기 때문에, 표시 화면 전체를 복수의 구획으로 나누도록 구획된 폴리머 네트워크가 형성된 액정을 포함하는 LCD층을, 도광판(및/또는 광확산판)과 액정 패널의 광원측의 기판 사이에 설치함으로써 로컬 디밍을 실현할 수 있다.
이하, 본 실시 형태에 따른 액정 표시 소자의 액정 패널부의 구성 요소인, 액정층, 배향층 등에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 따른 액정층은, 일반식 (i):
Figure pct00055
(식 중, Ri1 및 Ri2는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기 또는 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기를 나타내고, Ai1은 1,4-페닐렌기 또는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기를 나타내고, ni1은 0 또는 1을 나타낸다.)로 표시되는 화합물을 함유하는 액정 조성물을 가진다.
상기 화합물에 의해 내광성에 대한 신뢰성이 높은 화합물을 포함하는 액정층을 구성할 수 있기 때문에, 광원으로부터의 광, 특히 청색광(청색 LED로부터의)에 의한 액정층의 열화를 억제·방지할 수 있다. 또, 액정층의 리타데이션을 조정할 수 있기 때문에, 액정 표시 소자의 투과율의 저하를 억제 또는 방지한다
본 실시 형태에 따른 액정층에 있어서, 상기 일반식 (i)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이며, 15질량%이며, 20질량%이며, 25질량%이며, 30질량%이며, 35질량%이며, 40질량%이며, 45질량%이며, 50질량%이며, 55질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 95질량%이며, 90질량%이며, 85질량%이며, 80질량%이며, 75질량%이며, 70질량%이며, 65질량%이며, 60질량%이며, 55질량%이며, 50질량%이며, 45질량%이며, 40질량%이며, 35질량%이며, 30질량%이며, 25질량%이다.
본 실시 형태에 따른 액정층에는, 상기 일반식 (i)로 표시되는 화합물을 10~50질량% 포함하는 것이 특히 바람직하다.
상기 일반식 (i)로 표시되는 화합물은 일반식 (i-1)~(i-2)로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.
일반식 (i-1)로 표시되는 화합물은 하기의 화합물이다.
Figure pct00056
(식 중, Ri11 및 Ri12는 각각 독립적으로, 일반식 (i)에 있어서의 Ri1 및 Ri2와 동일한 의미를 나타낸다.)
Ri11 및 Ri12는, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 직쇄형의 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하다.
일반식 (i-1)로 표시되는 화합물은 단독으로 사용할 수도 있지만, 2 이상의 화합물을 조합하여 사용할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조합하여 사용한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이며, 2종류이며, 3종류이며, 4종류이며, 5종류 이상이다.
바람직한 함유량의 하한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이며, 12질량%이며, 15질량%이며, 17질량%이며, 20질량%이며, 22질량%이며, 25질량%이며, 27질량%이며, 30질량%이며, 35질량%이며, 40질량%이며, 45질량%이며, 50질량%이며, 55질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 95질량%이며, 90질량%이며, 85질량%이며, 80질량%이며, 75질량%이며, 70질량%이며, 65질량%이며, 60질량%이며, 55질량%이며, 50질량%이며, 48질량%이며, 45질량%이며, 43질량%이며, 40질량%이며, 38질량%이며, 35질량%이며, 33질량%이며, 30질량%이며, 28질량%이며, 25질량%이며, 23질량%이며, 20질량%이다.
본 실시 형태의 조성물의 점도를 낮게 유지하고, 응답 속도가 빠른 조성물이 필요한 경우는 상기의 하한치가 높고 상한치가 높은 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태의 조성물의 TNI를 높게 유지하고, 온도 안정성이 좋은 조성물이 필요한 경우는 상기의 하한치가 중용이며 상한치가 중용인 것이 바람직하다. 또, 구동 전압을 낮게 유지하기 위해 유전율 이방성을 크게 하고 싶을 때는, 상기의 하한치가 낮고 상한치가 낮은 것이 바람직하다.
일반식 (i-1)로 표시되는 화합물은 일반식 (i-1-1)로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pct00057
(식 중 Ri12는 일반식 (i-1)에 있어서의 의미와 동일한 의미를 나타낸다.)
일반식 (i-1-1)로 표시되는 화합물은, 식 (i-1-1.1) 내지 식 (i-1-1.3)으로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하고, 식 (i-1-1.2) 또는 식 (i-1-1.3)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하고, 특히, 식 (i-1-1.3)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pct00058
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (i-1-1.3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 20질량%이며, 15질량%이며, 13질량%이며, 10질량%이며, 8질량%이며, 7질량%이며, 6질량%이며, 5질량%이며, 3질량%이다.
일반식 (i-1)로 표시되는 화합물은 일반식 (i-1-2)로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이, 백 라이트로서 자외선 영역에 있는 파장 200~400nm의 광이 조사된 경우여도 우수한 내구성을 가지며, 전압 유지율을 발현할 수 있는 점에서 바람직하다.
Figure pct00059
(식 중 Ri12는 일반식 (i-1)에 있어서의 의미와 동일한 의미를 나타낸다.)
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (i-1-2)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 5질량%이며, 10질량%이며, 15질량%이며, 17질량%이며, 20질량%이며, 23질량%이며, 25질량%이며, 27질량%이며, 30질량%이며, 35질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 60질량%이며, 55질량%이며, 50질량%이며, 45질량%이며, 42질량%이며, 40질량%이며, 38질량%이며, 35질량%이며, 33질량%이며, 30질량%이다.
또한, 일반식 (i-1-2)로 표시되는 화합물은, 식 (i-1-2.1) 내지 식 (i-1-2.4)로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하고, 식 (i-1-2.2) 내지 식 (i-1-2.4)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다. 특히, 식 (i-1-2.2)로 표시되는 화합물은 본 실시 형태의 조성물의 응답 속도를 특히 개선하기 때문에 바람직하다. 또, 응답 속도보다 높은 TNI를 구할 때는, 식 (i-1-2.3) 또는 식 (i-1-2.4)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 식 (i-1-2.3) 및 식 (i-1-2.4)로 표시되는 화합물의 함유량은, 저온에서의 용해도를 좋게 하기 때문에 30질량% 이상으로 하는 것은 바람직하지 않다.
Figure pct00060
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (i-1-2.2)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 10질량%이며, 15질량%이며, 18질량%이며, 20질량%이며, 23질량%이며, 25질량%이며, 27질량%이며, 30질량%이며, 33질량%이며, 35질량%이며, 38질량%이며, 40질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 60질량%이며, 55질량%이며, 50질량%이며, 45질량%이며, 43질량%이며, 40질량%이며, 38질량%이며, 35질량%이며, 32질량%이며, 30질량%이며, 20질량%이며, 15질량%이며, 10질량%이다. 이들 중에서도 청색의 가시광에 대한 액정층의 열화 방지의 관점에서, 함유량의 상한치는, 15질량%, 특히 10질량%인 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (i-1-1.3)으로 표시되는 화합물 및 식 (i-1-2.2)로 표시되는 화합물의 합계의 바람직한 함유량의 하한치는, 10질량%이며, 15질량%이며, 20질량%이며, 25질량%이며, 27질량%이며, 30질량%이며, 35질량%이며, 40질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 60질량%이며, 55질량%이며, 50질량%이며, 45질량%이며, 43질량%이며, 40질량%이며, 38질량%이며, 35질량%이며, 32질량%이며, 30질량%이며, 27질량%이며, 25질량%이며, 22질량%이다.
일반식 (i-1)로 표시되는 화합물은 일반식 (i-1-3)으로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pct00061
(식 중 Ri13 및 Ri14는 각각 독립적으로 탄소 원자수 1~8의 알킬기 또는 탄소 원자수 1~8의 알콕시기를 나타낸다.)
Ri13 및 Ri14는, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 직쇄형의 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (i-1-3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 5질량%이며, 10질량%이며, 13질량%이며, 15질량%이며, 17질량%이며, 20질량%이며, 23질량%이며, 25질량%이며, 30질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 60질량%이며, 55질량%이며, 50질량%이며, 45질량%이며, 40질량%이며, 37질량%이며, 35질량%이며, 33질량%이며, 30질량%이며, 27질량%이며, 25질량%이며, 23질량%이며, 20질량%이며, 17질량%이며, 15질량%이며, 13질량%이며, 10질량%이다. 또한, 일반식 (i-1-3)으로 표시되는 화합물은, 식 (i-1-3.1) 내지 식 (i-1-3.12)로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하고, 식 (i-1-3.1), 식 (i-1-3.3) 또는 식 (i-1-3.4)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다. 특히, 식 (i-1-3.1)로 표시되는 화합물은 본 실시 형태의 조성물의 응답 속도를 특히 개선하기 때문에 바람직하다. 또, 응답 속도보다 높은 TNI를 구할 때는, 식 (i-1-3.3), 식 (i-1-3.4), 식 (L-1-3.11) 및 식 (i-1-3.12)로 표시되는 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. 식 (i-1-3.3), 식 (i-1-3.4), 식 (i-1-3.11) 및 식 (i-1-3.12)로 표시되는 화합물의 합계의 함유량은, 저온에서의 용해도를 좋게 하기 때문에 20질량% 이상으로 하는 것은 바람직하지 않다.
Figure pct00062
일반식 (i-1)로 표시되는 화합물은 일반식 (i-1-4) 및/또는 (i-1-5)로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pct00063
(식 중 Ri15 및 Ri16은 각각 독립적으로 탄소 원자수 1~8의 알킬기 또는 탄소 원자수 1~8의 알콕시기를 나타낸다.)
Ri15 및 Ri16은, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 직쇄형의 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (i-1-4)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 5질량%이며, 10질량%이며, 13질량%이며, 15질량%이며, 17질량%이며, 20질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 25질량%이며, 23질량%이며, 20질량%이며, 17질량%이며, 15질량%이며, 13질량%이며, 10질량%이다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (i-1-5)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 5질량%이며, 10질량%이며, 13질량%이며, 15질량%이며, 17질량%이며, 20질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 25질량%이며, 23질량%이며, 20질량%이며, 17질량%이며, 15질량%이며, 13질량%이며, 10질량%이다.
또한, 일반식 (i-1-4) 및 (i-1-5)로 표시되는 화합물은, 식 (i-1-4.1) 내지 식 (i-1-5.3)으로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하고, 식 (i-1-4.2) 또는 식 (i-1-5.2)로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pct00064
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (i-1-4.2)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이며, 13질량%이며, 15질량%이며, 18질량%이며, 20질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 20질량%이며, 17질량%이며, 15질량%이며, 13질량%이며, 10질량%이며, 8질량%이며, 7질량%이며, 6질량%이다.
식 (i-1-1.3), 식 (i-1-2.2), 식 (i-1-3.1), 식 (i-1-3.3), 식 (i-1-3.4), 식 (i-1-3.11) 및 식 (i-1-3.12)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 2종 이상의 화합물을 조합하는 것이 바람직하고, 식 (i-1-1.3), 식 (i-1-2.2), 식 (i-1-3.1), 식 (i-1-3.3), 식 (i-1-3.4) 및 식 (i-1-4.2)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 2종 이상의 화합물을 조합하는 것이 바람직하고, 이들 화합물의 합계의 함유량의 바람직한 함유량의 하한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이며, 13질량%이며, 15질량%이며, 18질량%이며, 20질량%이며, 23질량%이며, 25질량%이며, 27질량%이며, 30질량%이며, 33질량%이며, 35질량%이며, 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 80질량%이며, 70질량%이며, 60질량%이며, 50질량%이며, 45질량%이며, 40질량%이며, 37질량%이며, 35질량%이며, 33질량%이며, 30질량%이며, 28질량%이며, 25질량%이며, 23질량%이며, 20질량%이다. 조성물의 신뢰성을 중시하는 경우에는, 식 (i-1-3.1), 식 (i-1-3.3) 및 식 (i-1-3.4)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 2종 이상의 화합물을 조합하는 것이 바람직하고, 조성물의 응답 속도를 중시하는 경우에는, 식 (i-1-1.3), 식 (i-1-2.2)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 2종 이상의 화합물을 조합하는 것이 바람직하다.
일반식 (i-1)로 표시되는 화합물은 일반식 (i-1-6)으로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pct00065
(식 중 Ri17 및 Ri18은 각각 독립적으로 메틸기 또는 수소 원자를 나타낸다.)
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (i-1-6)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 5질량%이며, 10질량%이며, 15질량%이며, 17질량%이며, 20질량%이며, 23질량%이며, 25질량%이며, 27질량%이며, 30질량%이며, 35질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 60질량%이며, 55질량%이며, 50질량%이며, 45질량%이며, 42질량%이며, 40질량%이며, 38질량%이며, 35질량%이며, 33질량%이며, 30질량%이다.
또한, 일반식 (i-1-6)으로 표시되는 화합물은, 식 (i-1-6.1) 내지 식 (i-1-6.3)으로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pct00066
일반식 (i-2)로 표시되는 화합물은 하기의 화합물이다.
Figure pct00067
(식 중, Ri21 및 Ri22는 각각 독립적으로, 일반식 (i)에 있어서의 Ri1 및 Ri2와 동일한 의미를 나타낸다.)
Ri21은 탄소 원자수 1~5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하고, RL22는 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 탄소 원자수 4~5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 1~4의 알콕시기가 바람직하다.
일반식 (i-2)로 표시되는 화합물은 단독으로 사용할 수도 있지만, 2 이상의 화합물을 조합하여 사용할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조합하여 사용한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이며, 2종류이며, 3종류이며, 4종류이며, 5종류 이상이다.
저온에서의 용해성을 중시하는 경우는 함유량을 약간 많게 설정하면 효과가 높고, 반대로, 응답 속도를 중시하는 경우는 함유량을 약간 적게 설정하면 효과가 높다. 또한, 적하흔이나 소부 특성을 개량하는 경우는, 함유량의 범위를 중간으로 설정하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (i-2)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 20질량%이며, 15질량%이며, 13질량%이며, 10질량%이며, 8질량%이며, 7질량%이며, 6질량%이며, 5질량%이며, 3질량%이다.
본 실시 형태의 조성물은, 일반식 (N-1), (N-2), (N-3) 및 (N-4)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 더 함유하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은 유전적으로 음의 화합물(Δε의 부호가 음이며, 그 절대치가 2보다 크다.)에 해당한다.
Figure pct00068
[상기 일반식 (N-1), (N-2), (N-3) 및 (N-4) 중, RN11, RN12, RN21, RN22, RN31, RN32, RN41 및 RN42는 각각 독립적으로 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 또는 탄소 원자수 2~8의 알킬쇄 중의 1개 또는 비인접의 2개 이상의 -CH2-가, 각각 독립적으로 -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-에 의해 치환된 화학 구조를 가지는 구조 부위,
AN11, AN12, AN21, AN22, AN31, AN32, AN41 및 AN42는 각각 독립적으로
(a) 1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-는 -O-로 치환되어도 된다.) 및
(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)
(c) 나프탈렌-2,6-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기(나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)
(d) 1,4-시클로헥세닐렌기
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기의 기 (a), 기 (b), 기 (c) 및 기 (d)는, 그 구조 중의 수소 원자가, 각각 독립적으로 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어 있어도 되고,
ZN11, ZN12, ZN21, ZN22, ZN31, ZN32, ZN41 및 ZN42는, 각각 독립적으로, 단결합, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCH2-, -CH2O-, -COO-, -OCO-, -OCF2-, -CF2O-, -CH=N-N=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-를 나타내고,
XN21은 수소 원자 또는 불소 원자를 나타내고, TN31은 -CH2- 또는 산소 원자를 나타내고, XN41은, 산소 원자, 질소 원자, 또는 -CH2-를 나타내고, YN41은, 단결합, 또는 -CH2-를 나타내고, nN11, nN12, nN21, nN22, nN31, nN32, nN41, 및 nN42는, 각각 독립적으로 0~3의 정수를 나타내지만, nN11+nN12, nN21+nN22 및 nN31+nN32는 각각 독립적으로 1, 2 또는 3이며, AN11~AN32, ZN11~ZN32가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, nN41+nN42는 0~3의 정수를 나타내지만, AN41 및 AN42, ZN41 및 ZN42가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 된다.]
일반식 (N-1), (N-2), (N-3) 및 (N-4)로 표시되는 화합물은, Δε이 음이며 그 절대치가 2보다 큰 화합물인 것이 바람직하다.
일반식 (N-1), (N-2), (N-3) 및 (N-4) 중, RN11, RN12, RN21, RN22, RN31, RN32, RN41 및 RN42는 각각 독립적으로, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기가 바람직하고, 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 탄소 원자수 1~5의 알콕시기, 탄소 원자수 2~5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2~5의 알케닐옥시기가 바람직하고, 탄소 원자수 1~5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 더 바람직하고, 탄소 원자수 2~5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2~3의 알케닐기가 더 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알케닐기(프로페닐기)가 특히 바람직하다.
또, 그것이 결합하는 환구조가 페닐기(방향족)인 경우에는, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 탄소 원자수 4~5의 알케닐기가 바람직하고, 그것이 결합하는 환구조가 시클로헥산, 피란 및 디옥산 등의 포화한 환구조인 경우에는, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 직쇄형의 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하다. 네마틱상을 안정화시키기 위해서는 탄소 원자 및 존재하는 경우 산소 원자의 합계가 5 이하인 것이 바람직하고, 직쇄형인 것이 바람직하다.
알케닐기로서는, 식 (R1) 내지 식 (R5) 중 어느 하나로 표시되는 기로부터 선택되는 것이 바람직하다(각 식 중의 검은 점은 환구조 중의 탄소 원자를 나타낸다.).
Figure pct00069
AN11, AN12, AN21, AN22, AN31 및 AN32는 각각 독립적으로 Δn을 크게 하는 것이 요구되는 경우에는 방향족인 것이 바람직하고, 응답 속도를 개선하기 위해서는 지방족인 것이 바람직하고, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내는 것이 바람직하고, 하기의 구조를 나타내는 것이 보다 바람직하고,
Figure pct00070
트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기 또는 1,4-페닐렌기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
ZN11, ZN12, ZN21, ZN22, ZN31 및 ZN32는 각각 독립적으로 -CH2O-, -CF2O-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합을 나타내는 것이 바람직하고, -CH2O-, -CH2CH2- 또는 단결합이 더 바람직하고, -CH2O- 또는 단결합이 특히 바람직하다.
XN21은 불소 원자가 바람직하다.
TN31은 산소 원자가 바람직하다.
nN11+nN12, nN21+nN22 및 nN31+nN32는 1 또는 2가 바람직하고, nN11이 1이며 nN12가 0인 조합, nN11이 2이며 nN12가 0인 조합, nN11이 1이며 nN12가 1인 조합, nN11이 2이며 nN12가 1인 조합, nN21이 1이며 nN22가 0인 조합, nN21이 2이며 nN22가 0인 조합, nN31이 1이며 nN32가 0인 조합, nN31이 2이며 nN32가 0인 조합이 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (N-1)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 10질량%이며, 20질량%이며, 30질량%이며, 40질량%이며, 50질량%이며, 55질량%이며, 60질량%이며, 65질량%이며, 70질량%이며, 75질량%이며, 80질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 95질량%이며, 85질량%이며, 75질량%이며, 65질량%이며, 55질량%이며, 45질량%이며, 35질량%이며, 25질량%이며, 20질량%이다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (N-2)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 10질량%이며, 20질량%이며, 30질량%이며, 40질량%이며, 50질량%이며, 55질량%이며, 60질량%이며, 65질량%이며, 70질량%이며, 75질량%이며, 80질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 95질량%이며, 85질량%이며, 75질량%이며, 65질량%이며, 55질량%이며, 45질량%이며, 35질량%이며, 25질량%이며, 20질량%이다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (N-3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 10질량%이며, 20질량%이며, 30질량%이며, 40질량%이며, 50질량%이며, 55질량%이며, 60질량%이며, 65질량%이며, 70질량%이며, 75질량%이며, 80질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 95질량%이며, 85질량%이며, 75질량%이며, 65질량%이며, 55질량%이며, 45질량%이며, 35질량%이며, 25질량%이며, 20질량%이다.
