KR20200123810A - 편광자, 및 화상 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 배향도가 높은 편광자 및 상기 편광자를 갖는 화상 표시 장치의 제공이다. 본 발명의 편광자는, 액정성 화합물과, 제1 이색성 물질과, 제2 이색성 물질을 함유하는 편광자 형성용 조성물로 형성되는 편광자로서, 상기 제1 이색성 물질과 상기 제2 이색성 물질로 형성된 배열 구조를 갖는다.

Description

편광자, 및 화상 표시 장치
본 발명은, 편광자, 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
종래, 레이저광 또는 자연광을 포함하는 조사광의 감쇠 기능, 편광 기능, 산란 기능, 또는 차광 기능 등이 필요해졌을 때에는, 각각의 기능마다 다른 원리에 의하여 작동하는 장치를 이용하고 있었다. 그 때문에, 상기의 기능에 대응하는 제품도, 각각의 기능별로 다른 제조 공정에 의하여 제조되고 있었다.
예를 들면, 화상 표시 장치(예를 들면, 액정 표시 장치)에서는, 표시에 있어서의 선광성 또는 복굴절성을 제어하기 위하여 직선 편광자 또는 원편광자가 이용되고 있다. 또, 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED)에 있어서도, 외광의 반사 방지를 위하여 원편광자가 사용되고 있다.
종래, 이들 편광자에는, 아이오딘이 이색성 물질로서 널리 사용되어 왔지만, 아이오딘 대신에 유기 색소를 이색성 물질로서 사용하는 편광자에 대해서도 검토되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 고분자 액정성 화합물과 이색성 물질을 함유하는 편광자 형성용 조성물이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 국제 공개공보 2017/154907호
이러한 가운데, 본 발명자들이 특허문헌 1의 실시예를 참고로 편광자를 제작하여, 그 배향도를 평가했더니, 향후 예상되는 화상 표시 장치 등의 성능 향상을 감안하면, 배향도를 더 향상시키는 것이 바람직하다는 것이 명확해졌다.
따라서, 본 발명은, 상기 실정을 감안하여, 배향도가 높은 편광자 및 상기 편광자를 갖는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제에 대하여 예의 검토한 결과, 액정성 화합물과 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질을 함유하는 편광자 형성용 조성물로 형성되는 편광자가, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질로 형성되는 배열 구조를 갖고 있으면, 배향도가 향상되는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명자들은, 이하의 구성에 의하여 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견했다.
[1]
액정성 화합물과, 제1 이색성 물질과, 제2 이색성 물질을 함유하는 편광자 형성용 조성물로 형성되는 편광자로서,
상기 제1 이색성 물질과 상기 제2 이색성 물질로 형성된 배열 구조를 갖는, 편광자.
[2]
상기 배열 구조에 있어서, 상기 제1 이색성 물질과 상기 제2 이색성 물질이 회합체를 형성하고 있는, [1]에 기재된 편광자.
[3]
상기 제1 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제2 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 흡수 스펙트럼에 있어서의 최대 흡수 파장 λ2와,
상기 편광자의 흡수 스펙트럼과, 상기 제2 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제1 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 흡수 스펙트럼과의 차 스펙트럼에 있어서의 최대 흡수 파장 λ의 차의 절댓값이 2nm보다 큰, [1] 또는 [2]에 기재된 편광자.
[4]
상기 제2 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제1 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 흡수 스펙트럼에 있어서의 최대 흡수 파장 λ4와,
상기 편광자의 흡수 스펙트럼에 있어서의 최대 흡수 파장 λ1과의 차의 절댓값이 2nm보다 큰, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[5]
상기 배열 구조에 있어서, 상기 제1 이색성 물질과 상기 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있는, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[6]
상기 편광자의 X선 회절 스펙트럼에 있어서의 상기 제2 이색성 물질에서 유래하는 주기 구조의 피크 O1의 강도와,
상기 제1 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제2 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 X선 회절 스펙트럼에 있어서의 상기 제2 이색성 물질에서 유래하는 주기 구조의 피크 O2의 강도가 다른, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[7]
상기 피크 O2의 강도에 대한, 상기 피크 O1의 강도의 비가, 1 미만인, [6]에 기재된 편광자.
[8]
상기 편광자의 X선 회절 스펙트럼을 측정한 경우,
상기 제2 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제1 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 X선 회절 스펙트럼에 있어서의 상기 제1 이색성 물질에서 유래하는 주기 구조의 피크 M2가 검출되는 회절각, 및 상기 제1 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제2 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 X선 회절 스펙트럼에 있어서의 상기 제2 이색성 물질에서 유래하는 주기 구조의 피크 O2가 검출되는 회절각과는 다른 회절각에 있어서, 상기 제1 이색성 물질 및 상기 제2 이색성 물질에서 유래하는 주기 구조의 피크 OM이 검출되는, [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[9]
상기 제1 이색성 물질 및 상기 제2 이색성 물질 중, 일방의 이색성 물질이 단독으로 배열하는 구조 중에, 타방의 이색성 물질이 들어갔을 때의 에너지적인 손실을 나타내는 안정화 에너지가, 72kcal/mol 미만인, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[10]
상기 안정화 에너지가 55kcal/mol 이하인, [9]에 기재된 편광자.
[11]
상기 안정화 에너지가 35kcal/mol 이하인, [9] 또는 [10]에 기재된 편광자.
[12]
상기 제1 이색성 물질이, 560nm 이상 700nm 이하의 범위에 최대 흡수 파장을 갖는 이색성 물질이며,
상기 제2 이색성 물질이, 455nm 이상 560nm 미만의 범위에 최대 흡수 파장을 갖는 이색성 물질인, [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[13]
상기 제1 이색성 물질의 측쇄의 logP값과, 상기 제2 이색성 물질의 측쇄의 logP값의 차의 절댓값이, 2.30 이하인, [1] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[14]
최대 흡수 파장이 380nm 이상 455nm 미만의 범위에 있는 제3 이색성 물질을 더 포함하는, [1] 내지 [13] 중 어느 하나에 기재된 편광자.
[15]
[1] 내지 [14] 중 어느 하나에 기재된 편광자를 갖는, 화상 표시 장치.
이하에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 배향도가 높은 편광자 및 상기 편광자를 갖는 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 배열 구조를 형성하고 있는 상태의 일례를 나타내는 개념도이다.
도 2는 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질의 배열 구조의 일례를 나타내는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 편광자의 흡수 스펙트럼의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 4는 막 1-2에 대응하는 XRD(X-ray diffraction) 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 5는 막 1-3에 대응하는 XRD 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 6은 실시예 1의 편광자(막 1)에 대응하는 XRD 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 7은 막 2-4에 대응하는 XRD 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 8은 막 2-2에 대응하는 XRD 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 9는 막 2-3에 대응하는 XRD 스펙트럼을 나타내는 도이다.
도 10은 실시예 2의 편광자(막 2)에 대응하는 XRD 스펙트럼을 나타내는 도이다.
이하에, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 본 발명의 대표적인 실시형태에 근거하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그와 같은 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 있어서, "~"를 이용하여 나타나는 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.
또, 각 성분은, 1종을 단독으로도 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 여기에서, 각 성분에 대하여 2종 이상을 병용하는 경우, 그 성분에 대한 함유량이란, 특별한 설명이 없는 한, 합계의 함유량을 가리킨다.
또, "(메트)아크릴레이트"는, "아크릴레이트" 또는 "메타크릴레이트"를 나타내는 표기이며, "(메트)아크릴"은, "아크릴" 또는 "메타크릴"을 나타내는 표기이고, "(메트)아크릴로일"은, "아크릴로일" 또는 "메타크릴로일"을 나타내는 표기이다.
[편광자]
본 발명의 편광자는, 액정성 화합물과, 제1 이색성 물질과, 제2 이색성 물질을 함유하는 편광자 형성용 조성물로 형성되는 편광자이며, 상기 제1 이색성 물질과 상기 제2 이색성 물질로 형성된 배열 구조를 갖는다.
본 발명자들은, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질을 갖는 편광자를 제조했을 때에, 배향도가 높아지는 경우가 있는 것을 발견했다. 이 이유의 상세를 검토했더니, 편광자 중의 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질의 위치 관계가 밀접하게 관련되어 있고, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 배열 구조를 형성하고 있으면, 배향도가 높아지는 것을 발견했다.
본 발명에 있어서, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질로 형성되는 배열 구조란, 편광자 중에 있어서, 제1 이색성 물질의 하나 이상의 분자와 제2 이색성 물질의 하나 이상의 분자가 모여 집합체를 형성하고 있으며, 집합체 중에서 복수의 이색성 물질의 분자가 주기적으로 배열되어 있는 상태를 의미한다.
도 1은, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 배열 구조를 형성하고 있는 상태의 일례를 나타내는 개념도이다. 편광자(P)는, 제1 이색성 물질의 분자(M)와, 제2 이색성 물질의 분자(O)와, 액정성 화합물의 분자(L)를 갖는다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 분자(M)와 분자(O)를 포함하는 집합체(G)가 형성되어 있고, 집합체(G)에 있어서, 분자(M) 및 분자(O)의 장축 방향이 동일 방향을 따라 나열되어 있으며, 분자(M) 및 분자(O)가 폭(w)의 주기로 어긋나도록 배치되어 있다.
제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질로 형성되는 배열 구조는, 도 1의 배열 구조에 한정되지 않고, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 분자(M) 및 분자(O)가 각도(a)의 주기로 어긋나도록 배치되어 있어도 된다.
또한, 편광자 중에 있어서, 제1 이색성 물질은 중합하고 있어도 된다. 동일하게, 편광자 중에 있어서, 제2 이색성 물질은 중합하고 있어도 된다.
〔편광자 형성용 조성물〕
본 발명의 편광자의 형성에 이용하는 편광자 형성용 조성물(이하, "본 조성물"이라고도 함)은, 액정성 화합물과, 제1 이색성 물질과, 제2 이색성 물질을 함유한다. 본 조성물은, 필요에 따라 제3 이색성 물질, 용매, 중합 개시제, 계면 개량제, 또는 이들 이외의 다른 성분을 함유하고 있어도 된다.
이하, 각 성분에 대하여 설명한다.
<액정성 화합물>
본 조성물은, 액정성 화합물을 함유한다. 액정성 화합물을 함유함으로써, 이색성 물질의 석출을 억제하면서, 이색성 물질을 높은 배향도로 배향시킬 수 있다.
액정성 화합물은, 이색성을 나타내지 않는 액정성 화합물이다.
액정성 화합물로서는, 저분자 액정성 화합물 및 고분자 액정성 화합물 모두 이용할 수 있다. 여기에서, "저분자 액정성 화합물"이란, 화학 구조 중에 반복 단위를 갖지 않는 액정성 화합물을 말한다. 또, "고분자 액정성 화합물"이란, 화학 구조 중에 반복 단위를 갖는 액정성 화합물을 말한다.
저분자 액정성 화합물로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2013-228706호에 기재되어 있는 액정성 화합물을 들 수 있다.
고분자 액정성 화합물로서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2011-237513호에 기재되어 있는 서모트로픽 액정성 고분자를 들 수 있다. 또, 고분자 액정성 화합물은, 말단에 가교성기(예를 들면, 아크릴로일기 및 메타크릴로일기)를 갖고 있어도 된다.
액정성 화합물은, 1종 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
액정성 화합물의 함유량은, 본 조성물 중의 이색성 물질의 함유량 100질량부에 대하여, 25~2000질량부가 바람직하고, 33~1000질량부가 보다 바람직하며, 50~500질량부가 더 바람직하다. 액정성 화합물의 함유량이 상기 범위 내에 있음으로써, 편광자의 배향도가 보다 향상된다.
액정성 화합물은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 하기 식 (1)로 나타나는 반복 단위(이하, "반복 단위 (1)"이라고도 함)를 포함하는 고분자 액정성 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 1]
Figure pct00001
상기 식 (1) 중, P1은 반복 단위의 주쇄를 나타내고, L1은 단결합 또는 2가의 연결기를 나타내며, SP1은 스페이서기를 나타내고, M1은 메소젠기를 나타내며, T1은 말단기를 나타낸다.
P1이 나타내는 반복 단위의 주쇄로서는, 구체적으로는 예를 들면, 하기 식 (P1-A)~(P1-D)로 나타나는 기를 들 수 있으며, 그 중에서도 원료가 되는 단량체의 다양성 및 취급이 용이한 관점에서, 하기 식 (P1-A)로 나타나는 기가 바람직하다.
[화학식 2]
Figure pct00002
식 (P1-A)~(P1-D)에 있어서, "*"는, 식 (1)에 있어서의 L1과의 결합 위치를 나타낸다. 식 (P1-A)~(P1-D)에 있어서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로젠 원자, 탄소수 1~10의 알킬기 또는 탄소수 1~10의 알콕시기를 나타낸다. 상기 알킬기는, 직쇄 또는 분기의 알킬기여도 되고, 환상 구조를 갖는 알킬기(사이클로알킬기)여도 된다. 또, 상기 알킬기의 탄소수는, 1~5가 바람직하다.
식 (P1-A)로 나타나는 기는, (메트)아크릴산 에스터의 중합에 의하여 얻어지는 폴리(메트)아크릴산 에스터의 부분 구조의 한 단위인 것이 바람직하다.
식 (P1-B)로 나타나는 기는, 에폭시기를 갖는 화합물의 에폭시기를 개환 중합하여 형성되는 에틸렌글라이콜 단위인 것이 바람직하다.
식 (P1-C)로 나타나는 기는, 옥세테인기를 갖는 화합물의 옥세테인기를 개환 중합하여 형성되는 프로필렌글라이콜 단위인 것이 바람직하다.
식 (P1-D)로 나타나는 기는, 알콕시실릴기 및 실란올기 중 적어도 일방의 기를 갖는 화합물의 축중합에 의하여 얻어지는 폴리실록세인의 실록세인 단위인 것이 바람직하다. 여기에서, 알콕시실릴기 및 실란올기 중 적어도 일방의 기를 갖는 화합물로서는, 식 SiR4(OR5)2-로 나타나는 기를 갖는 화합물을 들 수 있다. 식 중, R4는, (P1-D)에 있어서의 R4와 동의이며, 복수의 R5는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1~10의 알킬기를 나타낸다.
L1은, 단결합 또는 2가의 연결기이다.
L1이 나타내는 2가의 연결기로서는, -C(O)O-, -OC(O)-, -O-, -S-, -C(O)NR3-, -NR3C(O)-, -SO2-, 및 -NR3R4- 등을 들 수 있다. 식 중, R3 및 R4는 각각 독립적으로, 수소 원자, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다.
P1이 식 (P1-A)로 나타나는 기인 경우에는, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, L1은 -C(O)O-로 나타나는 기가 바람직하다.
P1이 식 (P1-B)~(P1-D)로 나타나는 기인 경우에는, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, L1은 단결합이 바람직하다.
SP1이 나타내는 스페이서기는, 액정성을 발현하기 쉬운 것이나, 원재료의 입수성 등의 이유에서, 옥시에틸렌 구조, 옥시프로필렌 구조, 폴리실록세인 구조 및 불화 알킬렌 구조로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 구조를 포함하는 것이 바람직하다.
여기에서, SP1이 나타내는 옥시에틸렌 구조는, *-(CH2-CH2O)n1-*로 나타나는 기가 바람직하다. 식 중, n1은 1~20의 정수를 나타내고, *는, 상기 식 (1) 중의 L1 또는 M1과의 결합 위치를 나타낸다. n1은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 2~10의 정수인 것이 바람직하고, 2~4의 정수인 것이 보다 바람직하며, 3인 것이 가장 바람직하다.
또, SP1이 나타내는 옥시프로필렌 구조는, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, *-(CH(CH3)-CH2O)n2-*로 나타나는 기가 바람직하다. 식 중, n2는 1~3의 정수를 나타내고, *는 L1 또는 M1과의 결합 위치를 나타낸다.
또, SP1이 나타내는 폴리실록세인 구조는, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, *-(Si(CH3)2-O)n3-*로 나타나는 기가 바람직하다. 식 중, n3은 6~10의 정수를 나타내고, *는 L1 또는 M1과의 결합 위치를 나타낸다.
또, SP1이 나타내는 불화 알킬렌 구조는, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, *-(CF2-CF2)n4-*로 나타나는 기가 바람직하다. 식 중, n4는 6~10의 정수를 나타내고, *는 L1 또는 M1과의 결합 위치를 나타낸다.
M1이 나타내는 메소젠기란, 액정 형성에 기여하는 액정 분자의 주요 골격을 나타내는 기이다. 액정 분자는, 결정 상태와 등방성 액체 상태의 중간 상태(메소페이즈)인 액정성을 나타낸다. 메소젠기에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 예를 들면 "Flussige Kristalle in Tabellen II"(VEB Deutsche Verlag fur Grundstoff Industrie, Leipzig, 1984년 발간), 특히 제7페이지~제16페이지의 기재, 및 액정 편람 편집 위원회편, 액정 편람(마루젠, 2000년 발간), 특히 제3장의 기재를 참조할 수 있다.
메소젠기로서는, 예를 들면 방향족 탄화 수소기, 복소환기, 및 지환식기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 환상 구조를 갖는 기가 바람직하다.
메소젠기는, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 방향족 탄화 수소기를 갖는 것이 바람직하고, 2~4개의 방향족 탄화 수소기를 갖는 것이 보다 바람직하며, 3개의 방향족 탄화 수소기를 갖는 것이 더 바람직하다.
메소젠기로서는, 액정성의 발현, 액정 상전이 온도의 조정, 원료 입수성 및 합성 적성이라는 관점, 및 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 하기 식 (M1-A) 또는 하기 식 (M1-B)로 나타나는 기가 바람직하고, 식 (M1-B)로 나타나는 기가 보다 바람직하다.
[화학식 3]
Figure pct00003
식 (M1-A) 중, A1은, 방향족 탄화 수소기, 복소환기 및 지환식기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2가의 기이다. 이들 기는, 알킬기, 불화 알킬기, 알콕시기 또는 치환기로 치환되어 있어도 된다.
A1로 나타나는 2가의 기는, 4~6원환인 것이 바람직하다. 또, A1로 나타나는 2가의 기는, 단환이어도 되고, 축환이어도 된다.
*는, SP1 또는 T1과의 결합 위치를 나타낸다.
