KR20210030345A - 경화막, 배향재 및 위상차재 - Google Patents

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나오야 니시무라
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닛산 가가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 액정가용인 여러가지 용매에 대한 용제내성이 얻어지고, 양호한 배향성을 얻을 수 있음과 함께, 막두께가 3μm 이상의 후막이어도 투명성이 우수하며, 양용매에 대한 내성을 갖는 경화막을 제공하고, 광배향용의 배향재 및 그 배향재를 사용하여 형성된 위상차재를 제공하는 것.
[해결수단] (A)광배향성기와 하이드록시기, 카르복실기 및 아미노기로부터 선택되는 어느 1개의 치환기를 갖는 화합물, (B)방향족환을 갖는 폴리에스테르폴리올, 그리고 (C)가교제를 함유하는 것을 특징으로 하는 경화막 형성 조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 경화막 형성 조성물의 도포물로부터 형성되는 건조소성막으로서, 그 막두께가 3μm 이상 20μm 이하인, 광배향성기를 갖는 경화막, 배향재, 위상차재.

Description

경화막, 배향재 및 위상차재
본 발명은 액정분자를 배향시키는 배향재를 형성하기 위한 경화막, 배향재 및 위상차재에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 원편광안경방식의 3D디스플레이에 이용되는 패터닝된 위상차재나, 유기EL디스플레이의 반사방지막으로서 사용되는 원편광판에 이용되는 위상차재를 제작하기에 유용한 경화막, 배향재 및 위상차재에 관한 것이다.
원편광안경방식의 3D디스플레이인 경우, 액정패널 등의 화상을 형성하는 표시소자의 위에 위상차재가 배치되는 것이 통상이다. 이 위상차재는, 위상차특성이 상이한 2종류의 위상차영역이 각각 복수개, 규칙적으로 배치되어 있으며, 패터닝된 위상차재를 구성하고 있다. 한편, 이하, 본 명세서에 있어서는, 이러한 위상차특성이 상이한 복수의 위상차영역을 배치하도록 패턴화된 위상차재를 패턴화 위상차재라 칭한다.
패턴화 위상차재는, 예를 들어, 특허문헌 1에 개시되는 바와 같이, 중합성 액정으로 이루어지는 위상차재료를 광학패터닝함으로써 제작할 수 있다. 중합성 액정으로 이루어지는 위상차재료의 광학패터닝은, 액정패널의 배향재 형성에서 알려진 광배향기술을 이용한다. 즉, 기판 상에 광배향성의 재료로 이루어지는 도막을 마련하고, 이것에 편광방향이 상이한 2종류의 편광을 조사한다. 그리고, 액정의 배향제어방향이 상이한 2종류의 액정배향영역이 형성된 배향재로서 광배향막을 얻는다. 이 광배향막의 위에 중합성 액정을 포함하는 용액상의 위상차재료를 도포하고, 중합성 액정의 배향을 실현한다. 그 후, 배향된 중합성 액정을 경화하여 패턴화 위상차재를 형성한다.
유기EL디스플레이의 반사방지막은, 직선편광판, 1/4파장 위상차판에 의해 구성되며, 화상표시패널의 패널면을 향하는 외래광을 직선편광판에 의해 직선편광으로 변환하고, 이어지는 1/4파장 위상차판에 의해 원편광으로 변환한다. 여기서 이 원편광에 의한 외래광은, 화상표시패널의 표면 등에서 반사되나, 이 반사시에 편광면의 회전방향이 역전한다. 그 결과, 이 반사광은, 도래시와는 반대로, 1/4파장 위상차판으로부터, 직선편광판에 의해 차광되는 방향의 직선편광으로 변환된 후, 이어지는 직선편광판에 의해 차광되고, 그 결과, 외부에의 출사가 현저히 억제된다.
이 1/4파장 위상차판에 관해, 특허문헌 2에는, 1/2파장판, 1/4파장판을 조합하여 1/4파장 위상차판을 구성함으로써, 이 광학필름을 역분산특성에 의해 구성하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법의 경우, 컬러화상의 표시에 제공하는 넓은 파장대역에 있어서, 양의 분산특성에 따른 액정재료를 사용하여 역분산특성에 의해 광학필름을 구성할 수 있다.
또한 최근, 이 위상차층에 적용가능한 액정재료로서, 역분산특성을 구비하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 3, 4). 이러한 역분산특성의 액정재료에 따르면, 1/2파장판, 1/4파장판을 조합한 2층의 위상차층에 의해 1/4파장 위상차판을 구성하는 대신에, 위상차층을 단층에 의해 구성하여 역분산특성을 확보할 수 있고, 이에 따라 넓은 파장대역에 있어서 원하는 위상차를 확보하는 것이 가능한 광학필름을 간이한 구성에 의해 실현할 수 있다.
액정을 배향시키기 위해서는 배향층이 이용된다. 배향층의 형성방법으로는, 예를 들어 러빙법이나 광배향법이 알려져 있으며, 광배향법은 러빙법의 문제점인 정전기나 먼지의 발생이 없고, 정량적인 배향처리의 제어가 가능한 점에서 유용하다.
광배향법을 이용한 배향재 형성에서는, 이용가능한 광배향성의 재료로서, 측쇄에 신나모일기 및 칼콘기 등의 광이량화부위를 갖는 아크릴 수지나 폴리이미드 수지 등이 알려져 있다. 이들 수지는, 편광UV조사함으로써, 액정의 배향을 제어하는 성능(이하, 액정배향성이라고도 한다.)을 나타내는 것이 보고되어 있다(특허문헌 5 내지 특허문헌 7을 참조.).
또한, 배향층에는, 액정배향능 외에, 내용제성이 요구된다. 예를 들어, 배향층이, 위상차재의 제조과정에서 열이나 용제에 노출되는 경우가 있다. 배향층이 용제에 노출되면, 액정배향능이 현저히 저하될 우려가 있다.
이에, 예를 들어 특허문헌 8에는, 안정된 액정배향능을 얻기 위해, 광에 의해 가교반응이 가능한 구조와 열에 의해 가교하는 구조를 갖는 중합체성분을 함유하는 액정배향제, 및, 광에 의해 가교반응이 가능한 구조를 갖는 중합체성분과 열에 의해 가교하는 구조를 갖는 화합물을 함유하는 액정배향제가 제안되어 있다.
일본특허공개 2005-49865호 공보 일본특허공개 H10-68816호 공보 미국특허 제8119026호 명세서 일본특허공개 2009-179563호 공보 일본특허 제3611342호 공보 일본특허공개 2009-058584호 공보 일본특허공표 2001-517719호 공보 일본특허 제4207430호 공보
이상과 같이, 위상차재는, 배향재인 광배향막의 위에, 경화된 중합성 액정의 층을 적층하여 구성된다. 그러므로, 우수한 액정배향성과 내용제성을 양립할 수 있는 배향재의 개발이 필요시되고 있다.