본 실시 형태의 조성물의 점도를 낮게 유지하고, 응답 속도가 빠른 조성물이 필요한 경우는 상기의 하한치가 낮고 상한치가 낮은 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태의 조성물의 TNI를 높게 유지하고, 온도 안정성이 좋은 조성물이 필요한 경우는 상기의 하한치가 낮고 상한치가 낮은 것이 바람직하다. 또, 구동 전압을 낮게 유지하기 위해 유전율 이방성을 크게 하고 싶을 때는, 상기의 하한치가 높고 상한치가 높은 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 액정 조성물은, 일반식 (N-1)로 표시되는 화합물, 일반식 (N-2)로 표시되는 화합물, 일반식 (N-3)으로 표시되는 화합물 및 일반식 (N-4)로 표시되는 화합물 중, 일반식 (N-1)로 표시되는 화합물을 가지는 것이 바람직하다.
일반식 (N-1)로 표시되는 화합물로서, 하기의 일반식 (N-1a)~(N-1g)로 표시되는 화합물군을 들 수 있다.
일반식 (N-4)로 표시되는 화합물로서, 하기의 일반식 (N-1h)로 표시되는 화합물군을 들 수 있다.
Figure pct00071
(식 중, RN11 및 RN12는 일반식 (N-1)에 있어서의 RN11 및 RN12와 동일한 의미를 나타내고, nNa11은 0 또는 1을 나타내고, nNb11은 0 또는 1을 나타내고, nNc11은 0 또는 1을 나타내고, nNd11은 0 또는 1을 나타내고, nNe11은 1 또는 2를 나타내고, nNf11은 1 또는 2를 나타내고, nNg11은 1 또는 2를 나타내고, ANe11은 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기를 나타내고, ANg11은 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기 또는 1,4-페닐렌기를 나타내지만 적어도 1개는 1,4-시클로헥세닐렌기를 나타내고, ZNe11은 단결합 또는 에틸렌을 나타내지만 적어도 1개는 에틸렌을 나타낸다.)
보다 구체적으로는, 일반식 (N-1)로 표시되는 화합물은 일반식 (N-1-1)~(N-1-21)로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.
(p형 화합물)
본 실시 형태의 조성물은, 일반식 (J)로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 더 함유하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은 유전적으로 양의 화합물(Δε가 2보다 크다.)에 해당한다.
Figure pct00072
(식 중, RJ1은 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타내고, 그 알킬기 중의 1개 또는 비인접의 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-에 의해 치환되어 있어도 되고,
nJ1은, 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
AJ1, AJ2 및 AJ3은 각각 독립적으로,
(a) 1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-는 -O-로 치환되어도 된다.)
(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.) 및
(c) 나프탈렌-2,6-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기(나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기의 기 (a), 기 (b) 및 기 (c)는 각각 독립적으로 시아노기, 불소 원자, 염소 원자, 메틸기, 트리플루오로메틸기 또는 트리플루오로메톡시기로 치환되어 있어도 되고,
ZJ1 및 ZJ2는 각각 독립적으로 단결합, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2-, -CF2O-, -COO-, -OCO- 또는 -C≡C-를 나타내고,
nJ1이 2, 3 또는 4이며 AJ2가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, nJ1이 2, 3 또는 4이며 ZJ1이 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며,
XJ1은, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 플루오로메톡시기, 디플루오로메톡시기, 트리플루오로메톡시기 또는 2,2,2-트리플루오로에틸기를 나타낸다.)
일반식 (J) 중, RJ1은, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기가 바람직하고, 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 탄소 원자수 1~5의 알콕시기, 탄소 원자수 2~5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2~5의 알케닐옥시기가 바람직하고, 탄소 원자수 1~5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 더 바람직하고, 탄소 원자수 2~5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2~3의 알케닐기가 더 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알케닐기(프로페닐기)가 특히 바람직하다.
신뢰성을 중시하는 경우에는 RJ1은 알킬기인 것이 바람직하고, 점성의 저하를 중시하는 경우에는 알케닐기인 것이 바람직하다.
또, 그것이 결합하는 환구조가 페닐기(방향족)인 경우에는, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 탄소 원자수 4~5의 알케닐기가 바람직하고, 그것이 결합하는 환구조가 시클로헥산, 피란 및 디옥산 등의 포화한 환구조인 경우에는, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 직쇄형의 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하다. 네마틱상을 안정화시키기 위해서는 탄소 원자 및 존재하는 경우 산소 원자의 합계가 5 이하인 것이 바람직하고, 직쇄형인 것이 바람직하다.
알케닐기로서는, 식 (R1) 내지 식 (R5) 중 어느 하나로 표시되는 기로부터 선택되는 것이 바람직하다(각 식 중의 검은 점은 알케닐기가 결합하고 있는 환구조 중의 탄소 원자를 나타낸다.).
Figure pct00073
AJ1, AJ2 및 AJ3은 각각 독립적으로 Δn을 크게 하는 것이 요구되는 경우에는 방향족인 것이 바람직하고, 응답 속도를 개선하기 위해서는 지방족인 것이 바람직하고, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내는 것이 바람직하고, 그들은 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 하기의 구조를 나타내는 것이 보다 바람직하고,
Figure pct00074
하기의 구조를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
Figure pct00075
ZJ1 및 ZJ2는 각각 독립적으로 -CH2O-, -OCH2-, -CF2O-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합을 나타내는 것이 바람직하고, -OCH2-, -CF2O-, -CH2CH2- 또는 단결합이 더 바람직하고, -OCH2-, -CF2O- 또는 단결합이 특히 바람직하다.
XJ1은 불소 원자 또는 트리플루오로메톡시기가 바람직하고, 불소 원자가 바람직하다.
nJ1은, 0, 1, 2 또는 3이 바람직하고, 0, 1 또는 2가 바람직하고, Δε의 개선에 중점을 두는 경우에는 0 또는 1이 바람직하고, TNI를 중시하는 경우에는 1 또는 2가 바람직하다.
조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 원하는 성능에 따라 조합하여 사용한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이며, 2종류이며, 3종류이다. 또한, 본 실시 형태의 다른 실시 형태에서는 4종류이며, 5종류이며, 6종류이며, 7종류 이상이다.
본 실시 형태의 조성물에 있어서, 일반식 (J)로 표시되는 화합물의 함유량은, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률, 프로세스 적합성, 적하흔, 소부, 유전율 이방성 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조정할 필요가 있다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 일반식 (J)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 10질량%이며, 20질량%이며, 30질량%이며, 40질량%이며, 50질량%이며, 55질량%이며, 60질량%이며, 65질량%이며, 70질량%이며, 75질량%이며, 80질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 형태에서는 95질량%이며, 85질량%이며, 75질량%이며, 65질량%이며, 55질량%이며, 45질량%이며, 35질량%이며, 25질량%이다.
본 실시 형태의 조성물의 점도를 낮게 유지하고, 응답 속도가 빠른 조성물이 필요한 경우는 상기의 하한치를 약간 낮게, 상한치를 약간 낮게 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태의 조성물의 TNI를 높게 유지하고, 온도 안정성이 좋은 조성물이 필요한 경우는 상기의 하한치를 약간 낮게, 상한치를 약간 낮게 하는 것이 바람직하다. 또, 구동 전압을 낮게 유지하기 위해 유전율 이방성을 크게 하고 싶을 때는, 상기의 하한치를 약간 높게, 상한치를 약간 높게 하는 것이 바람직하다.
신뢰성을 중시하는 경우에는 RJ1은 알킬기인 것이 바람직하고, 점성의 저하를 중시하는 경우에는 알케닐기인 것이 바람직하다.
일반식 (J)로 표시되는 화합물로서는 일반식 (M)으로 표시되는 화합물 및 일반식 (K)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물은, 일반식 (M)으로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 더 함유하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은 유전적으로 양의 화합물(Δε가 2보다 크다.)에 해당한다.
Figure pct00076
(식 중, RM1은 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타내고, 그 알킬기 중의 1개 또는 비인접의 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-에 의해 치환되어 있어도 되고,
nM1은, 0, 1, 2, 3 또는 4를 나타내고,
AM1 및 AM2는 각각 독립적으로,
(a) 1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-는 -O- 또는 -S-로 치환되어도 된다.) 및
(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기의 기 (a) 및 기 (b) 상의 수소 원자는 각각 독립적으로 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어 있어도 되고,
ZM1 및 ZM2는 각각 독립적으로 단결합, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCH2-, -CH2O-, -OCF2-, -CF2O-, -COO-, -OCO- 또는 -C≡C-를 나타내고,
nM1이 2, 3 또는 4이며 AM2가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, nM1이 2, 3 또는 4이며 ZM1이 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며,
XM1 및 XM3은 각각 독립적으로 수소 원자, 염소 원자 또는 불소 원자를 나타내고,
XM2는, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 플루오로메톡시기, 디플루오로메톡시기, 트리플루오로메톡시기 또는 2,2,2-트리플루오로에틸기를 나타낸다.
일반식 (M) 중, RM1은, 탄소 원자수 1~8의 알킬기, 탄소 원자수 1~8의 알콕시기, 탄소 원자수 2~8의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2~8의 알케닐옥시기가 바람직하고, 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 탄소 원자수 1~5의 알콕시기, 탄소 원자수 2~5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 2~5의 알케닐옥시기가 바람직하고, 탄소 원자수 1~5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 더 바람직하고, 탄소 원자수 2~5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2~3의 알케닐기가 더 바람직하고, 탄소 원자수 3의 알케닐기(프로페닐기)가 특히 바람직하다.
신뢰성을 중시하는 경우에는 RM1은 알킬기인 것이 바람직하고, 점성의 저하를 중시하는 경우에는 알케닐기인 것이 바람직하다.
또, 그것이 결합하는 환구조가 페닐기(방향족)인 경우에는, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 탄소 원자수 4~5의 알케닐기가 바람직하고, 그것이 결합하는 환구조가 시클로헥산, 피란 및 디옥산 등의 포화한 환구조인 경우에는, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 직쇄형의 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하다. 네마틱상을 안정화시키기 위해서는 탄소 원자 및 존재하는 경우 산소 원자의 합계가 5 이하인 것이 바람직하고, 직쇄형인 것이 바람직하다.
알케닐기로서는, 식 (R1) 내지 식 (R5) 중 어느 하나로 표시되는 기로부터 선택되는 것이 바람직하다(각 식 중의 검은 점은 알케닐기가 결합하고 있는 환구조 중의 탄소 원자를 나타낸다.).
Figure pct00077
AM1 및 AM2는 각각 독립적으로 Δn을 크게 하는 것이 요구되는 경우에는 방향족인 것이 바람직하고, 응답 속도를 개선하기 위해서는 지방족인 것이 바람직하고, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 2,3-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내는 것이 바람직하고, 하기의 구조를 나타내는 것이 보다 바람직하고,
Figure pct00078
하기의 구조를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
Figure pct00079
ZM1 및 ZM2는 각각 독립적으로 -CH2O-, -CF2O-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합을 나타내는 것이 바람직하고, -CF2O-, -CH2CH2- 또는 단결합이 더 바람직하고, -CF2O- 또는 단결합이 특히 바람직하다.
nM1은, 0, 1, 2 또는 3이 바람직하고, 0, 1 또는 2가 바람직하고, Δε의 개선에 중점을 두는 경우에는 0 또는 1이 바람직하고, TNI를 중시하는 경우에는 1 또는 2가 바람직하다.
조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 원하는 성능에 따라 조합하여 사용한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이며, 2종류이며, 3종류이다. 또한, 본 실시 형태의 다른 실시 형태에서는 4종류이며, 5종류이며, 6종류이며, 7종류 이상이다.
본 실시 형태의 조성물에 있어서, 일반식 (M)으로 표시되는 화합물의 함유량은, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률, 프로세스 적합성, 적하흔, 소부, 유전율 이방성 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조정할 필요가 있다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (M)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 10질량%이며, 20질량%이며, 30질량%이며, 40질량%이며, 50질량%이며, 55질량%이며, 60질량%이며, 65질량%이며, 70질량%이며, 75질량%이며, 80질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 형태에서는 95질량%이며, 85질량%이며, 75질량%이며, 65질량%이며, 55질량%이며, 45질량%이며, 35질량%이며, 25질량%이다.
본 실시 형태의 조성물의 점도를 낮게 유지하고, 응답 속도가 빠른 조성물이 필요한 경우는 상기의 하한치를 약간 낮게, 상한치를 약간 낮게 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태의 조성물의 TNI를 높게 유지하고, 온도 안정성이 좋은 조성물이 필요한 경우는 상기의 하한치를 약간 낮게, 상한치를 약간 낮게 하는 것이 바람직하다. 또, 구동 전압을 낮게 유지하기 위해 유전율 이방성을 크게 하고 싶을 때는, 상기의 하한치를 약간 높게, 상한치를 약간 높게 하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 액정 조성물은, 일반식 (L)로 표시되는 화합물을 1종류 또는 2종류 이상 더 함유하는 것이 바람직하다. 일반식 (L)로 표시되는 화합물은 유전적으로 거의 중성의 화합물(Δε의 값이 -2~2)에 해당한다.
Figure pct00080
(식 중, RL1 및 RL2는 각각 독립적으로 탄소 원자수 1~8의 알킬기를 나타내고, 그 알킬기 중의 1개 또는 비인접의 2개 이상의 -CH2-는 각각 독립적으로 -CH=CH-, -C≡C-, -O-, -CO-, -COO- 또는 -OCO-에 의해 치환되어 있어도 되고,
nL1은 0, 1, 2 또는 3을 나타내고,
AL1, AL2 및 AL3은 각각 독립적으로
(a) 1,4-시클로헥실렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH2- 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH2-는 -O-로 치환되어도 된다.) 및
(b) 1,4-페닐렌기(이 기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)
(c) 나프탈렌-2,6-디일기, 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기(나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기 중에 존재하는 1개의 -CH= 또는 인접하고 있지 않는 2개 이상의 -CH=는 -N=으로 치환되어도 된다.)
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기를 나타내고, 상기의 기 (a), 기 (b) 및 기 (c)는 각각 독립적으로 시아노기, 불소 원자 또는 염소 원자로 치환되어 있어도 되고,
ZL1 및 ZL2는 각각 독립적으로 단결합, -CH2CH2-, -(CH2)4-, -OCH2-, -CH2O-, -COO-, -OCO-, -OCF2-, -CF2O-, -CH=N-N=CH-, -CH=CH-, -CF=CF- 또는 -C≡C-를 나타내고,
nL1이 2 또는 3이며 AL2가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 되며, nL1이 2 또는 3이며 ZL2가 복수 존재하는 경우는, 그들은 동일해도 되고 상이해도 되지만, 일반식 (N-1), (N-2), (N-3), (J) 및 (i)로 표시되는 화합물을 제외한다.)
일반식 (L)로 표시되는 화합물은 단독으로 이용해도 되지만, 조합하여 사용할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 원하는 성능에 따라 적절히 조합하여 사용한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이다. 혹은 본 실시 형태의 다른 실시 형태에서는 2종류이며, 3종류이며, 4종류이며, 5종류이며, 6종류이며, 7종류이며, 8종류이며, 9종류이며, 10종류 이상이다.
본 실시 형태의 조성물에 있어서, 일반식 (L)로 표시되는 화합물의 함유량은, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률, 프로세스 적합성, 적하흔, 소부, 유전율 이방성 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조정할 필요가 있다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 10질량%이며, 20질량%이며, 30질량%이며, 40질량%이며, 50질량%이며, 55질량%이며, 60질량%이며, 65질량%이며, 70질량%이며, 75질량%이며, 80질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 95질량%이며, 85질량%이며, 75질량%이며, 65질량%이며, 55질량%이며, 45질량%이며, 35질량%이며, 25질량%이다.
본 실시 형태의 조성물의 점도를 낮게 유지하고, 응답 속도가 빠른 조성물이 필요한 경우는 상기의 하한치가 높고 상한치가 높은 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태의 조성물의 TNI를 높게 유지하고, 온도 안정성이 좋은 조성물이 필요한 경우는 상기의 하한치가 높고 상한치가 높은 것이 바람직하다. 또, 구동 전압을 낮게 유지하기 위해 유전율 이방성을 크게 하고 싶을 때는, 상기의 하한치가 낮고 상한치가 낮은 것이 바람직하다.
신뢰성을 중시하는 경우에는 RL1 및 RL2는 모두 알킬기인 것이 바람직하고, 화합물의 휘발성을 저감시키는 것을 중시하는 경우에는 알콕시기인 것이 바람직하고, 점성의 저하를 중시하는 경우에는 적어도 한쪽은 알케닐기인 것이 바람직하다.
분자 내에 존재하는 할로겐 원자는 0, 1, 2 또는 3개가 바람직하고, 0 또는 1이 바람직하고, 다른 액정 분자와의 상용성을 중시하는 경우에는 1이 바람직하다.
RL1 및 RL2는, 그것이 결합하는 환구조가 페닐기(방향족)인 경우에는, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 탄소 원자수 4~5의 알케닐기가 바람직하고, 그것이 결합하는 환구조가 시클로헥산, 피란 및 디옥산 등의 포화한 환구조인 경우에는, 직쇄형의 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 직쇄형의 탄소 원자수 1~4의 알콕시기 및 직쇄형의 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하다. 네마틱상을 안정화시키기 위해서는 탄소 원자 및 존재하는 경우 산소 원자의 합계가 5 이하인 것이 바람직하고, 직쇄형인 것이 바람직하다.
알케닐기로서는, 식 (R1) 내지 식 (R5) 중 어느 하나로 표시되는 기로부터 선택되는 것이 바람직하다(각 식 중의 검은 점은 환구조 중의 탄소 원자를 나타낸다.).
Figure pct00081
nL1은 응답 속도를 중시하는 경우에는 0이 바람직하고, 네마틱상의 상한 온도를 개선하기 위해서는 2 또는 3이 바람직하고, 이들의 밸런스를 잡기 위해서는 1이 바람직하다. 또, 조성물로서 요구되는 특성을 만족하기 위해서는 상이한 값의 화합물을 조합하는 것이 바람직하다.
AL1, AL2 및 AL3은 Δn을 크게 하는 것이 요구되는 경우에는 방향족인 것이 바람직하고, 응답 속도를 개선하기 위해서는 지방족인 것이 바람직하고, 각각 독립적으로 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기, 2-플루오로-1,4-페닐렌기, 3-플루오로-1,4-페닐렌기, 3,5-디플루오로-1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥세닐렌기, 1,4-비시클로[2.2.2]옥틸렌기, 피페리딘-1,4-디일기, 나프탈렌-2,6-디일기, 데카히드로나프탈렌-2,6-디일기 또는 1,2,3,4-테트라히드로나프탈렌-2,6-디일기를 나타내는 것이 바람직하고, 하기의 구조를 나타내는 것이 보다 바람직하고,
Figure pct00082
트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
ZL1 및 ZL2는 응답 속도를 중시하는 경우에는 단결합인 것이 바람직하다.
일반식 (L)로 표시되는 화합물은 분자 내의 할로겐 원자수가 0개 또는 1개인 것이 바람직하다.
일반식 (L)로 표시되는 화합물은 일반식 (L-3)~(L-8)로 표시되는 화합물군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.
일반식 (L-3)으로 표시되는 화합물은 하기의 화합물이다.
Figure pct00083
(식 중, RL31 및 RL32는 각각 독립적으로, 일반식 (L)에 있어서의 RL1 및 RL2와 동일한 의미를 나타낸다.)
RL31 및 RL32는 각각 독립적으로 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 탄소 원자수 4~5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 1~4의 알콕시기가 바람직하다.
일반식 (L-3)으로 표시되는 화합물은 단독으로 사용할 수도 있지만, 2 이상의 화합물을 조합하여 사용할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조합하여 사용한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이며, 2종류이며, 3종류이며, 4종류이며, 5종류 이상이다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-3)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대해, 20질량%이며, 15질량%이며, 13질량%이며, 10질량%이며, 8질량%이며, 7질량%이며, 6질량%이며, 5질량%이며, 3질량%이다.
일반식 (L-4)로 표시되는 화합물은 하기의 화합물이다.
Figure pct00084
(식 중, RL41 및 RL42는 각각 독립적으로, 일반식 (L)에 있어서의 RL1 및 RL2와 동일한 의미를 나타낸다.)
RL41은 탄소 원자수 1~5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하고, RL42는 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 탄소 원자수 4~5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 1~4의 알콕시기가 바람직하다.
일반식 (L-4)로 표시되는 화합물은 단독으로 사용할 수도 있지만, 2 이상의 화합물을 조합하여 사용할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조합하여 사용한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이며, 2종류이며, 3종류이며, 4종류이며, 5종류 이상이다.
