KR20200090097A - 배향 액정 필름 및 그의 제조 방법, 및 화상 표시 장치 - Google Patents

배향 액정 필름 및 그의 제조 방법, 및 화상 표시 장치 Download PDF

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사다히로 나카니시
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

배향 액정 필름은 액정 분자가 소정 방향으로 배향한 액정층을 구비하고, 액정층은 광중합성 액정 화합물의 중합물을 포함한다. 광중합성 액정 모노머를 함유하는 액정성 조성물을 지지 기판 위에 도포하고, 지지 기판 위의 액정성 조성물을 가열하여, 액정 모노머를 액정 상태로서 배향시킨, 광조사에 의해 액정 모노머를 광경화한 후, 지지 기판 위에서 광경화 후의 배향 액정층을 가열함으로써, 배향 액정 필름이 얻어진다.

Description

배향 액정 필름 및 그의 제조 방법, 및 화상 표시 장치{ALIGNED LIQUID CRYSTAL FILM AND PRODUCTION METHOD THEREOF, AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 분자가 배향한 배향 액정 필름, 및 그의 제조 방법, 및 당해 배향 액정 필름을 구비하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 광학 보상, 유기 EL 소자의 외광 반사 방지 등의 기능을 갖는 광학 필름으로서, 액정성 화합물이 소정 방향으로 배향한 액정 필름(배향 액정 필름)이 이용되고 있다. 배향 액정 필름은 폴리머의 연신 필름에 비하여 복굴절이 크기 때문에 박형화나 경량화에 유리하다.
액정성 화합물은 기판 위에 도포할 시의 전단력이나 배향막의 배향 규제력 등에 의해, 액정 분자를 소정 방향으로 배향시키는 것이 가능하고, 다양한 광학 이방성을 갖는 배향 액정 필름이 얻어진다. 예컨대, 정(正)의 굴절률 이방성을 갖는 네마틱 액정 분자를 기판면에 평행으로 배향시킨 호모지니어스 배향 액정 필름은, nx>ny=nz의 굴절률 이방성을 갖는 포지티브 A 플레이트로서 이용할 수 있다(예컨대 특허문헌 1). 또한, 정의 굴절률 이방성을 갖는 네마틱 액정 분자를 기판면의 법선 방향(두께 방향)으로 배향시킨 호메오트로픽 배향 액정 필름은, 두께 방향의 굴절률(이상광 굴절률)(nz)가 면내의 굴절률(상광 굴절률)(nx 및 ny)보다도 크고, nz>nx=ny의 굴절률 이방성을 갖는 포지티브 C 플레이트로서 이용할 수 있다(예컨대 특허문헌 2). 배향 제어에 의해, 액정 분자가 경사 배향이나 비틀림 배향한 배향 액정 필름을 형성할 수도 있다. 또한, 네마틱 액정 이외에 스멕틱 액정이나 콜레 스테릭 액정을 이용하여 배향 액정 필름을 형성할 수도 있다.
서모트로픽 액정을 이용하는 경우는, 액정성 화합물을 포함하는 용액(액정성 조성물)을 기판 위에 도포하고, 조성물 중에 포함되는 화합물이 액정 상태가 되도록 가열하여 액정 분자를 배향시킨다. 액정성 조성물이 광중합성을 갖는 액정성 화합물(액정 모노머)을 포함하는 경우는, 액정 분자를 배향시킨 후, 광 조사에 의해 액정 모노머를 경화함으로써 배향 상태가 고정된다.
일본 공개특허공보 제2010-270108호 일본 공개특허공보 제2002-333642호
액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치 등의 화상 표시 장치에는, 보다 높은 내구성이 요구되도록 되어 있고, 화상 표시 장치를 구성하는 광학 부재는 고온 환경에 장시간 폭로된 경우에도, 광학 특성의 변화가 작을 것이 요구되고 있다. 액정 분자를 배향시킨 후에 광경화한 배향 액정 필름은 배향 상태로 분자가 고정되어 있고, 가열하여도 상전이가 생기지 않기 때문에, 일반적으로는 높은 가열 내구성을 갖는다고 생각되고 있다. 그러나, 본 발명자의 검토에 의하면, 광경화에 의해 배향 상태가 고정된 배향 액정 필름이어도, 고온에서의 내구성이 충분하지 않은 경우가 있는 것이 판명되었다.