그러나, 본 발명자의 검토에 따르면, 측쇄에 신나모일기나 칼콘기 등의 광이량화부위를 갖는 아크릴 수지는, 위상차재의 형성에 적용한 경우에 충분한 특성이 얻어지지 않은 것을 알았다. 특히, 이들 수지에 편광UV를 조사하여 배향재를 형성하고, 그 배향재를 이용하여 중합성 액정으로 이루어지는 위상차재를 제작하기 위해서는, 큰 편광UV노광량이 필요해진다. 그 편광UV노광량은, 통상의 액정패널용의 액정을 배향시키기에 충분한 편광UV노광량(예를 들어, 30mJ/cm2 정도.)보다 현격히 많아진다.
편광UV노광량이 많아지는 이유로는, 위상차재 형성의 경우, 액정패널용의 액정과 달리, 중합성 액정이 용액의 상태로 이용되며, 배향재의 위에 도포되는 것을 들 수 있다.
측쇄에 신나모일기 등의 광이량화부위를 갖는 아크릴 수지 등을 이용하여 배향재를 형성하고, 중합성 액정을 배향시키고자 하는 경우, 그 아크릴 수지 등에 있어서는, 광이량화반응에 의한 광가교를 행한다. 그리고, 중합성 액정용액에 대한 내성이 발현될 때까지, 큰 노광량의 편광조사를 행할 필요가 있다. 액정패널의 액정을 배향시키기 위해서는, 통상, 광배향성의 배향재의 표면만을 이량화반응하면 된다. 그러나, 상기 서술한 아크릴 수지 등의 종래 재료를 이용하여 배향재에 용제내성을 발현시키고자 하면, 배향재의 내부까지 반응을 시킬 필요가 있어, 보다 많은 노광량이 필요해진다. 그 결과, 종래 재료의 배향감도는 매우 작아진다는 문제가 있었다.
또한, 상기 서술한 종래 재료인 수지에 이러한 용제내성을 발현시키기 위해, 가교제를 첨가하는 기술이 알려져 있다. 그러나, 가교제에 의한 열경화반응을 행한 후, 형성되는 도막의 내부에는 3차원 구조가 형성되고, 광반응성은 저하되는 것을 알았다. 즉, 배향감도가 크게 저하되어, 종래 재료에 가교제를 첨가하여 사용해도, 원하는 효과는 얻지 못하고 있다.
나아가, 액정잉크에는 여러가지 유기용매가 사용되며, 광학특성의 점에서 유기용매에 대해 내성이 낮은 필름이 사용되는 경우가 있고, 필름의 보호라는 이유로, 막두께 3μm 이상의 배향막이 요구되고 있다. 특히, 액정으로서 역분산액정을 이용하는 경우는, 그 용해성을 담보하기 위해 N-메틸피롤리돈 등의 양용매를 이용할 필요가 있으므로, 그러한 양용매에 대한 용제내성이 요구되고 있다.
이상으로부터, 배향재의 배향감도를 향상시키고, 편광UV노광량을 저감할 수 있음과 함께, 양용매에 대한 내성을 부여하는 것이 가능한 광배향기술과, 그 배향재의 형성에 이용되는 광배향용 액정배향제가 요구되고 있다. 그리고, 고효율로 위상차재를 제공할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 이상의 지견이나 검토결과에 기초하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 막두께가 3μm 이상의 두께여도 우수한 배향감도, 패턴형성성 및 투명성을 가지며, 게다가, 양용매에 대한 내성을 가지고, 배향균일성도 우수한 배향재를 제공하기 위한 경화막을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은, 이하의 기재로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 제1의 태양은,
(A)광배향성기와 하이드록시기, 카르복실기 및 아미노기로부터 선택되는 어느 1개의 치환기를 갖는 화합물,
(B)방향족환을 갖는 폴리에스테르폴리올, 그리고
(C)가교제
를 함유하는 것을 특징으로 하는 경화막 형성 조성물의 도포물로부터 형성되는 건조소성막으로서, 그 막두께가 3μm 이상 20μm 이하인, 광배향성기를 갖는 경화막에 관한 것이다.
본 발명의 제1의 태양에 있어서, (A)성분의 광배향성기가 광이량화 또는 광이성화하는 구조의 관능기인 것이 바람직하다.
본 발명의 제1의 태양에 있어서, (A)성분의 광배향성기가 신나모일기인 것이 바람직하다.
본 발명의 제1의 태양에 있어서, (A)성분의 광배향성기가 아조벤젠구조의 기인 것이 바람직하다.
본 발명의 제1의 태양에 있어서, (A)성분이 2개 이상의 하이드록시기를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1의 태양에 있어서, (D)성분으로서 가교촉매를 추가로 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1의 태양에 있어서, (A)성분과 (B)성분의 비율이 질량비로 5:95 내지 60:40인 것이 바람직하다.
본 발명의 제1의 태양에 있어서, (A)성분과 (B)성분 합계량 100질량부에 기초하여, 5질량부 내지 500질량부의 (C)성분을 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1의 태양에 있어서, (A)성분의 화합물과 (B)성분의 폴리머의 합계량의 100질량부에 대해 0.01질량부 내지 20질량부의 (D)성분을 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2의 태양은, 본 발명의 제1의 태양의 경화막을 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 배향재에 관한 것이다.
본 발명의 제3의 태양은, 본 발명의 제1의 태양의 경화막을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 위상차재에 관한 것이다.
본 발명의 제1의 태양에 따르면, 막두께가 3μm 이상의 두께여도 우수한 배향감도, 패턴형성성 및 투명성을 가지며, 게다가, 배향균일성도 우수한 배향재를 제공하기 위한 경화막을 제공할 수 있다.
본 발명의 제2의 태양에 따르면, 막두께가 3μm 이상의 두께여도 우수한 배향감도, 패턴형성성 및 투명성을 가지고, 양용매에 대한 내성을 가지며, 게다가, 배향균일성도 우수한 배향재를 제공할 수 있다.
본 발명의 제3의 태양에 따르면, 알칼리유리 상에서도 높은 효율로 형성할 수 있어 광학패터닝이 가능한 위상차재를 제공할 수 있다.
<경화막 형성 조성물>
본 발명에 이용되는 경화막 형성 조성물(이하, 간단히 경화막 형성 조성물이라고도 한다)은, (A)성분인 저분자의 광배향성분과, (B)성분인 방향족환을 갖는 폴리에스테르폴리올과, (C)성분인 가교제를 함유한다. 본 발명에 이용되는 경화막 형성 조성물은, (A)성분, (B)성분, (C)성분에 더하여, 추가로, (D)성분으로서 가교촉매, (E)성분으로서 경화막의 접착성을 향상시키는 성분도 함유할 수 있다. 그리고, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 기타 첨가제를 함유할 수 있다.
이하, 각 성분의 상세를 설명한다.
<(A)성분>
본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 함유되는 (A)성분은, 상기 서술한, 저분자의 광배향성분이다.
그리고, (A)성분인 저분자의 광배향성분은, 광배향성기와 하이드록시기, 카르복실기 및 아미노기로부터 선택되는 어느 1개의 치환기를 갖는 화합물로 할 수 있다. 광배향성기와 하이드록시기, 카르복실기 및 아미노기로부터 선택되는 어느 1개의 치환기를 갖는 화합물에 있어서는, 광반응성기가 광반응성분에 있어서의 소수성의 광반응부를 구성하고, 하이드록시기 등이 친수성의 열반응부를 구성한다.