본 실시 형태의 조성물에 있어서, 일반식 (L-4)로 표시되는 화합물의 함유량은, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률, 프로세스 적합성, 적하흔, 소부, 유전율 이방성 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조정할 필요가 있다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-4)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이며, 14질량%이며, 16질량%이며, 20질량%이며, 23질량%이며, 26질량%이며, 30질량%이며, 35질량%이며, 40질량%이다. 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-4)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 상한치는, 50질량%이며, 40질량%이며, 35질량%이며, 30질량%이며, 20질량%이며, 15질량%이며, 10질량%이며, 5질량%이다.
일반식 (L-5)로 표시되는 화합물은 하기의 화합물이다.
Figure pct00085
(식 중, RL51 및 RL52는 각각 독립적으로, 일반식 (L)에 있어서의 RL1 및 RL2와 동일한 의미를 나타낸다.)
RL51은 탄소 원자수 1~5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하고, RL52는 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 탄소 원자수 4~5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 1~4의 알콕시기가 바람직하다.
일반식 (L-5)로 표시되는 화합물은 단독으로 사용할 수도 있지만, 2 이상의 화합물을 조합하여 사용할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조합하여 사용한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이며, 2종류이며, 3종류이며, 4종류이며, 5종류 이상이다.
본 실시 형태의 조성물에 있어서, 일반식 (L-5)로 표시되는 화합물의 함유량은, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률, 프로세스 적합성, 적하흔, 소부, 유전율 이방성 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조정할 필요가 있다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-5)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이며, 14질량%이며, 16질량%이며, 20질량%이며, 23질량%이며, 26질량%이며, 30질량%이며, 35질량%이며, 40질량%이다. 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-5)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 상한치는, 50질량%이며, 40질량%이며, 35질량%이며, 30질량%이며, 20질량%이며, 15질량%이며, 10질량%이며, 5질량%이다.
일반식 (L-6)으로 표시되는 화합물은 하기의 화합물이다.
Figure pct00086
(식 중, RL61 및 RL62는 각각 독립적으로, 일반식 (L)에 있어서의 RL1 및 RL2와 동일한 의미를 나타내고, XL61 및 XL62는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 불소 원자를 나타낸다.)
RL61 및 RL62는 각각 독립적으로 탄소 원자수 1~5의 알킬기 또는 탄소 원자수 2~5의 알케닐기가 바람직하고, XL61 및 XL62 중 한쪽이 불소 원자, 다른쪽이 수소 원자인 것이 바람직하다.
일반식 (L-6)으로 표시되는 화합물은 단독으로 사용할 수도 있지만, 2 이상의 화합물을 조합하여 사용할 수도 있다. 조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조합하여 사용한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이며, 2종류이며, 3종류이며, 4종류이며, 5종류 이상이다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-6)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이며, 14질량%이며, 16질량%이며, 20질량%이며, 23질량%이며, 26질량%이며, 30질량%이며, 35질량%이며, 40질량%이다. 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-6)으로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 상한치는, 50질량%이며, 40질량%이며, 35질량%이며, 30질량%이며, 20질량%이며, 15질량%이며, 10질량%이며, 5질량%이다. Δn을 크게 하는 것에 중점을 두는 경우에는 함유량을 많게 하는 것이 바람직하고, 저온에서의 석출에 중점을 둔 경우에는 함유량은 적은 것이 바람직하다.
일반식 (L-7)로 표시되는 화합물은 하기의 화합물이다.
Figure pct00087
(식 중, RL71 및 RL72는 각각 독립적으로 일반식 (L)에 있어서의 RL1 및 RL2와 동일한 의미를 나타내고, AL71 및 AL72는 각각 독립적으로 일반식 (L)에 있어서의 AL2 및 AL3과 동일한 의미를 나타내지만, AL71 및 AL72 상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, ZL71은 일반식 (L)에 있어서의 ZL2와 동일한 의미를 나타내고, XL71 및 XL72는 각각 독립적으로 불소 원자 또는 수소 원자를 나타낸다.)
식 중, RL71 및 RL72는 각각 독립적으로 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 탄소 원자수 2~5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 1~4의 알콕시기가 바람직하고, AL71 및 AL72는 각각 독립적으로 1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기가 바람직하고, AL71 및 AL72 상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, ZL71은 단결합 또는 COO-가 바람직하고, 단결합이 바람직하고, XL71 및 XL72는 수소 원자가 바람직하다.
조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 요구되는 성능에 따라 조합한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이며, 2종류이며, 3종류이며, 4종류이다.
본 실시 형태의 조성물에 있어서, 일반식 (L-7)로 표시되는 화합물의 함유량은, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률, 프로세스 적합성, 적하흔, 소부, 유전율 이방성 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조정할 필요가 있다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-7)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이며, 14질량%이며, 16질량%이며, 20질량%이다. 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-7)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 상한치는, 30질량%이며, 25질량%이며, 23질량%이며, 20질량%이며, 18질량%이며, 15질량%이며, 10질량%이며, 5질량%이다.
본 실시 형태의 조성물이 높은 TNI의 실시 형태가 요망되는 경우는 식 (L-7)로 표시되는 화합물의 함유량을 약간 많게 하는 것이 바람직하고, 저점도의 실시 형태가 요망되는 경우는 함유량을 약간 적게 하는 것이 바람직하다.
일반식 (L-8)로 표시되는 화합물은 하기의 화합물이다.
Figure pct00088
(식 중, RL81 및 RL82는 각각 독립적으로 일반식 (L)에 있어서의 RL1 및 RL2와 동일한 의미를 나타내고, AL81은 일반식 (L)에 있어서의 AL1과 동일한 의미 또는 단결합을 나타내지만, AL81 상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, XL81~XL86은 각각 독립적으로 불소 원자 또는 수소 원자를 나타낸다.)
식 중, RL81 및 RL82는 각각 독립적으로 탄소 원자수 1~5의 알킬기, 탄소 원자수 2~5의 알케닐기 또는 탄소 원자수 1~4의 알콕시기가 바람직하고, AL81은 1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기가 바람직하고, AL71 및 AL72 상의 수소 원자는 각각 독립적으로 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, 일반식 (L-8) 중의 동일한 환구조 상에 불소 원자는 0개 또는 1개가 바람직하고, 분자 내에 불소 원자는 0개 또는 1개인 것이 바람직하다.
조합할 수 있는 화합물의 종류에 특별히 제한은 없지만, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률 등의 요구되는 성능에 따라 조합한다. 사용하는 화합물의 종류는, 예를 들면 본 실시 형태의 하나의 실시 형태로서는 1종류이며, 2종류이며, 3종류이며, 4종류이다.
본 실시 형태의 조성물에 있어서, 일반식 (L-8)로 표시되는 화합물의 함유량은, 저온에서의 용해성, 전이 온도, 전기적인 신뢰성, 복굴절률, 프로세스 적합성, 적하흔, 소부, 유전율 이방성 등의 요구되는 성능에 따라 적절히 조정할 필요가 있다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-8)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 하한치는, 1질량%이며, 2질량%이며, 3질량%이며, 5질량%이며, 7질량%이며, 10질량%이며, 14질량%이며, 16질량%이며, 20질량%이다. 본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 식 (L-8)로 표시되는 화합물의 바람직한 함유량의 상한치는, 30질량%이며, 25질량%이며, 23질량%이며, 20질량%이며, 18질량%이며, 15질량%이며, 10질량%이며, 5질량%이다.
본 실시 형태의 조성물이 높은 TNI의 실시 형태가 요망되는 경우는 식 (L-8)로 표시되는 화합물의 함유량을 약간 많게 하는 것이 바람직하고, 저점도의 실시 형태가 요망되는 경우는 함유량을 약간 적게 하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물의 총량에 대한 일반식 (i), 일반식 (L), (N-1), (N-2), (N-3) 및 (J)로 표시되는 화합물의 합계의 바람직한 함유량의 하한치는, 80질량%이며, 85질량%이며, 88질량%이며, 90질량%이며, 92질량%이며, 93질량%이며, 94질량%이며, 95질량%이며, 96질량%이며, 97질량%이며, 98질량%이며, 99질량%이며, 100질량%이다. 바람직한 함유량의 상한치는, 100질량%이며, 99질량%이며, 98질량%이며, 95질량%이다. 단, Δε의 절대치가 큰 조성물을 얻는 관점에서는, 일반식 (N-1), (N-2), (N-3) 또는 (J)로 표시되는 화합물 중 어느 하나는 0질량%인 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물은, 분자 내에 과산(-CO-OO-) 구조 등의 산소 원자들이 결합한 구조를 가지는 화합물을 함유하지 않는 것이 바람직하다.
조성물의 신뢰성 및 장기 안정성을 중시하는 경우에는 카르보닐기를 가지는 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총 질량에 대해 5질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 3질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 1질량% 이하로 하는 것이 더 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 가장 바람직하다.
UV조사에 의한 안정성을 중시하는 경우, 염소 원자가 치환하고 있는 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총 질량에 대해 15질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 10질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 8질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 5질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 3질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 더 바람직하다.
분자 내의 환구조가 모두 6원환인 화합물의 함유량을 많게 하는 것이 바람직하고, 분자 내의 환구조가 모두 6원환인 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총 질량에 대해 80질량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 90질량% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 95질량% 이상으로 하는 것이 더 바람직하고, 실질적으로 분자 내의 환구조가 모두 6원환인 화합물 만으로 조성물을 구성하는 것이 가장 바람직하다.
조성물의 산화에 의한 열화를 억제하기 위해서는, 환구조로서 시클로헥세닐렌기를 가지는 화합물의 함유량을 줄이는 것이 바람직하고, 시클로헥세닐렌기를 가지는 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총 질량에 대해 10질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 8질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 5질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 3질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 더 바람직하다.
점도의 개선 및 TNI의 개선을 중시하는 경우에는, 수소 원자가 할로겐으로 치환되어 있어도 되는 2-메틸벤젠-1,4-디일기를 분자 내에 가지는 화합물의 함유량을 줄이는 것이 바람직하고, 상기 2-메틸벤젠-1,4-디일기를 분자 내에 가지는 화합물의 함유량을 상기 조성물의 총 질량에 대해 10질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 8질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 5질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 3질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 더 바람직하다.
본 원에 있어서 실질적으로 함유하지 않는다는 것이란, 의도치않게 함유하는 것을 제외하고 함유하지 않는다는 의미이다.
본 실시 형태의 제1 실시 형태의 조성물에 함유되는 화합물이, 측쇄로서 알케닐기를 가지는 경우, 상기 알케닐기가 시클로헥산에 결합하고 있는 경우에는 당해 알케닐기의 탄소 원자수는 2~5인 것이 바람직하고, 상기 알케닐기가 벤젠에 결합하고 있는 경우에는 당해 알케닐기의 탄소 원자수는 4~5인 것이 바람직하고, 상기 알케닐기의 불포화 결합과 벤젠은 직접 결합하고 있지 않는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물에는, PS 모드, 횡전계형 PSA 모드 또는 횡전계형 PSVA 모드 등의 액정 표시 소자를 제작하기 위해, 중합성 화합물을 함유할 수 있다. 사용할 수 있는 중합성 화합물로서, 광 등의 에너지선에 의해 중합이 진행되는 광중합성 모노머 등을 들 수 있으며, 구조로서, 예를 들면, 비페닐 유도체, 터페닐 유도체 등의 6원환이 복수 연결된 액정 골격을 가지는 중합성 화합물 등을 들 수 있다. 또한 구체적으로는, 일반식 (XX)
Figure pct00089
(식 중, X201 및 X202는 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 메틸기를 나타내고,
Sp201 및 Sp202는 각각 독립적으로, 단결합, 탄소 원자수 1~8의 알킬렌기 또는 -O-(CH2)s-(식 중, s는 2에서 7의 정수를 나타내고, 산소 원자는 방향환에 결합하는 것으로 한다.)가 바람직하고,
Z201은 -OCH2-, -CH2O-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2-, -CH=CH-COO-, -CH=CH-OCO-, -COO-CH=CH-, -OCO-CH=CH-, -COO-CH2CH2-, -OCO-CH2CH2-, -CH2CH2-COO-, -CH2CH2-OCO-, -COO-CH2-, -OCO-CH2-, -CH2-COO-, -CH2-OCO-, -CY1=CY2-(식 중, Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, 불소 원자 또는 수소 원자를 나타낸다.), -C≡C- 또는 단결합을 나타내고,
L201 및 L202는 각각 독립적으로, 불소 원자, 탄소 원자수 1~8의 알킬기 또는 탄소 원자수 1~8의 알콕시기이며,
M201은 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내고, 식 중의 모든 1,4-페닐렌기는, 임의의 수소 원자가 불소 원자, 탄소 원자수 1~8의 알킬기 또는 탄소 원자수 1~8의 알콕시기에 의해 치환되어 있어도 되고, n201 및 n202는 각각 독립적으로, 0~4의 정수이다.)로 표시되는 2관능 모노머가 바람직하다.
X201 및 X202는, 모두 수소 원자를 나타내는 디아크릴레이트 유도체, 모두 메틸기를 가지는 디메타크릴레이트 유도체 중 어느 것도 바람직하고, 한쪽이 수소 원자를 나타내고 또 다른 한쪽이 메틸기를 나타내는 화합물도 바람직하다. 이들 화합물의 중합 속도는, 디아크릴레이트 유도체가 가장 빠르고, 디메타크릴레이트 유도체가 늦고, 비대칭 화합물이 그 중간이며, 그 용도에 따라 바람직한 양태를 이용할 수 있다. PSA 표시 소자에 있어서는, 디메타크릴레이트 유도체가 특히 바람직하다.
Sp201 및 Sp202는 각각 독립적으로, 단결합, 탄소 원자수 1~8의 알킬렌기 또는 -O-(CH2)s-를 나타내지만, PSA 표시 소자에 있어서는 적어도 한쪽이 단결합인 것이 바람직하고, 모두 단결합을 나타내는 화합물 또는 한쪽이 단결합이며 또 다른 한쪽이 탄소 원자수 1~8의 알킬렌기 또는 -O-(CH2)s-를 나타내는 양태가 바람직하다. 이 경우 1~4의 알킬기가 바람직하고, s는 1~4가 바람직하다.
Z201은, -OCH2-, -CH2O-, -COO-, -OCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH2CH2-, -CF2CF2- 또는 단결합이 바람직하고, -COO-, -OCO- 또는 단결합이 보다 바람직하고, 단결합이 특히 바람직하다.
M201은 임의의 수소 원자가 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되는 1,4-페닐렌기, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 단결합을 나타내지만, 1,4-페닐렌기 또는 단결합이 바람직하다. C가 단결합 이외의 환구조를 나타내는 경우, Z201은 단결합 이외의 연결기도 바람직하고, M201이 단결합인 경우, Z201은 단결합이 바람직하다.
이와 같은 점에서, 일반식 (XX)에 있어서, Sp201 및 Sp202 간의 환구조는, 구체적으로는 다음에 기재하는 구조가 바람직하다.
일반식 (XX)에 있어서, M201이 단결합을 나타내고, 환구조가 두 개의 환으로 형성되는 경우에 있어서, 다음의 식 (XXa-1) 내지 식 (XXa-5)을 나타내는 것이 바람직하고, 식 (XXa-1) 내지 식 (XXa-3)을 나타내는 것이 보다 바람직하고, 식 (XXa-1)을 나타내는 것이 특히 바람직하다.
Figure pct00090
(식 중, 양단은 Sp201 또는 Sp202에 결합하는 것으로 한다.)
이들 골격을 포함하는 중합성 화합물은 중합 후의 배향 규제력이 PSA형 액정 표시 소자에 최적이며, 양호한 배향 상태를 얻을 수 있기 때문에, 표시 불균일이 억제되거나, 또는, 전혀 발생하지 않는다.
이상으로부터, 중합성 모노머로서는, 일반식 (XX-1)~일반식 (XX-4)가 특히 바람직하고, 그 중에서도 일반식 (XX-2)가 가장 바람직하다.
Figure pct00091
(식 중, 벤젠은 불소 원자에 의해 치환되어 있어도 되고, Sp20은 탄소 원자수 2에서 5의 알킬렌기를 나타낸다.)
본 실시 형태의 조성물에 중합성 화합물을 함유하는 경우의 함유량은, 0.01질량%~5질량%인 것이 바람직하고, 0.05질량%~3질량%인 것이 바람직하고, 0.1질량%~2질량%인 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물에 모노머를 첨가하는 경우에 있어서, 중합 개시제가 존재하지 않는 경우에도 중합은 진행되지만, 중합을 촉진하기 위해 중합 개시제를 함유하고 있어도 된다. 중합 개시제로서는, 벤조인에테르류, 벤조페논류, 아세토페논류, 벤질케탈류, 아실포스핀옥사이드류 등을 들 수 있다.
본 실시 형태의 액정 표시 소자는, 상기한 대로, 배향층(4, 6)을 가지는 것이어도 되지만, 배향층을 설치하지 않고, 본 실시 형태에 따른 액정층을 구성하는 액정 조성물 중에 자발 배향제를 포함시켜, 배향막 없이 액정을 자립시키거나, 용제 가용형의 배향형 폴리이미드를 이용하여 배향시키거나, 혹은, 광배향막, 특히 비폴리이미드계의 광배향막에 의해 액정을 배향시키는 것이 액정 표시 소자의 제조가 용이한 점에서 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 액정 조성물은, 자발 배향제를 포함하는 것이 바람직하다. 당해 자발 배향제는, 액정층을 구성하는 액정 조성물에 포함되는 액정 분자의 배향 방향을 제어할 수 있다. 액정층의 계면에 자발 배향제의 성분이 집적되거나, 또는 당해 계면에 흡착됨으로써 액정 분자의 배향 방향을 제어할 수 있다고 생각할 수 있다. 이것에 의해, 액정 조성물 중에 자발 배향제를 포함하는 경우는, 액정 패널의 배향층을 없앨 수 있다.
본 실시 형태에 따른 액정 조성물에 있어서의 자발 배향제의 함유량은, 액정 조성물의 전체 중 0.1~10질량% 포함하는 것이 바람직하다. 또, 본 실시 형태에 따른 액정 조성물에 있어서의 자발 배향제는, 상기의 중합성 화합물과 병용하여 사용해도 된다.
당해 자발 배향제로서는, 이하의 일반식 (al-1) 및/또는 일반식 (al-2)인 것이 바람직하다.
Figure pct00092
(식 중, Ral1, Ral2, Zal1, Zal2, Lal1, Lal2, Lal3, Spal1, Spal2, Spal3, Xal1, Xal2, Xal3, mal1, mal2, mal3, nal1, nal2, nal3, pal1 및 pal2는 각각 서로 독립적으로,
Ral1은, 수소 원자, 할로겐, 1~20개의 탄소 원자를 가지는 직쇄형, 분기형 혹은 환형 알킬을 나타내고, 여기서 당해 알킬기에 있어서, 1개 또는 2개 이상의 인접하고 있지 않는 CH2기는, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -O-CO-, -O-CO-O-에 의해, O 및/또는 S원자가 서로 직접 결합하지 않도록 치환되어도 되고, 또한 1개 또는 2개 이상의 수소 원자는, F 또는 Cl에 의해 치환되어 있어도 되는,
Ral2는, 이하 중 어느 하나의 부분 구조를 구비한 기를 나타내고,
Figure pct00093
Figure pct00094
Spal1, Spal2 및 Spal3은 각각 서로 독립적으로, 탄소 원자수 1~12개의 알킬기 또는 단결합을 나타내고,
Xal1, Xal2 및 Xal3은 각각 서로 독립적으로, 알킬기, 아크릴기, 메타크릴기 또는 비닐기를 나타내고,
Zal1은, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n al-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n al-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -(CRal3Ral4)n a1-, -CH(-Spal1-Xal1)-, -CH2CH(-Spal1-Xal1)-, -CH(-Spal1-Xal1)CH(-Spal1-Xal1)-을 나타내고,
Zal2는 각각 서로 독립적으로, 단결합, -O-, -S-, -CO-, -CO-O-, -OCO-, -O-CO-O-, -OCH2-, -CH2O-, -SCH2-, -CH2S-, -CF2O-, -OCF2-, -CF2S-, -SCF2-, -(CH2)n1-, -CF2CH2-, -CH2CF2-, -(CF2)n al-, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -CH=CH-COO-, -OCO-CH=CH-, -(CRal3Ral4)na1-, -CH(-Spal1-Xal1)-, -CH2CH(-Spal1-Xal1)-, -CH(-Spal1-Xal1)CH(-Spal1-Xal1)-을 나타내고,
Lal1, Lal2, Lal3은 각각 서로 독립적으로, 수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자, -CN, -NO2, -NCO, -NCS, -OCN, -SCN, -C(=O)N(Ral3)2, -C(=O)Ral3, 3~15개의 탄소 원자를 가지는 임의로 치환된 실릴기, 임의로 치환된 아릴기 혹은 시클로알킬기 또는 1~25개의 탄소 원자를 나타내지만, 여기서, 1개 혹은 2개 이상의 수소 원자가 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자)에 의해 치환되어 있어도 되고,
상기 Ral3은, 1~12개의 탄소 원자를 가지는 알킬기를 나타내고, 상기 Ral4는, 수소 원자 또는 1~12개의 탄소 원자를 가지는 알킬기를 나타내고, 상기 nal은, 1~4의 정수를 나타내고,
pal1 및 pal2는 각각 서로 독립적으로, 0 또는 1을 나타내고, mal1, mal2 및 mal3은 각각 서로 독립적으로, 0~3의 정수를 나타내고, nal1, nal2 및 nal3은 각각 서로 독립적으로, 0~3의 정수를 나타낸다.)