상기를 감안하여, 본 발명은 고온 환경에 장시간 폭로된 경우에도 광학 특성의 변화가 작고, 가열 내구성이 우수한 배향 액정 필름의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 배향 액정 필름은 액정 분자가 소정 방향으로 배향한 액정층을 구비하고, 액정층은 광중합성 액정 화합물의 중합물을 포함한다. 액정층에서의 액정 분자의 배향은 예컨대, 호모지니어스 배향 또는 호메오트로픽 배향이다. 액정 분자의 배향은 이들에 한정되지 않고, 경사 배향, 비틀림 배향 등이어도 된다.
배향 액정 필름은 광중합성 액정 모노머를 함유하는 액정성 조성물을 지지 기판 위에 도포하고, 지지 기판 위의 액정성 조성물을 가열하여, 액정 모노머를 액정 상태로서 배향시키고, 광 조사에 의해 액정 모노머를 광경화한 후, 지지 기판 위에서 광경화 후의 배향 액정층을 가열함으로써 얻어진다. 광경화 후의 액정층을 가열 처리함으로써 배향 액정 필름의 가열 내구성을 향상할 수 있다.
지지 기판으로서 수지 필름을 이용하여도 된다. 지지 기판은 액정성 조성물을 도포하는 면에 배향막을 구비하고 있지 않은 것이어도 된다. 지지 기판은 연신 필름이어도 된다. 가열 처리 후의 액정층은 지지 기판으로부터 박리하여 다른 기판 위에 전사하여도 된다.
광경화 후의 가열 처리에서의 가열 온도는, 예컨대 80∼150℃이어도 된다. 광경화 후의 액정층은 40℃ 이상, 또한 광경화 전의 액정층(액정성 조성물)의 등방 상전이 온도 미만의 온도 영역에, 시차 주사 열량 분석(DSC)의 승온 곡선의 흡열 피크, 또는 DSC의 미분 곡선인 DDSC의 극대 또는 극소를 갖고 있어도 된다. 광경화 후의 액정층이 등방 상전이 온도보다도 저온에 흡열 피크, 또는 DDSC의 극대 또는 극소를 갖는 경우, 이들 온도보다도 고온에서 가열 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 가열 처리에서의 가열 온도는 광경화 전의 액정층의 등방 상전이 온도보다도 저온이어도 된다. 가열 처리에서의 가열 시간은, 예컨대 10초∼10분 정도이다.
액정층은 40℃ 이상 또한 등방 상전이 온도 미만의 온도 영역에 DSC의 승온 곡선이 흡열 피크를 갖지 않는 것이 바람직하다. DSC의 승온 곡선이 흡열 피크 또는 발열 피크를 갖는지 아닌지는, DDSC에 기초하여 판정할 수 있다. 소정의 온도 영역에서, 온도차가 10℃ 이내이고, 또한 DDSC의 차가 30㎼/mg/분 이상인 극대와 극소의 조합을 나타내지 않는 경우에, 흡열 피크 및 발열 피크를 갖지 않는다고 판정할 수 있다. 상기와 같이, 광경화 후의 액정층을 소정 온도 이상에서 가열 처리함으로써, 등방 상전이 온도 미만의 온도 영역에 발열 피크 및 흡열 피크를 나타내지 않는 액정층이 얻어진다.
본 발명의 배향 액정 필름은 가열 내구성이 우수하고, 고온 환경에 장시간 폭로된 경우에도 리터데이션(retardation)의 변화가 작다. 따라서, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치 등의 화상 표시 장치용 광학 부재로서 바람직하게 이용된다.