A1이 나타내는 2가의 방향족 탄화 수소기로서는, 페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오렌-다이일기, 안트라센-다이일기 및 테트라센-다이일기 등을 들 수 있으며, 메소젠 골격의 설계의 다양성이나 원재료의 입수성 등의 관점에서, 페닐렌기 또는 나프틸렌기가 바람직하고, 페닐렌기가 보다 바람직하다.
A1이 나타내는 2가의 복소환기로서는, 방향족 또는 비방향족 중 어느 것이어도 되지만, 배향도가 보다 향상된다는 관점에서, 2가의 방향족 복소환기인 것이 바람직하다.
2가의 방향족 복소환기를 구성하는 탄소 이외의 원자로서는, 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자를 들 수 있다. 방향족 복소환기가 탄소 이외의 환을 구성하는 원자를 복수 갖는 경우, 이들은 동일해도 되고 달라도 된다.
2가의 방향족 복소환기의 구체예로서는, 예를 들면 피리딜렌기(피리딘-다이일기), 피리다진-다이일기, 이미다졸-다이일기, 싸이에닐렌(싸이오펜-다이일기), 퀴놀리렌기(퀴놀린-다이일기), 아이소퀴놀리렌기(아이소퀴놀린-다이일기), 옥사졸-다이일기, 싸이아졸-다이일기, 옥사다이아졸-다이일기, 벤조싸이아졸-다이일기, 벤조싸이아다이아졸-다이일기, 프탈이미드-다이일기, 싸이에노싸이아졸-다이일기, 싸이아졸로싸이아졸-다이일기, 싸이에노싸이오펜-다이일기, 및 싸이에노옥사졸-다이일기 등을 들 수 있다.
A1이 나타내는 2가의 지환식기의 구체예로서는, 사이클로펜틸렌기 및 사이클로헥실렌기 등을 들 수 있다.
식 (M1-A) 중, a1은 1~10의 정수를 나타낸다. a1이 2 이상인 경우에는, 복수의 A1은 동일해도 되고 달라도 된다.
식 (M1-B) 중, A2 및 A3은 각각 독립적으로 방향족 탄화 수소기, 복소환기 및 지환식기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2가의 기이다. A2 및 A3의 구체예 및 적합 양태는, 식 (M1-A)의 A1과 동일하므로, 그 설명을 생략한다.
식 (M1-B) 중, a2는 1~10의 정수를 나타내며, a2가 2 이상인 경우에는, 복수의 A2는 동일해도 되고 달라도 되며, 복수의 A3은 동일해도 되고 달라도 되며, 복수의 LA1은 동일해도 되고 달라도 된다. a2는, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 2 이상의 정수인 것이 바람직하고, 2인 것이 보다 바람직하다.
식 (M1-B) 중, a2가 1인 경우에는, LA1은 2가의 연결기이다. a2가 2 이상인 경우에는, 복수의 LA1은 각각 독립적으로 단결합 또는 2가의 연결기이며, 복수의 LA1 중 적어도 1개가 2가의 연결기이다. a2가 2인 경우, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 2개의 LA1 중, 일방이 2가의 연결기이며, 타방이 단결합인 것이 바람직하다.
식 (M1-B) 중, LA1이 나타내는 2가의 연결기로서는, -O-, -(CH2)g-, -(CF2)g-, -Si(CH3)2-, -(Si(CH3)2O)g-, -(OSi(CH3)2)g-(g는 1~10의 정수를 나타냄), -N(Z)-, -C(Z)=C(Z')-, -C(Z)=N-, -N=C(Z)-, -C(Z)2-C(Z')2-, -C(O)-, -OC(O)-, -C(O)O-, -O-C(O)O-, -N(Z)C(O)-, -C(O)N(Z)-, -C(Z)=C(Z')-C(O)O-, -O-C(O)-C(Z)=C(Z')-, -C(Z)=N-, -N=C(Z)-, -C(Z)=C(Z')-C(O)N(Z")-, -N(Z")-C(O)-C(Z)=C(Z')-, -C(Z)=C(Z')-C(O)-S-, -S-C(O)-C(Z)=C(Z')-, -C(Z)=N-N=C(Z')-(Z, Z', Z"는 독립적으로 수소, C1~C4 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 사이아노기, 또는 할로젠 원자를 나타냄), -C≡C-, -N=N-, -S-, -S(O)-, -S(O)(O)-, -(O)S(O)O-, -O(O)S(O)O-, -SC(O)-, 및 -C(O)S- 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, -C(O)O-가 바람직하다. LA1은, 이들 기를 2개 이상 조합한 기여도 된다.
M1의 구체예로서는, 예를 들면 이하의 구조를 들 수 있다. 또한, 하기 구체예에 있어서, "Ac"는, 아세틸기를 나타낸다.
[화학식 4]
Figure pct00004
[화학식 5]
Figure pct00005
T1이 나타내는 말단기로서는, 수소 원자, 할로젠 원자, 사이아노기, 나이트로기, 하이드록시기, 탄소수 1~10의 알킬기, 탄소수 1~10의 알콕시기, 탄소수 1~10의 알킬싸이오기, 탄소수 1~10의 알콕시카보닐옥시기, 탄소수 1~10의 알콕시카보닐기(ROC(O)-: R은 알킬기), 탄소수 1~10의 아실옥시기, 탄소수 1~10의 아실아미노기, 탄소수 1~10의 알콕시카보닐아미노기, 탄소수 1~10의 설폰일아미노기, 탄소수 1~10의 설파모일기, 탄소수 1~10의 카바모일기, 탄소수 1~10의 설핀일기, 및 탄소수 1~10의 유레이도기, (메트)아크릴로일옥시기 함유기 등을 들 수 있다. 상기 (메트)아크릴로일옥시기 함유기로서는, 예를 들면 -L-A(L은 단결합 또는 연결기를 나타낸다. 연결기의 구체예는 상술한 L1 및 SP1과 동일하다. A는 (메트)아크릴로일옥시기를 나타냄)로 나타나는 기를 들 수 있다.
T1은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 탄소수 1~10의 알콕시기가 바람직하고, 탄소수 1~5의 알콕시가 보다 바람직하며, 메톡시기가 더 바람직하다. 이들 말단기는, 이들 기, 또는 일본 공개특허공보 2010-244038호에 기재된 중합성기에 의하여, 더 치환되어 있어도 된다.
T1의 주쇄의 원자수는, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 1~20이 바람직하고, 1~15가 보다 바람직하며, 1~10이 더 바람직하고, 1~7이 특히 바람직하다. T1의 주쇄의 원자수가 20 이하임으로써, 편광자의 배향도가 보다 향상된다. 여기에서, T1에 있어서의 "주쇄"란, M1과 결합하는 가장 긴 분자쇄를 의미하고, 수소 원자는 T1의 주쇄의 원자수로 카운트하지 않는다. 예를 들면, T1이 n-뷰틸기인 경우에는 주쇄의 원자수는 4이며, T1이 sec-뷰틸기인 경우의 주쇄의 원자수는 3이다.
반복 단위 (1)의 함유량은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 고분자 액정성 화합물이 갖는 전체 반복 단위 100질량%에 대하여, 20~100질량%가 바람직하다.
본 발명에 있어서, 고분자 액정성 화합물에 포함되는 각 반복 단위의 함유량은, 각 반복 단위를 얻기 위하여 사용되는 각 단량체의 도입량(질량)에 근거하여 산출된다.
반복 단위 (1)은, 고분자 액정성 화합물 중에 있어서, 1종 단독으로 포함되어 있어도 되고, 2종 이상 포함되어 있어도 된다. 그 중에서도, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 반복 단위 (1)이 고분자 액정성 화합물 중에 2종 포함되어 있는 것이 바람직하다.
고분자 액정성 화합물이 반복 단위 (1)을 2종 포함하는 경우, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 일방(반복 단위 A)에 있어서 T1이 나타내는 말단기가 알콕시기이며, 타방(반복 단위 B)에 있어서 T1이 나타내는 말단기가 알콕시기 이외의 기인 것이 바람직하다.
상기 반복 단위 B에 있어서 T1이 나타내는 말단기는, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 알콕시카보닐기, 사이아노기, 또는 (메트)아크릴로일옥시기 함유기인 것이 바람직하고, 알콕시카보닐기, 또는 사이아노기인 것이 보다 바람직하다.
고분자 액정성 화합물 중의 상기 반복 단위 A의 함유량과 고분자 액정성 화합물 중의 상기 반복 단위 B의 함유량의 비율(A/B)은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 50/50~95/5인 것이 바람직하고, 60/40~93/7인 것이 보다 바람직하며, 70/30~90/10인 것이 더 바람직하다.
(중량 평균 분자량)
고분자 액정성 화합물의 중량 평균 분자량(Mw)은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 1000~500000이 바람직하고, 2000~300000이 보다 바람직하다. 고분자 액정성 화합물의 Mw가 상기 범위 내에 있으면, 고분자 액정성 화합물의 취급이 용이해진다.
특히, 도포 시의 크랙 억제의 관점에서, 고분자 액정성 화합물의 중량 평균 분자량(Mw)은, 10000 이상이 바람직하고, 10000~300000이 보다 바람직하다.
또, 배향도의 온도 래티튜드의 관점에서, 고분자 액정성 화합물의 중량 평균 분자량(Mw)은, 10000 미만이 바람직하고, 2000 이상 10000 미만이 바람직하다.
여기에서, 본 발명에 있어서의 중량 평균 분자량 및 수평균 분자량은, 젤 침투 크로마토그래프(GPC)법에 의하여 측정된 값이다.
·용매(용리액): N-메틸피롤리돈
·장치명: TOSOH HLC-8220GPC
·칼럼: TOSOH TSKgelSuperAWM-H(6mm×15cm)를 3개 접속하여 사용
·칼럼 온도: 25℃
·시료 농도: 0.1질량%
·유속: 0.35mL/min
·교정 곡선: TOSOH제 TSK 표준 폴리스타이렌 Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)까지의 7 샘플에 의한 교정 곡선을 사용
<제1 이색성 물질>
본 조성물은, 제1 이색성 물질을 함유한다. 제1 이색성 물질은, 제2 이색성 물질과의 배열 구조를 형성할 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 이색성 물질의 핵인 발색단과, 발색단의 말단에 결합하는 측쇄를 갖는 화합물인 것이 바람직하다.
발색단의 구체예로서는, 방향족환기(예를 들면, 방향족 탄화 수소기, 방향족 복소환기), 아조기 등을 들 수 있으며, 방향족환기 및 아조기의 양쪽 모두를 갖는 구조가 바람직하고, 방향족 복소환기(바람직하게는 싸이에노싸이아졸기)와 2개의 아조기를 갖는 비스아조 구조가 보다 바람직하다.
측쇄로서는, 특별히 한정되지 않고, 후술하는 식 (1)의 R1, R2 또는 R3으로 나타나는 기를 들 수 있다.
제1 이색성 물질은, 편광자의 색미 조정의 관점에서, 최대 흡수 파장이 560nm 이상 700nm 이하(보다 바람직하게는 560~650nm, 특히 바람직하게는 560~640nm)의 범위에 최대 흡수 파장을 갖는 이색성 물질인 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서의 이색성 물질의 최대 흡수 파장(nm)은, 이색성 물질을 양용매 중에 용해시킨 용액을 이용하여, 분광 광도계에 의하여 측정되는 파장 380~800nm의 범위에 있어서의 자외 가시광 스펙트럼으로부터 구해진다.
제1 이색성 물질은, 편광자의 배향도가 보다 향상되는 점에서, 식 (1)로 나타나는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 6]
Figure pct00006
식 (1) 중, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 되는 페닐렌기, 치환기를 갖고 있어도 되는 나프틸렌기를 나타내고, 페닐렌기가 바람직하다.
식 (1) 중, R1은, 수소 원자, 탄소수 1~20의 치환기를 갖고 있어도 되는 직쇄 혹은 분기상의 알킬기, 알콕시기, 알킬싸이오기, 알킬설폰일기, 알킬카보닐기, 알킬옥시카보닐기, 아실옥시기, 알킬카보네이트기, 알킬아미노기, 아실아미노기, 알킬카보닐아미노기, 알콕시카보닐아미노기, 알킬설폰일아미노기, 알킬설파모일기, 알킬카바모일기, 알킬설핀일기, 알킬유레이도기, 알킬인산 아마이드기, 알킬이미노기, 알킬실릴기를 나타낸다.
상기 알킬기의 탄소 원자는, -O-, -CO-, -C(O)-O-, -O-C(O)-, -Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-, -N(R1')-, -N(R1')-CO-, -CO-N(R1')-, -N(R1')-C(O)-O-, -O-C(O)-N(R1')-, -N(R1')-C(O)-N(R1')-, -CH=CH-, -C≡C-, -N=N-, -C(R1')=CH-C(O)- 또는 -O-C(O)-O-에 의하여 치환되어 있어도 된다.
R1이 수소 원자 이외의 기인 경우, 각 기가 갖는 수소 원자는, 할로젠 원자, 나이트로기, 사이아노기, -N(R1')2, 아미노기, -C(R1')=C(R1')-NO2, -C(R1')=C(R1')-CN, 또는 -C(R1')=C(CN)2에 의하여 치환되어 있어도 된다.
R1'은, 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 직쇄 혹은 분기상의 알킬기를 나타낸다. 각 기에 있어서, R1'이 복수 존재하는 경우, 서로 동일해도 되고 달라도 된다.
식 (1) 중, R2 및 R3은 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1~20의 치환기를 갖고 있어도 되는 직쇄 혹은 분기상의 알킬기, 알켄일기, 알콕시기, 아실기, 알킬옥시카보닐기, 알킬아마이드기, 알킬설폰일기, 아릴기, 아릴카보닐기, 아릴설폰일기, 아릴옥시카보닐기, 또는 아릴아마이드기를 나타낸다.
상기 알킬기의 탄소 원자는, -O-, -S-, -C(O)-, -C(O)-O-, -O-C(O)-, -C(O)-S-, -S-C(O)-, -Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-, -NR2'-, -NR2'-CO-, -CO-NR2'-, -NR2'-C(O)-O-, -O-C(O)-NR2'-, -NR2'-C(O)-NR2'-, -CH=CH-, -C≡C-, -N=N-, -C(R2')=CH-C(O)-, 또는 -O-C(O)-O-에 의하여 치환되어 있어도 된다.
R2 및 R3이 수소 원자 이외의 기인 경우, 각 기가 갖는 수소 원자는, 할로젠 원자, 나이트로기, 사이아노기, -OH기, -N(R2')2, 아미노기, -C(R2')=C(R2')-NO2, -C(R2')=C(R2')-CN, -C(R2')=C(CN)2에 의하여 치환되어 있어도 된다.
R2'는, 수소 원자 또는 탄소수 1~6의 직쇄 혹은 분기상의 알킬기를 나타낸다. 각 기에 있어서, R2'가 복수 존재하는 경우, 서로 동일해도 되고 달라도 된다.
R2 및 R3은, 서로 결합하여 환을 형성해도 되고, R2 또는 R3은, Ar2와 결합하여 환을 형성해도 된다.
내광성의 관점에서는, R1은 전자 흡인성기인 것이 바람직하고, R2 및 R3은 전자 공여성이 낮은 기인 것이 바람직하다.
이와 같은 기의 구체예로서, R1로서는, 알킬설폰일기, 알킬카보닐기, 알킬옥시카보닐기, 아실옥시기, 알킬설폰일아미노기, 알킬설파모일기, 알킬설핀일기, 및 알킬유레이도기 등을 들 수 있으며, R2 및 R3으로서는, 하기의 구조의 기 등을 들 수 있다. 또한 하기의 구조의 기는, 상기 식 (1)에 있어서, R2 및 R3이 결합하는 질소 원자를 포함하는 형태로 나타낸다.
[화학식 7]
Figure pct00007
제1 이색성 물질의 구체예를 이하에 나타내지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 8]
Figure pct00008
<제2 이색성 물질>
본 조성물은, 제2 이색성 물질을 함유한다. 제2 이색성 물질은, 제1 이색성 물질과 다른 화합물이며, 구체적으로는 그 화학 구조가 다르다.
제2 이색성 물질은, 제1 이색성 물질과의 배열 구조를 형성할 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 이색성 물질의 핵인 발색단과, 발색단의 말단에 결합하는 측쇄를 갖는 화합물인 것이 바람직하다.
발색단의 구체예로서는, 방향족환기(예를 들면, 방향족 탄화 수소기, 방향족 복소환기), 아조기 등을 들 수 있으며, 방향족 탄화 수소기 및 아조기의 양쪽 모두를 갖는 구조가 바람직하고, 방향족 탄화 수소기와 2 또는 3개의 아조기를 갖는 비스아조 또는 트리스아조 구조가 보다 바람직하다.
측쇄로서는, 특별히 한정되지 않고, 후술하는 식 (2)의 R4, R5 또는 R6으로 나타나는 기를 들 수 있다.
제2 이색성 물질은, 편광자의 색미 조정의 관점에서, 최대 흡수 파장이 455nm 이상 560nm 미만(보다 바람직하게는 455~555nm, 특히 바람직하게는 455~550nm)의 범위에 최대 흡수 파장을 갖는 이색성 물질인 것이 바람직하다.
특히, 최대 흡수 파장이 560~700nm인 제1 이색성 물질과, 최대 흡수 파장이 455nm 이상 560nm 미만인 제2 이색성 물질을 이용하면, 편광자의 색미 조정이 보다 용이해진다.
제2 이색성 물질은, 편광자의 배향도가 보다 향상되는 점에서, 식 (2)로 나타나는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 9]
Figure pct00009
식 (2) 중, n은 1 또는 2를 나타낸다.
식 (2) 중, Ar3, Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환기를 갖고 있어도 되는 페닐렌기, 치환기를 갖고 있어도 되는 나프틸렌기 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 복소환기를 나타낸다.
복소환기로서는, 방향족 또는 비방향족 중 어느 것이어도 된다.
방향족 복소환기를 구성하는 탄소 이외의 원자로서는, 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자를 들 수 있다. 방향족 복소환기가 탄소 이외의 환을 구성하는 원자를 복수 갖는 경우, 이들은 동일해도 되고 달라도 된다.
방향족 복소환기의 구체예로서는, 예를 들면 피리딜렌기(피리딘-다이일기), 피리다진-다이일기, 이미다졸-다이일기, 싸이에닐렌(싸이오펜-다이일기), 퀴놀리렌기(퀴놀린-다이일기), 아이소퀴놀리렌기(아이소퀴놀린-다이일기), 옥사졸-다이일기, 싸이아졸-다이일기, 옥사다이아졸-다이일기, 벤조싸이아졸-다이일기, 벤조싸이아다이아졸-다이일기, 프탈이미드-다이일기, 싸이에노싸이아졸-다이일기, 싸이아졸로싸이아졸-다이일기, 싸이에노싸이오펜-다이일기, 및 싸이에노옥사졸-다이일기 등을 들 수 있다.