일반식 (Al-2):
Figure pct00095
(식 중, Zi1 및 Zi2는 각각 독립적으로, 단결합, -CH=CH-, -CF=CF-, -C≡C-, -COO-, -OCO-, -OCOO-, -OOCO-, -CF2O-, -OCF2-, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH2-CH2COO-, -OCOCH2-CH2-, -CH=C(CH3)COO-, -OCOC(CH3)=CH-, -CH2-CH(CH3)COO-, -OCOCH(CH3)-CH2-, -OCH2CH2O-, 또는 탄소 원자수 2~20의 알킬렌기를 나타내고, 이 알킬렌기 중의 1개 또는 인접하지 않는 2개 이상의 -CH2-는 -O-, -COO- 또는 -OCO-로 치환되어도 되고, 단 Ki1이 (K-11)인 경우는 메소겐기에 적어도 -CH2-CH2COO-, -OCOCH2-CH2-, -CH=C(CH3)COO-, -OCOC(CH3)=CH-, -CH2-CH(CH3)COO-, -OCOCH(CH3)-CH2-, -OCH2CH2O- 중 어느 하나를 포함하고,
Aal21 및 Aa122는 각각 독립적으로, 2가의 6원환 방향족기 또는 2가의 6원환 지방족기를 나타내지만, 2가의 무치환의 6원환 방향족기, 2가의 무치환의 6원환 지방족기 또는 이들 환구조 중의 수소 원자는, 치환되어 있지 않거나 탄소 원자수 1~6의 알킬기, 탄소 원자수 1~6의 알콕시기, 할로겐 원자로 치환되어 있는 것이 바람직하고, 2가의 무치환의 6원환 방향족기 혹은 이 환구조 중의 수소 원자가 불소 원자로 치환된 기, 또는 2가의 무치환의 6원환 지방족기가 바람직하고, 치환기 상의 수소 원자가, 할로겐 원자, 알킬기 또는 알콕시기에 의해 치환되어 있어도 되는 1,4-페닐렌기, 2,6-나프탈렌기 또는 1,4-시클로헥실기가 바람직하지만, 적어도 하나의 치환기는 Pi1-Spi1-로 치환되어 있으며,
Zi1, Aal21 및 Aa122가 각각 복수 존재하는 경우는, 각각 서로 동일해도 되고 상이해도 되며,
Spi1은, 바람직하게는 탄소 원자수 1~18의 직쇄형 알킬렌기 또는 단결합을 나타내고, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 2~15의 직쇄형 알킬렌기 또는 단결합을 나타내고, 더 바람직하게는 탄소 원자수 3~12의 직쇄형 알킬렌기 또는 단결합을 나타내고,
Ral21은, 수소 원자, 탄소 원자수 1~20의 직쇄 또는 분기의 알킬기, 할로겐화알킬기, 또는 Pi1-Spi1-을 나타내고, 그 알킬기 중의 -CH2-는, -O-, -OCO-, 또는 -COO-가 바람직하고(단 -O-는 연속되지는 않는다), 보다 바람직하게는, 수소 원자, 탄소 원자수 1~18의 직쇄 또는 분기의 알킬기, 또는 Pi1-Spi1-을 나타내고, 그 알킬기 중의 -CH2-는, -O-, -OCO-(단 -O-는 연속되지는 않는다)를 나타낸다.
Ki1은, 이하의 일반식 (K-1)~일반식 (K-11)로 표시되는 치환기를 나타내고,
Figure pct00096
Pi1은, 중합성기를 나타내고, 이하의 일반식 (P-1)~일반식 (P-15)로 표시되는 군으로부터 선택되는 치환기를 나타내고(식 중, 우측 끝의 검은 점은 결합손을 나타낸다.),
Figure pct00097
Zi1, Zi2, Aal21, miii1 및/또는 Aal22가 각각 복수 존재하는 경우는, 각각 서로 동일해도 되고 상이해도 되며, 단 Ai1 및 Ai2 중 어느 하나는 적어도 하나의 Pi1-Spi1-로 치환되어 있으며, Ki1이 (K-11)인 경우는, Zii1은 적어도 -CH2-CH2COO-, -OCOCH2-CH2-, -CH2-CH(CH3)COO-, -OCOCH(CH3)-CH2-, -OCH2CH2O- 중 어느 하나를 포함하고,
miii1은, 1~5의 정수를 나타내고,
miii2는, 1~5의 정수를 나타내고,
Gi1은, 2가, 3가, 4가 중 어느 하나의 분기 구조, 또는 2가, 3가, 4가 중 어느 하나의 지방족 또는 방향족의 환구조를 나타내고,
miii3은, Gi1의 가수보다 1 작은 정수를 나타낸다.)
그 외, 액정 패널의 배향층을 없애는 수단으로서는, 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물을 제1의 기판 및 제2의 기판 간에 충전할 때에, 당해 정 조성물을 Tni 이상의 상태로 충전하여, 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물에 대해 UV조사를 행하여 중합성 화합물을 경화시키는 방법 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 조성물은, 또한, 일반식 (Q)로 표시되는 화합물을 함유할 수 있다.
Figure pct00098
(식 중, RQ는 탄소 원자수 1에서 22의 직쇄 알킬기 또는 분기쇄 알킬기를 나타내고, 그 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH2기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-로 치환되면 되고, MQ는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 단결합을 나타낸다.)
RQ는 탄소 원자수 1에서 22의 직쇄 알킬기 또는 분기쇄 알킬기를 나타내고, 그 알킬기 중의 1개 또는 2개 이상의 CH2기는, 산소 원자가 직접 인접하지 않도록, -O-, -CH=CH-, -CO-, -OCO-, -COO-, -C≡C-, -CF2O-, -OCF2-로 치환되어도 되지만, 탄소 원자수 1에서 10의 직쇄 알킬기, 직쇄 알콕시기, 1개의 CH2기가 -OCO- 또는 -COO-로 치환된 직쇄 알킬기, 분기쇄 알킬기, 분기 알콕시기, 1개의 CH2기가 -OCO- 또는 -COO-로 치환된 분기쇄 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1에서 20의 직쇄 알킬기, 1개의 CH2기가 -OCO- 또는 -COO-로 치환된 직쇄 알킬기, 분기쇄 알킬기, 분기 알콕시기, 1개의 CH2기가 -OCO- 또는 -COO-로 치환된 분기쇄 알킬기가 더 바람직하다. MQ는 트랜스-1,4-시클로헥실렌기, 1,4-페닐렌기 또는 단결합을 나타내지만, 트랜스-1,4-시클로헥실렌기 또는 1,4-페닐렌기가 바람직하다.
일반식 (Q)로 표시되는 화합물은, 보다 구체적으로는, 하기의 일반식 (Q-a) 내지 일반식 (Q-d)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pct00099
식 중, RQ1은 탄소 원자수 1에서 10의 직쇄 알킬기 또는 분기쇄 알킬기가 바람직하고, RQ2는 탄소 원자수 1에서 20의 직쇄 알킬기 또는 분기쇄 알킬기가 바람직하고, RQ3은 탄소 원자수 1에서 8의 직쇄 알킬기, 분기쇄 알킬기, 직쇄 알콕시기 또는 분기쇄 알콕시기가 바람직하고, LQ는 탄소 원자수 1에서 8의 직쇄 알킬렌기 또는 분기쇄 알킬렌기가 바람직하다. 일반식 (Q-a) 내지 일반식 (Q-d)로 표시되는 화합물 중, 일반식 (Q-c) 및 일반식 (Q-d)로 표시되는 화합물이 더 바람직하다.
본 실시 형태의 조성물에 있어서, 일반식 (Q)로 표시되는 화합물을 1종 또는 2종을 함유하는 것이 바람직하고, 1종에서 5종 함유하는 것이 더 바람직하고, 그 함유량은 0.001에서 1질량%인 것이 바람직하고, 0.001에서 0.1질량%가 더 바람직하고, 0.001에서 0.05질량%가 특히 바람직하다.
본 실시 형태의 중합성 화합물을 함유한 조성물은, 이것에 포함되는 중합성 화합물이 자외선 조사에 의해 중합함으로써 액정 배향능이 부여되고, 조성물의 복굴절을 이용하여 광의 투과광량을 제어하는 액정 표시 소자에 사용된다.
본 실시 형태의 액정 조성물이 중합성 화합물을 함유하는 경우, 중합성 화합물을 중합시키는 방법으로서는, 액정의 양호한 배향 성능을 얻기 위해서는, 적당한 중합 속도가 요망되기 때문에, 자외선 또는 전자선 등의 활성 에너지선을 단일 또는 병용 또는 차례로 조사함으로써 중합시키는 방법이 바람직하다. 자외선을 사용하는 경우, 편광 광원을 이용해도 되고, 비편광 광원을 이용해도 된다. 또, 중합성 화합물 함유 조성물을 2장의 기판 간에 협지시킨 상태로 중합을 행하는 경우에는, 적어도 조사면측의 기판은 활성 에너지선에 대해 적당한 투명성이 부여되지 않으면 안된다. 또, 광조사 시에 마스크를 이용하여 특정의 부분 만을 중합시킨 후, 전기장이나 자기장 또는 온도 등의 조건을 변화시킴으로써, 미중합 부분의 배향 상태를 변화시키고, 또한 활성 에너지선을 조사하여 중합시킨다는 수단을 이용해도 된다. 특히 자외선 노광할 때에는, 중합성 화합물 함유 조성물에 교류 전계를 인가하면서 자외선 노광하는 것이 바람직하다. 인가하는 교류 전계는, 주파수 10Hz에서 10kHz의 교류가 바람직하고, 주파수 60Hz에서 10kHz가 보다 바람직하고, 전압은 액정 표시 소자의 원하는 프리틸트각에 의존해서 선택된다. 즉, 인가하는 전압에 의해 액정 표시 소자의 프리틸트각을 제어할 수 있다. 횡전계형 MVA 모드의 액정 표시 소자에 있어서는, 배향 안정성 및 콘트라스트의 관점에서 프리틸트각을 80도에서 89.9도로 제어하는 것이 바람직하다.
조사 시의 온도는, 본 실시 형태의 조성물의 액정 상태가 유지되는 온도 범위 내인 것이 바람직하다. 실온에 가까운 온도, 즉, 전형적으로는 15~35℃에서의 온도로 중합시키는 것이 바람직하다. 자외선을 발생시키는 램프로서는, 메탈할라이드 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프 등을 이용할 수 있다. 또, 조사하는 자외선의 파장으로서는, 조성물의 흡수 파장 영역이 아닌 파장 영역의 자외선을 조사하는 것이 바람직하고, 필요에 따라, 자외선을 커트하여 사용하는 것이 바람직하다. 조사하는 자외선의 강도는, 0.1mW/cm2~100W/cm2가 바람직하고, 2mW/cm2~50W/cm2가 보다 바람직하다. 조사하는 자외선의 에너지량은, 적절히 조정할 수 있지만, 10mJ/cm2에서 500J/cm2가 바람직하고, 100mJ/cm2에서 200J/cm2가 보다 바람직하다. 자외선을 조사할 때에, 강도를 변화시켜도 된다. 자외선을 조사하는 시간은 조사하는 자외선 강도에 따라 적절히 선택되지만, 10초에서 3600초가 바람직하고, 10초에서 600초가 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 적합한 액정 표시 소자에 있어서, 제1의 기판과, 제2의 기판 사이의 액정 조성물과 접하는 면에는 액정층(5)의 액정 분자를 배향시키기 위해, 필요에 따라 배향층을 설치해도 된다. 배향층을 필요로 하는 액정 표시 소자에 있어서는, 광변환층과 액정층 사이에 배치하는 것이지만, 배향층의 막두께가 두꺼운 것이어도 100nm 이하로 얇고, 광변환층을 구성하는 발광성 나노 결정 입자, 안료 등의 색소와 액정층을 구성하는 액정 화합물의 상호 작용을 완전하게 차단하는 것은 아니다.
또, 배향층을 이용하지 않는 액정 표시 소자에 있어서는, 광변환층을 구성하는 발광성 나노 결정 입자, 안료 등의 색소와 액정층을 구성하는 액정 화합물의 상호 작용은 보다 커진다.
본 실시 형태에 따른 배향층은, 러빙 배향층 및 광배향층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 러빙 배향층의 경우는, 특별히 제한되는 것은 없고, 공지의 폴리이미드계의 배향층을 적합하게 사용할 수 있다.
당해 러빙 배향층 재료로서는, 폴리이미드, 폴리아미드, BCB(펜조시클로부텐폴리머), 폴리비닐알코올 등의 투명성 유기 재료를 이용할 수 있으며, 특히, p-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄 등의 지방족 또는 지환족 디아민 등의 디아민 및 부탄테트라카르본산 무수물이나 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산 무수물 등의 지방족 또는 지환식 테트라카르본산 무수물, 피로멜리트산2무수물 등의 방향족 테트라카르본산 무수물로 합성되는 폴리아믹산을 이미드화한, 폴리이미드 배향층이 바람직하다. 수직 배향층 등에 사용하는 경우는 배향을 부여하지 않고 사용할 수도 있다.
본 실시 형태에 따른 배향층이 광배향층인 경우는, 광응답성 분자를 1종 이상 포함하는 것이면 된다. 상기 광응답성 분자는, 광에 응답하여 이량화에 의해 가교 구조를 형성하는 광응답성 이량화형 분자, 광에 응답하여 이성화되어 편광축에 대해 대략 수직 또는 평행하게 배향하는 광응답성 이성화형 분자, 및 광에 응답하여 고분자쇄가 절단되는 광응답성 분해형 고분자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, 광응답성 이성화형 분자가 감도, 배향 규제력의 점에서 특히 바람직하다.
화상 표시 소자의 다른 일실시 형태는, 제1 전극 기판 및 제2 전극 기판이 대향해서 설치되는 한 쌍의 전극 기판과, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 설치된 일렉트로 루미네선스층과, 복수의 화소로 이루어지며, 청색의 발광 스펙트럼을 가지는 상기 일렉트로 루미네선스층이 발광한 광을 상이한 파장으로 변환하는 상기 광변환층과, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 상기 광변환층 사이에 설치되는 상기 파장 선택성 투과층을 가지는 유기 EL표시 소자(OLED)이다.
도 21은, 화상 표시 소자(OLED)의 일실시 형태를 나타내는 단면도이다. 일실시 형태에 따른 화상 표시 소자(OLED)(1000C)는, 한 쌍의 대향하는 전극으로서, 제1 전극(52) 및 제2 전극(58)을 가지며, 당해 전극 간에 일렉트로 루미네선스층(500)을 구비하고, 제2 전극(58)의 일렉트로 루미네선스층(500)과 반대측의 면 상에, 파장 선택성 투과층(8A(8)) 및 광변환층(9A(9))을 일렉트로 루미네선스층(500)측으로부터 이 순서로 구비하고 있다.
일렉트로 루미네선스층(500)은, 발광층(55)을 적어도 가지고 있으면 되고, 전자 수송층(56), 발광층(55), 정공 수송층(54) 및 정공 주입층(53)을 가지는 것이 보다 바람직하다. 일렉트로 루미네선스층(512)은, 전자 주입층(57), 전자 수송층(56), 발광층(55), 정공 수송층(54) 및 정공 주입층(53)을 가지는 것이 바람직하다. 발광층(55)과 정공 수송층(54) 사이에, 외부 양자 효율을 높이고, 또한 발광 강도를 향상시키기 위해 전자 블록층(도시하지 않음)을 설치해도 된다. 마찬가지로, 발광층(55)과 전자 수송층(56) 사이에, 외부 양자 효율을 높이고, 또한 발광 강도를 향상시키기 위해 정공 블록층(도시하지 않음)을 설치해도 된다.
화상 표시 소자(OLED)(1000C)에 있어서, 일렉트로 루미네선스층(500)은, 제1 전극(52)에 접하는 정공 주입층(53)을 가지며, 정공 수송층(54), 발광층(55) 및 전자 수송층(56)이 순차적으로 적층된 구성을 가진다.
본 실시 형태에 있어서는, 제1 전극(52)을 양극으로 하고, 제2 전극(58)을 음극으로 하여 편의상, 이하에 설명하지만, 화상 표시 소자(LED 패널)(1000C)의 구성은 이것에 한정되는 것이 아니라, 제1 전극(52)을 음극으로 하고, 제2 전극(58)을 양극으로 하여, 이들 전극 간의 적층의 순서를 반대로 해도 된다. 바꾸어 말하면, 양극측의 제2 전극(58)으로부터, 정공 주입층(53), 정공 수송층(54), 필요에 따라 설치되는 전자 블록층, 발광층(55), 필요에 따라 설치되는 정공 블록층, 전자 수송층(56) 및 전자 주입층(57)의 순서로 적층되어 있어도 된다.
광변환층(9A(9)) 및 파장 선택성 투과층(8A(8))은, 상술한 액정 표시 소자에 있어서의 광변환층(9) 및 파장 선택성 투과층(8)과 각각 동일하면 된다. 본 실시 형태에서는, 이와 같은 광변환층(9A(9)) 및 파장 선택성 투과층(8A(8))을 컬러 필터의 대체 부재로서 이용한 것을 특징의 하나로 하고 있다.
이 실시 형태에서는, 450nm 근방에 주피크를 가지는 광(청색의 발광 스펙트럼을 가지는 광)이 일렉트로 루미네선스층(500)에 의해 발광되는 경우, 광변환층(9A(9))은, 당해 청색광을 청색으로서 이용할 수 있다. 그 때문에, 광원인 일렉트로 루미네선스층(500)에 의해 발광되는 광이 청색광인 경우에는, 상기 각 색의 광변환 화소층(NC-Red, NC-Green, NC-Blue) 중, 도 21에 나타내는 바와 같이, 광변환 화소층(NC-Blue)을 생략하고, 청색은 백 라이트광을 그대로 사용해도 된다. 이 경우, 청색을 표시하는 색층은 투명 수지나 청색의 색재를 포함하는 색재층(이른바 청색 컬러 필터)(CF-Blue) 등에 의해 구성할 수 있다.
적색의 색층(R), 녹색의 색층(G) 및 청색의 색층(B)에는, 필요에 따라 적절히 색재를 포함해도 된다. 발광용 나노 결정(NC)을 포함하는 층(NCL)에는, 각각의 색에 대응한 색재를 포함해도 된다.
이상으로부터, 도 21에 나타내는 화상 표시 소자(1000C)에 있어서, 제1 전극(52) 및 제2 전극(58) 간에 전압을 인가하면, 음극인 제2 전극(58)으로부터는 전자가 일렉트로 루미네선스층(500)에 주입되고, 양극인 제1 전극(52)으로부터는 정공이 일렉트로 루미네선스층(500)에 주입됨으로써 전류가 흐른다. 그리고, 주입된 전자 및 정공이 재결합함으로써, 여기자가 형성된다. 이것에 의해 발광층(55)이 가지는 발광 재료가 여기 상태가 되어, 발광 재료로부터 발광을 얻을 수 있다.