한편, 본 발명에 있어서, 광배향성기로는 광이량화 또는 광이성화하는 구조부위의 관능기를 말한다.
광이량화하는 구조부위란, 광조사에 의해 이량체를 형성하는 부위이며, 그 구체예로는 신나모일기, 칼콘기, 쿠마린기, 안트라센기 등을 들 수 있다. 이들 중, 가시광영역에서의 높은 투명성 및 광이량화반응성을 갖는 신나모일기가 바람직하다.
또한, 광이성화하는 구조부위란, 광조사에 의해 시스체와 트랜스체가 변화하는 부위이며, 그 구체예로는 아조벤젠구조, 스틸벤구조 등으로 이루어지는 부위를 들 수 있다. 이들 중, 반응성의 높이로부터 아조벤젠구조가 바람직하다. 광배향성기와 하이드록시기를 갖는 화합물은, 예를 들어, 하기 식[A1] 내지 [A5]로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pct00001
상기 식[A1] 내지 [A5] 중, A1과 A2는 각각 독립적으로, 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, X1은 단결합, 에테르결합, 에스테르결합, 아미드결합, 우레탄결합, 아미노결합 또는 그들의 조합으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 결합을 개재하여, 탄소원자수 1 내지 18의 알킬렌, 페닐렌, 비페닐렌 또는 그들의 조합으로부터 선택되는 1 내지 3의 단위가 결합하여 이루어지는 구조를 나타낸다. X2는 수소원자, 할로겐원자, 시아노기, 탄소원자수 1 내지 18의 알킬기, 페닐기, 비페닐기 또는 시클로헥실기를 나타낸다. 이 중에서도 탄소원자수 1 내지 18의 알킬기, 페닐기, 비페닐기 및 시클로헥실기는, 공유결합, 에테르결합, 에스테르결합, 아미드결합 또는 요소결합을 개재하여 결합할 수도 있다. X5는 하이드록시기, 카르복실기, 아미노기 또는 알콕시실릴기를 나타낸다. X6은 하이드록시기, 메르캅토기, 탄소원자수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소원자수 1 내지 10의 알킬티오기 또는 페닐기를 나타낸다. X7은 단결합, 탄소원자수 1 내지 20의 알킬렌기, 방향족환기, 또는, 지방족환기를 나타낸다. 이 중에서도 탄소원자수 1 내지 20의 알킬렌기는 분지상이어도 직쇄상이어도 된다. X8은 단결합, 산소원자 또는 황원자를 나타낸다.
한편, 이들 치환기에 있어서, 페닐렌, 페닐기, 비페닐렌과 비페닐기는, 탄소원자수 1 내지 4의 알킬기, 탄소원자수 1 내지 4의 알콕시기, 할로겐원자, 트리플루오로메틸기 및 시아노기로부터 선택되는 동일 또는 상이한 1 또는 복수의 치환기에 의해 치환되어 있을 수도 있다.
상기 식 중, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8은, 각각 독립적으로 수소원자, 탄소원자수 1 내지 4의 알킬기, 탄소원자수 1 내지 4의 알콕시기, 할로겐원자, 트리플루오로메틸기 또는 시아노기를 나타낸다.
(A)성분인 광배향성기와 하이드록시기를 갖는 화합물의 구체예로는, 예를 들어, 4-(8-하이드록시옥틸옥시)계피산메틸에스테르, 4-(6-하이드록시헥실옥시)계피산메틸에스테르, 4-(4-하이드록시부틸옥시)계피산메틸에스테르, 4-(3-하이드록시프로필옥시)계피산메틸에스테르, 4-(2-하이드록시에틸옥시)계피산메틸에스테르, 4-하이드록시메틸옥시계피산메틸에스테르, 4-하이드록시계피산메틸에스테르, 4-(8-하이드록시옥틸옥시)계피산에틸에스테르, 4-(6-하이드록시헥실옥시)계피산에틸에스테르, 4-(4-하이드록시부틸옥시)계피산에틸에스테르, 4-(3-하이드록시프로필옥시)계피산에틸에스테르, 4-(2-하이드록시에틸옥시)계피산에틸에스테르, 4-하이드록시메틸옥시계피산에틸에스테르, 4-하이드록시계피산에틸에스테르, 4-(8-하이드록시옥틸옥시)계피산페닐에스테르, 4-(6-하이드록시헥실옥시)계피산페닐에스테르, 4-(4-하이드록시부틸옥시)계피산페닐에스테르, 4-(3-하이드록시프로필옥시)계피산페닐에스테르, 4-(2-하이드록시에틸옥시)계피산페닐에스테르, 4-하이드록시메틸옥시계피산페닐에스테르, 4-하이드록시계피산페닐에스테르, 4-(8-하이드록시옥틸옥시)계피산비페닐에스테르, 4-(6-하이드록시헥실옥시)계피산비페닐에스테르, 4-(4-하이드록시부틸옥시)계피산비페닐에스테르, 4-(3-하이드록시프로필옥시)계피산비페닐에스테르, 4-(2-하이드록시에틸옥시)계피산비페닐에스테르, 4-하이드록시메틸옥시계피산비페닐에스테르, 4-하이드록시계피산비페닐에스테르, 계피산8-하이드록시옥틸에스테르, 계피산6-하이드록시헥실에스테르, 계피산4-하이드록시부틸에스테르, 계피산3-하이드록시프로필에스테르, 계피산2-하이드록시에틸에스테르, 계피산하이드록시메틸에스테르, 4-(8-하이드록시옥틸옥시)아조벤젠, 4-(6-하이드록시헥실옥시)아조벤젠, 4-(4-하이드록시부틸옥시)아조벤젠, 4-(3-하이드록시프로필옥시)아조벤젠, 4-(2-하이드록시에틸옥시)아조벤젠, 4-하이드록시메틸옥시아조벤젠, 4-하이드록시아조벤젠, 4-(8-하이드록시옥틸옥시)칼콘, 4-(6-하이드록시헥실옥시)칼콘, 4-(4-하이드록시부틸옥시)칼콘, 4-(3-하이드록시프로필옥시)칼콘, 4-(2-하이드록시에틸옥시)칼콘, 4-하이드록시메틸옥시칼콘, 4-하이드록시칼콘, 4’-(8-하이드록시옥틸옥시)칼콘, 4’-(6-하이드록시헥실옥시)칼콘, 4’-(4-하이드록시부틸옥시)칼콘, 4’-(3-하이드록시프로필옥시)칼콘, 4’-(2-하이드록시에틸옥시)칼콘, 4’-하이드록시메틸옥시칼콘, 4’-하이드록시칼콘, 7-(8-하이드록시옥틸옥시)쿠마린, 7-(6-하이드록시헥실옥시)쿠마린, 7-(4-하이드록시부틸옥시)쿠마린, 7-(3-하이드록시프로필옥시)쿠마린, 7-(2-하이드록시에틸옥시)쿠마린, 7-하이드록시메틸옥시쿠마린, 7-하이드록시쿠마린, 6-하이드록시옥틸옥시쿠마린, 6-하이드록시헥실옥시쿠마린, 6-(4-하이드록시부틸옥시)쿠마린, 6-(3-하이드록시프로필옥시)쿠마린, 6-(2-하이드록시에틸옥시)쿠마린, 6-하이드록시메틸옥시쿠마린, 6-하이드록시쿠마린 등을 들 수 있다.