도 1은 지지 기판 위의 액정층을 다른 기판 위에 전사하는 과정(process)의 일례를 나타내는 도이다.
도 2는 예 1의 배향 액정 필름의 DSC 승온 차트이다.
도 3은 예 2의 배향 액정 필름의 DSC 승온 차트이다.
배향 액정 필름은 액정 분자가 소정 방향으로 배향한 액정층을 구비한다. 액정층은 광중합성 액정 화합물의 중합물을 포함한다. 배향 액정 필름은 지지 기판 위에 액정성 조성물을 도포하고, 액정성 조성물을 가열하여 액정성 화합물을 소정 방향으로 배향시키며, 광 조사에 의해 액정성 화합물을 중합 또는 가교함으로써 얻어진다.
<액정성 조성물>
액정성 조성물은 가열에 의해 액정성을 발현하는 서모트로픽 액정이다. 서모트로픽 액정은 온도 변화에 따라서, 결정상, 액정상, 등방상의 상전이가 생긴다. 액정성 조성물에 포함되는 액정성 화합물은 네마틱 액정, 스멕틱 액정 및 콜레스테릭 액정의 어느 것이어도 된다. 네마틱 액정에 카이랄제를 첨가하여 콜레스테릭 배향성을 갖게 하여도 된다.
액정성 조성물은 적어도 1종의 광중합성 액정 화합물을 포함한다. 광중합성 액정 화합물(모노머)은 1분자 중에 메소겐기와 적어도 1개의 광중합성 관능기를 갖는다. 액정 모노머가 액정성을 나타내는 온도(액정 상전이 온도)는 40∼200℃가 바람직하고, 50∼150℃가 보다 바람직하며, 55∼100℃가 더욱 바람직하다.
액정 모노머의 메소겐기로서는 비페닐기, 페닐벤조에이트기, 페닐시클로헥산기, 아족시벤젠기, 아조메틴기, 아조벤젠기, 페닐피리미딘기, 디페닐아세틸렌기, 디페닐벤조에이트기, 비시클로헥산기, 시클로헥실벤젠기, 터페닐기 등의 환상 구조를 들 수 있다. 이들 환상 단위의 말단은 시아노기, 알킬기, 알콕시기, 할로겐기 등의 치환기를 갖고 있어도 된다.
광중합성 관능기로서는 (메트)아크릴로일기, 에폭시기, 비닐에테르기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, (메트)아크릴로일기가 바람직하다. 광중합성 액정 모노머는 1분자 중에 2 이상의 광중합성 관능기를 갖는 것이 바람직하다. 2 이상의 광중합성 관능기를 포함하는 액정 모노머를 이용함으로써, 광경화 후의 액정층에 가교 구조가 도입되기 때문에, 배향 액정 필름의 내구성이 향상하는 경향이 있다.
광중합성 액정 모노머로서는 임의의 적절한 액정 모노머가 채용될 수 있다. 예컨대, 국제 공개 제00/37585호, 미국 특허 제5211877호, 미국 특허 제4388453호, 국제 공개 제93/22397호, 유럽 특허 제0261712호, 독일 특허 제19504224호, 독일 특허 제4408171호, 영국 특허 제2280445호, 일본 공개특허공보 제2017-206460호, 국제 공개 제2014/126113호, 국제 공개 제2016/114348호, 국제 공개 제2014/010325호, 일본 공개특허공보 제2015-200877호, 일본 공개특허공보 제2010-31223호, 국제 공개 제2011/050896호, 일본 공개특허공보 제2011-207765호, 일본 공개특허공보 2010-31223호, 일본 공개특허공보 제2010-270108호, 국제 공개 제2008/119427호, 일본 공개특허공보 제2008-107767호, 일본 공개특허공보 제2008-273925호, 국제 공개 제2016/125839호, 일본 공개특허공보 제2008-273925호 공보 등에 기재된 화합물을 들 수 있다. 액정 모노머의 선택에 의해, 복굴절의 발현성이나 리터데이션의 파장 분산을 조정할 수도 있다.