그 후, 발광층(55)으로부터 발광된 광은, 전자 수송층(56), 전자 주입층(57) 및 제2 전극(58)을 투과하여, 파장 선택성 투과층(8A(8))에서 특정 파장 영역에 선택된 광이 광변환층(9A(9))의 면내에 입사한다. 당해 광변환층(9A(9)) 내에 입사한 광은, 발광성 나노 결정 입자에 흡수되어, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나로 발광 스펙트럼으로 변환됨으로써, 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 어느 하나의 색을 표시한다. 또, 광변환층(9A(9))은 파장 선택성 투과층(8A(8))에 인접되어 있으며, 투과되는 특정 파장 영역 이외의 광이 반사되기 때문에, 발광성 나노 결정 입자의 발광 방향을 한 방향으로 집속할 수 있다.
또한, 일렉트로 루미네선스층(500)은, 정공 혹은 전자의 주입의 포텐셜 장벽을 저하시키는 목적, 정공 혹은 전자의 수송성을 높이는 목적, 정공 혹은 전자의 수송성을 저해하는 목적 또는 전극에 의한 소광 현상을 억제·방지하는 목적으로, 다양한 효과를 발현하는 층을, 필요에 따라 단층 또는 복수층 형성해도 된다.
광변환층(9A(9)) 및 파장 선택성 투과층(8A(8))을 피복하도록 보호막으로서 오버코트층(59)을 설치해도 되고, 또 필요에 따라, 당해 오버코트층(59) 상에 유리 등의 기판(60)을 전면에 걸쳐 붙여도 된다. 이 때, 당해 오버코트층(59)과 기판(60) 사이에 필요에 따라, 공지의 접착층(예를 들면 열경화 또는 자외선 경화형 수지)을 설치해도 된다. 발광 소자가, 광을 기판(60)으로부터 표시시키는 탑 에미션형인 경우는, 오버코트층(59), 기판(60)은 투명한 재료인 것이 바람직하다. 한편, 보텀 에미션형인 경우는, 오버코트층(59), 기판(51)은 특별히 한정되는 일은 없다.
도 21에서는, 제1 전극(52)을 기판(51) 상에 형성하고 있는 형태를 나타내고 있으며, 당해 기판은, 제1 전극(52), 일렉트로 루미네선스층(500), 제2 전극(58), 광변환층(9A(9)) 및 파장 선택성 투과층(8A(8))을 포함하는 적층체를 지지하는 지지체이며, 공지의 것을 사용할 수 있다.
도 21에 나타내는 실시 형태에서는, 일렉트로 루미네선스광이 유기 EL에 의한 광이지만, 다른 일실시 형태에서는, 일렉트로 루미네선스광이 발광성 나노 결정 입자 유래의 광이어도 되고, 이 경우, 화상 표시 소자는 QLED라고도 불린다. 이 경우, 일렉트로 루미네선스층의 구성은, 발광성 나노 결정 입자 유래의 일렉트로 루미네선스광을 발광 가능한 공지의 구성이면 된다.
[실시예]
이하, 예를 들어 본 발명을 더 상세히 서술하지만, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. 실시예에 있어서 화합물의 기재에 대해서 이하의 약호를 이용한다. 또한, n은 자연수를 나타낸다.
(측쇄)
-n -CnH2n+1 탄소 원자수 n인 직쇄형의 알킬기
n- CnH2n+1- 탄소 원자수 n인 직쇄형의 알킬기
-On -OCnH2n+1 탄소 원자수 n인 직쇄형의 알콕실기
nO- CnH2n+1O- 탄소 원자수 n인 직쇄형의 알콕실기
-V -CH=CH2
V- CH2=CH-
-V1 -CH=CH-CH3
1V- CH3-CH=CH-
-2V -CH2-CH2-CH=CH3
V2- CH2=CH-CH2-CH2-
-2V1 -CH2-CH2-CH=CH-CH3
1V2- CH3-CH=CH-CH2-CH2
(연결기)
-n- -CnH2n-
-nO- -CnH2n-O-
-On- -O-CnH2n-
-COO- -C(=O)-O-
-OCO- -O-C(=O)-
-CF2O- -CF2-O-
-OCF2- -O-CF2-
(환구조)
Figure pct00100
실시예 중, 측정한 특성은 이하 대로이다.
TNI:네마틱상-등방성 액체 상전이 온도(℃)
Δn:20℃에 있어서의 굴절률 이방성
Δε:20℃에 있어서의 유전율 이방성
η:20℃에 있어서의 점도(mPa·s)
γ1:20℃에 있어서의 회전 점도(mPa·s)
K11:20℃에 있어서의 탄성 상수 K11(pN)
K33:20℃에 있어서의 탄성 상수 K33(pN)
KAVG:K11과 K33의 평균치(KAVG=(K11+K33)/2)(pN)
VHR 측정
(주파수 60Hz, 인가 전압 1V의 조건 하에서 333K에 있어서의 전압 유지율(%))
450nm에 주발광 피크를 가지는 LED 내광 시험:
2만cd/m2의 450nm에 주발광 피크를 가지는 가시광 LED 광원에서 1주간 폭로하기 전과 후의 VHR을 측정했다.
385nm에 주발광 피크를 가지는 LED 내광 시험:
385nm를 피크로 가지는 단색 LED로 60초 130J 조사하기 전과 후의 VHR을 측정했다.
＜광변환 필름의 제작＞
「발광성 나노 결정 입자의 제작」
하기의 발광성 나노 결정 입자를 제조하는 조작, 및 잉크를 제조하는 조작은, 질소로 채운 글로브 박스 내, 또는, 대기를 차단하고 질소 기류 하의 플라스크 내에서 행했다.
또 이하에서 예시하는 모든 원료는, 그 용기 내의 대기를, 용기 내에 질소 가스를 도입하여 질소 가스로 미리 치환해 두고 이용했다. 또한, 액체 재료에 관해서는, 액체에 질소 가스를 도입하여 용존 산소를 질소 가스로 치환하여 이용했다. 산화티탄에 대해서는 사용 전에, 1mmHg의 감압 하, 2시간, 120℃에서 가열하고, 질소 가스 분위기 하에서 방냉했다.
또, 이하에서 이용하는, 유기용제 및 액체 재료는, 10ml에 대해, 질소 분위기 하, 칸토 화학(주) 몰레큘러 시브 3A를 1g의 비율로 첨가하고, 48시간 이상 탈수, 건조시킨 것을 이용했다.
[적색 발광성 나노 결정 입자의 제조]
1000ml의 플라스크에 아세트산인듐 17.48g, 트리옥틸포스핀옥사이드 25.0g, 라우르산 35.98g을 넣고, 질소 가스로 버블링하면서 160℃에서 40분 교반했다. 또한 250℃에서 20분간 교반한 후, 300℃까지 가열하여 교반을 계속했다. 글로브 박스 내에서 트리스(트리메틸실릴)포스핀 4.0g을 트리옥틸포스핀 15.0g에 용해시킨 후, 유리 주사기에 충전했다. 이것을 300℃로 가열한 상기의 플라스크 중에 주입하고, 250℃에서 10분간 반응시켰다. 또한 글로브 박스 내에서 트리스(트리메틸실릴)포스핀 7.5g을 트리옥틸포스핀 30.0g에 용해시킨 혼합액 5ml를 상기 반응 용액에 12분간 적하하고, 그 후, 다 사용할 때까지 15분 간격으로 5ml씩 반응 용액에 첨가했다.
다른 3구 플라스크에서 아세트산인듐 5.595g, 트리옥틸포스핀옥시드 10.0g, 라우르산 11.515g을 넣고, 질소 가스로 버블링하면서 160℃에서 40분 교반했다. 또한 250℃에서 20분간 교반, 300℃까지 가열한 후, 70℃까지 냉각한 혼합 용액을 상기 반응 용액에 첨가했다. 글로브 박스 내에서 트리스(트리메틸실릴)포스핀 4.0g을 트리옥틸포스핀 15.0g에 용해시킨 혼합액 5ml를 재차, 상기 반응 용액에 12분간 적하하고, 그 후, 다 사용할 때까지 15분 간격으로 5ml씩 반응 용액에 첨가했다. 1시간 교반을 유지, 실온까지 냉각한 후, 톨루엔 100ml와 에탄올 400ml를 첨가하여 미립자를 응집시켰다. 원심분리기를 이용하여 미립자를 침전시킨 후, 상청액을 폐기하고, 침전한 미립자를 트리옥틸포스핀에 용해시킴으로써 인화인듐(InP) 적색 발광성 나노 결정 입자의 트리옥틸포스핀 용액을 얻었다.
[녹색 발광성 나노 결정 입자의 제조]
1000ml의 플라스크에 아세트산인듐 23.3g, 트리옥틸포스핀옥사이드 40.0g, 라우르산 48.0g을 넣고, 질소 가스로 버블링하면서 160℃에서 40분 교반했다. 또한 250℃에서 20분간 교반한 후, 300℃까지 가열하고 교반을 계속했다. 글로브 박스 내에서 트리스(트리메틸실릴)포스핀 10.0g을 트리옥틸포스핀 30.0g에 용해시킨 후, 유리 주사기에 충전했다. 이것을 300℃로 가열한 상기의 플라스크 중에 주입하고, 250℃에서 5분간 반응시켰다. 플라스크를 실온까지 냉각하고, 톨루엔 100ml와 에탄올 400ml를 첨가하여 미립자를 응집시켰다. 원심분리기를 이용하여 미립자를 침전시킨 후, 상청액을 폐기하고, 침전한 미립자를 트리옥틸포스핀에 용해시킴으로써 인화인듐(InP) 녹색 발광성 나노 결정 입자의 트리옥틸포스핀 용액을 얻었다.
[InP/ZnS 코어 쉘 나노 결정의 제조]
상기에서 합성한 인화인듐(InP) 적색 발광성 나노 결정 입자의 트리옥틸포스핀 용액에 있어서 InP 3.6g, 트리옥틸포스핀 90g으로 조정한 후, 1000ml의 플라스크에 투입하고, 또한 트리옥틸포스핀옥시드 90g, 라우르산 30g을 첨가한다. 한편, 글로브 박스 내에서 디에틸아연의 1M 헥산 용액 42.9ml, 비스트리메틸실릴설피드의 트리옥틸포스핀 9.09중량% 용액 92.49g을 트리옥틸포스핀 162g 혼합함으로써 스톡 솔루션을 제작했다. 플라스크 내를 질소 분위기로 치환한 후, 플라스크의 온도를 180℃로 설정하고, 80℃에 이른 시점에서 상기 스톡 솔루션 15ml를 첨가하고, 그 후 10분 마다 15ml를 계속 첨가했다(플라스크 온도는 180℃로 유지). 마지막 첨가가 종료된 후, 또한 10분간 온도를 유지함으로써 반응을 종료시켰다. 반응 종료 후, 용액을 상온까지 냉각시켜, 톨루엔 500ml와 에탄올 2000ml를 첨가하여 나노 결정을 응집시켰다. 원심분리기를 이용하여, 나노 결정을 침전시킨 후, 상청액을 폐기하고, 용액 중의 나노 결정 농도가 20질량%가 되도록, 침전물을 재차 클로로포름에 용해시킴으로써, InP/ZnS 코어 쉘 나노 결정(적색 발광성)의 클로로포름 용액(QD 분산액 1)을 얻었다.
또, 인화인듐(InP) 적색 발광성 나노 결정 입자 대신에, 상기의 인화인듐(InP) 녹색 발광성 나노 결정 입자를 이용하여, InP/ZnS 코어 쉘 나노 결정(녹색 발광성)의 클로로포름 용액(QD 분산액 2)을 얻었다.
[QD의 리간드 교환]
일본국 특허공개 2002-121549(미츠비시 화학(주)의 공개 특허 공보)를 참고로 하여 3-메르캅토프로판산의 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르에스테르(트리에틸렌글리콜모노메틸에테르메르캅토프로피오네이트)(TEGMEMP)를 합성하여, 감압 건조했다.
질소 가스로 채운 용기 내에서, QD 분산액 1(상기의 InP/ZnS 코어 쉘 나노 결정(적색 발광성)을 포함한다)과, 상기에서 합성한 TEGMEMP 8g을 용해한 클로로포름 용액 80g을 혼합하여 80℃에서 2시간 교반함으로써 리간드 교환을 행하여, 실온까지 냉각했다.
그 후, 감압 하 40℃에서 교반하면서 톨루엔/클로로포름을 증발시켜, 액량이 100ml가 될 때까지 농축했다. 이 분산액에 4배 중량의 n-헥산을 첨가하여 QD를 응집시키고, 원심분리와 디캔테이션에 의해 상청액을 제거했다. 침전물에 50g의 톨루엔을 첨가하여 초음파로 재분산시켰다. 이 세정 조작을 총 3회 행하여, 액 중에 잔존하는 유리하고 있는 리간드 성분을 제거했다. 디캔테이션 후의 침전물을 실온에서 2시간 진공 건조시켜 TEGMEMP로 수식된 QD(QD-TEGMEMP)의 분체 2g을 얻었다.
「잉크 조성물의 제작」
[산화티탄 분산액의 조제]
질소 가스로 채운 용기 내에서, 산화티탄 6g과, 고분자 분산제 1.01g과, 1,4-부탄디올디아세테이트를 불휘발분 40%가 되도록 혼합했다. 질소 가스로 채운 용기 내의 배합물에 지르코니아 비드(직경:1.25mm)를 첨가한 후, 질소 가스로 채운 밀폐 용기를 페인트 컨디셔너를 이용하여 2시간 진탕시킴으로써 배합물의 분산 처리를 행했다. 이것에 의해 광산란성 입자 분산체 1을 얻었다. 상기의 재료는 모두, 질소 가스를 도입하여 용존 산소를 질소 가스로 치환한 것을 이용했다.
[잉크 조성물 1의 조제]
질소 가스로 채운 용기 내에서, 이하의 (1), (2) 및 (3)을 균일하게 혼합한 후, 글로브 박스 내에서, 혼합물을 구멍직경 5μm의 필터로 여과, 또한 질소 가스를 잉크 내에 도입하여 질소 가스를 포화시켰다. 다음에 감압하여 질소 가스를 제거함으로써, 잉크 조성물을 얻었다. 이렇게 하여, 탈산소 처리된, 수분을 실질적으로 함유하고 있지 않은, 최종 잉크 조성물 1을 얻었다.
또한, 사용한 재료는 이하이다.
[광산란성 입자]
· 산화티탄:MPT141(이시하라 산업(주)제)
[열경화계 수지]
· 글리시딜기 함유 고형 아크릴 수지:「파인딕 A-254」
(DIC(주)제, 에폭시당량 500)
[고분자 분산제]
· 고분자 분산제:BYK-2164
(BYK사제의 상품명, 「DISPERBYK」은 등록 상표)
[유기용제]
· 1,4-부탄디올디아세테이트((주) 다이셀제)
(1) 상기에서 조제한 QD-TEGMEMP에, 유기용제 1,4-부탄디올디아세테이트를 혼합하여 불휘발분 30%로 한 QD-TEGMEMP 분산액 1(상기의 InP/ZnS 코어 쉘 나노 결정(적색 발광성)을 포함한다):22.5g
(2) 열경화계 수지:DIC(주)제「파인딕 A-254」(6.28g)와, 경화제:1-메틸시클로헥산-4,5-디카르본산 무수물(1.05g)과, 경화 촉진제:디메틸벤질아민(0.08g)을, 유기용제:1,4-부탄디올디아세테이트에 불휘발분 30%가 되도록 용해한, 열경화성 수지 용액:12.5g
(3) 상기 광산란성 입자 분산체 1:7.5g
산화티탄에 대해서는, 혼합 전에, 1mmHg의 감압 하, 2시간, 120℃에서 가열하고, 질소 가스 분위기 하에서 방냉했다.
[잉크 조성물 2의 조제]
QD 분산액 1 대신에, QD 분산액 2(상기의 InP/ZnS 코어 쉘 나노 결정(녹색 발광성)을 포함한다)를 이용하여, 잉크 조성물 1과 동일하게 하여 잉크 조성물 2를 얻었다.
[잉크 조성물 3의 조제]
상기 (1)의 QD-TEGMEMP 분산액 1 대신에, (1)로서 1,4-부탄디올디아세테이트를 이용하여, 잉크 조성물 1과 동일하게 하여 잉크 조성물 3을 얻었다.
[잉크 조성물 4의 조제]
Y138(BASF 주식회사제) 0.50질량부를 염화나트륨 1.50질량부, 디에틸렌글리콜 0.75질량부와 함께 마쇄(磨碎)했다. 그 후, 이 혼합물을 600질량부의 온수에 집어넣고 1시간 교반했다. 수불용분을 여과 분리하여 온수로 잘 세정한 후, 90℃에서 송풍 건조시켜 안료화를 행했다. 안료의 입자계는, 100nm 이하, 입자의 평균 길이/폭비는 3.00 미만이었다. 얻어진 퀴노프탈론 화합물의 황색 안료를 이용하여 이하의 분산 시험 및 컬러 필터 평가 시험을 행했다.
상기 방법으로 안료화한 Y138(BASF 주식회사제) 0.660질량부를 유리병에 넣고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 6.42질량부, DISPERBYK(등록 상표) LPN-6919(빅케미 주식회사사제) 0.467질량부, DIC 주식회사제 아크릴 수지 용액 유니딕(등록 상표) ZL-295 0.700질량부, 0.3-0.4mmφ 세플 비드 22.0질량부를 첨가하여, 페인트 컨디셔너(도요정기 주식회사제)로 4시간 분산하여, 안료 분산체를 얻었다. 또한, 얻어진 안료 분산체 2.00질량부, DIC 주식회사제 아크릴 수지 용액 유니딕(등록 상표) ZL-295 0.490질량부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 0.110질량부를 유리병에 넣고, 잉크 조성물 4를 제작했다.
「광변환층의 제작」
상기에서 얻어진 잉크 조성물 1, 2를, 각각 유리 기판(지지 기판) 상에, 건조 후의 막두께가 3.5μm가 되도록, 스핀 코터로 질소를 채운 글로브 박스 중에서 도포했다. 도포막을 180℃로 질소 중에서 가열하여 경화시켜, 유리 기판 상에 잉크 조성물의 경화물로 이루어지는 층(광변환층)으로서, 적색 발광성의 광변환층 (1)과 녹색 발광성의 광변환층 (2)를 각각 형성했다.
「파장 선택성 투과층의 형성」
(콜레스테릭 액정층의 파장 선택성 투과층)
[중합성 액정 조성물의 조제]
이하의 콜레스테릭 액정층은, 이하의 식 (A-1)~식 (A-4) 및 식 (B-1)~식 (B-9)로 표시되는 중합성 액정성 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물과의 합계량 100질량부에 대해, 식 (C-1)~식 (C-3)으로 표시되는 중합성 카이랄 화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물과, 식 (D-1)~식 (D-6)으로 표시되는 중합 개시제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 화합물과, 중합 금지제로서 (E-1), 계면 활성제로서 (F-1), 용제로서 (I-1)~(I-3) 또는 이들의 혼합, 배향 제어제 (H-1)을 각각, 적절히 배합하여 중합성 액정 조성물을 조제했다.
구체적으로는, 식 (A-1)로 표시되는 화합물 9질량부, 식 (A-2)로 표시되는 화합물 4질량부, 식 (B-3)으로 표시되는 화합물 12질량부, 식 (B-9)로 표시되는 화합물 75질량부의 합계값 100질량부에 대해, 식 (C-3)으로 표시되는 화합물 4.6질량부와, (D-4)를 6질량부와, (E-1)을 0.1질량부와, 고형분이 30%가 되도록 유기용제인 (G-1)을 첨가하고, 교반 프로펠러를 가지는 교반 장치를 사용하여, 교반 속도가 500rpm, 용액 온도가 60℃인 조건 하에서 15분 교반 후, 0.2μm의 멤브레인 필터로 여과하여 중합성 액정 조성물 (1)을 얻었다.
마찬가지로 이하의 표 1-1~표 1-5에서 나타내는 조성비로 중합성 액정 조성물 (2)~(17)을 조제하고, 별도로 상기와 동일한 방법으로 λ/2 파장판에 사용하는 조성물 (10)도 조제했다.
이하, 실시예에서 사용한 중합성 액정 조성물 (1)~(17)의 조성표를 이하에 나타낸다.