식 (2) 중, R4의 정의는, 식 (1) 중의 R1과 동일하다.
식 (2) 중, R5 및 R6의 정의는 각각, 식 (1) 중의 R2 및 R3과 동일하다.
내광성의 관점에서는, R4는 전자 흡인성기인 것이 바람직하고, R5 및 R6은 전자 공여성이 낮은 기인 것이 바람직하다.
이와 같은 기 중, R4가 전자 흡인성기인 경우의 구체예는, R1이 전자 흡인성기인 경우의 구체예와 동일하며, R5 및 R6이 전자 공여성이 낮은 기인 경우의 구체예는, R2 및 R3이 전자 공여성이 낮은 기인 경우의 구체예와 동일하다.
제2 이색성 물질의 구체예를 이하에 나타내지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 10]
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(logP값의 차)
제1 이색성 물질의 측쇄의 logP값과, 제2 이색성 물질의 측쇄의 logP값의 차의 절댓값(이하, "logP차"라고도 함)은, 2.30 이하가 바람직하고, 2.0 이하가 보다 바람직하며, 1.5 이하가 더 바람직하고, 1.0 이하가 특히 바람직하다. logP차가 2.30 이하이면, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질의 친화성이 높아져, 배열 구조를 보다 형성하기 쉬워지기 때문에, 편광자의 배향도가 보다 향상된다.
또한, 제1 이색성 물질 또는 제2 이색성 물질의 측쇄가 복수 존재하는 경우, 적어도 1개의 logP차가 상기 값을 충족시키는 것이 바람직하다.
여기에서, 제1 이색성 물질 및 제2 색성 물질의 측쇄란, 상술한 발색단의 말단에 결합하는 기를 의미한다. 예를 들면, 제1 이색성 물질이 식 (1)로 나타나는 화합물인 경우, 식 (1) 중의 R1, R2 및 R3이 측쇄이며, 제2 이색성 물질이 식 (2)로 나타나는 화합물인 경우, 식 (2) 중의 R4, R5 및 R6이 측쇄이다. 특히, 제1 이색성 물질이 식 (1)로 나타나는 화합물이며, 제2 이색성 물질이 식 (2)로 나타나는 화합물인 경우, R1과 R4의 logP값의 차, R1과 R5의 logP값의 차, R2와 R4의 logP값의 차, 및 R2와 R5의 logP값의 차 중, 적어도 1개의 logP차가 상기 값을 충족시키는 것이 바람직하다.
여기에서, logP값은, 화학 구조의 친수성 및 소수성의 성질을 표현하는 지표이며, 친소수 파라미터로 불리는 경우가 있다. logP값은, ChemBioDraw Ultra 또는 HSPiP(Ver. 4.1.07) 등의 소프트웨어를 이용하여 계산할 수 있다. 또, OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Sections 1, Test No. 117의 방법 등에 의하여, 실험적으로 구할 수도 있다. 본 발명에서는 특별히 설명이 없는 한, HSPiP(Ver. 4.1.07)에 화합물의 구조식을 입력하여 산출되는 값을 logP값으로서 채용한다.
<제3 이색성 물질>
본 조성물은, 제3 이색성 물질을 함유하는 것이 바람직하다. 제3 이색성 물질은, 제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질 이외의 이색성 물질이며, 구체적으로는 제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질과는 화학 구조가 다르다. 본 조성물이 제3 이색성 물질을 함유하면, 편광자의 색미의 조정이 용이해진다는 이점이 있다.
제3 이색성 물질의 최대 흡수 파장은, 380nm 이상 455nm 미만이 바람직하고, 385~454nm가 보다 바람직하다.
제3 이색성 물질의 구체예로서는, 국제 공개공보 제2017/195833호에 기재된 식 (1)로 나타나는 화합물 중, 상기 제1 이색성 물질 및 상기 제2 이색성 물질 이외의 화합물을 들 수 있다.
(이색성 물질의 함유량)
본 조성물에 있어서, 이색성 물질의 함유량은, 이색성 물질과 액정성 화합물의 합계량 100질량부에 대하여, 0.1~99질량부가 바람직하고, 1~60질량부가 보다 바람직하며, 1.5~30질량부가 특히 바람직하다.
제1 이색성 물질의 함유량은, 본 조성물 중의 이색성 물질의 함유량 100질량부에 대하여, 40~90질량부가 바람직하고, 55~85질량부가 보다 바람직하다.
제2 이색성 물질의 함유량은, 본 조성물 중의 이색성 물질의 함유량 100질량에 대하여, 6~50질량부가 바람직하고, 8~45질량부가 보다 바람직하다.
본 조성물이 제3 이색성 물질을 함유하는 경우, 제3 이색성 물질의 함유량은, 본 조성물 중의 이색성 물질의 함유량 100질량에 대하여, 3~30질량부가 바람직하고, 5~25질량부가 보다 바람직하다.
또한, 이색성 물질의 함유량이란, 제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질의 합계량을 의미하고, 본 조성물이 제3 이색성 물질을 함유하는 경우에는, 제3 이색성 물질의 함유량도 합계량에 포함하는 것으로 한다.
제1 이색성 물질과, 제2 이색성 물질과, 및 필요에 따라 이용되는 제3 이색성 물질의 함유비는, 편광자의 색미를 조정하기 위하여, 임의로 설정할 수 있다. 단, 제1 이색성 물질에 대한 제2 이색성 물질의 함유비(제2 이색성 물질/제1 이색성 물질)는, 몰 환산으로, 0.1~10이 바람직하고, 0.2~5가 보다 바람직하며, 0.3~0.8이 특히 바람직하다. 제1 이색성 물질에 대한 제2 이색성 물질의 함유비가 상기 범위 내에 있으면, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 배열 구조를 보다 형성하기 쉬워진다.
<용매>
본 조성물은, 작업성 등의 관점에서, 용매를 함유하는 것이 바람직하다.
용매로서는, 예를 들면 케톤류(예를 들면, 아세톤, 2-뷰탄온, 메틸아이소뷰틸케톤, 사이클로펜탄온, 및 사이클로헥산온 등), 에터류(예를 들면, 다이옥세인, 테트라하이드로퓨란, 테트라하이드로피란, 다이옥솔란, 테트라하이드로퍼퓨릴알코올 및 사이클로펜틸메틸에터 등), 지방족 탄화 수소류(예를 들면, 헥세인 등), 지환식 탄화 수소류(예를 들면, 사이클로헥세인 등), 방향족 탄화 수소류(예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 및 트라이메틸벤젠 등), 할로젠화 탄소류(예를 들면, 다이클로로메테인, 트라이클로로메테인(클로로폼), 다이클로로에테인, 다이클로로벤젠, 및 클로로톨루엔 등), 에스터류(예를 들면, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 및 아세트산 뷰틸, 아세트산 다이에틸 등), 알코올류(예를 들면, 에탄올, 아이소프로판올, 뷰탄올, 및 사이클로헥산올 등), 셀로솔브류(예를 들면, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 및 1,2-다이메톡시에테인 등), 셀로솔브아세테이트류, 설폭사이드류(예를 들면, 다이메틸설폭사이드 등), 아마이드류(예를 들면, 다이메틸폼아마이드, 및 다이메틸아세트아마이드, N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈, 1,3-다이메틸-2-이미다졸리딘온 등), 및 헤테로환 화합물(예를 들면, 피리딘 등) 등의 유기 용매, 및 물을 들 수 있다. 이들 용매는, 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
이들 용매 중, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 유기 용매를 이용하는 것이 바람직하고, 할로젠화 탄소류 또는 케톤류를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
본 조성물이 용매를 함유하는 경우, 용매의 함유량은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 본 조성물의 전체 질량에 대하여, 70~99.5질량%인 것이 바람직하고, 80~99질량%인 것이 보다 바람직하며, 85~98질량%인 것이 더 바람직하다.
<계면 개량제>
본 조성물은, 계면 개량제를 포함하는 것이 바람직하다. 계면 개량제를 포함함으로써, 도포 표면의 평활성이 향상되어, 배향도가 향상되거나, 시싱 및 불균일을 억제하여, 면내의 균일성의 향상이 전망된다.
계면 개량제로서는, 액정성 화합물을 수평 배향시키는 것이 바람직하고, 일본 공개특허공보 2011-237513호의 [0253]~[0293] 단락에 기재된 화합물(수평 배향제)을 이용할 수 있다. 또, 일본 공개특허공보 2007-272185호의 [0018]~[0043] 등에 기재된 불소 (메트)아크릴레이트계 폴리머도 이용할 수 있다. 계면 개량제로서는, 이들 이외의 화합물을 이용해도 된다.
본 조성물이 계면 개량제를 함유하는 경우, 계면 개량제의 함유량은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 본 조성물 중의 액정성 화합물과 이색성 물질의 합계 100질량부에 대하여, 0.001~5질량부가 바람직하고, 0.01~3질량부가 바람직하다.
<중합 개시제>
본 조성물은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 중합 개시제를 함유하는 것이 바람직하다.
중합 개시제로서는 특별히 제한은 없지만, 감광성을 갖는 화합물, 즉 광중합 개시제인 것이 바람직하다.
광중합 개시제로서는, 각종 화합물을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 광중합 개시제의 예에는, α-카보닐 화합물(미국 특허공보 제2367661호, 동 2367670호의 각 명세서), 아실로인에터(미국 특허공보 제2448828호), α-탄화 수소 치환 방향족 아실로인 화합물(미국 특허공보 제2722512호), 다핵 퀴논 화합물(미국 특허공보 제3046127호 및 동 2951758호의 각 명세서), 트라이아릴이미다졸 다이머와 p-아미노페닐케톤의 조합(미국 특허공보 제3549367호), 아크리딘 및 페나진 화합물(일본 공개특허공보 소60-105667호 및 미국 특허공보 제4239850호), 옥사다이아졸 화합물(미국 특허공보 제4212970호), 및 아실포스핀옥사이드 화합물(일본 공고특허공보 소63-040799호, 일본 공고특허공보 평5-029234호, 일본 공개특허공보 평10-095788호 및 일본 공개특허공보 평10-029997호) 등을 들 수 있다.
이와 같은 광중합 개시제로서는, 시판품도 이용할 수 있으며, BASF사제의 이르가큐어 184, 이르가큐어 907, 이르가큐어 369, 이르가큐어 651, 이르가큐어 819 및 이르가큐어 OXE-01 등을 들 수 있다.
본 조성물이 중합 개시제를 함유하는 경우, 중합 개시제의 함유량은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 본 조성물 중의 액정성 화합물과 이색성 물질의 합계 100질량부에 대하여, 0.01~30질량부가 바람직하고, 0.1~15질량부가 보다 바람직하다. 중합 개시제의 함유량이 0.01질량부 이상이면, 편광자의 내구성이 양호해지고, 30질량부 이하임으로써, 편광자의 배향이 보다 양호해진다.
<치환기>
본 명세서에 있어서의 치환기에 대하여 설명한다.
치환기로서는, 예를 들면 알킬기(바람직하게는 탄소수 1~20, 보다 바람직하게는 탄소수 1~12, 특히 바람직하게는 탄소수 1~8의 알킬기이며, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 아이소프로필기, tert-뷰틸기, n-옥틸기, n-데실기, n-헥사데실기, 사이클로프로필기, 사이클로펜틸기, 및 사이클로헥실기 등을 들 수 있음), 알켄일기(바람직하게는 탄소수 2~20, 보다 바람직하게는 탄소수 2~12, 특히 바람직하게는 탄소수 2~8의 알켄일기이며, 예를 들면 바이닐기, 아릴기, 2-뷰텐일기, 및 3-펜텐일기 등을 들 수 있음), 알카인일기(바람직하게는 탄소수 2~20, 보다 바람직하게는 탄소수 2~12, 특히 바람직하게는 탄소수 2~8의 알카인일기이며, 예를 들면 프로파길기, 및 3-펜타인일기 등을 들 수 있음), 아릴기(바람직하게는 탄소수 6~30, 보다 바람직하게는 탄소수 6~20, 특히 바람직하게는 탄소수 6~12의 아릴기이며, 예를 들면 페닐기, 2,6-다이에틸페닐기, 3,5-다이트라이플루오로메틸페닐기, 스타이릴기, 나프틸기, 및 바이페닐기 등을 들 수 있음), 치환 혹은 무치환의 아미노기(바람직하게는 탄소수 0~20, 보다 바람직하게는 탄소수 0~10, 특히 바람직하게는 탄소수 0~6의 아미노기이며, 예를 들면 무치환 아미노기, 메틸아미노기, 다이메틸아미노기, 다이에틸아미노기, 및 아닐리노기 등을 들 수 있음), 알콕시기(바람직하게는 탄소수 1~20, 보다 바람직하게는 탄소수 1~15이며, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, 및 뷰톡시기 등을 들 수 있음), 옥시카보닐기(바람직하게는 탄소수 2~20, 보다 바람직하게는 탄소수 2~15, 특히 바람직하게는 2~10이며, 예를 들면 메톡시카보닐기, 에톡시카보닐기, 및 페녹시카보닐기 등을 들 수 있음), 아실옥시기(바람직하게는 탄소수 2~20, 보다 바람직하게는 탄소수 2~10, 특히 바람직하게는 2~6이며, 예를 들면 아세톡시기, 벤조일옥시기, 아크릴로일기, 및 메타크릴로일기 등을 들 수 있음), 아실아미노기(바람직하게는 탄소수 2~20, 보다 바람직하게는 탄소수 2~10, 특히 바람직하게는 탄소수 2~6이며, 예를 들면 아세틸아미노기, 및 벤조일아미노기 등을 들 수 있음), 알콕시카보닐아미노기(바람직하게는 탄소수 2~20, 보다 바람직하게는 탄소수 2~10, 특히 바람직하게는 탄소수 2~6이며, 예를 들면 메톡시카보닐아미노기 등을 들 수 있음), 아릴옥시카보닐아미노기(바람직하게는 탄소수 7~20, 보다 바람직하게는 탄소수 7~16, 특히 바람직하게는 탄소수 7~12이며, 예를 들면 페닐옥시카보닐아미노기 등을 들 수 있음), 설폰일아미노기(바람직하게는 탄소수 1~20, 보다 바람직하게는 탄소수 1~10, 특히 바람직하게는 탄소수 1~6이며, 예를 들면 메테인설폰일아미노기, 및 벤젠설폰일아미노기 등을 들 수 있음), 설파모일기(바람직하게는 탄소수 0~20, 보다 바람직하게는 탄소수 0~10, 특히 바람직하게는 탄소수 0~6이며, 예를 들면 설파모일기, 메틸설파모일기, 다이메틸설파모일기, 및 페닐설파모일기 등을 들 수 있음), 카바모일기(바람직하게는 탄소수 1~20, 보다 바람직하게는 탄소수 1~10, 특히 바람직하게는 탄소수 1~6이며, 예를 들면 무치환의 카바모일기, 메틸카바모일기, 다이에틸카바모일기, 및 페닐카바모일기 등을 들 수 있음), 알킬싸이오기(바람직하게는 탄소수 1~20, 보다 바람직하게는 탄소수 1~10, 특히 바람직하게는 탄소수 1~6이며, 예를 들면 메틸싸이오기, 및 에틸싸이오기 등을 들 수 있음), 아릴싸이오기(바람직하게는 탄소수 6~20, 보다 바람직하게는 탄소수 6~16, 특히 바람직하게는 탄소수 6~12이며, 예를 들면 페닐싸이오기 등을 들 수 있음), 설폰일기(바람직하게는 탄소수 1~20, 보다 바람직하게는 탄소수 1~10, 특히 바람직하게는 탄소수 1~6이며, 예를 들면 메실기, 및 토실기 등을 들 수 있음), 설핀일기(바람직하게는 탄소수 1~20, 보다 바람직하게는 탄소수 1~10, 특히 바람직하게는 탄소수 1~6이며, 예를 들면 메테인설핀일기, 및 벤젠설핀일기 등을 들 수 있음), 유레이도기(바람직하게는 탄소수 1~20, 보다 바람직하게는 탄소수 1~10, 특히 바람직하게는 탄소수 1~6이며, 예를 들면 무치환의 유레이도기, 메틸유레이도기, 및 페닐유레이도기 등을 들 수 있음), 인산 아마이드기(바람직하게는 탄소수 1~20, 보다 바람직하게는 탄소수 1~10, 특히 바람직하게는 탄소수 1~6이며, 예를 들면 다이에틸인산 아마이드기, 및 페닐인산 아마이드기 등을 들 수 있음), 하이드록시기, 머캅토기, 할로젠 원자(예를 들면, 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 및 아이오딘 원자), 사이아노기, 나이트로기, 하이드록삼산기, 설피노기, 하이드라지노기, 이미노기, 아조기, 헤테로환기(바람직하게는 탄소수 1~30, 보다 바람직하게는 탄소수 1~12의 헤테로환기이며, 예를 들면 질소 원자, 산소 원자, 황 원자 등의 헤테로 원자를 갖는 헤테로환기이고, 예를 들면 에폭시기, 옥세탄일기, 이미다졸일기, 피리딜기, 퀴놀일기, 퓨릴기, 피페리딜기, 모폴리노기, 말레이미드기, 벤즈옥사졸일기, 벤즈이미다졸일기, 및 벤즈싸이아졸일기 등을 들 수 있음), 실릴기(바람직하게는, 탄소수 3~40, 보다 바람직하게는 탄소수 3~30, 특히 바람직하게는, 탄소수 3~24의 실릴기이며, 예를 들면 트라이메틸실릴기, 및 트라이페닐실릴기 등을 들 수 있음), 카복시기, 설폰산기, 및 인산기 등을 들 수 있다.
〔편광자에 있어서의 회합체〕
본 발명에 있어서의 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질로 형성된 배열 구조에 있어서, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 회합체를 형성하고 있는 것이 바람직하다. 회합체를 형성하고 있으면, 편광자의 배향도 및 내광성이 보다 향상되는 것, 및 편광자의 색미 조정이 용이해진다는 이점이 있다.
제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 회합체를 형성하고 있는 것의 검증 방법으로서는, 이하와 같이 하여 형성한 막을 이용하여 측정되는 최대 흡수 파장에 근거하는 방법을 들 수 있다.