광배향성기와 카르복실기를 갖는 화합물의 구체예로는 계피산, 페룰산, 4-니트로계피산, 4-메톡시계피산, 3,4-디메톡시계피산, 쿠마린-3-카르본산, 4-(N,N-디메틸아미노)계피산 등을 들 수 있다.
광배향성기와 아미노기를 갖는 화합물의 구체예로는 메틸-4-아미노계피산, 에틸-4-아미노계피산, 메틸-3-아미노계피산, 에틸-3-아미노계피산 등을 들 수 있다.
(A)성분인 저분자의 광배향성분은, 이상의 구체예를 들 수 있는데, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
또한, (A)성분인 광배향성분이, 광배향성기와 하이드록시기를 갖는 화합물인 경우, (A)성분으로서, 분자 내에, 광배향성기를 2개 이상 및/또는 하이드록시기를 2개 이상 갖는 화합물을 이용하는 것이 가능하다. 구체적으로는, (A)성분으로서, 분자 내에 1개의 하이드록시기와 함께 2개 이상의 광배향성기를 갖는 화합물이나, 분자 내에 1개의 광배향성기와 함께 2개 이상의 하이드록시기를 갖는 화합물이나, 분자 내에 광배향성기와 하이드록시기를 각각 2개 이상 갖는 화합물을 이용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 분자 내에 광배향성기와 하이드록시기를 각각 2개 이상 갖는 화합물에 대해서는, 그 일 예로서, 하기 식으로 표시되는 화합물을 예시할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pct00002
이러한 화합물을 적당히 선택함으로써, (A)성분인 광배향성분의 분자량을 원하는 범위의 값으로 제어하는 것이 가능해진다. 그 결과, 후술하는 바와 같이, (A)성분인 광배향성분 및 (B)성분인 폴리머와 (C)성분인 가교제가 열반응할 때에, (A)성분인 광배향성분이 승화되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물은, 경화막으로서, 광반응효율이 높은 배향재를 형성할 수 있다.
또한, 경화막 형성 조성물에 있어서의 (A)성분의 화합물로는, 광배향성기와 하이드록시기, 카르복실기 및 아미노기로부터 선택되는 어느 1개의 치환기를 갖는, 복수종의 화합물의 혼합물일 수도 있다.
<(B)성분>
본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 함유되는 (B)성분은, 방향족환을 갖는 폴리에스테르폴리올이다.
(B)성분의 특정중합체의 바람직한 일 예인 폴리에스테르폴리올로는, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 등의 방향족 다가카르본산에 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 등의 디올을 반응시킨 것을 들 수 있다. 방향족환을 갖는 폴리에스테르폴리올의 구체예로는 DIC사제 RX-4800, 쿠라레이사제 폴리올 P-520, P-1020, P-2020, P-1012, P-2012, 토소사제 닛포란 121E, 134, 179P, 131, 800, 1100, 카와사키화성공업사제 맥시몰 RDK-121, RDK-133, RDK-142, RMK-342, RFK-505, RFK-506, RFK-509, RLK-087, RLK-035 등을 들 수 있다.
(B)성분의 특정중합체의 바람직한 분자량은 중량평균분자량으로 100 내지 20,000이 바람직하고, 가교도를 올리는 점에서 바람직하게는 100 내지 10,000이고, 더욱 바람직하게는 100 내지 5,000이다.
(B)성분의 특정중합체의 바람직한 수산기가는 50 내지 1,000, 가교도를 올리는 점에서 바람직하게는 100 내지 600이다.
(B)성분의 특정중합체의 바람직한 방향환농도는 5몰% 내지 50몰%가 바람직하고, 용해성의 점에서 5몰% 내지 30몰%가 바람직하다.
본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서, (B)성분의 폴리머는, 분체형태로, 또는 정제한 분말을 후술하는 용제에 재용해한 용액형태로 이용할 수도 있다.
또한, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서, (B)성분의 폴리머는, (B)성분의 폴리머의 복수종의 혼합물일 수도 있다.
<(C)성분>
본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, (C)성분으로서 가교제를 함유한다. 보다 상세하게는, (C)성분은, 상기 서술한 (A)성분 및 (B)성분과 반응하는 가교제이다. (C)성분은, (A)성분인 화합물의 열가교성기, 및 (B)성분에 포함되는 하이드록시기와 결합한다. 그리고, 본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물은, 경화막으로서, 광반응효율이 높은 배향재를 형성할 수 있다.
(C)성분인 가교제로는, 에폭시 화합물, 메틸올 화합물 및 이소시아네이트 화합물 등의 화합물을 들 수 있는데, 바람직하게는 메틸올 화합물을 들 수 있다. 이 중에서도, (C)성분인 가교제로는, 상기 (A)성분의 열가교가능한 관능기와 가교를 형성하는 기를 2개 이상 갖는 화합물이 바람직하고, 예를 들어 메틸올기 또는 알콕시메틸기를 2개 이상 갖는 가교제인 것이 바람직하다. 이들 기를 갖는 화합물로는, 예를 들어, 알콕시메틸화글리콜우릴, 알콕시메틸화벤조구아나민 및 알콕시메틸화멜라민 등의 메틸올 화합물을 들 수 있다.
상기 서술한 메틸올 화합물의 구체예로는, 예를 들어, 알콕시메틸화글리콜우릴, 알콕시메틸화벤조구아나민, 알콕시메틸화멜라민, 테트라(알콕시메틸)비스페놀 및 테트라(하이드록시메틸)비스페놀 등의 화합물을 들 수 있다.
알콕시메틸화글리콜우릴의 구체예로는, 예를 들어, 1,3,4,6-테트라키스(메톡시메틸)글리콜우릴, 1,3,4,6-테트라키스(부톡시메틸)글리콜우릴, 1,3,4,6-테트라키스(하이드록시메틸)글리콜우릴, 1,3-비스(하이드록시메틸)요소, 1,1,3,3-테트라키스(부톡시메틸)요소, 1,1,3,3-테트라키스(메톡시메틸)요소, 1,3-비스(하이드록시메틸)-4,5-디하이드록시-2-이미다졸리논, 및 1,3-비스(메톡시메틸)-4,5-디메톡시-2-이미다졸리논 등을 들 수 있다. 시판품으로서, 올넥스재팬(주)(구 미쯔이사이텍(주))제 글리콜우릴 화합물(상품명: 사이멜(등록상표) 1170, 파우더링크(등록상표) 1174) 등의 화합물, 메틸화요소 수지(상품명: UFR(등록상표) 65), 부틸화요소 수지(상품명: UFR(등록상표) 300, U-VAN10S60, U-VAN10R, U-VAN11HV), DIC(주)(구 다이닛폰잉키화학공업(주))제 요소/포름알데히드계 수지(고축합형, 상품명: 벡카민(등록상표) J-300S, 동(同) P-955, 동 N) 등을 들 수 있다.