1분자 중에 메소겐기와 복수의 (메트)아크릴로일기를 갖는 광중합성 액정 모노머의 일례로서, 하기의 일반식(IV)로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00001
식(IV)에서, R은 수소 원자 또는 메틸기이고, A 및 D는 각각 독립적으로 1,4-페닐렌기 또는 1,4-시클로헥실렌기이며, B는 1,4-페닐렌기, 1,4-시클로헥실렌기, 4,4'-비페닐렌기 또는 4,4'-비시클로헥실렌기이고, Y 및 Z는 각각 독립적으로 -COO-, -OCO- 또는 -O-이다. g 및 h는 각각 독립적으로 2∼6의 정수이다.
상기 일반식(IV)로 나타내는 광중합성 액정 모노머의 시판품으로서는, BASF 제조의 'Paliocolor LC242'를 예시할 수 있다.
액정성 조성물에는, 액정 모노머에 더하여, 액정 모노머의 소정 방향으로의 배향을 제어하는 화합물이 포함되어 있어도 된다. 액정성 조성물에 액정 모노머의 배향을 제어하는 화합물이 포함되는 것에 의해, 배향막을 구비하고 있지 않은 지지 기판을 이용한 경우에도, 액정 분자가 소정 방향으로 배향한 액정층을 형성할 수 있다.
액정 모노머의 배향을 제어하기 위한 화합물은, 폴리머이어도 되고 저분자량 화합물이어도 된다. 예컨대, 액정 모노머를 호메오트로픽 배향시키기 위해서는, 액정성 조성물에 측쇄형 액정 폴리머가 포함되어 있는 것이 바람직하다.
측쇄형 액정 폴리머는 호모폴리머이어도 되고, 코폴리머이어도 된다. 측쇄형 액정 폴리머는 액정성 프래그먼트 측쇄를 갖는 모노머 유닛만을 포함하고 있어도 되고, 액정성 프래그먼트 측쇄를 갖는 모노머 유닛에 더하여, 측쇄에 액정성 프래그먼트를 갖고 있지 않은 모노머 유닛을 포함하고 있어도 된다. 측쇄에 액정성 프래그먼트를 갖고 있지 않은 모노머 유닛으로서는, 측쇄를 갖지 않는 모노머 유닛 및 측쇄에 비액정성 프래그먼트를 갖는 모노머 유닛을 들 수 있다.
폴리머가 측쇄에 액정성 프래그먼트를 가짐으로써, 액정성이 발현하고 액정성 조성물을 소정 온도로 가열한 때에, 폴리머의 소정 방향으로의 배향이 촉진되는 경향이 있다. 또한, 폴리머가 측쇄에 비액정성 프래그먼트를 가짐으로써, 폴리머와 함께 액정성 조성물 중에 포함되는 광중합성 액정 모노머를 호메오트로픽 배향시키는 배향력이 작용한다. 측쇄형 액정 폴리머의 배향에 부수하여 액정 모노머를 배향시키고, 이 배향 상태를 고정함으로써, 호메오트로픽 배향 액정 필름이 얻어진다.
액정성 프래그먼트 측쇄를 갖는 모노머로서는, 메소겐기를 포함하는 네마틱 액정성의 치환기를 갖는 중합성 화합물을 들 수 있다. 메소겐기로서는 액정 모노머의 메소겐기로서 먼저 예시한 것을 들 수 있다. 그 중에서도, 메소겐기로서 비페닐기 또는 페닐벤조에이트기를 갖는 것이 바람직하다.
비액정성 프래그먼트 측쇄를 갖는 모노머로서는, 탄소수 7 이상의 장쇄 알킬 등의 직쇄상의 치환기를 갖는 중합성 화합물을 들 수 있다. 액정성 모노머 및 비액정성 모노머의 중합성 관능기로서는, 예컨대 (메트)아크릴로일기를 들 수 있다.