또한, 각 막(편광자)의 제조에 있어서, 각 막에 포함되는 이색성 물질의 종류를 변경하는 것 이외에는, 하층(예를 들면, 기판)의 종류, 조성물의 농도 및 도포 조건을 맞추고, 막의 면적 및 막두께가 동일해지도록 주의한다.
구체적으로는, 본 조성물(적어도, 제1 이색성 물질, 제2 이색성 물질 및 액정성 화합물을 함유하는 조성물)을 기판(예를 들면, 청판 유리) 상에 캐스트하여, 핫플레이트 상에서 본 조성물을 액정 상태가 될 때까지 가열하고, 실온으로 냉각하여, 막 1(본 발명의 편광자에 상당함)을 형성한다. 그리고, 파장 380~800nm의 범위에서 1nm피치로, 막 1의 흡수 스펙트럼을 측정한다. 막 1을 10℃마다 다시 가열하여 흡수 스펙트럼 측정하고, 최대 흡수 파장 λ1을 구한다.
또, 제2 이색성 물질을 함유하지 않는 것 이외에는 본 조성물과 동일한 성분을 포함하는 조성물 4(제2 이색성 물질을 함유하지 않고, 액정성 화합물 및 제1 이색성 물질을 적어도 함유하는 조성물)를 준비한다. 그리고, 막 1(본 발명의 편광자)의 흡수 스펙트럼의 측정과 동일하게 하여, 조성물 4를 이용하여 형성된 막 1-4의 흡수 스펙트럼을 구한다.
그리고, 막 1의 흡수 스펙트럼으로부터, 막 1-4의 흡수 스펙트럼을 뺌으로써, 차 스펙트럼을 구하고, 얻어진 차 스펙트럼의 최대 흡수 파장 λ를 구한다.
다음으로, 제1 이색성 물질을 함유하지 않는 것 이외에는 본 조성물과 동일한 조성의 조성물 2(제1 이색성 물질을 함유하지 않고, 액정성 화합물 및 제2 이색성 물질을 적어도 함유하는 조성물)를 준비한다. 그리고, 막 1(본 발명의 편광자)의 최대 흡수 파장 λ1의 측정과 동일하게 하여, 조성물 2를 이용하여 형성되는 막 1-2의 최대 흡수 파장 λ2를 구한다.
도 3은, 상기와 같이 하여 제작한 각 막의 흡수 스펙트럼을 모식적으로 나타내는 도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 편광자에서는, 최대 흡수 파장 λ와, 최대 흡수 파장 λ2가, 다른 것이 바람직하다. 여기에서, 본 발명에 있어서, "최대 흡수 파장 λ과 최대 흡수 파장 λ2가 다르다"란, 최대 흡수 파장 λ과 최대 흡수 파장 λ2의 차의 절댓값이, 2nm보다 큰 것을 의미한다. 또, 최대 흡수 파장 λ과, 최대 흡수 파장 λ2의 차의 절댓값은, 5nm 이상이 바람직하고, 10nm 이상이 더 바람직하다. 최대 흡수 파장 λ과, 최대 흡수 파장 λ2의 차의 절댓값의 상한값은, 100nm 이하가 바람직하다.
이와 같이, 최대 흡수 파장 λ과 최대 흡수 파장 λ2가 다르면, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 회합하고 있다고 할 수 있다. 이하에 있어서, 그 이유를 설명한다.
막 1과 막 1-4의 조성에 있어서의 상이점은, 제2 이색성 물질의 유무이다. 그 때문에, 막 1의 흡수 스펙트럼과 막 1-4의 흡수 스펙트럼의 차 스펙트럼은, 제2 이색성 물질에서 유래하는 흡수 스펙트럼과 거의 일치하는 것이 예측된다. 따라서, 차 스펙트럼의 최대 흡수 파장 λ과, 막 2(제2 이색성 물질을 포함하고, 제1 이색성 물질을 포함하지 않음)의 흡수 스펙트럼의 최대 흡수 파장 λ2가, 일치하고 있는 경우, 막(편광자) 중에서 제2 이색성 물질이 제1 이색성 물질에 포함되지 않고 존재하고 있다고 할 수 있다.
이에 대하여, 도 3에 나타내는 바와 같이, 최대 흡수 파장 λ과 최대 흡수 파장 λ2가 다르다고 하는 것은, 차 스펙트럼으로부터는, 제2 이색성 물질에서 유래하는 흡수 스펙트럼이 거의 검출되고 있지 않은 상태에 있다고 할 수 있다. 즉, 막 1 중에 있어서 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 회합하여(예를 들면, 일방의 이색성 물질이 타방의 이색성 물질에 포함되는 등의 현상이 발생하여), 차 스펙트럼으로부터 제2 이색성 물질의 흡수 스펙트럼이 검출되지 않게 되었다고 생각된다. 또한, 이 경우에 있어서, 막 1의 흡수 스펙트럼의 파형과, 막 2의 흡수 스펙트럼의 파형이 다르다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 편광자에 있어서, 최대 흡수 파장 λ1과, 최대 흡수 파장 λ4가 다른 것이 바람직하다. 여기에서, 본 발명에 있어서, "최대 흡수 파장 λ1과 최대 흡수 파장 λ4가 다르다"란, 최대 흡수 파장 λ1과 최대 흡수 파장 λ4의 차의 절댓값이, 2nm보다 큰 것을 의미한다. 또, 최대 흡수 파장 λ1과 최대 흡수 파장 λ4의 차의 절댓값은, 5nm 이상이 바람직하고, 7nm 이상이 더 바람직하다. 최대 흡수 파장 λ1과 최대 흡수 파장 λ4의 차의 절댓값의 상한값은, 40nm 이하가 바람직하다.
특히, 제1 이색성 물질의 최대 흡수 파장이 제2 이색성 물질의 최대 흡수 파장보다 클 경우, 최대 흡수 파장 λ4보다, 최대 흡수 파장 λ1의 쪽이 작은 것이 바람직하다. 즉, λ4에서 λ1을 뺀 값(λ4-λ1)이 2nm보다 큰 것이 바람직하고, 5nm 이상이 보다 바람직하다. λ4에서 λ1을 뺀 값의 상한값은, 40nm 이하가 바람직하다.
이와 같이, 최대 흡수 파장 λ1과 최대 흡수 파장 λ4가 다르면, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 회합하고 있다고 할 수 있다. 이하에 있어서, 그 이유를 설명한다.
막 1과 막 1-4의 조성에 있어서의 상이점은, 제2 이색성 물질의 유무이다. 제1 이색성 물질의 최대 흡수 파장이 제2 이색성 물질의 최대 흡수 파장보다 클 경우, 제1 이색성 물질의 최대 흡수 파장이 검출되므로, 막 1의 최대 흡수 파장 λ1과, 막 1-4의 최대 흡수 파장 λ4가, 일치하는 것이 예측된다. 따라서, 최대 흡수 파장 λ1과, 최대 흡수 파장 λ4가, 일치하고 있는 경우, 막(편광자) 중에서 제1 이색성 물질이 제2 이색성 물질에 포함되지 않고 존재하고 있다고 할 수 있다.
이에 대하여, 도 3에 나타내는 바와 같이, 최대 흡수 파장 λ1이 최대 흡수 파장 λ4보다 작아져 있다는 것은, 제1 이색성 물질에서 유래하는 흡수 스펙트럼이 약해져 있는 상태에 있다고 할 수 있다. 즉, 막 1 중에 있어서 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 회합하여(예를 들면, 일방의 이색성 물질이 타방의 이색성 물질에 포함되는 등의 현상이 발생하여), 최대 흡수 파장이 제2 이색성 물질의 최대 흡수 파장인 파장이 작은 측으로 시프트했다고 생각된다.
〔편광자에 있어서의 결정 구조〕
본 발명에 있어서의 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질로 형성된 배열 구조에 있어서, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있는 것이 바람직하다. 결정 구조를 형성하고 있으면, 편광자의 배향도 및 내광성이 보다 향상되는 것, 및 편광자의 색미 조정이 용이해진다는 이점이 있다.
또한, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질은, 회합체를 형성하면서, 결정 구조를 형성하고 있어도 된다.
제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있는 것의 검증 방법으로서는, 예를 들면 X선 회절(XRD)법을 이용한 방법을 들 수 있다.
이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있는 경우, X선 회절에 의하여 결정 구조에 대응하는 피크가 관측된다. 본 발명의 편광자 중에 있어서는, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질에 의한 결정 구조에 더하여, 제1 이색성 물질에 의한 결정 구조, 제2 이색성 물질에 의한 결정 구조가 관측되어도 된다. 이들의 결정성은, 각각의 결정 구조에서 유래하는 X선 피크의 강도에 따라 관측할 수 있다.
구체적으로는, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질을 함유하고, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질에 의한 결정 구조가 형성되어 있는 경우를 생각하면, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질에 의한 결정 구조에서 유래하는 피크 강도(POM이라고 함), 제1 이색성 물질에 의한 결정 구조에서 유래하는 피크 강도(PM이라고 함), 및 제2 이색성 물질에 의한 결정 구조에서 유래하는 피크 강도(PO이라고 함)가 존재하는 것을 생각할 수 있다.
또, 제1 이색성 물질을 함유하며 제2 이색성 물질을 함유하지 않는 경우의 제1 이색성 물질의 결정 구조에서 유래하는 피크의 강도(PM1이라고 함), 제2 이색성 물질을 함유하며 제1 이색성 물질을 함유하지 않는 경우의 제2 이색성 물질의 결정 구조에서 유래하는 피크 강도(PO1이라고 함)를 생각할 수 있다.
제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있는 경우, PM과 PM1이 다르며, PO과 PO1이 다르다. PM이 PM1보다 작아지는 경우 및 PO이 PO1보다 작아지는 경우, PM의 피크 및 PO의 피크는, 검출되지 않아도 되고, PM이 PM1보다 커지는 경우 및 PO이 PO1보다 커지는 경우, PM1의 피크 및 PO1의 피크는, 검출되지 않아도 된다. 예를 들면, PO가 PO1에 대하여 작아지는 경우, 제2 이색성 물질에서 유래하는 결정 구조의 결정성이 저하(결정 구조의 사이즈나 결정 구조의 수의 저하)된 것을 의미한다고 생각된다.
제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있는 것의 검증 방법으로서, X선 회절(XRD)법을 이용한 방법의 일례를, 이하에서 보다 구체적으로 설명한다. 먼저, 최대 흡수 파장의 측정에 사용한 막 1(본 발명의 편광자), 막 1-2를 준비한다.
또, 제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질을 함유하지 않는 것 이외에는 본 조성물과 동일한 성분을 포함하는 조성물 3(제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질을 함유하지 않고, 액정성 화합물을 적어도 함유하는 조성물)을 준비한다. 준비한 조성물 3을 이용하는 것 이외에는, 막 1(본 발명의 편광자)의 제조 방법과 동일하게 하여, 막 1-3을 얻는다.
그리고, 막 1(본 발명의 편광자), 막 1-2 및 막 3에 대하여, 박막 평가용 X선 회절 장치(리가쿠사제, 상품명: "SmartLab" 인플레인 광학계)를 이용하여 X선 회절의 측정을 행한다. 이하에 있어서, 인플레인법을 이용하여 행해지는 X선 회절 분석을, "인플레인 XRD"라고도 기재한다. 인플레인 XRD는, 박막 X선 회절 장치를 이용하여, 이하의 조건으로, 편광자 표면에 X선을 조사하여 행하는 것으로 한다. 그리고, 액정 및 이색성 물질이 장축 방향으로 배향한 방향을 방위각(φ) 0°로 하고, 15°간격으로 전체 방향의 인플레인 XRD를 행하며, 관측된 피크에 대하여 행한 φ 스캔에 의하여, 피크 강도가 최대가 되는 기판 평면 내에 있어서의 방향을 결정한다. 얻어진 방향에 있어서의 인플레인 측정의 스펙트럼을 이용하여, 후술하는 XRD 스펙트럼의 대비를 행한다. 피크 강도에 대해서는, X선 입사각 0.2°에 있어서의 X선 침입 길이에 상당하는 막두께로서 규격화한 값을 이용한다.
막 1, 막 1-2 및 막 1-3은 액정성 화합물을 함유하기 때문에, 상술한 바와 같이 측정된 XRD 스펙트럼에는, 반값폭이 2°미만인 피크(피크 A)(결정에서 유래하는 피크) 및 반값폭이 2°이상인 피크(할로)(액정에서 유래하는 피크)(피크 B)가 관측된다.
또한, 피크 A의 회절각은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 17°미만인 것이 바람직하다.
또, 피크 B의 회절각은, 본 발명의 효과가 보다 우수한 이유에서, 17°이상인 것이 바람직하다.
막 1, 막 1-2, 막 1-3 및 막 1-4의 XRD 스펙트럼을 대비했을 때에, 하기 조건 (i) 또는 (ii)를 충족시키는 경우, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있다고 판단된다. 반대로, 하기 조건 (i) 및 (ii)를 어느 것도 충족시키지 않는 경우, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있지 않다고 판단된다.
조건 (i): 막 1-2의 피크 A 중, 막 1-3의 XRD 스펙트럼에는 관측되지 않는 회절각의 피크(피크 O2라고도 함)가, 막 1의 XRD 스펙트럼에 있어서 관찰되지 않거나, 또는 막 1의 XRD 스펙트럼에 있어서도 관측되는 경우여도, 피크 O2와 동일한 회절각의 피크(피크 O1이라고도 함)의 피크 강도보다 크다. 즉, 피크 O2의 강도에 대한, 피크 O1의 강도의 비가, 1 미만이다.
조건 (ii): 막 1의 피크 A 중, 막 1-3의 XRD 스펙트럼에는 관측되지 않는 회절각의 피크(피크 OM이라고도 함)가, 막 1-2 및 막 1-4의 XRD 스펙트럼에 있어서도 관찰되지 않는다. 즉, 막 1-2의 피크 A 중, 막 1-3의 XRD 스펙트럼에는 관측되지 않는 회절각의 피크를 피크 O2로 하고, 막 1-4의 피크 A 중, 막 1-3의 XRD 스펙트럼에는 관찰되지 않는 회절각의 피크를 피크 M2로 했을 경우, 피크 O2 및 피크 M2가 검출되는 회절각과, 피크 OM이 검출되는 회절각의 위치가 다르다.
또한, 상술한 바와 같이, 막 1, 막 1-2, 막 1-3 및 막 1-4의 제작 조건 및 XRD의 측정 조건을 맞추고 있기 때문에, XRD 스펙트럼의 피크를 비교할 수 있다.
먼저, 조건 (i)을 충족시킴으로써, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있다고 판단할 수 있는 이유를 설명한다.
피크 O2는, 제2 이색성 물질에 대응하는 피크이다. 그 때문에, 통상 제2 이색성 물질을 포함하는 막 1(본 발명의 편광자)에 대해서도, 피크 O2(피크 O1)가 검출된다고 생각된다.
이에 대하여, 편광자가 제2 이색성 물질을 포함함에도 불구하고, 피크 O1이 검출되지 않거나, 혹은 피크 O1의 강도가 작아진다고 하는 현상은, 편광자 중에 있어서, 제2 이색성 물질이 제1 이색성 물질과 어떠한 상호 작용을 일으켜, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 주기적으로 배열되어 있는 구조(보다 구체적으로는, 결정 구조)를 형성하고 있기 때문에 발생한다고 추측된다.
조건 (i)에 대하여, XRD 스펙트럼을 이용하여 구체적으로 설명한다. 또한, 각 막을 형성하기 위하여 사용한 조성물의 상세는, 후술하는 실시예 1의 XRD 스펙트럼의 설명에 있어서 상세하게 설명한다.
도 4는, 액정성 화합물로서 후술하는 고분자 액정성 화합물 L1, 제2 이색성 물질로서 제2 이색성 물질 O1을 이용한 막 1-2의 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 5는, 고분자 액정성 화합물 L1 단체의 막(막 1-3)의 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 6은, 고분자 액정성 화합물 L1, 제1 이색성 물질로서 후술하는 제1 이색성 물질 M1, 제2 이색성 물질 O1을 이용한 막 1(후술하는 실시예 1의 편광자 1에 대응)의 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 4~6의 대비로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 4의 막 1-2의 XRD의 피크 중, 도 5의 막 1-3의 XRD에는 관측되지 않는 회절각의 피크 O2가, 도 6의 막 1의 XRD 스펙트럼에 관찰되지 않는다. 따라서, 상술한 조건 (i)을 충족시켜, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있다고 판단된다.
다음으로, 조건 (ii)를 충족시킴으로써, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있다고 판단할 수 있는 이유를 설명한다.
피크 O2는 제2 이색성 물질에 대응하는 피크이며, 피크 M2는 제1 이색성 물질에 대응하는 피크이다. 그 때문에, 제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질을 포함하는 막 1(본 발명의 편광자)에 대해서는, 이색성 물질에서 유래하는 피크로서, 피크 O2 및 피크 M2만이 검출된다고 생각된다.
이에 대하여, 막 1-2 및 막 1-4의 XRD 스펙트럼에는 관찰되지 않는 피크 OM이 막 1에 있어서 검출되는 현상은, 편광자 중에 있어서, 제2 이색성 물질이 제1 이색성 물질과 어떠한 상호 작용을 일으켜, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 주기적으로 배열되어 있는 구조(보다 구체적으로는, 결정 구조)를 형성하고 있기 때문에 발생한다고 추측된다.
다음으로, 조건 (ii)에 대하여, XRD 스펙트럼을 이용하여 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 막 2, 막 2-2, 막 2-3 및 막 2-4는 각각, 상술한 막 1, 막 1-2, 막 1-3 및 막 1-4에 대응한다. 또한, 각 막을 형성하기 위하여 사용한 조성물의 상세는, 후술하는 실시예 2의 XRD 스펙트럼의 설명에 있어서 상세하게 설명한다.
도 7은, 액정성 화합물로서 후술하는 고분자 액정성 화합물 L1, 제1 이색성 물질 M1을 이용한 막 2-4의 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은, 액정성 화합물로서 후술하는 고분자 액정성 화합물 L1, 제2 이색성 물질로서 제12 이색성 물질 O1을 이용한 막 2-2의 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 9는 고분자 액정성 화합물 L1 단체의 막 2-3의 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 10은, 고분자 액정성 화합물 L1, 제1 이색성 물질로서 후술하는 제1 이색성 물질 M1, 제2 이색성 물질 O1을 이용한 막 2의 XRD 스펙트럼을 나타낸다.