알콕시메틸화벤조구아나민의 구체예로는, 예를 들어, 테트라메톡시메틸벤조구아나민 등을 들 수 있다. 시판품으로서, 올넥스재팬(주)(구 미쯔이사이텍(주))제(상품명: 사이멜(등록상표) 1123), (주)산와케미칼제(상품명: 니카락(등록상표) BX-4000, 동 BX-37, 동 BL-60, 동 BX-55H) 등을 들 수 있다.
알콕시메틸화멜라민의 구체예로는, 예를 들어, 헥사메톡시메틸멜라민 등을 들 수 있다. 시판품으로서, 올넥스재팬(주)(구 미쯔이사이텍(주))제 메톡시메틸타입 멜라민 화합물(상품명: 사이멜(등록상표) 300, 동 301, 동 303, 동 350), 부톡시메틸타입 멜라민 화합물(상품명: 마이코트(등록상표) 506, 동 508), 산와케미칼사제 메톡시메틸타입 멜라민 화합물(상품명: 니카락(등록상표) MW-30, 동 MW-22, 동 MW-11, 동 MW-100LM, 동 MS-001, 동 MX-002, 동 MX-730, 동 MX-750, 동 MX-035), 부톡시메틸타입 멜라민 화합물(상품명: 니카락(등록상표) MX-45, 동 MX-410, 동 MX-302) 등을 들 수 있다.
테트라(알콕시메틸)비스페놀 및 테트라(하이드록시메틸)비스페놀의 예로는, 테트라(알콕시메틸)비스페놀A, 테트라(하이드록시메틸)비스페놀A 등을 들 수 있다.
또한, (C)성분인 가교제로는, 이러한 아미노기의 수소원자가 메틸올기 또는 알콕시메틸기로 치환된 멜라민 화합물, 요소 화합물, 글리콜우릴 화합물 및 벤조구아나민 화합물을 축합시켜 얻어지는 화합물일 수도 있다. 예를 들어, 미국특허 제6323310호에 기재되어 있는 멜라민 화합물 및 벤조구아나민 화합물로부터 제조되는 고분자량의 화합물을 들 수 있다. 상기 멜라민 화합물의 시판품으로는, 상품명: 사이멜(등록상표) 303(올넥스재팬(주)(구 미쯔이사이텍(주)) 등을 들 수 있고, 상기 벤조구아나민 화합물의 시판품으로는, 상품명: 사이멜(등록상표) 1123(올넥스재팬(주)(구 미쯔이사이텍(주)) 등을 들 수 있다.
나아가, (C)성분인 가교제로는, N-하이드록시메틸아크릴아미드, N-메톡시메틸메타크릴아미드, N-에톡시메틸아크릴아미드, N-부톡시메틸메타크릴아미드 등의 하이드록시메틸기(즉 메틸올기) 또는 알콕시메틸기로 치환된 아크릴아미드 화합물 또는 메타크릴아미드 화합물을 사용하여 제조되는 폴리머도 이용할 수 있다.
그러한 폴리머로는, 예를 들어, 폴리(N-부톡시메틸아크릴아미드), N-부톡시메틸아크릴아미드와 스티렌과의 공중합체, N-하이드록시메틸메타크릴아미드와 메틸메타크릴레이트와의 공중합체, N-에톡시메틸메타크릴아미드와 벤질메타크릴레이트와의 공중합체, 및 N-부톡시메틸아크릴아미드와 벤질메타크릴레이트와 2-하이드록시프로필메타크릴레이트와의 공중합체 등을 들 수 있다.
이러한 폴리머의 중량평균분자량(폴리스티렌환산값)은, 1,000 내지 500,000이고, 바람직하게는, 2,000 내지 200,000이고, 보다 바람직하게는 3,000 내지 150,000이고, 더욱 바람직하게는 3,000 내지 50,000이다.
이들 가교제는, 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서의 (C)성분의 가교제의 함유량은, (A)성분 및 (B)성분의 합계량 100질량부에 기초하여, 5질량부 내지 500질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10질량부 내지 400질량부이다.
<(D)성분>
본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, (A)성분, (B)성분, (C)성분에 더하여, 추가로, (D)성분으로서 가교촉매를 함유할 수 있다.
(D)성분인 가교촉매로는, 예를 들어, 산 또는 열산발생제로 할 수 있다. 이 (D)성분은, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물의 열경화반응을 촉진시키는데에 있어서 유효하다.
(D)성분으로는, 설폰산기함유 화합물, 염산 또는 그의 염, 및 프리베이크 또는 포스트베이크시에 열분해되어 산을 발생하는 화합물, 즉 온도 80℃ 내지 250℃에서 열분해되어 산을 발생하는 화합물이면 특별히 한정되는 것은 아니다.
그러한 화합물로는, 예를 들어, 염산, 메탄설폰산, 에탄설폰산, 프로판설폰산, 부탄설폰산, 펜탄설폰산, 옥탄설폰산, 벤젠설폰산, p-톨루엔설폰산, 캠퍼설폰산, 트리플루오로메탄설폰산, p-페놀설폰산, 2-나프탈렌설폰산, 메시틸렌설폰산, p-자일렌-2-설폰산, m-자일렌-2-설폰산, 4-에틸벤젠설폰산, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥탄설폰산, 퍼플루오로(2-에톡시에탄)설폰산, 펜타플루오로에탄설폰산, 노나플루오로부탄-1-설폰산, 도데실벤젠설폰산 등의 설폰산 또는 그의 수화물이나 염 등을 들 수 있다.
또한, 열에 의해 산을 발생하는 화합물로는, 예를 들어, 비스(토실옥시)에탄, 비스(토실옥시)프로판, 비스(토실옥시)부탄, p-니트로벤질토실레이트, o-니트로벤질토실레이트, 1,2,3-페닐렌트리스(메틸설포네이트), p-톨루엔설폰산피리디늄염, p-톨루엔설폰산모르포늄염, p-톨루엔설폰산에틸에스테르, p-톨루엔설폰산프로필에스테르, p-톨루엔설폰산부틸에스테르, p-톨루엔설폰산이소부틸에스테르, p-톨루엔설폰산메틸에스테르, p-톨루엔설폰산페네틸에스테르, 시아노메틸p-톨루엔설포네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸p-톨루엔설포네이트, 2-하이드록시부틸p-톨루엔설포네이트, N-에틸-p-톨루엔설폰아미드, 및 하기 식으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 3]
Figure pct00003
[화학식 4]
Figure pct00004
[화학식 5]
Figure pct00005
[화학식 6]
Figure pct00006
[화학식 7]
Figure pct00007
[화학식 8]
Figure pct00008
본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서의 (D)성분의 함유량은, (A)성분의 화합물과 (B)성분의 폴리머의 합계량의 100질량부에 대해, 바람직하게는 0.01질량부 내지 20질량부, 보다 바람직하게는 0.1질량부 내지 18질량부, 더욱 바람직하게는 0.5질량부 내지 15질량부이다. (D)성분의 함유량을 0.01질량부 이상으로 함으로써, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 충분한 열경화성 및 용제내성을 부여할 수 있고, 나아가 광조사에 대한 높은 감도도 부여할 수 있다.