Figure pct00101
Figure pct00102
Figure pct00103
Figure pct00104
Figure pct00105
Figure pct00106
Figure pct00107
Figure pct00108
Figure pct00109
중합 금지제:4-메톡시페놀(MEHQ)(E-1)
계면 활성제:BYK-352(빅·케미사제)(F-1)
배향 제어제:폴리프로필렌(H-1)
용제:톨루엔(I-1), 메틸에틸케톤(I-2), 시클로펜탄온(I-3)
[콜레스테릭 액정층의 형성]
(실시예 1)
조제한 중합성 액정 조성물 (11)을 러빙한 상기 녹색 발광성의 광변환층 (2) 상에, 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (11)을 상기 녹색 발광성의 광변환층 (2) 상에 형성했다. 또한, 형성한 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (11)의 표면을 러빙 처리한 후, 조제한 중합성 액정 조성물 (10)을 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, λ/2층을 상기 우측 감김의 콜레스테릭층 (11) 상에 형성했다. 또한, 조제한 중합성 액정 조성물 (11)을 동일한 방법으로 λ/2층 상에 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (11)을 상기 λ/2층 상에 형성하여, 지지 기판-녹색 발광성의 광변환층 (2)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (11)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (11)의 적층체인 광변환 필름 (1)을 작성했다. 당해 광변환 필름 (1)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 550nm였다.
(실시예 2)
중합성 액정 조성물 (11) 대신에 중합성 액정 조성물 (8)을 이용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 지지 기판-녹색 발광성의 광변환층 (2)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (8)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (8)의 적층체인 광변환 필름 (2)를 작성했다. 당해 광변환 필름 (2)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 570nm였다.
(실시예 3)
조제한 중합성 액정 조성물 (4)를 러빙한 상기 적색 발광성의 광변환층 (1) 상에, 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (4)를 상기 적색 발광성의 광변환층 (1) 상에 형성했다. 또한, 형성한 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (4)의 표면을 러빙 처리한 후, 조제한 중합성 액정 조성물 (10)을 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, λ/2층을 상기 우측 감김의 콜레스테릭층 (4) 상에 형성했다. 또한, 조제한 중합성 액정 조성물 (4)를 동일한 방법으로 λ/2층 상에 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (4)를 상기 λ/2층 상에 형성하여, 지지 기판-적색 발광성의 광변환층 (1)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (4)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (4)의 적층체인 광변환 필름 (3)을 작성했다. 당해 광변환 필름 (3)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 630nm였다.
(실시예 4)
중합성 액정 조성물 (4) 대신에 중합성 액정 조성물 (9)를 이용하여, 실시예 3과 동일하게 하여 지지 기판-적색 발광성의 광변환층 (1)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (9)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (9)의 적층체인 광변환 필름 (4)를 작성했다. 당해 광변환 필름 (4)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 670nm였다.
(실시예 5)
중합성 액정 조성물 (4) 대신에 중합성 액정 조성물 (12)를 이용하여, 실시예 3과 동일하게 하여 지지 기판-적색 발광성의 광변환층 (1)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (12)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (12)의 적층체인 광변환 필름 (5)를 작성했다. 당해 광변환 필름 (5)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 660nm였다. 도 5에, 실시예 5의 파장 투과성 선택막의 투과 스펙트럼의 데이터를 일례로서 기재하고 있다. 도 5에 의하면, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (12)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (12)의 층 구성으로 이루어지는 파장 투과성 선택막은, 620nm 근방 이하의 광을 투과하고, 약 620nm 이상~700nm의 영역의 파장광을 반사하고, 700nm 근방 이상의 광을 투과하고 있는 것이 확인된다.
(실시예 6)
조제한 중합성 액정 조성물 (5)를 러빙한 상기 녹색 발광성의 광변환층 (2) 상에, 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (5)를 상기 녹색 발광성의 색광변환층 (2) 상에 형성했다. 또한, 형성한 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (5)의 표면을 러빙 처리한 후, 조제한 중합성 액정 조성물 (1)을 콜레스테릭 액정층 (1) 상에 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 좌측 감김의 콜레스테릭 액정층 (1)을 상기 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (5) 상에 형성하고, 지지 기판-녹색 발광성의 광변환층 (2)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (5)-좌측 감김의 콜레스테릭 액정층 (1)의 적층체인 광변환 필름 (6)을 작성했다. 당해 광변환 필름 (6)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 560nm였다.
(실시예 7)
중합성 액정 조성물 (1) 대신에 중합성 액정 조성물 (2)를 이용하여, 실시예 6과 동일하게 하여 지지 기판-녹색 발광성의 광변환층 (2)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (5)-좌측 감김의 콜레스테릭 액정층 (2)의 적층체인 광변환 필름 (7)을 작성했다. 당해 광변환 필름 (7)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 550nm였다.
(실시예 8)
중합성 액정 조성물 (1) 대신에 중합성 액정 조성물 (3)을 이용하여, 실시예 6과 동일하게 하여 지지 기판-녹색 발광성의 광변환층 (2)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (5)-좌측 감김의 콜레스테릭 액정층 (3)의 적층체인 광변환 필름 (8)을 작성했다. 당해 광변환 필름 (3)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 550nm였다.
(실시예 9)
녹색 발광성의 광변환층 (2) 대신에 적색 발광성의 광변환층 (1)을 이용하고, 중합성 액정 조성물 (5) 대신에 중합성 액정 조성물 (15)를 이용하고, 중합성 액정 조성물 (1) 대신에 중합성 액정 조성물 (16)을 이용하여, 실시예 6과 동일하게 하여 지지 기판-적색 발광성의 광변환층 (1)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (15)-좌측 감김의 콜레스테릭 액정층 (16)의 적층체인 광변환 필름 (9)를 작성했다. 당해 광변환 필름 (9)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 660nm였다.
(실시예 10)
조제한 중합성 액정 조성물 (6)을 러빙한 상기 녹색 발광성의 광변환층 (2) 상에, 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (6)을 상기 광변환층 (2) 상에 형성했다. 또한, 형성한 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (6)의 표면을 러빙 처리한 후, 조제한 중합성 액정 조성물 (10)을 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, λ/2층을 상기 우측 감김의 콜레스테릭층(6) 상에 형성했다. 또한, 조제한 중합성 액정 조성물 (6)을 동일한 방법으로 λ/2층 상에 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (6)을 상기 λ/2층 상에 형성하여, 지지 기판-녹색 발광성의 광변환층 (2)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (6)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (6)의 적층체인 광변환 필름 (10)을 작성했다. 당해 광변환 필름 (1)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 470nm였다.
(실시예 11)
녹색 발광성의 광변환층 (2) 대신에 적색 발광성의 광변환층 (1)을 이용하여, 실시예 10과 동일하게 하여 지지 기판-적색 발광성의 광변환층 (1)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (6)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (6)의 적층체인 광변환 필름 (11)을 작성했다. 당해 광변환 필름 (9)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 470nm였다.
(실시예 12)
중합성 액정 조성물 (6) 대신에 중합성 액정 조성물 (7)을 이용하여, 실시예 11과 동일하게 하여 지지 기판-적색 발광성의 광변환층 (1)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (7)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (7)의 적층체인 광변환 필름 (12)를 작성했다. 당해 광변환 필름 (12)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 462nm였다.
(실시예 13)
러빙 배향막이 부착된 유리 기판 상에, 조제한 중합성 액정 조성물 (7)을 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (7)을 러빙 배향막 상에 형성했다. 또한, 형성한 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (7)의 표면을 러빙 처리한 후, 조제한 중합성 액정 조성물 (10)을 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, λ/2층을 상기 우측 감김의 콜레스테릭층 (7) 상에 형성했다. 또한, 조제한 중합성 액정 조성물 (7)을 동일한 방법으로 λ/2층 상에 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (7)을 상기 λ/2층 상에 형성하여, 지지 기판-러빙 배향막-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (7)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (7)의 적층체를 형성했다.
다음에, 표면의 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (7) 상에 상기에서 얻어진 잉크 조성물 1을, 건조 후의 막두께가 3.0μm가 되도록, 스핀 코터로 질소를 채운 글로브 박스 중에서 도포했다. 도포막을 질소 중 180℃에서 가열하여 경화시켜, 광변환층으로서, 적색 발광성의 광변환층 (1)을 형성했다. 그리고 형성한 적색 발광성의 광변환층 (1)의 표면을 러빙 처리하고, 실시예 3과 동일한 방법으로, 지지 기판-러빙 배향막-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (7)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (7)-적색 발광성의 광변환층 (1)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (4)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (4)의 적층체인 광변환 필름 (13)을 작성했다. 당해 광변환 필름 (13)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 462nm, 630nm였다.
(실시예 14)
적색 발광성의 광변환층 (1) 대신에 녹색 발광성의 광변환층 (2)를 이용하고, 중합성 액정 조성물 (7) 대신에 중합성 액정 조성물 (6)을 이용하고, 중합성 액정 조성물 (4) 대신에 중합성 액정 조성물 (8)을 이용하여, 실시예 13과 동일하게 하여 지지 기판-러빙 배향막-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (6)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (6)-녹색 발광성의 광변환층 (2)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (8)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (8)의 적층체인 광변환 필름 (14)를 작성했다. 당해 광변환 필름 (14)의 선택 반사 파장의 중심값(λ)은 470nm, 570nm였다.
(비교예 1)
유리 기판 상에 형성된 녹색 발광성의 광변환층 (2)를 비교예 1의 필름으로 했다.
(비교예 2)
유리 기판 상에 형성된 적색 발광성의 광변환층 (1)을 비교예 2의 필름으로 했다.
(선택 반사 파장의 산출)
유리 기판 상에, 중합성 조성물 (1)~(17)을 각각 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써 얻어진 박막을 자외가시 분광 광도계 V-560(일본 분광사제)로, 분광 투과율을 측정하고, 거기로부터 선택 반사 파장의 중심값(λ)을 구했다. 예를 들면, 중합성 액정 조성물 (12)를 이용하여 콜레스테릭 액정층 (12)를 제작하여 선택 반사 파장의 측정을 행하면, 도 5에서 나타내는 바와 같은 선택 반사 파장을 얻을 수 있다.
상기에서 얻어진 광변환 필름을 이용하여, 이하의 순서로 평가를 행했다.
청색 LED(피크 발광 파장:450nm)를 이용하여, 상기의 오오츠카 전자(주)제의 방사 분광 광도계(상품명 「MCPD-9800」)에 적분구를 접속하여, 청색 LED의 상측에 적분구를 설치했다. 청색 LED와 적분구 사이에 광변환 필름을 삽입하고, 청색 LED를 점등시켜 관측되는 스펙트럼, 각 파장에 있어서의 조도를 측정했다.
보다 상세하게는, 실시예 1~실시예 9에서 제작한 광변환 필름 (1)~(9) 및 광변환 필름 (13)~(14)에 대해서는, 청색 LED측에 콜레스테릭 액정층을 형성하도록 설치하고, 콜레스테릭 액정층에 대해 직접 청색 LED의 광을 조사하도록 배치했다. 바꾸어 말하면, 청색 LED-콜레스테릭 액정층-광변환층-(콜레스테릭 액정층)-지지 기판-적분구의 순서로 배치하여 각 파장에 있어서의 조도를 측정했다.
한편, 실시예 10~실시예 14에서 제작한 광변환 필름 (10)~(12)에 대해서는, 청색 LED측에 지지 기판(유리 기판)을 형성하도록 설치하고, 유리 기판에 대해 직접 청색 LED의 광을 조사하도록 배치했다. 바꾸어 말하면, 청색 LED-지지 기판-광변환층-콜레스테릭 액정층-적분구의 순서로 배치하여 각 파장에 있어서의 조도를 측정했다.
상기의 측정 장치에서 측정되는 스펙트럼으로부터, 400~500nm에 있어서의 조도의 합계를 청색의 광조도, 500~600nm에 있어서의 조도의 합계를 녹색의 광조도, 600~700nm에 있어서의 조도의 합계를 적색의 광조도로 했다.
[외부 양자 효율(EQE)]
상기의 청색 LED(피크 발광 파장:450nm)를 이용하여, 상기의 오오츠카 전자(주)제의 방사 분광 광도계(상품명 「MCPD-9800」)에 적분구를 접속하여, 청색 LED의 상측에 적분구를 설치했다. 청색 LED와 적분구 사이에 광변환층을 가지는 기재를 삽입하고, 청색 LED를 점등시켜 관측되는 스펙트럼, 각 파장에 있어서의 조도를 측정했다.
상기의 측정 장치에서 측정되는 스펙트럼, 및 조도로부터, 이하와 같이 하여 외부 양자 효율을 구했다. 이 값은, 광변환층에 입사한 광(광자) 중, 어느 정도의 비율로 형광으로서 관측자측에 방사되는지를 나타내는 값이다. 따라서, 이 값이 크면 광변환층이 우수한 것을 나타내고 있어, 중요한 평가 지표이다.
적색 발광 광변환층의 외부 양자 효율=P(Red)/E(Blue)×100(%)
=(이하, R/B값이라고도 한다)
녹색 발광 광변환층의 외부 양자 효율=P(Gleen)/E(Blue)×100(%)
=(이하, G/B값이라고도 한다)
여기서, E(Blue), P(Red), P(Gleen)는, 각각 이하를 나타낸다.
E(Blue):
380~490nm의 파장에 있어서의 「조도×파장÷hc」의, 이 파장 영역에서의 합계값을 나타낸다. 또한, h는, 프랭크 상수, c는 광속을 나타낸다(이것은 관측한 광자수에 상당하는 값이다.).
P(Red):
490~590nm의 측정 파장에 있어서의 「조도×파장÷hc」의, 이 파장 영역에서의 합계값을 나타낸다(관측한 광자수에 상당한다).
P(Gleen):
590~780nm의 측정 파장에 있어서의 「조도×파장÷hc」의, 이 파장 영역에서의 합계값을 나타낸다(관측한 광자수에 상당한다).
Figure pct00110
표 2로부터, 실시예 1에서 제작한 광변환 필름 (1)은, 비교예 2와 비교해서, 콜레스테릭 액정층의 존재에 의해, 녹색의 광조도가 증대하고 있는 것이 확인되었다. 이것은, 광변환층 (2)에서 변환된 광 중, 상기 청색 LED측에 출사되는 광을 콜레스테릭 액정층이 가지는 선택 반사 특성에 의해, 상기 청색 LED측에 출사되는 광의 일부를 분광 방사계측에 반사시킨 것에 의한 것으로, 본 발명의 효과를 증명하는 것이다.
또 표 2로부터, 실시예 3에서 제작한 광변환 필름 (3)은, 비교예 1과 비교해서, 콜레스테릭 액정층의 존재에 의해, 적색의 광조도가 증대하고 있는 것이 확인되고 있으며, 동일한 효과가 기대된다.
실시예 6~9에서 제작한 광변환 필름 6~9에 대해서도, 비교예 1, 2와 비교해서 콜레스테릭 액정층의 존재에 의해 적색, 녹색의 조도가 증대하고 있는 것이 확인되었다. 실시예 6~9의 실험 결과에서는 R/B 및 G/B가 향상되어 있기 때문에, 적색, 녹색의 색순도도 증대하고 있는 것이 확인되었다.
실시예 10~실시예 11의 청색광 투과율과 EQE(외부 양자 효율)의 실험 결과는 이하 대로였다.
Figure pct00111
비교예 1과 실시예 10을 대비하면, Blue 차폐의 콜레스테릭 액정층을 녹색 발광성의 광변환층 (1) 상에 형성함으로써, 청색 투과율이 대략 11% 감소하고, EQE가 대략 1.20배가 되었다.
비교예 2와 실시예 11을 대비하면, Blue 차폐의 콜레스테릭 액정층을 적색 발광성의 광변환층 (2) 상에 형성함으로써, 청색 투과율이 대략 11% 감소하고, EQE가 대략 1.18배가 되었다.
이들로부터, Blue 차폐의 콜레스테릭 액정층은 광변환층의 광학 특성 향상에 효과가 있다고 생각할 수 있다.
(유전체 다층막의 파장 선택성 투과층)
상기 적색 발광성 나노 결정 입자를 포함하는 잉크 조성물 1을, 유리 기판 상에, 건조 후의 막두께가 3μm가 되도록, 스핀 코터로 도포했다. 질소 가스 분위기 하에서 도포막을 건조, 경화시켜 적색 발광성의 광변환층 (1)을 작성했다.
마찬가지로, 녹색 발광성 나노 결정 입자를 포함하는 잉크 조성물 2를 이용하여 녹색 발광성의 광변환층 (2)를 작성했다.
(실시예 15)
상기 적색 발광성의 광변환층 (1)에 대해, 평탄화막용 조성물(상품명 PIG-7424:JNC 주식회사제)을 스핀 코트로 도포 건조하고, 포스트베이크함으로써 평탄화막을 얻었다. 다음에, 유전체 다층막(500nm 이하의 파장 영역의 광을 투과하고, 510nm 이상의 파장 영역의 광을 반사하는 다이클로익 필터(DFB-500(옵티컬 솔루션즈사제))를 심재가 없는 투명 양면 점착 시트(니치에이 화공 주식회사제 MHM-FWV)를 이용하여 붙여 광변환 필름 기판 15를 제작했다.
(실시예 16)
실시예 16과 마찬가지로, 상기 녹색 발광성의 광변환층 (2)에 대해, 유전체 다층막(500nm 이하의 파장 영역의 광을 투과하고, 510nm 이상의 파장 영역의 광을 반사하는 다이클로익 필터(DFB-500(옵티컬 솔루션즈사제))를 붙여 광변환 필름 기판 (16)을 제작했다.
(비교예 1)
상기 비교예 1과 마찬가지로 유리 기판 상에 형성된 적색 발광성의 광변환층 (1)을 비교예 1의 필름으로 했다.
(비교예 2)
상기 비교예 2와 마찬가지로 유리 기판 상에 형성된 녹색 발광성의 광변환층 (2)를 비교예 2의 필름으로 했다.
상기에서 얻어진 광변환 필름 10, 11 및 비교예 1, 2의 필름을 이용하여, 이하의 평가를 행했다.
[광변환 필름의 형광 발광 강도의 평가]
면발광 광원으로서 씨씨에스(주)사제의 청색 LED(피크 발광 파장:450nm)를 이용했다. 측정 장치는, 오오츠카 전자(주)제의 방사 분광 광도계(상품명 「MCPD-9800」)에 적분구를 접속하여, 청색 LED의 상측에 적분구를 설치했다. 청색 LED를 점등시켜 관측되는 스펙트럼, 각 파장에 있어서의 조도를 측정했다. 이 때, 청색 LED 상에 하기의 표 1에 나타내는 샘플을 설치하고, 관측되는 파장 450nm와, 형광의 피크 파장에서의, 형광 강도(조도)를 측정하여, 각각 S(450), S(PL)로 했다. 형광 강도 S(PL)는, 광변환층으로부터의 형광 발광 강도에 상당한다. 따라서 이 값이 크면 광변환층이 우수한 것을 나타내고 있어, 중요한 평가 지표이다.
상기 유전체 다층막을 이용한 평가 결과를 표 3-1 및 표 3-2에 결과를 나타낸다.
Figure pct00112
(형광 강도는, 파장 선택성 투과층을 이용하지 않았던 경우를 100으로 하고, 상대 평가했다.)
Figure pct00113
(형광 강도는, 파장 선택성 투과층을 이용하지 않았던 경우를 100으로 하고, 상대 평가했다.)
주) 실시예 15, 16의 측정계의 위치 관계는, 아래에서부터, 청색 LED, 파장 선택성 투과층(DFB-500), 광변환층 (1) 또는 (2) 및 적분구의 순서이다.
* 1:P(Blue)는 380~500nm
상기 표 3-1 및 표 3-2에서 나타내는 실험 결과로부터, 유전체 다층막을 청색 LED와 광변환층 사이에 설치함으로써, 발광 강도가 현저하게 증대한 것을 알 수 있었다. 또한, DIF-500 대신에, 시그마광기제 DIF-50S-BLE를 이용한 경우도 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
도 22에, 비교예 1의 광변환층과, 실시예 15의 광변환 필름의 실험 데이터의 비교를 나타낸다. 도 22의 실험 데이터는, 각 파장 영역과 조도의 관계를 나타내는 것이다. 예를 들면, 도 22에 나타내는 바와 같이, 상기 표 3-1의 실험 결과로부터, 조도의 적분값(면적) 비교에서, 다이클로익 필터에 의해, R광의 피크 강도(642nm)가 1.22배, R광/B광의 비(면적비)가 0.417에서 0.586이 되고(1.40배), R광/(R광+B광)의 비(면적비)가 0.294에서 0.369가 되었다(1.25배). 또, 하기 식에 의해 산출되는 외부 양자 효율(EQE)은, 13.6%에서 18.8%가 되어, 1.38배 증가한 것이 확인되었다.