도 7, 8, 9 및 10의 대비로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 10의 막 2의 XRD 스펙트럼의 피크 중, 도 7, 8 및 9의 XRD 스펙트럼에는 관측되지 않는 회절각의 피크가, 도 10의 막 2의 XRD 스펙트럼에서는 관찰된다. 따라서, 상술한 조건 (ii)를 충족시켜, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있다고 판단된다.
본 발명에 있어서 편광자 중에, 결정 구조가 형성되어 있는 것은, 예를 들면 편광자의 표면이나 단면을, SEM(Scanning Electron Microscope)나, TEM(Transmission Electron Microscope)을 이용하여 관찰함으로써 확인할 수도 있다. 결정 구조의 크기는, 1μm~500μm가 바람직하고, 3μm~400μm가 보다 바람직하다.
〔안정화 에너지〕
제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하기 위해서는, 이론 계산에 의한 안정화 에너지가 일정한 값을 취하는 것이 바람직하다. 안정화 에너지는, 제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질 중, 일방의 이색성 물질이 단독으로 배열하는 구조 중에, 타방의 이색성 물질이 들어갔을 때의 에너지적인 손실(에너지 차)을 의미하기 때문에, 값이 작을수록 손실이 작다는 이유에 의하여, 타방의 이색성 물질이 들어가기 쉬워지므로, 배열 구조가 형성되기 쉽다고 생각된다. 이와 같은 안정화 에너지의 계산 방법의 일례로서는, 이하의 방법을 들 수 있다.
안정화 에너지는, 상용화되어 있는 AMBER11 등의 분자력장 계산이 가능한 계산 소프트웨어를 이용하여 계산할 수 있다. 보다 구체적으로는, XRD 등의 결정 구조 해석 수법에 의하여 얻어진 일방의 이색성 물질(이하, "이색성 물질 A"라고도 함)의 결정 구조 정보를 이용하여, 유닛 셀을 복수 포함하는 슈퍼 셀로부터, 1분자를 타방의 이색성 물질(이하, "이색성 물질 B"라고도 함)로 치환했을 때의 에너지로서, 구조 최적화 계산에 근거하여 산출한다. 여기에서, 슈퍼 셀은, 치환하는 위치에 존재하는 1분자의 이색성 물질 A의 무게중심 위치를 기점으로 하여, 무게중심 위치로부터 10Å 이상의 범위에 존재하는 이색성 물질 A가 포함되는 셀을 이용한다.
계산 조건으로서 General AMBER Force Field(GAFF)로 불리는 역장 정보와 Restrained Electro Static Potential(RESP)로 불리는 전하 정보를 사용한다. 여기에서, GAFF는 AMBER11에 동봉되어 있는 AmberTools 등의 소프트웨어를 이용함으로써, RESP는 상용화되어 있는 Gaussian09 등의 소프트웨어를 이용한 HF/6-31G(d)의 조건으로 각 1분자의 이색성 물질을 계산하고, 그 결과를 AmberTools에 읽어들이게 함으로써 설정할 수 있다. 구체적으로는, 안정화 에너지는, 상기 계산 조건을 이용하여 얻어지는 "이색성 물질 A의 슈퍼 셀 중의 이색성 물질 A의 1분자를, 1분자의 이색성 물질 B로 치환한 상태의 에너지"와 "1분자의 이색성 물질 A의 에너지"의 합 X1로부터, "1분자의 이색성 물질 B로 치환하기 전의 이색성 물질 A만으로 구성된 슈퍼 셀의 에너지"와 "1분자의 이색성 물질 B의 에너지"의 합 X2를 뺀 값(X1-X2)으로서 산출된다.
상기의 방법으로 계산된 안정화 에너지 (X1-X2)는, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질의 배열 구조가 형성되기 쉬워져, 배향도가 보다 높은 편광자가 얻어지는 점에서, 72kcal/mol 미만이 바람직하고, 55kcal/mol 이하가 바람직하며, 35kcal/mol 이하가 보다 바람직하다. 또, 안정화 에너지의 하한값은, -13kcal/mol 이상이 바람직하다.
또, 상술한 합 X2에 대한, 상술한 합 X1의 비(X1/X2)(이하, "안정화 에너지비"라고도 함)는, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질의 배열 구조가 형성되기 쉬워져, 배향도가 보다 높은 편광자가 얻어지는 점에서, 0.22 이상이 바람직하고, 0.40 이상이 보다 바람직하며, 0.60 이상이 특히 바람직하다. 또한, 안정화 에너지비의 상한값은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 1.50 이하이며, 1.30 이하가 바람직하다.
〔편광자의 제조 방법〕
본 발명의 편광자를 제조하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 얻어지는 편광자의 배향도가 보다 높아지는 이유에서, 배향막 상에 상술한 본 조성물을 도포하여 도포막을 형성하는 공정(이하, "도포막 형성 공정"이라고도 함)과, 상기 도포막에 포함되는 이색성 물질을 배향시키는 공정(이하, "배향 공정"이라고도 함)을 이 순서로 구비하는 방법(이하, "본 발명의 방법"이라고도 함)이 바람직하다. 또한, 이하, "얻어지는 편광자의 배향도가 보다 높아지는 것을 "본 발명의 효과가 보다 우수하다"라고도 한다.
이하, 각 공정에 대하여 설명한다.
<도포막 형성 공정>
도포막 형성 공정은, 배향막 상에 상술한 본 조성물을 도포하여 도포막을 형성하는 공정이다. 도포막 중의 액정성 화합물은 배향막과 (본 조성물이 계면 개량제를 함유하는 경우에는) 계면 개량제의 상호 작용에 의하여 수평 배향한다.
상술한 용매를 함유하는 본 조성물을 이용하거나, 본 조성물을 가열 등에 의하여 용융액 등의 액상물로 한 것을 이용하거나 함으로써, 배향막 상에 본 조성물을 도포하는 것이 용이해진다.
본 조성물의 도포 방법으로서는, 롤 코팅법, 그라비어 인쇄법, 스핀 코트법, 와이어 바 코팅법, 압출 코팅법, 다이렉트 그라비어 코팅법, 리버스 그라비어 코팅법, 다이 코팅법, 스프레이법, 및 잉크젯법 등의 공지의 방법을 들 수 있다.
(배향막)
배향막은, 본 조성물에 함유되는 액정성 화합물을 수평 배향시키는 막이면, 어떠한 막이어도 된다.
유기 화합물(바람직하게는 폴리머)의 막 표면에 대한 러빙 처리, 무기 화합물의 사방 증착, 마이크로 그루브를 갖는 층의 형성, 혹은 랭뮤어 블로젯법(LB막)에 의한 유기 화합물(예를 들면, ω-트라이코산산, 다이옥타데실메틸암모늄 클로라이드, 스테아릴산 메틸)의 누적과 같은 수단으로, 마련할 수 있다. 또한, 전장의 부여, 자장의 부여 혹은 광조사에 의하여, 배향 기능이 발생하는 배향막도 알려져 있다. 그 중에서도, 본 발명에서는, 배향막의 프리틸트각의 제어 용이성의 점에서는 러빙 처리에 의하여 형성하는 배향막이 바람직하고, 배향의 균일성의 점에서는 광조사에 의하여 형성하는 광배향막도 바람직하다.
(1) 러빙 처리 배향막
러빙 처리에 의하여 형성되는 배향막에 이용되는 폴리머 재료로서는, 다수의 문헌에 기재가 있으며, 다수의 시판품을 입수할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 폴리바이닐알코올 또는 폴리이미드, 및 그 유도체가 바람직하게 이용된다. 배향막에 대해서는 국제 공개공보 제2001/088574A1호의 43페이지 24행~49페이지 8행의 기재를 참조할 수 있다. 배향막의 두께는, 0.01~10μm인 것이 바람직하고, 0.01~1μm인 것이 더 바람직하다.
(2) 광배향막
광조사에 의하여 형성되는 배향막에 이용되는 광배향 재료로서는, 다수의 문헌 등에 기재가 있다. 본 발명에 있어서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2006-285197호, 일본 공개특허공보 2007-076839호, 일본 공개특허공보 2007-138138호, 일본 공개특허공보 2007-094071호, 일본 공개특허공보 2007-121721호, 일본 공개특허공보 2007-140465호, 일본 공개특허공보 2007-156439호, 일본 공개특허공보 2007-133184호, 일본 공개특허공보 2009-109831호, 일본 특허공보 제3883848호, 일본 특허공보 제4151746호에 기재된 아조 화합물, 일본 공개특허공보 2002-229039호에 기재된 방향족 에스터 화합물, 일본 공개특허공보 2002-265541호, 일본 공개특허공보 2002-317013호에 기재된 광배향성 단위를 갖는 말레이미드 및/또는 알켄일 치환 나드이미드 화합물, 일본 특허공보 제4205195호, 일본 특허공보 제4205198호에 기재된 광가교성 실레인 유도체, 일본 공표특허공보 2003-520878호, 일본 공표특허공보 2004-529220호, 또는 일본 특허공보 제4162850호에 기재된 광가교성 폴리이미드, 폴리아마이드 혹은 에스터를 바람직한 예로서 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 아조 화합물, 광가교성 폴리이미드, 폴리아마이드, 또는 에스터이다.
상기 재료로 형성한 광배향막에, 직선 편광 또는 비편광 조사를 실시하여, 광배향막을 제조한다.
본 명세서에 있어서, "직선 편광 조사" "비편광 조사"란, 광배향 재료에 광반응을 발생시키기 위한 조작이다. 이용하는 광의 파장은, 이용하는 광배향 재료에 따라 다르며, 그 광반응에 필요한 파장이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 광조사에 이용하는 광의 피크 파장은, 200nm~700nm가 바람직하고, 광의 피크 파장이 400nm 이하인 자외광이 보다 바람직하다.
광조사에 이용하는 광원은, 통상 사용되는 광원, 예를 들면 텅스텐 램프, 할로젠 램프, 제논 램프, 제논 플래시 램프, 수은 램프, 수은 제논 램프 및 카본 아크 램프 등의 램프, 각종 레이저[예를 들면, 반도체 레이저, 헬륨 네온 레이저, 아르곤 이온 레이저, 헬륨 카드뮴 레이저 및 YAG(이트륨·알루미늄·가닛) 레이저], 발광 다이오드, 및 음극선관 등을 들 수 있다.
직선 편광을 얻는 수단으로서는, 편광판(예를 들면, 아이오딘 편광판, 이색성 물질 편광판, 및 와이어 그리드 편광판)을 이용하는 방법, 프리즘계 소자(예를 들면, 글렌 톰슨 프리즘) 혹은 브루스터각을 이용한 반사형 편광자를 이용하는 방법, 또는 편광을 갖는 레이저 광원으로부터 출사되는 광을 이용하는 방법을 채용할 수 있다. 또, 필터 또는 파장 변환 소자 등을 이용하여 필요로 하는 파장의 광만을 선택적으로 조사해도 된다.
조사하는 광은, 직선 편광의 경우에는, 배향막에 대하여 상면, 또는 이면으로부터 배향막 표면에 대하여 수직, 또는 비스듬하게 광을 조사하는 방법이 채용된다. 광의 입사각도는, 광배향 재료에 따라 다르지만, 0~90°(수직)가 바람직하고, 40~90°가 바람직하다.
비편광의 경우에는, 배향막에 대하여, 비스듬하게 비편광을 조사한다. 그 입사각도는, 10~80°가 바람직하고, 20~60°가 보다 바람직하며, 30~50°가 더 바람직하다.
조사 시간은, 1분~60분이 바람직하고, 1분~10분이 보다 바람직하다.
패턴화가 필요한 경우에는, 포토마스크를 이용한 광조사를 패턴 제작에 필요한 횟수 실시하는 방법, 또는 레이저광 주사에 의한 패턴의 기입에 의한 방법을 채용할 수 있다.
<배향 공정>
배향 공정은, 도포막에 함유되는 이색성 물질을 배향시키는 공정이다. 이로써, 본 발명의 편광자가 얻어진다. 배향 공정에서는, 배향막에 의하여 배향한 액정성 화합물을 따라, 이색성 물질이 배향되는 것이라고 생각된다.
배향 공정은, 건조 처리를 갖고 있어도 된다. 건조 처리에 의하여, 용매 등의 성분을 도포막으로부터 제거할 수 있다. 건조 처리는, 도포막을 실온하에 있어서 소정 시간 방치하는 방법(예를 들면, 자연 건조)에 의하여 행해져도 되고, 가열 및/또는 송풍하는 방법에 의하여 행해져도 된다.
여기에서, 본 조성물에 함유되는 이색성 물질은, 상술한 도포막 형성 공정 또는 건조 처리에 의하여, 배향되는 경우가 있다. 예를 들면, 본 조성물이 용매를 포함하는 도포액으로서 조제되어 있는 양태에서는, 도포막을 건조하고, 도포막으로부터 용매를 제거함으로써, 도포막에 함유되는 이색성 물질이 배향되어, 본 발명의 편광자가 얻어지는 경우가 있다.
배향 공정은, 가열 처리를 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 도포막에 포함되는 이색성 물질이 보다 배향되어, 얻어지는 편광자의 배향도가 보다 높아진다.
가열 처리는, 제조 적성 등의 면에서 10~250℃가 바람직하고, 25~190℃가 보다 바람직하다. 또, 가열 시간은, 1~300초가 바람직하고, 1~60초가 보다 바람직하다.
배향 공정은, 가열 처리 후에 실시되는 냉각 처리를 갖고 있어도 된다. 냉각 처리는, 가열 후의 도포막을 실온(20~25℃) 정도까지 냉각하는 처리이다. 이로써, 도포막에 함유되는 이색성 물질의 배향이 보다 고정되어, 얻어지는 편광자의 배향도가 보다 높아진다. 냉각 수단으로서는, 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법에 의하여 실시할 수 있다.
이상의 공정에 의하여, 본 발명의 편광자를 얻을 수 있다.
<다른 공정>
본 발명의 방법은, 상기 배향 공정 후에, 편광자를 경화시키는 공정(이하, "경화 공정"이라고도 함)을 갖고 있어도 된다.
경화 공정은, 예를 들면 가열 및/또는 광조사(노광)에 의하여 실시된다. 이 중에서도, 경화 공정은 광조사에 의하여 실시되는 것이 바람직하다.
경화에 이용하는 광원은, 적외선, 가시광 또는 자외선 등, 다양한 광원을 이용하는 것이 가능하지만, 자외선인 것이 바람직하다. 또, 경화 시에 가열하면서 자외선을 조사해도 되고, 특정의 파장만을 투과하는 필터를 통하여 자외선을 조사해도 된다.
또, 노광은, 질소 분위기하에서 행해져도 된다. 라디칼 중합에 의하여 편광자의 경화가 진행하는 경우에 있어서, 산소에 의한 중합의 저해가 저감되기 때문에, 질소 분위기하에서 노광하는 것이 바람직하다.
[적층체]
본 발명의 적층체는, 기재와, 상기 기재 상에 마련된 배향막과, 상기 배향막 상에 마련된 상술한 본 발명의 편광자를 갖는다.
또, 본 발명의 적층체는, 상기 본 발명의 편광자 상에, λ/4판을 갖고 있어도 된다.
또한, 본 발명의 적층체는, 상기 본 발명의 편광자와 λ/4판의 사이에, 배리어층을 갖고 있어도 된다.
이하, 본 발명의 적층체를 구성하는 각 층에 대하여 설명한다.
〔기재〕
기재로서는, 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들면 유리 및 폴리머 필름을 들 수 있다. 기재의 광투과율은, 80% 이상인 것이 바람직하다.
기재로서 폴리머 필름을 이용하는 경우에는, 광학적 등방성의 폴리머 필름을 이용하는 것이 바람직하다. 폴리머의 구체예 및 바람직한 양태는, 일본 공개특허공보 2002-022942호의 [0013] 단락의 기재를 적용할 수 있다. 또, 종래 알려져 있는 폴리카보네이트나 폴리설폰과 같은 복굴절이 발현되기 쉬운 폴리머여도 국제 공개공보 제2000/026705호에 기재된 분자를 수식함으로써 발현성을 저하시킨 것을 이용할 수도 있다.
〔배향막〕
배향막에 대해서는, 상술한 바와 같으므로, 그 설명을 생략한다.
〔편광자〕
본 발명의 편광자에 대해서는, 상술한 바와 같으므로, 그 설명을 생략한다.
〔λ/4판〕
"λ/4판"이란, λ/4 기능을 갖는 판이며, 구체적으로는 어느 특정의 파장의 직선 편광을 원편광으로(또는 원편광을 직선 편광으로) 변환하는 기능을 갖는 판이다.
예를 들면, λ/4판이 단층 구조인 양태로서는, 구체적으로는 연신 폴리머 필름이나, 지지체 상에 λ/4 기능을 갖는 광학 이방성층을 마련한 위상차 필름 등을 들 수 있으며, 또 λ/4판이 복층 구조인 양태로서는, 구체적으로는 λ/4판과 λ/2판을 적층하여 이루어지는 광대역 λ/4판을 들 수 있다.
λ/4판과 본 발명의 편광자는, 접하여 마련되어 있어도 되고, λ/4판과 본 발명의 편광자의 사이에, 다른 층이 마련되어 있어도 된다. 이와 같은 층으로서는, 밀착성 담보를 위한 점착층 또는 접착층, 및 배리어층을 들 수 있다.
〔배리어층〕
본 발명의 적층체가 배리어층을 구비하는 경우, 배리어층은, 본 발명의 편광자와 λ/4판의 사이에 마련된다. 또한, 본 발명의 편광자와 λ/4판의 사이에, 배리어층 이외의 다른 층(예를 들면, 점착층 또는 접착층)을 구비하는 경우에는, 배리어층은, 예를 들면 본 발명의 편광자와 다른 층의 사이에 마련할 수 있다.
배리어층은, 가스 차단층(산소 차단층)이라고도 불리며, 대기 중의 산소 등의 가스, 수분, 또는 인접하는 층에 포함되는 화합물 등으로부터 본 발명의 편광자를 보호하는 기능을 갖는다.
배리어층에 대해서는, 예를 들면 일본 공개특허공보 2014-159124호의 [0014]~[0054] 단락, 일본 공개특허공보 2017-121721호의 [0042]~[0075] 단락, 일본 공개특허공보 2017-115076호의 [0045]~[0054] 단락, 일본 공개특허공보 2012-213938호의 [0010]~[0061] 단락, 일본 공개특허공보 2005-169994호의 [0021]~[0031] 단락의 기재를 참조할 수 있다.