<용제>
본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, 주로 용제에 용해된 용액상태로 이용된다. 그때에 사용하는 용제는, (A)성분, (B)성분 및 (C)성분, 필요에 따라 (D)성분, 및/또는, 후술하는 기타 첨가제를 용해할 수 있으면 되고, 그 종류 및 구조 등은 특별히 한정되지 않는다.
용제의 구체예로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 시클로펜탄온, 시클로헥사논, 2-부탄온, 3-메틸-2-펜탄온, 2-펜탄온, 2-헵탄온, γ-부티로락톤, 2-하이드록시프로피온산에틸, 2-하이드록시-2-메틸프로피온산에틸, 에톡시아세트산에틸, 하이드록시아세트산에틸, 2-하이드록시-3-메틸부탄산메틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 피루브산메틸, 피루브산에틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 유산에틸, 유산부틸, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 및 N-메틸피롤리돈 등을 들 수 있다.
이들 용제는, 1종 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다.
<기타 첨가제>
추가로, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 필요에 따라, 증감제, 실란커플링제, 계면활성제, 레올로지조정제, 안료, 염료, 보존안정제, 소포제, 산화방지제 등을 함유할 수 있다.
예를 들어, 증감제는, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물을 이용하여 열경화막을 형성한 후, 광반응을 촉진하는데 있어서 유효하다.
기타 첨가제의 일 예인 증감제로는, 벤조페논, 안트라센, 안트라퀴논, 티옥산톤 등 및 그의 유도체, 그리고 니트로페닐 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중, 벤조페논 유도체 및 니트로페닐 화합물이 바람직하다.
바람직한 화합물의 구체예로서 N,N-디에틸아미노벤조페논, 2-니트로플루오렌, 2-니트로플루오레논, 5-니트로아세나프텐, 4-니트로비페닐, 4-니트로계피산, 4-니트로스틸벤, 4-니트로벤조페논, 5-니트로인돌 등을 들 수 있다. 특히, 벤조페논의 유도체인 N,N-디에틸아미노벤조페논이 바람직하다.
이들 증감제는 상기한 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 증감제는 단독으로 또는 2종 이상의 화합물을 조합하여 병용하는 것이 가능하다.
본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서의 증감제의 사용비율은, (A)성분의 화합물과 (B)성분의 방향족환을 갖는 폴리에스테르폴리올의 합계질량의 100질량부에 대해 0.1질량부 내지 20질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2질량부 내지 10질량부이다.
<경화막 형성 조성물의 조제>
본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, (A)성분인 저분자의 광배향성분과, (B)성분인 방향족환을 갖는 폴리에스테르폴리올과, (C)성분인 가교제를 함유한다. 그리고, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한에 있어서, 기타 첨가제를 함유할 수 있다.
(A)성분과 (B)성분의 배합비는, 질량비로 5:95 내지 60:40이 바람직하다.
경화막의 바람직한 예는, 이하와 같다.
[1]: (A)성분과 (B)성분의 배합비가 질량비로 5:95 내지 60:40이고, (A)성분과 (B)성분의 합계량의 100질량부에 기초하여, 5질량부 내지 500질량부의 (C)성분을 함유하는 경화막 형성 조성물의 도포물로부터 형성되는 건조소성막으로서, 그 막두께가 3μm 이상 20μm 이하인, 광배향성기를 갖는 경화막.
[2]: (A)성분과 (B)성분의 합계량의 100질량부에 기초하여, 5질량부 내지 500질량부의 (C)성분, 용제를 함유하는 경화막 형성 조성물의 도포물로부터 형성되는 건조소성막으로서, 그 막두께가 3μm 이상 20μm 이하인, 광배향성기를 갖는 경화막.
[3]: (A)성분과 (B)성분의 합계량의 100질량부에 기초하여, 5질량부 내지 500질량부의 (C)성분, 0.01질량부 내지 20질량부의 (D)성분, 용제를 함유하는 경화막 형성 조성물의 도포물로부터 형성되는 건조소성막으로서, 그 막두께가 3μm 이상 20μm 이하인, 광배향성기를 갖는 경화막.
본 실시형태의 경화막 형성 조성물을 용액으로서 이용하는 경우의 배합비율, 조제방법 등을 이하에 상술한다.
본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서의 고형분의 비율은, 각 성분이 균일하게 용제에 용해되어 있는 한, 특별히 한정되는 것은 아니나, 1질량% 내지 80질량%이고, 바람직하게는 3질량% 내지 60질량%이고, 보다 바람직하게는 5질량% 내지 40질량%이다. 여기서, 고형분이란, 경화막 형성 조성물의 전체성분으로부터 용제를 제외한 것을 말한다.
본 실시형태의 경화막 형성 조성물의 조제방법은, 특별히 한정되지 않는다. 조제법으로는, 예를 들어, 용제에 용해된 (B)성분의 용액에 (A)성분, (C)성분 및 필요에 따라 (D)성분을 소정의 비율로 혼합하여, 균일한 용액으로 하는 방법, 혹은, 이 조제법의 적당한 단계에 있어서, 필요에 따라 기타 첨가제를 추가로 첨가하여 혼합하는 방법을 들 수 있다.
또한, 조제된 경화막 형성 조성물의 용액은, 구멍직경이 0.2μm 정도인 필터 등을 이용하여 여과한 후, 사용하는 것이 바람직하다.
<경화막, 배향재 및 위상차재>
본 실시형태의 경화막 형성 조성물의 용액을 기판(예를 들어, 실리콘/이산화실리콘피복기판, 실리콘나이트라이드기판, 금속, 예를 들어, 알루미늄, 몰리브덴, 크롬 등이 피복된 기판, 유리기판, 석영기판, ITO기판 등)이나 필름(예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스(TAC)필름, 시클로올레핀폴리머필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트필름, 아크릴필름 등의 수지필름) 등의 위에, 바코트, 회전도포, 흘림도포, 롤도포, 슬릿도포, 슬릿에 이은 회전도포, 잉크젯도포, 인쇄 등에 의해 도포하여 도막을 형성하고, 그 후, 핫플레이트 또는 오븐 등에서 가열건조함으로써, 경화막을 형성할 수 있다.
가열건조의 조건으로는, 경화막으로부터 형성되는 배향재의 성분이, 그 위에 도포되는 중합성 액정용액에 용출되지 않을 정도로, 경화반응이 진행되면 되고, 예를 들어, 온도 60℃ 내지 200℃, 시간 0.4분간 내지 60분간의 범위 중에서 적당히 선택된 가열온도 및 가열시간이 채용된다. 가열온도 및 가열시간은, 바람직하게는 70℃ 내지 160℃, 0.5분간 내지 10분간이다.
본 실시형태의 경화막 형성 조성물을 이용하여 형성되는 경화막의 막두께는, 예를 들어, 3μm 이상 20μm 이하이고, 사용하는 기판의 단차나 광학적, 전기적 성질을 고려하여 적당히 선택할 수 있다.