(EQE=R광의 포톤수/(Filter만 측정한 경우의 B광의 포톤수)×100(%)
또한, 상기의 B광(청색광)은 400~520nm의 파장 영역 RB에 있어서의 광을 의미하고, R광(적색광)은 580~720nm의 파장 영역 RR에 있어서의 광을 의미한다.
이것에 의해, 유전체 다층막을 구비한 광변환 필름 기판은, 적색 및 녹색의 색순도가 향상되는 것이 확인되었다.
＜액정 패널, 백 라이트 유닛 및 액정 표시 소자의 제작 방법＞
[광변환 필름의 제작]
제1로, 이하의 순서로 블랙 매트릭스(BM)로 불리는 차광부를 가지는 기판(BM 기판)을 제작했다. 즉, 무알칼리 유리로 이루어지는 유리 기판(일본 전자 유리사제의 「OA-10G」) 상에 블랙 레지스트(도쿄 오카 공업사제의 「CFPR-BK」)를 도포한 후, 프리베이크, 패턴 노광, 현상 및 포스트베이크를 행함으로써, 패턴형의 차광부를 형성했다. 노광은, 블랙 레지스트에 대해, 250mJ/cm2의 노광량으로 자외선을 조사함으로써 행했다. 차광부의 패턴은, 200μm×600μm의 서브 화소에 상당하는, 개구 부분을 가지는 패턴이며, 선폭은 20μm이며, 두께는 2.6μm였다.
상기의 잉크 조성물 1(적색 발광), 잉크 조성물 2(녹색 발광) 및 잉크 조성물 3(투명)을, 잉크젯 방식으로 BM 기판 상의 개구 부분에 인쇄한 후, 건조시켜, 자외선을 조사하고, 다음에 질소 분위기 하 150℃에서 30분간 가열했다. 이것에 의해, 잉크 조성물을 경화시켜, 잉크 조성물의 경화물로 이루어지는 화소부를 형성했다. 이것에 의해, BM 기판 상에, 청색광을 투과·산란하는 화소부, 청색광을 적색광으로 변환하는 화소부, 및 청색광을 녹색광으로 변환하는 화소부를 형성했다. 이상의 조작에 의해, 복수종의 화소부를 구비하는 패턴이 있는 광변환층 (3)을 얻었다.
(실시예 17)
다음에 광변환층 (3)의 한쪽면에 평탄화막용 조성물(상품명 PIG-7424:JNC 주식회사제)을 스핀 코트로 도포 건조하고, 포스트베이크함으로써 평탄화막을 얻었다. 평탄화막(패시베이션막)을 형성시킨 후, 파장 선택성 투과층(유전체 다층막)을 적층한 광변환 필름 기판 (17)을 제작했다.
여기서 유전체 다층막은, 유리 기재에, TiO2를 스퍼터 제막하고, 또한 SiO2와 TiO2를 번갈아 14층 스퍼터 제막하고, SiO2막을 제막한 후, 또한, SiO2와 TiO2를 번갈아 12층 제막하고, 마지막으로, SiO2를 제막하여 작성했다. 각 층의 광학 막두께는, 일본국 특허공개 평10-31982호 표 1에 기재된, 청색을 투과하는 다층 광간섭막에 준했다. 이 유전체 다층막은, 500nm 이하의 광을 투과하고, 500nm 이상의 광을 반사하는 것이었다.
또한, 유전체 다층막을 제막한 유리 기판의, 유전체 다층막면에, 투명 양면 점착 시트(니치에이 화공 주식회사제 MHM-FWV)를 통하여, 상기의 평탄화막을 붙여, 광변환 필름 기판 (17)로 했다.
이것에 의해, 지지 기판-복수종의 화소부를 구비하는 패턴이 있는 광변환층 (3)-평탄화막-파장 선택성 투과층(유전체 다층막)의 적층체인 광변환 필름 기판 (17)을 얻었다.
(실시예 18)
상기 청색광을 투과·산란하는 화소부, 청색광을 적색광으로 변환하는 화소부, 및 청색광을 녹색광으로 변환하는 화소부를 형성한 광변환층 (3)에 대해, 러빙 처리한 후, 청색광을 녹색광으로 변환하는 화소부에 대해서는, 우선성의 중합성 조성물 (13)을 잉크젯 방식으로 인쇄한 후, 건조시키고, 자외선을 조사하고, 다음에 질소 분위기 하 150℃에서 30분간 가열하여, 상기 중합성 조성물 (13)의 도막인 콜레스테릭 액정층 (13)을 형성한 후, 또한 그 위에 중합성 조성물 (14)를 잉크젯 방식으로 인쇄한 후, 건조시키고, 자외선을 조사하고, 다음에 질소 분위기 하 150℃에서 30분간 가열하여 좌선성의 콜레스테릭 액정층 (14)를 형성했다. 마찬가지로 청색광을 적색광으로 변환하는 화소부에 대해, 우선성의 중합성 조성물 (15) 유래의 콜레스테릭 액정층 (15) 및 좌선성의 중합성 조성물 (16) 유래의 콜레스테릭 액정층 (16)을 형성했다. 그 후, 콜레스테릭 액정층이 형성된 면 상에 평탄화막용 조성물(상품명 PIG-7424:JNC 주식회사제)을 스핀 코트로 도포 건조하고, 포스트베이크함으로써 평탄화막을 형성시켜, 복수종의 화소부를 구비하는 패턴이 있는 광변환층 (3)-콜레스테릭 액정층(녹색 화소 상에는 콜레스테릭 액정층 (13)-콜레스테릭 액정층 (14), 적색 화소 상에는 콜레스테릭 액정층 (15)-콜레스테릭 액정층 (16))-평탄화막의 적층체인 광변환 필름 기판 (18)을 얻었다.
(실시예 19)
상기 청색광을 투과·산란하는 화소부, 청색광을 적색광으로 변환하는 화소부, 및 청색광을 녹색광으로 변환하는 화소부를 형성한 광변환층 (3)에 대해, 러빙 처리한 후, 본 발명의 중합성 액정 조성물 (17)을 스핀 코트법으로 한면에 도포하고, 80℃에서 2분 건조했다. 얻어진 도막을 60℃의 핫 플레이트 상에 두고, 밴드 패스 필터로 365nm 부근 만의 자외광(UV광)이 얻어지도록 조정을 행한 고압 수은 램프를 이용하여, 15mW/cm2의 강도로 10초간 UV광을 조사했다. 다음에 밴드 패스 필터를 떼어내고, 70mW/cm2의 강도로 20초간 UV광을 조사함으로써 콜레스테릭 액정층 (17)을 얻었다. 또한 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (17)의 표면을 러빙 처리한 후, 조제한 중합성 액정 조성물 (10)을 실온(25℃)에서 800rpm의 회전 속도로 15초간 스핀 코트법에 의해 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, λ/2층을 형성했다. 다음에, 조제한 중합성 액정 조성물 (17)을 동일한 방법으로 λ/2층 상에 도포하고, 60℃에서 2분 건조 후, 25℃에서 1분 방치한 후에 고압 수은 램프를 사용하여 UVA의 최대 조도가 300mW/cm2인 UV광을 420mJ/cm2 조사함으로써, 우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (17)을 상기 λ/2층 상에 형성하여, 지지 기판-복수종의 화소부를 구비하는 패턴이 있는 광변환층 (3)-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (17)-λ/2층-우측 감김의 콜레스테릭 액정층 (17)의 적층체인 광변환 필름 (19)를 작성했다. 콜레스테릭 액정의 반사 파장 영역(540~690nm)이었다.
(실시예 20)
상기 방법으로 얻어진 실시예 17의 광변환 필름 기판 (17)의 지지 기판 상에, 잉크 조성물 4를 스핀 코터에 의해 도포 후, 건조시켰다. 다음에, 230℃에서 1시간 가열한 후에, 고색재현용 색규격에 있어서의 C광원을 이용한 경우의 각 녹색 색도를 나타내는 황색 컬러 필터를 광변환 필름 (17)의 지지 기판 상에 형성했다. 이것에 의해, 황색 컬러 필터-지지 기판-광변환층 (3)-평탄화막-파장 선택성 투과층(유전체 다층막)의 적층체인 광변환 필름 (20)을 얻었다.
(실시예 21)
상기 방법으로 얻어진 실시예 18의 광변환 필름 (18)의 지지 기판 상에, 잉크 조성물 4를 스핀 코터에 의해 도포 후, 건조시켰다. 다음에, 230℃에서 1시간 가열한 후에, 고색재현용 색규격에 있어서의 C광원을 이용한 경우의 각 녹색 색도를 나타내는 황색 컬러 필터를 광변환 필름 (18)의 지지 기판 상에 형성했다. 이것에 의해, 황색 컬러 필터-지지 기판-광변환층 (3)-평탄화막-파장 선택성 투과층(콜레스테릭 액정층)의 적층체인 광변환 필름 (21)을 얻었다.
(비교예 3)
광변환층 (3)을 비교예 3으로서 사용했다.
「인 셀 편광층을 구비한 전극 기판의 제조」
[대향 기판 1의 제작]
상기 제작한 광변환 필름 (17)의 파장 선택성 투과층(유전체 다층막) 상에 쿠라레사제 「포발 103」 수용액(고형분 농도 4질량%)을 도포·건조시킨 후, 러빙 처리를 실시했다.
다음에, 러빙 처리면에, 메가팩 F-554(DIC 주식회사제) 0.03질량부, 이하의 식 (az-1)의 아조 색소 1질량부, 이하의 식 (az-2)의 아조 색소 1질량부,
Figure pct00114
클로로포름 98질량부, 에틸렌옥사이드 변성 트리메틸올프로판트리아크릴레이트(V＃360, 오사카 유기 화학사제) 2질량부, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA, 일본 화약사제) 2질량부, 이르가큐어 907(치바·스페셜티·케미컬즈사제) 0.06질량부 및 카야큐어 DETX(일본 화약사제)로 이루어지는 편광층용 도포액을 도포·건조시켜, 편광층 및 광변환 필름 (17)을 구비한 기판 1을 작성했다. 그 후, ITO를 스퍼터링법에 의해 퇴적시켜, 대향 기판 1(=제2 (전극)기판)을 제작했다.
[대향 기판 2의 제작]
상기 광변환 필름 (17)을 구비한 기판 1과 동일한 방법으로, 광변환 필름 (18)의 파장 선택성 투과층(콜레스테릭 액정층) 상에 편광층을 작성하고, 그 후, ITO를 스퍼터링법에 의해 퇴적시켜, 대향 기판 2(=제2 (전극)기판)을 제작했다.
[대향 기판 3의 제작]
상기 광변환 필름 (17)을 구비한 기판 1과 동일한 방법으로, 광변환 필름 (20)의 파장 선택성 투과층(유전체 다층막) 상에 편광층을 작성하고, 대향 기판 3(=제2 (전극)기판)을 제작했다.
[대향 기판 4의 제작]
상기 광변환 필름 (17)을 구비한 기판 1과 동일한 방법으로, 광변환 필름 (19)의 파장 선택성 투과층(콜레스테릭 액정층) 상에 편광층을 작성하고, 그 후, ITO를 스퍼터링법에 의해 퇴적시켜, 대향 기판 4(=제2 (전극)기판)을 제작했다.
[대향 기판 5의 제작]
상기 제작한 광변환 필름 (17)에 이용한, 파장 선택성 투과층(유전체 다층막)을 제막한 유리 기판의 유전체 다층막면과 반대측의 유리면 상에 알루미늄을 스퍼터링 성막(약 100nm 시바우라 메카트로닉스사제)한 후, 그 위에 산화실리콘 피막, 실리콘 피막의 순서로 스퍼터링 성막했다. 스핀 코트법에 의해 상기 성막면에 광경화성 레지스트를 두께 100nm가 되도록 균일 도포한 후, 70℃의 오븐으로 5분간 레지스트층을 건조시켰다. 수지 몰드(패턴 금형:피치 130nm, Duty 0.4, 패턴 높이 180nm의 라인 ＆ 스페이스 패턴)를 건조시킨 레지스트층 상에 균일하게 가압한 상태로, 365nm의 파장을 포함하는 자외광을 1000mJ/cm2의 광량으로 조사하여, 광경화시킨 후, 수지 몰드를 박리했다. 또한, RIE 장치(Reactive Ion Etching 처리 장치)로, 산소 가스에 의한 플라즈마로 레지스트 패턴의 오목부를 선택적으로 에칭 처리하여, 볼록부 만을 남기고 레지스트의 마스크를 얻었다.
레지스트 마스크 형성 후, RIE 장치에서, CHF3 가스에 의한 플라즈마로 실리콘층과 산화실리콘층을 기판에 대해 수직인 방향으로 이방성 에칭 처리를 행했다. 또, RIE 장치에서, Cl 가스에 의한 플라즈마로 알루미늄으로 이루어지는 층을 기판의 막두께 방향(기판에 대해 수직 방향)으로 이방적으로 에칭 처리했다. 다음에 산소 가스에 의한 플라즈마로 실리콘층의 상부에 잔존한 레지스트 마스크를 에칭 처리에 의해 제거하고, 와이어 그리드 편광층을 표면에 가지는 광변환 필름 (17)을 구비한 기판을 작성했다. 그 후, ITO를 스퍼터링법에 의해 퇴적시켜, 대향 기판 5(=제2 (전극)기판)을 제작했다.
[대향 기판 6의 제작]
상기 제작한 광변환 필름 (19)의 콜레스테릭 액정층 상에 평탄화막용 조성물(상품명 PIG-7424:JNC 주식회사제)을 스핀 코트로 도포 건조하고, 포스트베이크함으로써 평탄화막을 형성시킨 후, 대향 기판 5의 제작 방법과 동일한 조건으로 광변환 필름 (19)의 콜레스테릭 액정층 상에 와이어 그리드 편광층을 설치했다. 그 후, ITO를 스퍼터링법에 의해 퇴적시켜, 대향 기판 6(=제2 (전극)기판)을 제작했다.
(대향 기판 7의 제작)
상기 제작한 광변환 필름 (21)의 유전체 다층막 상에 평탄화막용 조성물(상품명 PIG-7424:JNC 주식회사제)을 스핀 코트로 도포 건조하고, 포스트베이크함으로써 평탄화막을 형성시킨 후, 대향 기판 5의 제작 방법과 동일한 조건으로 광변환 필름 (21)의 상기 평탄화막 상에 와이어 그리드 편광층을 설치했다. 그 후, ITO를 스퍼터링법에 의해 퇴적시켜, 대향 기판 7(=제2 (전극)기판)을 제작했다.
(대향 기판 8의 제작)
상기 제작한 광변환 필름 (18)의 콜레스테릭 액정층 상에 평탄화막용 조성물(상품명 PIG-7424:JNC 주식회사제)을 스핀 코트로 도포 건조하고, 포스트베이크함으로써 평탄화막을 형성시킨 후, 대향 기판 5의 제작 방법과 동일한 조건으로 광변환 필름 (18)의 상기 평탄화막 상에 와이어 그리드 편광층을 설치했다. 그 후, ITO를 스퍼터링법에 의해 퇴적시켜, 대향 기판 8(=제2 (전극)기판)을 제작했다.
(대향 기판 9의 제작)
비교예 3으로서, 상기 제작한 광변환층 (3) 상에 평탄화막용 조성물(상품명 PIG-7424:JNC 주식회사제)을 스핀 코트로 도포 건조하고, 포스트베이크함으로써 평탄화막을 형성시킨 후, 대향 기판 3의 제작 방법과 동일한 조건으로 광변환층 (3) 상에 와이어 그리드 편광층을 설치했다. 그 후, ITO를 스퍼터링법에 의해 퇴적시켜, 대향 기판 9(=제2 (전극)기판)을 제작했다.
(대향 기판 10의 제작)
상기 제작한 광변환 필름 (18)의 콜레스테릭 액정층 상에 평탄화막용 조성물(상품명 PIG-7424:JNC 주식회사제)을 스핀 코트로 도포 건조하고, 포스트베이크함으로써 평탄화막을 형성시킨 후, 대향 기판 5의 제작 방법과 동일한 조건으로 광변환 필름 (18)의 상기 평탄화막 상에 와이어 그리드 편광층을 설치하여, 대향 기판 10(=제2 (전극)기판)을 제작했다(ITO 없음).
「VA형 액정 패널」
(실시예 22)
상기 제2 (전극)기판(대향 기판 8)의 ITO 상 및 TFT가 부착된 제1 (전극)기판의 투명 전극 상에, 수직 배향층을 각각 형성한 후, 상기 투명 전극 및 수직 배향층이 형성된 제1 기판과, 상기 수직 배향층이 형성된 제2 (전극)기판(대향 기판 8)을, 각각의 배향층이 대향하여, 당해 배향층의 배향 방향이 안티 패러렐 방향(180°)이 되도록 배치하고, 2장의 기판 간에 일정한 간극(4μm)을 유지한 상태로, 주변부를 시일제에 의해 붙여 VA형의 액정 셀을 제작했다. 다음에, 배향층 표면 및 시일제에 의해 구획된 셀 갭 내에, 하기의 표 4에 기재된 액정 조성물(조성예 1~4)을, 진공 주입법에 의해 충전하여, 편광판을 제1 기판 상에 붙임으로써 VA형 액정 패널 1~4를 제작했다(조성예 3을 사용한 VA형의 액정 셀을 VA형 액정 패널 3으로 한다.). 이와 같이 제작한 액정 패널 1~4를 평가용 소자로 하여, VHR 측정 및 상기와 동일한 형광 발광 강도를 행했다.
(비교예 4)
비교예로서, 대향 기판 8 대신에, 파장 선택성 투과층을 구비하고 있지 않은 대향 기판 9를 이용하고, 또한 액정 조성물로서 조성예 1을 충전하여, 액정 패널 1~4의 제작 방법과 동일한 방법으로 비교용 액정 패널 5를 제작하여 형광 발광 강도를 행했다.
Figure pct00115
그 결과, 액정 패널 1~4에 대해 450nm에 주발광 피크를 가지는 광을 1주간 조사한 경우여도 VHR이 98% 이상이 되기 때문에, 450nm에 주발광 피크를 가지는 광에 대해 안적적인 효과가 발휘된다고 생각할 수 있다. 또, VA형 액정 패널 1~4의 형광 발광 강도와 액정 패널 5의 형광 발광 강도의 평가의 비교를 행한 결과, 콜레스테릭 액정층의 존재에 의해, 발광 강도가 현저하게 증대한 것을 알 수 있으며, 실시예 1~5의 형광 강도 측정 결과와 동일한 경향이 확인되었다.
(실시예 23)
또, 실시예 22의 대향 기판 8 대신에 대향 기판 5를 이용하고, 또한 액정 조성물로서 조성예 1을 충전하여, 액정 패널 1~4의 제작 방법과 동일한 방법으로 VA형 액정 패널 6을 제작하여 형광 발광 강도를 행했다. 그 결과, 파장 선택성 투과층(유전체 다층막)의 존재에 의해, 발광 강도가 현저하게 증대한 것을 알 수 있으며, 실시예 15, 16의 형광 강도 측정 결과와 동일한 경향이 확인되었다.
(실시예 24)
또한, 대향 기판 8 대신에 대향 기판 4를 이용하고, 또한 액정 조성물로서 조성예 1을 충전하여, VA형 액정 패널 1~4의 제작 방법과 동일한 방법으로 액정 패널 7을 제작하여 형광 발광 강도를 행했다. 그 결과, 콜레스테릭 액정층의 존재에 의해, 발광 강도가 현저하게 증대할 뿐만 아니라, R/B비 또는 G/B비가 향상되는 것이 확인되었다.
「PSVA형 액정 패널」
(실시예 25)
상기 제2 (전극)기판(대향 기판 2)의 ITO 상 및 TFT가 부착된 제1 기판의 투명 전극 상에, 수직 배향을 유기(誘起)하는 폴리이미드 배향막을 각각 형성한 후, 상기 투명 전극 및 수직 배향층이 형성된 제1 기판과, 상기 수직 배향층이 형성된 제2 (전극)기판(대향 기판 2)을, 각각의 배향층이 대향하여, 당해 배향층의 배향 방향이 안티 패러렐 방향(180°)이 되도록 배치하고, 2장의 기판 간에 일정한 간극(4μm)을 유지한 상태로, 주변부를 시일제에 의해 붙였다. 다음에, 배향층 표면 및 시일제에 의해 구획된 셀 갭 내에, 이하의 중합성 화합물
Figure pct00116
0.3질량부와, 조성물예 1을 99.7질량부를 혼합한 중합성 화합물 함유 액정 조성물 1을, 진공 주입법으로 주입했다. 수직 배향막 형성 재료로서, JSR사제의 JALS2096을 이용했다. 또, 제1 기판은, 피쉬 본 구조의 ITO가 부착된 기판을 사용했다.