〔용도〕
본 발명의 적층체는, 예를 들면 편광 소자(편광판)로서 사용할 수 있으며, 예를 들면 직선 편광판 또는 원편광판으로서 사용할 수 있다.
본 발명의 적층체가 상기 λ/4판 등의 광학 이방성층을 갖지 않는 경우에는, 적층체는 직선 편광판으로서 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 적층체가 상기 λ/4판을 갖는 경우에는, 적층체는 원편광판으로서 사용할 수 있다.
[화상 표시 장치]
본 발명의 화상 표시 장치는, 상술한 본 발명의 편광자 또는 상술한 본 발명의 적층체를 갖는다.
본 발명의 화상 표시 장치에 이용되는 표시 소자는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 액정 셀, 유기 일렉트로 루미네선스(이하, "EL"이라고 약기함) 표시 패널, 및 플라즈마 디스플레이 패널 등을 들 수 있다.
이들 중, 액정 셀 또는 유기 EL 표시 패널인 것이 바람직하고, 액정 셀인 것이 보다 바람직하다. 즉, 본 발명의 화상 표시 장치로서는, 표시 소자로서 액정 셀을 이용한 액정 표시 장치, 표시 소자로서 유기 EL 표시 패널을 이용한 유기 EL 표시 장치인 것이 바람직하고, 액정 표시 장치인 것이 보다 바람직하다.
〔액정 표시 장치〕
본 발명의 화상 표시 장치의 일례인 액정 표시 장치로서는, 상술한 본 발명의 편광자와, 액정 셀을 갖는 양태를 바람직하게 들 수 있다. 보다 적합하게는, 상술한 본 발명의 적층체(단, λ/4판을 포함하지 않음)와, 액정 셀을 갖는 액정 표시 장치이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 액정 셀의 양측에 마련되는 편광 소자 중, 프런트 측의 편광 소자로서 본 발명의 적층체를 이용하는 것이 바람직하고, 프런트 측 및 리어 측의 편광 소자로서 본 발명의 적층체를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
이하에, 액정 표시 장치를 구성하는 액정 셀에 대하여 상세하게 설명한다.
<액정 셀>
액정 표시 장치에 이용되는 액정 셀은, VA(Vertical Alignment) 모드, OCB(Optically Compensated Bend) 모드, IPS(In-Plane-Switching) 모드, 또는 TN(Twisted Nematic) 모드인 것이 바람직하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
TN 모드의 액정 셀에서는, 전압 무인가 시에 봉상 액정성 분자가 실질적으로 수평 배향하고, 다시 60~120°로 비틀림 배향하고 있다. TN 모드의 액정 셀은, 컬러 TFT(Thin Film Transistor) 액정 표시 장치로서 가장 많이 이용되고 있으며, 다수의 문헌에 기재가 있다.
VA 모드의 액정 셀에서는, 전압 무인가 시에 봉상 액정성 분자가 실질적으로 수직으로 배향하고 있다. VA 모드의 액정 셀에는, (1) 봉상 액정성 분자를 전압 무인가 시에 실질적으로 수직으로 배향시키고, 전압 인가 시에 실질적으로 수평으로 배향시키는 협의의 VA 모드의 액정 셀(일본 공개특허공보 평2-176625호 기재)에 더하여, (2) 시야각 확대를 위하여, VA 모드를 멀티 도메인화한 (MVA 모드의) 액정 셀(SID97, Digest of tech. Papers(예고집) 28(1997) 845 기재), (3) 봉상 액정성 분자를 전압 무인가 시에 실질적으로 수직 배향시키고, 전압 인가 시에 비틀림 멀티 도메인 배향시키는 모드(n-ASM 모드)의 액정 셀(일본 액정 토론회의 예고집 58~59(1998) 기재) 및 (4) SURVIVAL 모드의 액정 셀(LCD 인터내셔널 98에서 발표)이 포함된다. 또, PVA(Patterned Vertical Alignment)형, 광배향형(Optical Alignment), 및 PSA(Polymer-Sustained Alignment) 중 어느 것이어도 된다. 이들 모드의 상세에 대해서는, 일본 공개특허공보 2006-215326호, 및 일본 공표특허공보 2008-538819호에 상세한 기재가 있다.
IPS 모드의 액정 셀은, 봉상 액정성 분자가 기판에 대하여 실질적으로 평행하게 배향하고 있고, 기판면에 평행한 전계가 인가됨으로써 액정 분자가 평면적으로 응답한다. IPS 모드는 전계 무인가 상태에서 흑색 표시가 되고, 상하 한 쌍의 편광판의 흡수축은 직교하고 있다. 광학 보상 시트를 이용하여, 경사 방향에서의 흑색 표시 시의 누설광을 저감시켜, 시야각을 개량하는 방법이, 일본 공개특허공보 평10-054982호, 일본 공개특허공보 평11-202323호, 일본 공개특허공보 평9-292522호, 일본 공개특허공보 평11-133408호, 일본 공개특허공보 평11-305217호, 일본 공개특허공보 평10-307291호 등에 개시되어 있다.
〔유기 EL 표시 장치〕
본 발명의 화상 표시 장치의 일례인 유기 EL 표시 장치로서는, 예를 들면 시인 측으로부터, 상술한 본 발명의 편광자와, λ/4판과, 유기 EL 표시 패널을 이 순서로 갖는 양태를 적합하게 들 수 있다.
보다 적합하게는, 시인 측으로부터, λ/4판을 갖는 상술한 본 발명의 적층체와, 유기 EL 표시 패널을 이 순서로 갖는 양태이다. 이 경우에는, 적층체는, 시인 측으로부터, 기재, 배향막, 본 발명의 편광자, 필요에 따라 마련되는 배리어층, 및 λ/4판의 순서로 배치되어 있다.
또, 유기 EL 표시 패널은, 전극 간(음극 및 양극 간)에 유기 발광층(유기 일렉트로 루미네선스층)을 협지하여 이루어지는 유기 EL 소자를 이용하여 구성된 표시 패널이다. 유기 EL 표시 패널의 구성은 특별히 제한되지 않고, 공지의 구성이 채용된다.
실시예
이하에 실시예에 근거하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용 및 처리 절차 등은, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 실시예에 의하여 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
[합성예 1]
제1 이색성 물질 M1은, 다음과 같이 하여 합성했다.
[화학식 11]
Figure pct00011
4-나이트로페놀 12.6g, 9-브로모노난올 20.0g, 탄산 칼륨 13.8g을 N,N-다이메틸아세트아마이드(DMAc) 30ml에 용해시키고, 외설 105℃에서 2시간 교반했다. 실온까지 강온하고, 아세트산 에틸·10% 염화 암모늄 수용액으로 분액 세정했다. 유기층을 황산 마그네슘으로 건조 후, 로터리 이배퍼레이터를 이용하여 농축하고, 갈색 액체 (M1-1)을 얻었다.
이어서, 얻어진 (M1-1)에 DMAc를 25ml 첨가하고, 빙욕하에서 교반했다. 반응계의 온도를 15℃ 이하로 유지하여 프로피온산 클로라이드 9.5g을 적하하고, 적하 후에 실온에서 1시간 교반했다. 아세트산 에틸·10% 염화 암모늄 수용액을 첨가하여 분액 세정했다. 황산 마그네슘으로 건조 후, 로터리 이배퍼레이터를 이용하여 농축하고, 갈색 액체 (M1-2)를 얻었다.
Fe 분말 15.2g, 염화 암모늄 7.2g, 2-프로판올 20ml, 및 물 10ml를 혼합하여 외설 105℃에서 환류시켰다. 이 환류시킨 계내에, 아세트산 에틸 30ml에 가열 용해시킨 황색 고체 (M1-2)를 적하했다. 적하 종료 후, 환류하, 30분 반응시켰다. 실온까지 강온 후, 세라이트 여과에 의하여 철분을 제거하고, 여과액을 아세트산 에틸/물로 분액하며, 유기층을 물로 3회 세정했다.
유기층을 로터리 이배퍼레이터를 이용하여 농축하고, THF(테트라하이드로퓨란) 15ml, 아세트산 에틸 15ml를 첨가했다. 본 용액에, 물 240ml와 농염산 20ml의 혼합액을 적하하고, 목적의 (M1-3)을 15.3g으로 얻었다.
NMR(Nuclear Magnetic Resonance) 데이터(DMSO-d6)δ: 1.03(t, 3H), 1.25-1.48(m, 11H), 1.58(m, 2H), 1.71(m, 2H), 2.30(m, 2H), 3.97(m, 4H), 7.01(d, 2H), 7.29(d, 2H), 10.04(br-s, 3H)
2-아미노싸이오펜 염산염은 문헌 기재(Journal of Medicinal Chemistry, 2005년, 제48권, 5794 페이지)의 방법에 따라, 2-나이트로싸이오펜으로 합성했다.
상기에서 얻어진 (M1-3) 6.2g을 12mol/L 염산 15ml, 물 30ml 및 THF 30ml의 혼합액에 첨가하고, 내온 5℃ 이하가 되도록 냉각하여, 아질산 나트륨 1.4g을 물 9ml에 용해시키고 적하했다. 내온 5℃ 이하에서 1시간 교반하고, 다이아조늄 용액을 조제했다.
다음으로, 2-아미노싸이오펜 염산염 2.4g을 물 12ml, 염산 6ml 중에 용해시키고, 상기에서 조제한 다이아조늄 용액을, 내온 0℃에서 적하했다. 반응액을 실온까지 상승시키고, 2시간 교반했다.
석출된 고체를 여과 분리, 건조시켜, 적등색 고체 (M1-4)를 6.3g 얻었다.
NMR 데이터(DMSO-d6)δ: 1.01(t, 3H), 1.29-1.40(m, 11H), 1.55(m, 2H), 1.69(m, 2H), 2.29(m, 2H), 3.17(s, 2H), 3.97(m, 4H), 6.88(br-s, 1H), 6.97(d, 2H), 7.39(d, 2H), 7.85(m, 1H)
또한, 식 중, "Boc"는, tert-뷰톡시카보닐기를 의미한다.
상기에서 얻어진 (M1-4) 5.6g을 아세트산 100ml에 현탁 용해시키고, 실온하에서 싸이오사이안산 나트륨 1.5g을 첨가했다. 수냉하여 내온을 20℃ 이하로 유지하면서 브로민 2.0g을 적하했다.
실온에서 2시간 교반 후, 물을 100ml 첨가하고, 얻어진 고체를 여과 분리, 건조시켜, 5.3g의 흑색 고체 (M1-5)를 얻었다.
NMR 데이터(CDCl3)δ: 1.14(t, 3H), 1.30-1.50(m, 11H), 1.60(m, 6H), 1.81(m, 2H), 2.32(q, 2H), 4.04(m, 4H), 5.31(br, 2H), 6.95(d, 2H), 7.66(s, 1H), 7.78(d, 2H)
상기에서 얻어진 (M1-5) 4.7g을 염산 6ml와 아세트산 6ml에 첨가하고, 빙랭하, 아질산 나트륨 0.72g의 수용액 5ml를 0℃ 이하에서 적하하며, 1시간 교반 후에 0.52mg의 아마이드 황산을 첨가하여 다이아조늄 용액을 얻었다.
N-에틸-N-(2-아크릴로일옥시에틸)아닐린 2.2g의 10ml 메탄올 용액을 0℃ 이하로 유지하면서, 다이아조늄 용액을 적하했다. 실온까지 승온시키고, 1시간 교반 후, 물을 30ml 첨가하여 얻어진 고체를 여과 분리했다. 칼럼에 의하여 정제하여, 흑녹색 고체의 화합물(제1 이색성 물질 M1) 0.6g을 얻었다.
또한, N-에틸-N-(2-아크릴로일옥시에틸)아닐린은, N-에틸아닐린을 원료로 하고, 미국 특허공보 제7601849호 및 공지의 방법에 의하여 합성했다.
NMR 데이터(CDCl3)δ: 1.14(t, 3H), 1.26(t, 3H), 1.29(br-s, 8H), 1.49(m, 2H), 1.64(m, 2H), 1.82(m, 2H), 2.33(m, 2H), 3.58(m, 2H), 3.77(m, 2H), 4.07(m, 4H), 4.40(m, 2H), 5.90(dd, 1H), 6.15(dd, 1H), 6.40(dd, 1H), 6.82(d, 2H), 7.00(d, 2H), 7.88(m, 3H), 7.95(d, 2H)
[합성예 2]
제2 이색성 색소 화합물 O1은, 다음과 같이 하여 합성했다.
[화학식 12]
Figure pct00012
p-아세틸아미노아닐린 27g에 물 100ml를 첨가하고 0℃로 냉각하여 교반했다. 이 용액에 농염산 66ml를 적하했다. 이어서 아질산 나트륨(와코 준야쿠사제) 12.5g을 물 30ml에 용해한 수용액을 적하했다. 내온을 0℃~5℃로 유지했다. 적하 종료 후, 0℃ 이하에서 1시간 교반하여 다이아조늄염 용액을 조정했다.
페놀 17.5g에 메탄올 20ml를 첨가하고 교반하여 용해시켰다. 이 용액에 NaOH 28.8g을 물 150ml에 용해한 수용액을 첨가하고, 0℃로 냉각하여 교반했다. 이 용액에 상기 방법으로 조정한 다이아조늄염 용액을 0℃~5℃에서 적하했다. 적하 종료 후, 5℃에서 1시간 교반하고, 이어서 실온에서 1시간 교반하여 반응을 완결시켰다. 다음으로, NaOH 36.0g을 물 150ml에 용해한 수용액을 첨가하고, 3시간 가열 환류했다. 반응 종료 후, 실온으로 냉각하고 나서, 염산 수용액을 첨가하여 pH=7.0으로 조정하고, 석출된 결정을 여과하여, 화합물 O1-1을 40.2g(수율: 87.2%, 갈색 결정) 얻었다.
N-에틸-N-(2-아크릴로일옥시에틸)아닐린은, N-에틸아닐린을 원료로 하고, 미국 특허공보 제7601849호 및 공지의 방법에 의하여 합성했다.
화합물 O1-1의 5.0g에 아세트산 100ml, 물 10ml 및 메탄올 20ml를 첨가하고 0℃로 냉각하여 교반했다. 이 용액에 농염산 7ml를 적하했다. 이어서 아질산 나트륨 1.8g을 물 5ml에 용해한 수용액을 적하했다. 내온을 0~5℃로 유지했다. 적하 종료 후, 0℃ 이하에서 1시간 교반하여 다이아조늄염 용액을 조정했다.
상기에서 합성한 N-에틸-N-(2-아크릴로일옥시에틸)아닐린 8.4g에 아세트산 나트륨 7.7g, 메탄올 100ml, 물 100ml를 첨가하고 교반하여 용해시키며, 0℃로 냉각하여 교반했다. 이 용액에 상기 방법으로 조정한 다이아조늄염 용액을 0~5℃에서 적하했다. 적하 종료 후, 5℃에서 1시간 교반하고, 이어서 실온에서 1시간 교반하여 반응을 완결시켰다. 석출된 결정을 여과 분리하고, 화합물 O1-2를 6.2g(수율: 86.8%, 갈색 결정)을 얻었다.
1-브로모노난올 50.0g을 아세트산 에틸 500ml에 용해시킨 후, 트라이에틸아민 26.5g을 적하하고, 5℃에서 교반했다. 프로피온일 클로라이드 22.8g을 적하한 후, 실온에서 1시간 교반하고, 반응을 완결시켰다. 반응 종료 후, 물 175ml를 첨가하여 분액한 후, 유기층에 황산 마그네슘 10g을 첨가하고, 탈수했다. 얻어진 유기층을 로터리 이배퍼레이터를 이용하여 농축하고, 프로피온산-9-브로모노닐(52g, 무색 투명 액체)을 얻었다.
화합물 O1-2(7.2g), 탄산 칼륨(7.7g, 0.014mmol), 아이오딘화 칼륨(0.15g, 0.002mol)에 다이메틸아세트아마이드 72ml를 첨가하고 80℃로 가열 교반했다. 이 용액에 상기에서 합성한 프로피온산-9-브로모노닐 8.4g을 적하했다. 적하 종료 후, 80℃로 가열하여 4시간 교반하고 반응을 완결시켰다. 반응 종료 후, 반응액을 수중에 붓고, 석출된 결정을 여과하여 수세했다. 이 결정을 실리카 젤 컬럼 크로마토그래피(용리액: 클로로폼, 이어서 클로로폼/아세트산 에틸=50/1의 순서로 사용)로 분리 정제했다. 잔류물에 메탄올을 첨가하여 석출된 결정을 여과하고, 메탄올로 세정하여 건조했다. 이와 같이 하여, 5.5g의 제2 이색성 물질 O1(등색 결정)을 얻었다.
NMR 데이터(CDCl3)δ: 1.13(t, 3H), 1.25(t, 3H), 1.29(br-s, 8H), 1.49(m, 2H), 1.64(m, 2H), 1.82(m, 2H), 2.33(q, 2H), 2.53(m, 2H), 2.73(t, 2H), 4.03(q, 4H), 4.38(t, 2H), 5.86(d, 1H), 6.12(dd, 1H), 6.43(d, 1H), 6.83(d, 2H), 7.00(d, 2H), 7.94(m, 8H)
[합성예 3]
제3 이색성 물질 Y1은, 다음과 같이 하여 합성했다.
먼저, 4-하이드록시뷰틸아크릴레이트(20g) 및 메실 클로라이드(16.8g, MsCl)를 아세트산 에틸(90mL)에 용해시킨 후, 빙욕으로 냉각하면서 트라이에틸아민(16.4g, NEt3)을 적하했다. 그 후, 실온에서 2시간 교반한 후, 1N의 HCl를 첨가하고 분액했다. 얻어진 유기층을 감압 증류 제거하고, 하기 구조의 화합물 y1(30g)을 얻었다.
[화학식 13]
Figure pct00013
그리고, 이하의 루트에 따라, 제3 이색성 물질 Y1을 합성했다.
[화학식 14]
Figure pct00014
먼저, 문헌(Chem. Eur. J. 2004. 10. 2011)에 따라, 화합물 y2(10g)를 합성했다.