이렇게 하여 형성된 경화막은, 편광UV조사를 행함으로써 배향재, 즉, 중합성 액정 등의 액정성을 갖는 화합물을 배향시키는 부재로서 기능시킬 수 있다.
편광UV의 조사방법으로는, 통상 150nm 내지 450nm의 파장의 자외광 내지 가시광이 이용되고, 실온 또는 가열한 상태에서 수직 또는 경사방향으로부터 직선편광을 조사함으로써 행해진다.
본 실시형태의 경화막으로부터 형성된 배향재는 내용제성 및 내열성을 갖고 있으므로, 이 배향재 상에, 중합성 액정용액으로 이루어지는 위상차재료를 도포한 후, 액정의 상전이온도까지 가열함으로써 위상차재료를 액정상태로 하고, 배향재 상에서 배향시킨다. 그리고, 배향상태가 된 위상차재료를 그대로 경화시켜, 광학이방성을 갖는 층으로서 위상차재를 형성할 수 있다.
위상차재료로는, 예를 들어, 중합성기를 갖는 액정모노머 및 그것을 함유하는 조성물 등이 이용된다. 그리고, 배향재를 형성하는 기판이 필름인 경우에는, 본 실시의 형태의 위상차재를 갖는 필름은, 위상차필름으로서 유용하다. 이러한 위상차재를 형성하는 위상차재료는, 액정상태가 되어, 배향재 상에서, 수평배향, 콜레스테릭배향, 수직배향, 하이브리드배향 등의 배향상태를 취하는 것이 있으며, 각각 필요시되는 위상차에 따라 구분하여 사용할 수 있다.
또한, 3D디스플레이에 이용되는 패턴화 위상차재를 제조하는 경우에는, 본 실시형태의 경화막 조성물로부터 상기한 방법으로 형성된 경화막에, 라인앤스페이스패턴의 마스크를 개재하여 소정의 기준으로부터, 예를 들어, +45도의 방향으로 편광UV노광하고, 이어서, 마스크를 분리하고 나서 -45도의 방향으로 편광UV를 노광하여, 액정의 배향제어방향이 상이한 2종류의 액정배향영역이 형성된 배향재를 얻는다. 그 후, 중합성 액정용액으로 이루어지는 위상차재료를 도포한 후, 액정의 상전이온도까지 가열함으로써 위상차재료를 액정상태로 하고, 배향재 상에서 배향시킨다. 그리고, 배향상태가 된 위상차재료를 그대로 경화시키고, 위상차특성이 상이한 2종류의 위상차영역이 각각 복수개, 규칙적으로 배치된, 패턴화 위상차재를 얻을 수 있다.
또한, 상기와 같이 하여 형성된, 본 실시의 형태의 배향재를 갖는 2매의 기판을 이용하고, 스페이서를 개재하여 양 기판 상의 배향재가 서로 마주보도록 붙인 후, 그들 기판 사이에 액정을 주입하여, 액정이 배향된 액정표시소자로 할 수도 있다.
이에 따라, 본 실시의 형태의 경화막은, 각종 위상차재(위상차필름)나 액정표시소자 등의 제조에 호적하게 이용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 들어, 본 발명을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정하여 해석되는 것은 아니다.
[실시예에서 이용하는 약기호]
이하의 실시예에서 이용하는 약기호의 의미는, 다음과 같다.
<원료>
BMAA: N-부톡시메틸아크릴아미드
AIBN: α,α’-아조비스이소부티로니트릴
<A성분>
MCA: 4-메톡시계피산
[화학식 9]
Figure pct00009
<B성분>
APEPO: 방향족 폴리에스테르폴리올(하기 구조단위를 갖는 다가카르본산과 다가알코올로 얻어지는 액상에스테르올리고머)
[화학식 10]
Figure pct00010
(상기 식 중, R11은, C1 내지 C8의 알킬렌, R12는 방향환을 나타낸다.)
<C성분>
PC-1: 하기의 구조식으로 표시된다(n은 반복단위의 수).
[화학식 11]
Figure pct00011
<D성분>
PTSA: p-톨루엔설폰산·일수화물
<용제>
실시예 및 비교예의 각 수지조성물은 용제를 함유하고, 그 용제로서, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PM), 아세트산부틸(BA), 아세트산에틸(EA), N-메틸피롤리돈(NMP), 시클로펜탄온(CPN), 메틸에틸케톤(MEK)을 이용하였다.
<중합체의 분자량의 측정>
중합예에 있어서의 아크릴공중합체의 분자량은, (주)Shodex사제 상온겔침투크로마토그래피(GPC)장치(GPC-101), Shodex사제 컬럼(KD-803, KD-805)을 이용하여 이하와 같이 하여 측정하였다.
한편, 하기의 수평균분자량(이하, Mn이라 칭한다.) 및 중량평균분자량(이하, Mw라 칭한다.)은, 폴리스티렌환산값으로 표시하였다.
컬럼온도: 40℃
용리액: 테트라하이드로푸란
유속: 1.0mL/분
검량선작성용 표준샘플: 쇼와덴코사제 표준폴리스티렌(분자량 약 197,000, 55,100, 12,800, 3,950, 1,260, 580).
<C성분의 합성>
<중합예>
BMAA 100.0g, 중합촉매로서 AIBN 1.0g을 PM 193.5g에 용해하고, 80℃에서 20시간 반응시킴으로써 아크릴중합체용액을 얻었다. 얻어진 아크릴중합체의 Mn은 10,000, Mw는 23,000이었다. 아크릴중합체용액을 헥산 2000.0g에 서서히 적하하여 고체를 석출시키고, 여과 및 감압건조함으로써, 중합체(PC-1)를 얻었다.
<액정배향제의 조제>
<실시예 1>
(A)성분으로서 MCA 0.047g, (B)성분으로서 APEPO-1 0.065g(카와사키화성공업(주)사제 RDK-133), (C)성분으로서 중합예에서 얻은 중합체(PC-1)를 0.248g, (D)성분으로서 PTSA 0.012g을 혼합하고, 이것에 용매로서의 PM 0.764g, BA 0.984g을 첨가하여 육안으로 용해된 것을 확인하고 용액을 얻었다. 이어서, 이 얻어진 용액을 구멍직경 0.2μm의 필터로 여과함으로써, 액정배향제(A-1)를 조제하였다. 한편, 여기서 액정배향제는, 경화막 형성 조성물과 동의이다.
<실시예 2 내지 실시예 4>
하기 표 1에 나타내는 종류 및 배합량의 각 성분을 이용한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 조작하여, 각 액정배향제(A-2) 내지 (A-4)를 조제하였다.
APEPO-2: RFK-505(카와사키화성공업주식회사제)
APEPO-3: RFK-509(카와사키화성공업주식회사제)
APEPO-4: RMK-342(카와사키화성공업주식회사제)
<비교예 1 내지 비교예 2>
(B)성분에 방향환을 포함하지 않는 PEPO(폴리에스테르폴리올)를 이용하고, 하기 표 1에 나타내는 종류 및 배합량의 각 성분을 이용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 조작하여, 각 액정배향제(B-1) 내지 (B-2)를 조제하였다.