그 후, 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물을 주입한 액정 패널에 주파수 100Hz로 전압을 10V 인가한 상태로 고압 수은등을 이용하여, 325nm 이하의 자외선을 커트하는 필터를 통하여 자외선을 조사했다. 이 때, 중심 파장 365nm의 조건으로 측정한 조도가 100mW/cm2가 되도록 조정하여, 적산광량 10J/cm2의 자외선을 조사했다. 다음에, 형광 UV램프를 이용하여, 중심 파장 313nm의 조건으로 측정한 조도가 3mW/cm2가 되도록 조정하고, 또한 적산광량 10J/cm2의 자외선을 조사하여, PSVA형 액정 패널 1을 얻고, 상기 조성예 1과 마찬가지로, 450nm에 주발광 피크를 가지는 광에 의한 내광 시험 및 385nm에 주발광 피크를 가지는 광에 의한 내광 시험의 평가를 행했다. 그 결과, 450nm에 주발광 피크 및 385nm에 주발광 피크를 가지는 광 중 어느 경우도, VA형의 액정 패널 1~4와 거의 동일한 결과가 되었다. 또, 파장 선택성 투과층(콜레스테릭 액정층)이 있음으로서, 발광 강도가 현저하게 증대한 것을 알 수 있으며, 실시예 1~5의 형광 강도 측정 결과와 동일한 경향이 확인되었다.
(실시예 26)
상기 제2 (전극)기판(대향 기판 1)의 ITO 상 및 TFT가 부착된 제1 기판의 투명 전극 상에, 수직 배향을 유기하는 폴리이미드 배향막을 각각 형성한 후, 상기 투명 전극 및 수직 배향층이 형성된 제1 기판과, 상기 수직 배향층이 형성된 제2 (전극)기판(대향 기판 1)을, 각각의 배향층이 대향하여, 당해 배향층의 배향 방향이 안티 패러렐 방향(180°)이 되도록 배치하고, 2장의 기판 간에 일정한 간극(4μm)을 유지한 상태로, 주변부를 시일제에 의해 붙였다. 다음에, 배향층 표면 및 시일제에 의해 구획된 셀 갭 내에, 이하의 중합성 화합물 (XX-5)와,
Figure pct00117
조성물예 2를 99.7질량부를 혼합한 중합성 화합물 함유 액정 조성물 2를 진공 주입법으로 주입했다. 수직 배향막 형성 재료로서, JSR사제의 JALS2096을 이용했다. 또, 제1 기판은, 피쉬 본 구조의 ITO가 부착된 기판을 사용했다.
그 후, 중합성 화합물을 함유하는 액정 조성물을 주입한 액정 패널에 주파수 100Hz로 전압을 10V 인가한 상태로 고압 수은등을 이용하여, 325nm 이하의 자외선을 커트하는 필터를 통하여 자외선을 조사했다. 이 때, 중심 파장 365nm의 조건으로 측정한 조도가 100mW/cm2가 되도록 조정하여, 적산광량 10J/cm2의 자외선을 조사했다. 다음에, 형광 UV램프를 이용하여, 중심 파장 313nm의 조건으로 측정한 조도가 3mW/cm2가 되도록 조정하고, 또한 적산광량 10J/cm2의 자외선을 조사하여, PSVA형 액정 패널 2를 얻고, 상기 조성예 1과 마찬가지로, 450nm에 주발광 피크를 가지는 광에 의한 내광 시험 및 385nm에 주발광 피크를 가지는 광에 의한 내광 시험의 평가를 행했다. 그 결과, 450nm에 주발광 피크 및 385nm에 주발광 피크를 가지는 광 중 어느 경우도, VA형의 액정 패널 1~4와 거의 동일한 결과가 되었다. 또, 파장 선택성 투과층(유전체 다층막)의 존재에 의해, 발광 강도가 현저하게 증대한 것을 알 수 있으며, 실시예 15, 16의 형광 강도 측정 결과와 동일한 경향이 확인되었다.
「자발 배향형의 VA형 액정 패널」
(실시예 27)
TFT가 부착된 투명 전극이 형성된 제1 기판과, 상기 제2 기판(대향 기판 2)을, 각각의 전극이 대향하도록 배치하고, 2장의 기판 간에 일정한 간극(4μm)을 유지한 상태로, 주변부를 시일제에 의해 붙였다(배향막을 형성하지 않음.). 다음에, 시일제에 의해 구획된 셀 갭 내에, 상기 액정 조성물 1(100질량부)에 대해, 자발 배향제(이하의 식 (al-1)) 2질량부와, 상기 중합성 화합물 (XX-2) 0.5질량부를
Figure pct00118
첨가한 액정 조성물을, 진공 주입법에 의해 충전하여, 편광판을 제1 기판 상에 붙이고, 실시예 25와 동일한 조건으로 자외선을 조사하여 VA형의 액정 패널 8을 제작했다.
(실시예 28)
(VA형 액정 패널 8)
제2 기판(대향 기판 2)을 대향 기판 7로 바꾼 것 이외에 동일한 방법으로 VA형의 액정 패널 9를 제작했다.
(실시예 29)
TFT가 부착된 투명 전극이 형성된 제1 기판과, 제2의 투명 전극 기판(상기 대향 기판 1)을, 각각의 전극이 대향하도록 배치하고, 2장의 기판 간에 일정한 간극(4μm)을 유지한 상태로, 주변부를 시일제에 의해 붙였다(배향막을 형성하지 않음.). 다음에, 배향층 표면 및 시일제에 의해 구획된 셀 갭 내에, 상기 액정 조성물 1(100질량부)에 대해, 자발 배향제(이하의 식 (P-1-2)) 2질량부와, 상기 중합성 화합물 (XX-5)와,
Figure pct00119
첨가한 액정 조성물을, 진공 주입법에 의해 충전하여, 편광판을 제1 기판 상에 붙이고 실시예 20과 동일한 조건으로 자외선을 조사하여 VA형의 액정 패널 10을 제작했다.
실시예 27~29에서 제작한 자발 배향형의 VA형 액정 패널 8~10에 대해서 형광 발광 강도의 평가를 행한 결과, 파장 선택성 투과층이 없는 것보다 발광 강도가 현저하게 증대한 것이 확인되고, 또 R/B값, G/B값이 증대한 것이 확인되었다.
(실시예 30)
TFT가 부착된 투명 전극이 형성된 제1 기판 상에, 국제 공개 2013/002260호 팜플렛의 실시예 22에서 이용된 수직 배향층 용액을 스핀 코트법에 의해 형성하고, 건조 두께 0.1μm의 배향층을 형성했다. 상기 제2의 투명 전극 기판(대향 기판 2)에도 동일하게 하여 표면에 광배향층을 형성했다. 투명 전극 및 광배향층이 형성된 제1 기판과, 상기 광배향층이 형성된 제2 (전극)기판(대향 기판 2)을, 각각의 배향층이 대향하여, 당해 배향층의 배향 방향이 안티 패러렐 방향(180°)이 되도록 배치하고, 2장의 기판 간에 일정한 간극(4μm)을 유지한 상태로, 주변부를 시일제에 의해 붙였다. 다음에, 배향층 표면 및 시일제에 의해 구획된 셀 갭 내에, 상기의 액정 조성물 1을, 진공 주입법에 의해 충전하여, 편광판을 제1 기판 상에 붙임으로써 VA형의 액정 패널 11을 제작했다.
(실시예 31)
VA형 액정 패널 11의 제조 방법에 있어서의 대향 기판 2를 대향 기판 1로 바꾸고, VA형 액정 패널 10의 제조 방법과 동일한 방법으로 VA형의 액정 패널 12를 제작했다.
실시예 30~31에서 제작한 VA형의 액정 패널 10~11에 대해서 형광 발광 강도의 평가를 행한 결과, 파장 선택성 투과층이 없는 것보다 발광 강도가 현저하게 증대한 것이 확인되고, 또 R/B값, G/B값이 증대한 것이 확인되었다.
「IPS형 액정 패널」
(실시예 32)
투명 기판에 형성된 한 쌍의 빗살 전극 상에, 수평 배향층 용액을 스핀 코트법에 의해 형성하여, 배향층을 형성함으로써 당해 빗형 투명 전극 및 배향층이 형성된 제1 기판을 제작했다. 또 상기 대향 기판 3(제2 (전극)기판) 상에 수평 배향층 용액을 스핀 코트법에 의해 형성하여, 배향층을 형성한 후, 각각의 배향층이 대향하고, 또한 직선 편광을 조사하거나, 또는 수평 방향으로 러빙한 방향이 안티 패러렐 방향(180°)이 되도록 배치하고, 2장의 기판 간에 일정한 간극(4μm)을 유지한 상태로, 주변부를 시일제에 의해 붙였다. 다음에, 배향층 표면 및 시일제에 의해 구획된 셀 갭 내에, 상기의 액정 조성물(조성예 3)을, 진공 주입법에 의해 충전하고, 그 후 한 쌍의 편광판을 제1 기판 및 제2 기판 상에 붙여 IPS형의 액정 패널을 제작했다.
실시예 32에서 제작한 IPS형의 액정 패널에 대해서 형광 발광 강도의 평가를 행한 결과, 파장 선택성 투과층이 없는 것보다 발광 강도가 현저하게 증대한 것이 확인되고, 또 R/B값, G/B값이 증대한 것이 확인되었다.
「FFS형 액정 패널」
(실시예 33)
제1의 투명 기판에 평판형의 공통 전극을 형성한 후, 절연층막을 형성하고, 또한 당해 절연층막 상에 투명 빗살 전극을 형성한 후, 당해 투명 빗살 전극 상에 배향층 용액을 스핀 코트법에 의해 형성하여, 제1의 전극 기판을 형성했다. 또 상기 대향 기판 10(제2 (전극)기판) 상에 수평 배향층 용액을 스핀 코트법에 의해 형성하여, 배향층을 형성했다. 다음에, 빗형 투명 전극 및 배향층이 형성된 제1 기판과, 배향층, 편광층, 광변환 필름이 형성된 제2 기판을, 각각의 배향층이 대향하고, 또한 직선 편광을 조사하거나, 또는 러빙한 방향이 안티 패러렐 방향(180°)이 되도록 배치하고, 2장의 기판 간에 일정한 간극(4μm)을 유지한 상태로, 주변부를 시일제에 의해 붙였다. 다음에, 배향층 표면 및 시일제에 의해 구획된 셀 갭 내에, 상기의 액정 조성물(조성예 2)을, 적하법에 의해 충전하여 FFS형의 액정 패널을 제작했다.
실시예 33에서 제작한 FFS형의 액정 패널에 대해서 형광 발광 강도의 평가를 행한 결과, 파장 선택성 투과층이 없는 것보다 발광 강도가 현저하게 증대한 것이 확인되고, 또 R/B값, G/B값이 증대한 것이 확인되었다.
＜액정 표시 장치＞
(백 라이트 유닛 1의 제작)
청색 LED 광원을 도광판의 한 변의 단부에 설치하고, 반사 시트로 조사면을 제외한 부분을 덮고, 도광판의 조사측에 확산 시트를 배치하여 백 라이트 유닛 1을 제작했다.
(백 라이트 유닛 2의 제작)
광을 산란 반사하는 하측 반사판 상에 격자형으로 청색 LED가 배치되고, 또한 그 조사측 바로 위에는 확산판을 배치하고, 또한 그 조사측에 확산 시트를 배치하여 백 라이트 유닛 2를 제작했다.
(3) 액정 표시 소자의 제작과 색재현 영역의 측정
상기 얻어진 VA형 액정 패널 1~11 및 PSVA형 액정 패널에 대해, 상기에서 제작한 백 라이트 유닛 1~2를 각각 장착하고 색재현 영역 및 형광 발광 강도를 측정했다. 그 결과, 모두 광변환 필름을 구비한 액정 표시 소자와 광변환 필름을 구비하고 있지 않은 종래의 액정 표시 소자에서는, 전자가 색재현 영역이 확대되고, 색순도가 증대한 것이 확인되었다.
마찬가지로, 상기에서 얻어진 IPS형 액정 패널에 대해, 상기에서 제작한 백 라이트 유닛 1~2를 장착하여 색재현 영역 및 형광 발광 강도를 측정했다. 그 결과, 모두 광변환 필름을 구비한 액정 표시 소자와 광변환 필름을 구비하고 있지 않은 종래의 액정 표시 소자에서는, 전자가 색재현 영역이 확대되고, 색순도가 증대한 것이 확인되었다.
상기 얻어진 FFS형 액정 패널에 대해, 상기에서 제작한 백 라이트 유닛 1~2를 장착하여 색재현 영역 및 형광 발광 강도를 측정했다. 그 결과, 모두 광변환층을 구비한 액정 표시 소자와 광변환 필름을 구비하고 있지 않은 종래의 액정 표시 소자에서는, 전자가 색재현 영역이 확대되고, 색순도가 증대한 것이 확인되었다.
＜발광 소자 또는 유기 EL화상 표시 소자＞
(실시예 34)
상기 광변환 필름 (17)이 적층된 TFT 적층 유리 기판의 표면의 파장 선택성 투과층(유전체 다층막) 상에 대해 ITO 전극을 증착한 후, 당해 ITO 전극 상에, 「Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 7341-7351.」에 기재된 방법으로 청색 발광하는 일렉트로 루미네선스층을 구비한 발광 소자 1을 설치한 후, ITO 전극과 TFT층을 컨택트홀을 통하여 전기적으로 접속하고, 상기 광변환 필름 (17)에 대응하는 화상 표시 소자 1을 제작했다.
(실시예 35)
상기 광변환 필름 (18)이 적층된 TFT 적층 유리 기판의 표면의 파장 선택성 투과층(콜레스테릭 액정층) 상에 대해 ITO 전극을 증착한 후, 상기 실시예 34와 동일한 방법으로 상기 광변환 필름 (18)에 대응하는 화상 표시 소자 2를 제작했다.
(비교예 5)
상기 광변환층 (3)이 적층된 TFT 적층 유리 기판의 표면의 광변환층 (3) 상에 대해 ITO 전극을 증착한 후, 상기 실시예 34와 동일한 방법으로 상기 광변환층 (3)에 대응하는 화상 표시 소자 3을 제작했다.
당해 청색 발광하는 일렉트로 루미네선스층을 구비한 발광 소자 1은 모두 구체적으로는 이하의 구성이다.
상기 발광 소자 1의 정공 수송층으로서, 이하의 TAPC를 사용했다.
Figure pct00120
상기 발광 소자 1의 전자 블록층으로서, 이하의 mCP를 사용했다.
Figure pct00121
상기 발광 소자 1의 제1의 발광층으로서, 발광 재료(도펀트)는 이하의 화합물을 사용하고,
Figure pct00122
상기 발광 소자 1의 상기 제1의 발광층의 호스트 재료로서, 이하의 mCP를 사용했다.
Figure pct00123
상기 발광 소자 1의 제2의 발광층으로서, 발광 재료(도펀트)는 이하의 화합물을 사용하고,
Figure pct00124
상기 발광 소자 1의 제2의 발광층의 호스트 재료로서, 이하의 UGH2를 사용했다.
Figure pct00125
상기 발광 소자 1의 정공 블록층으로서, 상기의 UGH2를 사용했다.
상기 발광 소자 1의 전자 수송층으로서, 이하의 화합물을 사용했다.
Figure pct00126
상기 ITO 전극 상에, 상기 정공 수송층과, 상기 전자 블록층과, 상기 제1 발광층과, 상기 제2 발광층과, 상기 정공 블록층과, 상기 전자 수송층을, 이 차례로 패터닝하여, 「Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 7341-7351.」에 기재된 방법으로 청색 발광층을 제막하고, 또한, 음극으로서 (LiF/Al) 전극과, 보호층을 이 차례로 솔리드 제막하고 적층하여, 청색 발광하는 발광 소자를 구비하는 화상 표시 소자 1, 2를 제작했다.
상기 얻어진 화상 표시 소자 1, 2에 대해, 색재현 영역 및 형광 발광 강도를 측정했다. 그 결과, 모두 광변환 필름을 구비한 화상 표시 소자와 광변환 필름을 구비하고 있지 않은 종래의 화상 표시 소자에서는, 전자가 색재현 영역이 확대되고, 색순도가 증대한 것이 확인되었다.
1000A, 1000B 액정 표시 소자 100A, 100B 백 라이트 유닛
101A, 101B 광원부 102 도광부
200A, 200B 액정 패널 L 발광 소자
NC 발광성 나노 결정 입자(화합물 반도체)
1 제1의 편광층 2 제1의 기판
3 전극층 3a 제1의 전극층(화소 전극)
3b 제2의 전극층(공통 전극) 4 제1의 배향층
5 액정층 6 제2의 배향층
7 제2의 편광층 8, 11 파장 선택성 투과층
9 광변환층 10 제2의 기판
12 지지 기판 13 게이트 절연막
14 게이트 전극 16 드레인 전극
17 소스 전극 18 패시베이션막
19 반도체층 20 보호막
21 화소 전극 22 공통 전극
23, 25 절연층 1000C 화상 표시 소자(LED 패널)
51 기판 52 제1 전극
53 정공 주입층 54 정공 수송층
55 발광층 56 전자 수송층
57 전자 주입층 58 제2 전극
59 오버코트층 60 기판
500 일렉트로 루미네선스층

Claims (11)

  1. 소정의 파장을 가지는 광을 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 광으로 변환하여 발광하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 광변환층과,
    상기 광변환층의 적어도 한쪽측에 설치되고, 특정 파장 영역의 광을 투과하는 파장 선택성 투과층을 구비하는, 광변환 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장 선택성 투과층이, 상기 소정의 파장을 가지는 광을 투과시킴과 함께, 상기 광변환층으로부터의 발광을 반사시키는 층인, 광변환 필름.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 소정의 파장을 가지는 광이 청색광이며,
    상기 광변환층이, 상기 소정의 파장을 가지는 광을 흡수하여 적색을 발광하는 적색 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 적색의 화소부와, 상기 소정의 파장을 가지는 광을 흡수하여 녹색을 발광하는 녹색 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 녹색의 화소부와, 상기 소정의 파장을 가지는 광을 투과시키는 청색의 화소부를 가지는, 광변환 필름.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파장 선택성 투과층과, 상기 광변환층과, 제2의 파장 선택성 투과층을 구비하는, 광변환 필름.
  5. 광원부와,
    소정의 파장을 가지는 광을 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 광으로 변환하여 발광하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 광변환층과,
    상기 광변환층의 적어도 한쪽측에 설치되고, 특정 파장 영역의 광을 투과하는 파장 선택성 투과층을 구비하는, 화상 표시 소자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 파장 선택성 투과층은, 상기 광원부로부터의 광이 입사하도록 설치되고, 상기 광원부로부터의 광을 투과시킴과 함께, 상기 광변환층으로부터의 발광을 반사시키는 층이며,
    상기 광변환층은, 상기 파장 선택성 투과층의 상기 광원부와 반대측에 설치되고, 상기 파장 선택성 투과층을 투과한 투과광을 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 광으로 변환하여 발광하는 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 층인, 화상 표시 소자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 광원부로부터의 광이 청색광이며,
    상기 광변환층이, 상기 투과광을 흡수하여 적색을 발광하는 적색 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 적색의 화소부와, 상기 투과광을 흡수하여 녹색을 발광하는 녹색 발광성 나노 결정 입자를 함유하는 녹색의 화소부와, 상기 투과광을 투과시키는 청색의 화소부를 가지는, 화상 표시 소자.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 광변환층의 상기 파장 선택성 투과층과 반대측에, 제2의 파장 선택성 투과층을 더 구비하는, 화상 표시 소자.
  9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파장 선택성 투과층의 상기 광변환층과 반대측에, 액정층을 더 구비하는, 화상 표시 소자.
  10. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광변환층의 상기 파장 선택성 투과층과 반대측에, 액정층을 더 구비하는, 화상 표시 소자.
  11. 청구항 5 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원부로부터의 광이 일렉트로 루미네선스광인, 화상 표시 소자.
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