화합물 y2(10g)를 물(300mL) 및 염산(17mL)에 용해시켜, 빙욕으로 냉각하고, 아질산 나트륨(3.3g)을 첨가하여 30분 교반했다. 아마이드 황산(0.5g)을 더 첨가 후, m-톨루이딘(5.1g)을 첨가하여 실온에서 1시간 교반했다. 교반 후, 염산으로 중화하여 얻어진 고체를 흡인 여과로 회수하고, 화합물 y2(3.2g)을 얻었다.
화합물 y2(1g)를, 테트라하이드로퓨란(30mL, THF), 물(10mL), 및 염산(1.6mL)으로 이루어지는 THF 용액에 용해시켜, 빙욕으로 냉각하고, 아질산 나트륨(0.3g)을 첨가하고 30분간 교반한 후, 아마이드 황산(0.5g)을 더 첨가했다. 별도로, 페놀(0.4g)을 탄산 칼륨(2.76g) 및 물(50mL)에 용해시켜, 빙욕으로 냉각한 후, 상기의 THF 용액을 적하하고 실온에서 1시간 교반했다. 교반 후, 물(200mL)을 첨가하고, 얻어진 화합물 y3(1.7g)을 흡인 여과했다.
화합물 y3(0.6g), 화합물 y1(0.8g) 및 탄산 칼륨(0.95g)을 DMAc(30mL, 다이메틸아세트아마이드)에 용해시키고, 90℃에서 3.5시간 교반했다. 교반 후, 물(300mL)을 첨가하고, 얻어진 고체를 흡인 여과하여, 제3 이색성 물질 Y1(0.3g)을 얻었다.
[합성예 4]
고분자 액정성 화합물 L1은, 이하의 절차에 의하여 제작했다.
(화합물 L1-2의 합성)
[화학식 15]
Figure pct00015
뷰틸파라벤(201g)의 N,N-다이메틸폼아마이드(DMF) 용액(300mL)에 2-클로로에톡시에톡시에탄올(244g), 및 탄산 칼륨(200g)을 첨가했다. 95℃에서 9시간 교반한 후, 톨루엔(262mL)과 물(660mL)을 첨가하고, 농염산(147g)을 적하했다. 10분 교반한 후에, 정치하고, 분액 조작에 의하여 반응액을 세정했다. 얻어진 유기층에, 28질량% 나트륨메톡사이드메탄올 용액(500g)과 물(402mL)을 첨가하고, 50℃에서 2시간 교반했다. 그 후, 농축에 의하여 유기 용매를 증류 제거하고, 물(402mL)을 첨가하며, 중량이 1.13kg이 될 때까지 50℃에서 다시 농축을 행했다. 얻어진 용액에 물(478mL)을 첨가하고, 농염산(278g)을 적하했다. 거기에, 아세트산 에틸(1.45kg)을 첨가하고, 30℃에서 10분 교반하며, 분액 조작에 의하여 수층을 제거했다. 다음으로, 20질량% 식염수 용액(960mL)을 첨가하고 30℃에서 10분 교반하며, 분액 조작에 의하여 수층을 제거했다. 얻어진 유기층에 N-메틸피롤리돈(824g)을 첨가하고, 70℃에서 4시간 농축 조작을 행하여, 화합물 (L1-1)을 함유하는 N-메틸피롤리돈 용액을 1.13kg 얻었다. 얻어진 (L1-1)을 함유하는 N-메틸피롤리돈 용액 중, 1085g을 이용하여 다음 공정을 실시했다.
얻어진 (L1-1)을 함유하는 N-메틸피롤리돈(NMP) 용액(1085g)에, N,N-다이메틸아닐린(189g)과 2,2,6,6-테트라메틸피페라진(1.5g)을 첨가하고, 내온을 냉각한 후에, 내온이 10℃를 넘지 않도록, 아크릴산 클로라이드(122g)를 적하했다. 내온 10℃에서 2시간 교반한 후에, 메탄올(81g)을 적하하고, 30분 교반했다. 거기에 아세트산 에틸(1.66kg)과, 10질량% 식염수(700mL)와 1N 염산수(840mL)를 첨가하고, 분액 조작에 의하여 수층을 제거했다. 다음으로, 10질량% 식염수 용액(800mL)을 첨가하고, 30℃에서 10분 교반하며, 분액 조작에 의하여 수층을 제거했다. 다음으로, 20질량% 식염수 용액(800mL)을 첨가하고, 30℃에서 10분 교반하며, 분액 조작에 의하여 수층을 제거했다. 얻어진 유기층에 헥세인/아이소프로필알코올(1780mL/900mL)의 혼합 용매를 첨가하고, 5℃까지 냉각하여 30분 교반한 후에, 여과를 행함으로써, 백색 고체 화합물 (L1-2)를 209g(3공정 수율 65%) 얻었다. 구조식 중, Bu는 뷰틸기를 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)δ(ppm): 3.67-3.78(m, 6H), 3.87-3.92(m, 2H), 4.18-4.23(m, 2H), 4.31-4.35(m, 2H), 5.80-5.85(m, 1H), 6.11-6.19(m, 1H), 6.40-6.46(m, 1H), 6.93-6.98(m, 2H), 8.02-8.07(m, 2H)
(화합물 L1-3의 합성)
[화학식 16]
Figure pct00016
메테인설폰일 클로라이드(MsCl)(73.4mmol, 5.7mL)의 테트라하이드로퓨란(THF) 용액(70mL)에 다이뷰틸하이드록시톨루엔(BHT)(200mg)을 첨가하고, 내온을 -5℃까지 냉각했다. 거기에, 화합물 (L1-2)(66.7mmol, 21.6g)와 다이아이소프로필에틸아민(DIPEA)(75.6mmol, 13.0mL)의 THF 용액을 내온이 0℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. -5℃에서 30분 교반한 후, N,N-다이메틸-4-아미노피리딘(DMAP)(200mg)을 첨가하고, 다이아이소프로필에틸아민(75.6mmol, 13.0mL)과, 4-하이드록시-4'-메톡시바이페닐(60.6mmol, 12.1g)의 테트라하이드로퓨란(THF) 및 다이메틸아세트아마이드(DMAc) 용액을 내온이 0℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. 그 후, 실온에서 4시간 교반했다. 메탄올(5mL)을 첨가하여 반응을 정지한 후에, 물과 아세트산 에틸을 첨가했다. 아세트산 에틸로 추출한 유기층을, 로터리 이배퍼레이터로 용매를 제거하고, 아세트산 에틸 및 헥세인을 이용한 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제를 행하여, 백색 고체인 화합물 (L1-3) 18.7g(수율 61%)을 얻었다. 구조식 중, Me는 메틸기를 나타낸다.
1H-NMR(용매: CDCl3)δ(ppm): 3.65-3.82(m, 6H), 3.85(s, 3H), 3.85-3.95(m, 2H), 4.18-4.28(m, 2H), 4.28-4.40(m, 2H), 5.82(dd, 1H), 6.15(dd, 1H), 6.43(dd, 1H), 6.90-7.05(m, 4H), 7.20-7.30(m, 2H), 7.45-7.65(m, 4H), 8.10-8.20(m, 2H)
불순물로서는, 하기 화합물 (L1-b)가 포함된다.
[화학식 17]
Figure pct00017
(화합물 L1-23의 합성)
[화학식 18]
Figure pct00018
4-(4-하이드록시페닐)벤조산 메틸은, Journal of Polymer Science, Part A: PolymerChemistry, 2012, vol. 50, p. 3936-3943에 기재된 방법으로 합성을 행했다.
메테인설폰일 클로라이드(MsCl)(54.8mmol, 6.27g)의 아세트산 에틸 용액(44mL)에 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 1-옥실(68mg)을 첨가하고, 내온을 -5℃까지 냉각했다. 거기에, 상술한 바와 같이 합성한 화합물 (L1-2)(52.6mmol, 17.1g)와 다이아이소프로필에틸아민(DIPEA)(57.0mol, 7.36g)의 THF 용액을 내온이 0℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. -5℃에서 30분 교반한 후, 4-(4-하이드록시페닐)벤조산 메틸(43.8mmol, 10.0g)의 DMAc 용액, N-메틸-이미다졸(NMI)(1.8g)을 첨가하고, 다이아이소프로필에틸아민(75.6mmol, 13.0mL)을 내온이 0℃ 이상으로 상승하지 않도록 적하했다. 그 후, 실온에서 4시간 교반했다. 물과 아세트산 에틸을 첨가하여 반응을 정지했다. 분액을 행하여, 아세트산 에틸로 추출한 유기층을, 로터리 이배퍼레이터로 용매를 제거하고, 아세트산 에틸 및 헥세인을 이용한 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제를 행하여, 백색 고체인 화합물 (L1-23) 20.4g(수율 87%)을 얻었다.
1H-NMR(용매: CDCl3)δ(ppm): 3.68-3.80(m, 6H), 3.87-3.95(m, 2H), 3.95(s, 3H), 4.20-4.27(m, 2H), 4.31-4.37(m, 2H), 5.83(dd, 1H), 6.16(dd, 1H), 6.43(dd, 1H), 6.97-7.05(m, 2H), 7.28-7.35(m, 2H), 7.64-7.72(m, 4H), 8.08-8.20(m, 4H)
불순물로서는, 하기 화합물 (L1-b2)가 포함된다.
[화학식 19]
Figure pct00019
(고분자 액정성 화합물 L1의 합성)
[화학식 20]
Figure pct00020
화합물 (L1-3)(84g), 화합물 (L1-23)(21g), 다이뷰틸하이드록시톨루엔(BHT)(158mg)을 아니솔(337g)에 용해시켰다. 거기에, 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온산) 다이메틸(1660mg)(상품명 "V-601")을 실온에서 첨가하고, 교반했다. 얻어진 아니솔 용액을, 질소 분위기하에서 80℃로 가열하여 둔 아니솔(84g)로 2시간 동안 적하하고, 적하 종료 후, 80℃에서 4시간 교반했다. 얻어진 반응액을, 메탄올(1080mL)로 적하하고, 침전을 여과 조작에 의하여 모은 후에, 아세트나이트릴을 이용하여 잔사의 세정을 행하여, 백색 고체 화합물(고분자 액정성 화합물 L1) 100g(수율 95%)을 얻었다. 얻어진 고분자 액정성 화합물 L1의 중량 평균 분자량(Mw)은 13300이었다.
또한, 분자량은 젤 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의하여 폴리스타이렌 환산으로 산출, 칼럼은 TOSOH TSKgelSuperAWM-H(도소사제)를 3개 접속하여 사용, 용매는 N-메틸피롤리돈을 사용했다.
[실시예 1]
〔투명 지지체 1의 제작〕
두께 40μm의 TAC 기재(제품명 "TG40", 후지필름사제) 상에, 하기의 조성의 배향막 도포액을 #8의 와이어 바로 연속적으로 도포했다. 그 후, 100℃의 온풍으로 2분간 건조시킴으로써, TAC 기재 상에 두께 0.8μm의 폴리바이닐알코올(PVA) 배향막이 형성된 투명 지지체 1을 얻었다.
또한, 변성 폴리바이닐알코올은, 고형분 농도가 4질량%가 되도록 배향막 도포액 중에 첨가했다.
------------------------------------------------------------
배향막 도포액의 조성
------------------------------------------------------------
하기의 변성 폴리바이닐알코올
물 70질량부
메탄올 30질량부
------------------------------------------------------------
변성 폴리바이닐알코올
[화학식 21]
Figure pct00021
〔배향막 1의 제작〕
하기 구조의 광배향 재료 E-1의 1질량부에, 뷰톡시에탄올 41.6질량부, 다이프로필렌글라이콜모노메틸 41.6질량부, 및 순수 15.8질량부를 첨가하고, 얻어진 용액을 0.45μm 멤브레인 필터로 가압 여과함으로써 배향막 형성용 조성물 1을 조제했다.
이어서, 얻어진 배향막 형성용 조성물 1을 투명 지지체 1 상에 도포하고, 60℃에서 1분간 건조했다. 그 후, 얻어진 도포막에, 편광 자외선 노광 장치를 이용하여 직선 편광 자외선(조도 4.5mW, 조사량 500mJ/cm2)을 조사하여, 배향막 1(하기 표 1 중, 아조 (E-1)이라고 기재했음)을 제작했다.
[화학식 22]
Figure pct00022
〔편광자 1의 제작〕
얻어진 배향막 1 상에, 하기의 편광자 형성용 조성물 1을 #7의 와이어 바로 연속적으로 도포하여, 도포막 1을 형성했다.
이어서, 도포막 1을 140℃에서 90초간 가열하고, 도포막 1을 실온(23℃)이 될 때까지 냉각했다.
이어서, 90℃에서 60초간 가열하고, 다시 실온이 될 때까지 냉각했다.
그 후, 고압 수은등을 이용하여 조도 28mW/cm2의 조사 조건으로 60초간 조사함으로써, 배향막 1 상에 편광자 1(막 1)을 제작했다.
------------------------------------------------------------
편광자 형성용 조성물 1의 조성
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하기 제1 이색성 물질 M1 0.555질량부
하기 제2 이색성 물질 O1 0.205질량부
하기 제3 이색성 물질 Y1 0.128질량부
하기 고분자 액정성 화합물 L1 4.032질량부
하기 계면 개량제 F1 0.039질량부
중합 개시제 IRGACURE819(BASF사제) 0.043질량부
사이클로펜탄온 66.500질량부
테트라하이드로퓨란 28.500질량부
------------------------------------------------------------
[화학식 23]
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
〔투명 수지층(배리어층) 1의 형성〕
편광자 1 상에, 하기 경화성 조성물 1을 #2의 와이어 바로 연속적으로 도포하고, 60℃에서 5분간 건조를 행했다.
그 후, 고압 수은등을 이용하여 조도 28mW/cm2의 조사 조건으로 60초간 조사하고, 경화성 조성물 1을 경화시켜, 편광자 1 상에 투명 수지층(배리어층) 1이 형성된 적층체를 제작했다. 이와 같이 하여, 실시예 1의 적층체를 얻었다.
마이크로톰 절삭기를 이용하여, 투명 수지층 1의 단면을 절삭하고, 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: SEM) 관찰로 막두께를 측정했더니, 막두께는 약 1.0μm이었다.
------------------------------------------------------------
경화성 조성물 1
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중합성 화합물 KAYARAD PET-30
(닛폰 가야쿠사제) 29질량부
중합 개시제 IRGACURE819(BASF사제) 1질량부
알루미나에탄올졸 A2K5-10
(가와켄 파인 케미컬사제, 기둥 형상의 알루미나 수화물 입자가
액 중에 분산한 콜로이드액 70질량부
------------------------------------------------------------
KAYARAD PET-30
[화학식 24]
Figure pct00028
[실시예 2~19, 비교예 1~2]
편광자 형성용 조성물 1 대신에, 표 1에 기재된 조성의 편광자 형성용 조성물을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 절차에 따라, 편광자를 갖는 적층체를 제작했다.
〔고분자 액정성 화합물〕
이하에 각 예에서 사용한 성분을 정리하여 나타낸다.
[화학식 25]
Figure pct00029
[화학식 26]
Figure pct00030
제1 이색성 물질 M의 최대 흡수 파장을 이하에 나타낸다.
M1: 591nm
M2: 591nm
M3: 592nm
M4: 589nm
M5: 608nm
M6: 592nm
M7: 591nm
M8: 590nm
M9: 604nm
[화학식 27]
Figure pct00031
제2 이색성 물질 M의 최대 흡수 파장을 이하에 나타낸다.
O1: 471nm
O2: 484nm
O3: 455nm
O4: 459nm
O5: 471nm
O6: 488nm
O7: 471nm
O8: 478nm
O9: 477nm
O10: 479nm
O11: 477nm
O12: 472nm
O13: 460nm
O14: 467nm
O15: 477nm
O16: 460nm
O17: 484nm
[화학식 28]
Figure pct00032
제3 이색성 물질 Y의 최대 흡수 파장을 이하에 나타낸다.
Y1: 418nm
Y2: 418nm
Y3: 447nm
[화학식 29]
Figure pct00033
[평가]
상기와 같이 하여 얻어진 실시예 및 비교예의 편광자에 대하여 이하의 평가를 행했다.
〔배향〕
광학 현미경(주식회사 니콘제, 제품명 "ECLIPSE E600 POL")의 광원 측에 직선 편광자를 삽입한 상태로, 샘플 다이에 실시예 및 비교예의 각 적층체를 세팅하고, 멀티 채널 분광기(Ocean Optics사제, 제품명 "QE65000")를 이용하여, 380nm~780nm의 파장역에 있어서의 편광자의 흡광도를 1nm피치로 측정하며, 이하의 식에 의하여 배향도를 400nm에서 700nm의 범위에 있어서의 평균값으로서 산출했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
배향도: S=((Az0/Ay0)-1)/((Az0/Ay0)+2)
Az0: 편광자의 흡수축 방향의 편광에 대한 흡광도
Ay0: 편광자의 편광축 방향의 편광에 대한 흡광도
〔최대 흡수 파장〕
<실시예 1의 최대 흡수 파장>
(막 1-2)
상기에서 얻어진 배향막 1 상에, 하기의 편광자 형성용 조성물 1-2를 #7의 와이어 바로 연속적으로 도포하여, 도포막 1-2를 형성했다.
이어서, 도포막 1-2를 140℃에서 90초간 가열하고, 도포막 1-2를 실온(23℃)이 될 때까지 냉각했다.
이어서, 80℃에서 60초간 가열하고, 다시 실온이 될 때까지 냉각했다.
그 후, 고압 수은등을 이용하여 조도 28mW/cm2의 조사 조건으로 60초간 조사함으로써, 막 1-2를 제작했다.
막 1-2는, 제1 이색성 물질 M1을 포함하지 않는다.
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편광자 형성용 조성물 1-2의 조성
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제2 이색성 물질 O1 0.231질량부
제3 이색성 물질 Y1 0.144질량부
고분자 액정성 화합물 L1 4.544질량부
계면 개량제 F1 0.039질량부
중합 개시제 IRGACURE819(BASF사제) 0.043질량부
사이클로펜탄온 66.500질량부
테트라하이드로퓨란 28.500질량부
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(막 1-4)
상기에서 얻어진 배향막 1 상에, 하기의 편광자 형성용 조성물 1-4를 #7의 와이어 바로 연속적으로 도포하여, 도포막 1-4를 형성했다.
이어서, 도포막 1-4를 140℃에서 90초간 가열하고, 도포막 1-2를 실온(23℃)이 될 때까지 냉각했다.