PEPO-1: 폴리라이트8651(DIC주식회사제)
PEPO-2: PLACCEL410(주식회사다이셀사제)
[표 1]
Figure pct00012
<수평배향용 중합성 액정용액의 제작>
<실시예 5>
수평배향용 중합성 액정인 LC-242 1.463g(BASF사제), 광라디칼개시제인 Irgacure907 0.029g(BASF사제), 레벨링재인 BYK-361N 0.075g을 첨가하고, 추가로 용매로서 N-메틸피롤리돈 2.776g을 첨가하고, 2시간 교반하여 육안으로 용해되어 있는 것을 확인하고, 30질량%의 중합성 액정용액LC-1을 얻었다.
<실시예 6>
실시예 5와 동일하게 조작을 행하고, 용매를 N-메틸피롤리돈으로부터 시클로펜탄온으로 변경하여, 중합성 액정용액LC-2를 얻었다.
<실시예 7>
실시예 5와 동일하게 조작을 행하고, 용매를 N-메틸피롤리돈으로부터 MEK로 변경하여, 중합성 액정용액LC-3을 얻었다.
<액정배향막의 형성 및 위상차필름의 제작>
<실시예 8>
실시예 1에서 조제한 액정배향제(A-1)를, 기판으로서의 TAC필름 상에 바코터를 이용하여 Wet막두께 30μm으로 도포하였다. 열순환식 오븐 내에서 120℃에서 1분간의 가열건조을 행하여, 필름 상에 경화막을 형성하였다. 이어서, 이 경화막 표면에 313nm의 직선편광을 10mJ/cm2의 노광량으로 수직으로 조사하여, 액정배향막을 형성하였다. 수평배향용 중합성 액정용액LC-1을, 바코터를 이용하여 상기 액정배향막 상에 Wet막두께 6μm로 도포하였다. 이어서, 핫플레이트 상에서 90℃에서 1분간의 가열건조를 행한 후, 365nm의 비편광을 300mJ/cm2의 노광량으로 수직으로 조사함으로써 중합성 액정을 경화시켜, 위상차필름을 제작하였다.
<실시예 9 내지 실시예 11>
액정배향제로서 (A-2) 내지 (A-4)를 이용하고, 실시예 8과 동일하게 조작하여, 실시예 9 내지 실시예 11의 각 위상차필름을 제작하였다.
<비교예 3 및 비교예 4>
액정배향제로서 (B-1), (B-2), 실시예 8과 동일하게 조작하여, 비교예 3 및 비교예 4의 각 위상차필름을 제작하였다.
<실시예 12 내지 실시예 15>
액정배향제로서 (A-1) 내지 (A-4), 수평배향용 중합성 액정용액LC-2를 이용하고, 실시예 8과 동일하게 조작하여, 실시예 12 내지 실시예 15의 각 위상차필름을 제작하였다.
<비교예 5 및 비교예 6>
액정배향제로서 (B-1), (B-2), 수평배향용 중합성 액정용액LC-2를 이용하고, 실시예 8과 동일하게 조작하여, 비교예 3 및 비교예 4의 각 위상차필름을 제작하였다.
<실시예 16 내지 실시예 19>
액정배향제로서 (A-1) 내지 (A-4), 수평배향용 중합성 액정용액LC-3을 이용하고, 실시예 8과 동일하게 조작하여, 실시예 16 내지 실시예 19의 각 위상차필름을 제작하였다.
<비교예 7 및 비교예 8>
액정배향제로서 (B-1), (B-2), 수평배향용 중합성 액정용액LC-3을 이용하고, 실시예 8과 동일하게 조작하여, 비교예 7 및 비교예 8의 각 위상차필름을 제작하였다.
상기에서 제작한 각 위상차필름에 대하여, 하기 방법에 의해 평가를 행하였다. 그 평가결과를 표 2에 나타낸다.
<배향성의 평가>
제작한 기판 상의 위상차필름을 한쌍의 편광판으로 끼우고, 육안에 의해 크로스니콜하에서의 위상차특성의 발현상황을 관찰하였다. 위상차가 결함없이 발현되고 있는 것을 ○, 위상차가 발현되고 있지 않은 것을 ×로 하여 「배향성」의 란에 기재하였다.
[표 2]
Figure pct00013
표 2의 결과로부터 명백한 바와 같이, 방향환함유폴리에스테르폴리올을 사용함으로써, 액정가용인 여러가지 용매에 대한 용제내성이 얻어지고, 양용매인 NMP에 대한 내성을 가지며, 양호한 배향성을 얻을 수 있음과 함께, 막두께가 3μm 이상의 후막이어도 투명성이 우수하다. 한편, 비교예에서는, NMP에 대한 내성이 얻어지지 않았다.
산업상 이용가능성
본 발명에 따른 경화막은, 액정표시소자의 액정배향막이나, 액정표시소자에 내부나 외부에 마련되는 광학이방성필름을 형성하기 위한 배향재를 형성할 수 있는 막으로서 매우 유용하며, 특히, 3D디스플레이의 패턴화 위상차재의 형성재료로서 호적하다. 나아가, 박막트랜지스터(TFT)형 액정표시소자나 유기EL소자 등의 각종 디스플레이에 있어서의 보호막, 평탄화막 및 절연막 등의 경화막, 특히, TFT형 액정소자의 층간절연막, 컬러필터의 보호막 또는 유기EL소자의 절연막으로서도 호적하다.

Claims (11)

  1. (A)광배향성기와 하이드록시기, 카르복실기 및 아미노기로부터 선택되는 어느 1개의 치환기를 갖는 화합물,
    (B)방향족환을 갖는 폴리에스테르폴리올, 그리고
    (C)가교제
    를 함유하는 것을 특징으로 하는 경화막 형성 조성물의 도포물로부터 형성되는 건조소성막으로서, 그 막두께가 3μm 이상 20μm 이하인, 광배향성기를 갖는 경화막.
  2. 제1항에 있어서,
    (A)성분의 광배향성기가 광이량화 또는 광이성화하는 구조의 관능기인 것을 특징으로 하는 경화막.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    (A)성분의 광배향성기가 신나모일기인 것을 특징으로 하는 경화막.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    (A)성분의 광배향성기가 아조벤젠구조의 기인 것을 특징으로 하는 경화막.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    (A)성분이 2개 이상의 하이드록시기를 갖는 것을 특징으로 하는 경화막.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    (D)성분으로서 가교촉매를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 경화막.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    (A)성분과 (B)성분의 비율이 질량비로 5:95 내지 60:40인 것을 특징으로 하는 경화막.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    (A)성분과 (B)성분의 합계량의 100질량부에 기초하여, 5질량부 내지 500질량부의 (C)성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 경화막.
  9. 제6항에 있어서,
    (A)성분의 화합물과 (B)성분의 폴리머의 합계량의 100질량부에 대해 0.01질량부 내지 20질량부의 (D)성분을 함유하는 경화막.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 경화막을 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 배향재.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 경화막을 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 위상차재.
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