이어서, 90℃에서 60초간 가열하고, 다시 실온이 될 때까지 냉각했다.
그 후, 고압 수은등을 이용하여 조도 28mW/cm2의 조사 조건으로 60초간 조사함으로써, 막 1-4를 제작했다.
막 1-4는, 제2 이색성 물질 O1을 포함하지 않는다.
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편광자 형성용 조성물 1-4의 조성
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제1 이색성 물질 M1 0.577질량부
제3 이색성 물질 Y1 0.143질량부
고분자 액정성 화합물 L1 4.198질량부
계면 개량제 F1 0.039질량부
중합 개시제 IRGACURE819(BASF사제) 0.043질량부
사이클로펜탄온 66.500질량부
테트라하이드로퓨란 28.500질량부
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(최대 흡수 파장의 측정 방법)
실시예 1의 편광자 1(막 1), 막 1-2, 및 막 1-4의 흡수 스펙트럼에 대하여, 380~800nm의 파장역에 있어서의 흡광도를 1nm피치로 측정하고, 이하의 식에 의하여 1nm피치마다의 흡광도(Abs)를 산출하여, 막마다의 흡수 스펙트럼을 얻었다.
Abs=Az0/(1+2×S)
얻어진 흡수 스펙트럼에 근거하여, 편광자 1의 흡수 스펙트럼의 최대 흡수 파장 λ1, 막 1-2의 흡수 스펙트럼의 최대 흡수 파장 λ2, 막 1-4의 흡수 스펙트럼의 최대 흡수 파장 λ4를 구했다. 또, 편광자 1의 흡수 스펙트럼으로부터, 막 1-4의 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 얻어진 차 스펙트럼의 최대 흡수 파장 λ를 구했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
<실시예 2~31, 비교예 1~2의 최대 흡수 파장>
실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 및 비교예마다 대응하는 막을 제작하여, 최대 흡수 파장 λ1, 최대 흡수 파장 λ2, 최대 흡수 파장 λ4 및 차 스펙트럼의 최대 흡수 파장 λ를 구했다. 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.
<실시예 32~33, 비교예 3>
유리 기재(센트럴 글라스사제, 청판 유리, 사이즈 300mm×300mm, 두께 1.1mm)를 알칼리 세제로 세정하고, 이어서 순수를 부은 후, 유리 기재를 건조시켰다.
하기의 배향막 형성용 조성물을 #12의 바를 이용하여 건조 후의 유리 기재 상에 도포하고, 도포한 배향막 형성용 조성물 2를 110℃에서 2분간 건조하여, 유리 기재 상에 도포막을 형성했다.
얻어진 도포막에 러빙 처리(롤러의 회전수: 1000회전/스페이서 두께 2.9mm, 스테이지 속도 1.8m/분)를 1회 실시하여, 유리 기재 상에 배향막 2를 제작했다.
------------------------------------------------------------
배향막 형성용 조성물 2의 조성
------------------------------------------------------------
변성 바이닐알코올(하기 식 (PVA-1) 참조) 2.00질량부
물 74.08질량부
메탄올 23.86질량부
광중합 개시제
(IRGACURE2959, BASF사제) 0.06질량부
------------------------------------------------------------
[화학식 30]
Figure pct00034
얻어진 배향막 2로부터 30mm×30mm 사이즈를 잘라내고, 하기 표 3의 편광자 형성용 조성물 32(제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질을 포함함)를 800회전으로 스핀 코트하여, 도포막을 형성했다.
도포막을 실온에서 30초간 건조시킨 후, 130℃에서 15초간 더 가열했다.
이어서, 도포막을 실온이 될 때까지 냉각한 후, 90℃로 가열하고, 실온이 될 때까지 냉각하여, 편광자 32(막 32)를 제작했다.
또, 편광자 형성용 조성물 32 대신에 표 3에 기재된 편광자 형성용 조성물 32-2(제2 이색성 물질을 포함하고, 제1 이색성 물질을 포함하지 않음)를 이용한 것 이외에는, 동일한 방법으로 막 32-2를 제작했다.
또, 편광자 형성용 조성물 32 대신에 표 3에 기재된 편광자 형성용 조성물 32-4(제1 이색성 물질을 포함하고, 제2 이색성 물질을 포함하지 않음)를 이용한 것 이외에는, 동일한 방법으로 막 32-4를 제작했다.
표 3에 기재된 조성의 편광자 형성용 조성물을 사용한 것 이외에는, 실시예 32와 동일한 절차에 따라, 실시예 33의 편광자 33을 갖는 적층체, 편광자 33(막 33)에 대응하는 막 33-2 및 막 33-4, 및 비교예 3의 편광자 3B(막 3B)를 갖는 적층체, 편광자 3B에 대응하는 막 3B-2 및 막 3B-4를 제작했다.
그리고, 최대 흡수 파장 λ1, 최대 흡수 파장 λ2, 최대 흡수 파장 λ4 및 차 스펙트럼의 최대 흡수 파장 λ를 구했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
[화학식 31]
Figure pct00035
Figure pct00036
〔XRD 스펙트럼〕
<실시예 1의 XRD 스펙트럼>
실시예 1에 있어서의 XRD 스펙트럼의 측정에 있어서, 막 1-2 및 막 1-3을 제작했다. 또한, 막 1-2의 제작 방법은, 최대 흡수 파장의 측정에서 설명한 바와 같다.
(막 1-3)
막 1-3은, 하기 편광자 형성용 조성물 1-3을 이용한 것 이외에는, 편광자 1과 동일하게 하여 제작된 막이며, 제1 이색성 물질 M1 및 제2 이색성 물질 O1을 포함하지 않는다.
------------------------------------------------------------
편광자 형성용 조성물 1-3의 조성
------------------------------------------------------------
제3 이색성 물질 Y1 0.151질량부
고분자 액정성 화합물 L1 4.768질량부
계면 개량제 F1 0.039질량부
중합 개시제 IRGACURE819(BASF사제) 0.043질량부
사이클로펜탄온 66.500질량부
테트라하이드로퓨란 28.500질량부
------------------------------------------------------------
(XRD 스펙트럼의 측정 방법)
실시예 1의 편광자 1, 막 1-2, 및 막 1-3의 XRD 스펙트럼의 측정을 행했다. 얻어진 막(편광자)을 40mm×40mm 사이즈로 컷하고, 박막 평가용 X선 회절 장치(리가쿠사제, 상품명: "SmartLab")를 이용하여 편광자 표면에 하기 조건으로 X선을 조사하며, 인플레인 XRD를 행했다.
Cu 선원 사용(CuKα, 출력 45kV, 200mA)
X선 입사각 0.2°
사용 광학계: 평행 광학계(CBO(Cross Beam Optics)(PB(Parallel Beam))
입사측 입사 슬릿 0.2mm 입사 평행 슬릿 In-plane PSC(Parallel Slit Collimator) 0.5deg(degree), 길이 제한 슬릿 10mm
수광 측 수광 슬릿 20mm, 수광 평행 슬릿 In-plane PSA(Parallel Slit Analyzer) 0.5deg
2θχ/φ 스캔 Scan 조건: 1~40degree의 범위를 0.008degree/step, 2.0degree/min(분)
φ 스캔 Scan 조건: -120~120degree의 범위를 0.5degree/step, 9.6degree/min
고분자 액정 및 이색성 물질이 장축 방향으로 배향한 방향을 방위각(φ) 0°로 하고, 15°간격으로 전체 방향의 인플레인 측정(2θχ/φ 스캔)을 행하며, 관측된 피크에 대하여 행한 φ 스캔에 의하여, 피크 강도가 큰 기판 평면 내에 있어서의 방향을 결정했다. 양 측정 모두, CuKα를 이용하여, 입사각 0.20°로 실시했다. 배향 방향(상술한 바와 같이 결정된 방향)의 측정으로부터 얻어진 피크를 이용하여, 하기의 회절각과 거리의 관계로부터 주기 길이를 구했다. 또, X선 입사각 0.2°에 있어서의 X선 침입 길이에 상당하는 막두께로서 규격화하여 피크 강도를 산출했다(cps 표기).
d=λ/(2×sinθ) (d: 거리, λ: 입사 X선 파장(CuKα; 1.54Å))
막 1-3에서는, 0°의 방향(상술한 바와 같이 결정된 방향)에 있어서, 2θ가 2.8°(주기 길이: 31.6Å), 4.9°(주기 길이: 18.1Å), 7.9°(주기 길이: 11.6Å)의 위치에 피크가 관측되었다(도 5 참조). 이에 대하여, 막 1-2에서는, 0°의 방향(상술한 바와 같이 결정된 방향)에 있어서, 2.8°(주기 길이: 31.6Å), 4.9°(주기 길이: 18.1Å), 7.9°(주기 길이: 11.6Å)의 위치의 피크에 더하여, 6.0°(주기 길이: 14.7Å), 의 위치에 피크가 관측되었다(도 4 참조). 이 점에서, 6.0°의 피크가 제2 이색성 물질 O1에서 유래하는 피크인 것을 알 수 있었다. 이 피크의 피크 강도는 530이었다.
이에 대하여, 편광자 1에서는, 2.8°(주기 길이: 31.6Å), 4.9°(주기 길이: 18.1Å), 7.9°(주기 길이: 11.6Å)의 위치에 피크가 관측되고(도 6 참조), 막 1-2에서 관측된 6.0°의 피크는 관측되지 않았다.
이 점에서, 편광자 1에서는, 제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질이 배열 구조(상세하게는, 결정 구조)를 형성하고 있음으로써, 제2 이색성 물질 O1의 피크가 소실되었다고 추측된다.
<실시예 2~31, 비교예 1~2의 XRD 스펙트럼>
실시예 1과 동일하게 하여, 실시예 및 비교예마다 대응하는 막을 제작하고, 편광자에 있어서의 제2 이색성 물질 O에서 유래하는 피크 상태를 관찰했다.
그 결과, 실시예 2~31의 편광자에 있어서는, 제2 이색성 물질 O에서 유래하는 피크가 소실되어 있거나, 또는 이에 대응하는 막(즉, 제1 이색성 물질 M을 포함하지 않고, 제2 이색성 물질 O을 포함하는 막)에 있어서의 제2 이색성 물질 O에서 유래하는 피크 강도보다 작았다. 따라서, 실시예 2~31의 편광자에서는, 제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질이 배열 구조(상세하게는, 결정 구조)를 형성하고 있다고 추측된다.
이에 대하여, 비교예 1~2의 편광자에 있어서의 제2 이색성 물질 O에서 유래하는 피크 강도는, 이에 대응하는 막(즉, 제1 이색성 물질 M를 포함하지 않고, 제2 이색성 물질 O을 포함하는 막)에 있어서의 제2 이색성 물질 O에서 유래하는 피크 강도와 동등했다. 따라서, 비교예의 편광자에서는, 제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질이 배열 구조를 형성하고 있지 않다고 추측된다.
다음으로, 하기 편광자 형성용 조성물 2-4를 이용한 것 이외에는, 편광자 1과 동일하게 하여 막 2-4를 제작했다. 막 2-4는, 제1 이색성 물질 M1을 함유하지만, 제2 이색성 물질 O1을 함유하지 않는다.
------------------------------------------------------------
편광자 형성용 조성물 2-4의 조성
------------------------------------------------------------
제1 이색성 물질 M1 0.540질량부
제3 이색성 물질 Y1 0.153질량부
고분자 액정성 화합물 L1 5.210질량부
계면 개량제 F1 0.047질량부
중합 개시제 IRGACURE819(BASF사제) 0.051질량부
사이클로펜탄온 66.500질량부
테트라하이드로퓨란 28.500질량부
------------------------------------------------------------
얻어진 막 2, 막 2-2, 막 2-3 및 막 2-4를, 동일하게 하여 15°간격으로 전체 방향의 인플레인 측정(2θχ/φ 스캔)을 행하고, 관측된 피크에 대하여 행한 φ 스캔에 의하여, 피크 강도가 큰 기판 평면 내에 있어서의 방향을 결정했다.
57°의 방향(상술한 바와 같이 결정된 방향)에 있어서, 막 2-4(제1 이색성 물질을 함유하고, 제2 이색성 물질을 함유하지 않는 막), 막 2-2(제1 이색성 물질을 함유하지 않고, 제2 이색성 물질을 함유하는 막), 및 막 2-3(제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질을 함유하지 않는 막)에서는, 2θ가 17°이하에 피크가 관측되지 않았다(도 7, 도 8 및 도 9 참조).
이에 대하여, 막 2(제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질을 함유하는 막)에서는, 2θ가 3.1°(주기 길이: 28.4Å)의 위치에 피크가 관측되었다(도 10 참조). 이 피크의 피크 강도는 560이었다.
이 점에서, 2θ가 3.1°(주기 길이: 28.4Å)의 위치의 피크는, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질의 결정 구조의 피크라고 판단할 수 있다. 따라서, 이 점에서도, 막 2에서는, 제1 이색성 물질 및 제2 이색성 물질이 배열 구조(상세하게는, 결정 구조)를 형성하고 있다고 추측된다.
〔안정화 에너지〕
실시예 1, 4~7, 12~15, 20~31 및 비교예 1의 편광자에 대하여, 상술한 산출 방법에 따라, 안정화 에너지(단위 kcal/mol) 및 안정화 에너지비를, AMBER11을 이용하여 계산했다. 안정화 에너지가 작을수록 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질의 배열 구조가 양호하게 형성되기 쉬운 것을 나타낸다. 안정화 에너지 및 안정화 에너지비의 계산 결과를, 표 4에 나타낸다.
또한, 상술한 계산 방법에 있어서, 제1 이색성 물질이 이색성 물질 A에 상당하며, 제2 이색성 물질이 이색성 물질 B에 상당한다.
[표 1]
Figure pct00037
[표 2]
Figure pct00038
[표 3]
Figure pct00039
[표 4]
Figure pct00040
표 1 및 표 2 중의 logP차란, 제1 이색성 물질 M이 식 (1)로 나타나는 구조를 갖고, 제2 이색성 물질 O가 식 (2)로 나타나는 구조를 갖는다고 한 경우, 식 (1) 중의 R1에 대응하는 기와 식 (2) 중의 R4에 대응하는 기의 logP값의 차를 의미한다.
상술한 최대 흡수 파장의 측정 결과에 의하면, 실시예의 편광자에 있어서, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 회합체를 형성하고 있다고 추측된다. 또, XRD 스펙트럼의 측정 결과에 의하면, 실시예의 편광자에 있어서, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있다고 추측된다. 이 점에서, 실시예의 편광자에 있어서, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 배열 구조를 형성하고 있다고 할 수 있다. 이와 같이, 제1 이색성 물질과 제2 이색성 물질이 배열 구조를 형성하고 있는 실시예의 편광자에 의하면, 표 1의 평가 결과와 같이, 비교예의 편광자와 비교하여, 높은 배향도를 갖는 것이 나타났다.
P 편광자
M (제1 이색성 물질의) 분자
O (제2 이색성 물질의) 분자
L (액정성 화합물의) 분자
G 집합체
w 폭
a 각도

Claims (15)

  1. 액정성 화합물과, 제1 이색성 물질과, 제2 이색성 물질을 함유하는 편광자 형성용 조성물로 형성되는 편광자로서,
    상기 제1 이색성 물질과 상기 제2 이색성 물질로 형성된 배열 구조를 갖는, 편광자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배열 구조에 있어서, 상기 제1 이색성 물질과 상기 제2 이색성 물질이 회합체를 형성하고 있는, 편광자.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제2 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 흡수 스펙트럼에 있어서의 최대 흡수 파장 λ2와,
    상기 편광자의 흡수 스펙트럼과, 상기 제2 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제1 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 흡수 스펙트럼과의 차 스펙트럼에 있어서의 최대 흡수 파장 λ의 차의 절댓값이 2nm보다 큰, 편광자.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제1 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 흡수 스펙트럼에 있어서의 최대 흡수 파장 λ4와,
    상기 편광자의 흡수 스펙트럼에 있어서의 최대 흡수 파장 λ1과의 차의 절댓값이 2nm보다 큰, 편광자.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배열 구조에 있어서, 상기 제1 이색성 물질과 상기 제2 이색성 물질이 결정 구조를 형성하고 있는, 편광자.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광자의 X선 회절 스펙트럼에 있어서의 상기 제2 이색성 물질에서 유래하는 주기 구조의 피크 O1의 강도와,
    상기 제1 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제2 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 X선 회절 스펙트럼에 있어서의 상기 제2 이색성 물질에서 유래하는 주기 구조의 피크 O2의 강도가 다른, 편광자.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 피크 O2의 강도에 대한, 상기 피크 O1의 강도의 비가, 1 미만인, 편광자.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편광자의 X선 회절 스펙트럼을 측정한 경우,
    상기 제2 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제1 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 X선 회절 스펙트럼에 있어서의 상기 제1 이색성 물질에서 유래하는 주기 구조의 피크 M2가 검출되는 회절각, 및 상기 제1 이색성 물질을 함유하지 않고, 상기 제2 이색성 물질 및 상기 액정성 화합물을 함유하는 조성물로 형성되는 막의 X선 회절 스펙트럼에 있어서의 상기 제2 이색성 물질에서 유래하는 주기 구조의 피크 O2가 검출되는 회절각과는 다른 회절각에 있어서, 상기 제1 이색성 물질 및 상기 제2 이색성 물질에서 유래하는 주기 구조의 피크 OM이 검출되는, 편광자.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 이색성 물질 및 상기 제2 이색성 물질 중, 일방의 이색성 물질이 단독으로 배열하는 구조 중에, 타방의 이색성 물질이 들어갔을 때의 에너지적인 손실을 나타내는 안정화 에너지가, 72kcal/mol 미만인, 편광자.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 안정화 에너지가 55kcal/mol 이하인, 편광자.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 안정화 에너지가 35kcal/mol 이하인, 편광자.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 이색성 물질이, 560nm 이상 700nm 이하의 범위에 최대 흡수 파장을 갖는 이색성 물질이며,
    상기 제2 이색성 물질이, 455nm 이상 560nm 미만의 범위에 최대 흡수 파장을 갖는 이색성 물질인, 편광자.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 이색성 물질의 측쇄의 logP값과, 상기 제2 이색성 물질의 측쇄의 logP값의 차의 절댓값이, 2.30 이하인, 편광자.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    최대 흡수 파장이 380nm 이상 455nm 미만의 범위에 있는 제3 이색성 물질을 더 포함하는, 편광자.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 편광자를 갖는, 화상 표시 장치.
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