측쇄형 액정 폴리머로서는 일반식(I)로 나타내는 액정성 모노머 유닛과 일반식(II)로 나타내는 비액정성 모노머 유닛을 갖는 코폴리머가 바람직하게 이용된다.
Figure pat00002
Figure pat00003
식(I)에서, R1은 수소 원자 또는 메틸기이고, R2은 시아노기, 플루오로기, 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 탄소수 1∼6의 알콕시기이며, X1는 -CO2- 또는 -OCO-이다. a는 1∼6의 정수이고, b 및 c는 각각 독립적으로 1 또는 2이다.
식(II)에서, R3은 수소 원자 또는 메틸기이고, R4는 탄소수 7∼22의 알킬기, 탄소수 1∼22의 플루오로알킬기, 또는 하기 일반식(III)로 나타내는 기이다.
Figure pat00004
식(III)에서, R5은 탄소수 1∼5의 알킬기이고, d는 1∼6의 정수이다.
측쇄형 액정 폴리머에서의 액정성 모노머 유닛과 비액정성 모노머 유닛의 비율은 특별히 한정되지 않지만, 비액정성 모노머 유닛의 비율이 적은 경우는 측쇄형 액정 폴리머의 배향에 따른 액정 모노머의 배향이 불충분하게 되고, 광경화 후의 액정층의 배향이 불균일하게 되는 경우가 있다. 한편, 액정성 모노머 유닛의 비율이 적은 경우는, 측쇄형 액정 폴리머가 액정 모노 도메인 배향성을 나타내기 어려워진다. 따라서, 액정성 모노머 유닛과 비액정성 모노머 유닛의 합계에 대한 비액정성 모노머의 비율은 몰 비로 0.01∼0.8이 바람직하고, 0.1∼0.6이 보다 바람직하며, 0.15∼0.5가 더욱 바람직하다. 액정성 조성물의 성막성과 배향성을 양립하는 관점에서, 측쇄형 액정 폴리머의 중량 평균 분자량은 2000∼100000 정도가 바람직하고, 2500∼50000 정도가 보다 바람직하다.
측쇄형 액정 폴리머는 각종 공지의 방법에 의해 중합할 수 있다. 예컨대, 모노머 유닛이 중합성 관능기로서 (메트)아크릴로일기를 갖는 경우는, 광 또는 열을 이용한 라디칼 중합에 의해 액정성 프래그먼트 및 비액정성 프래그먼트를 갖는 측쇄형 액정 폴리머가 얻어진다.
액정성 조성물 중의 액정 모노머와 다른 화합물의 비율은 특별히 제한되지 않는다. 내구성이 높은 배향 액정 필름을 얻는 관점에서는, 액정 모노머의 함유량이 다른 화합물의 함유량보다도 많은 것이 바람직하다. 액정 모노머와 액정 폴리머를 포함하는 액정성 조성물에서는, 내구성이 높고 또한 배향 균일성인 고배향 액정 필름을 얻는 관점에서, 액정 모노머의 함유량(중량)은 액정 폴리머의 함유량의 1.5배 이상이 바람직하고, 2배 이상이 보다 바람직하다.
액정성 조성물은 광중합 개시제를 포함하고 있어도 된다. 자외선 조사에 의해 액정 모노머를 경화하는 경우는, 광경화를 촉진하기 위하여 액정성 조성물은 광 조사에 의해 라디칼을 생성하는 광중합 개시제(광 라디칼 발생제)를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 액정 모노머의 종류(광중합성 관능기의 종류)에 따라서, 광 양이온 발생제나 광 음이온 발생제를 이용하여도 된다. 광중합 개시제의 사용량은 액정 모노머 100중량부에 대하여 0.01∼10중량부 정도이다. 광중합 개시제 이외에 증감제 등을 이용하여도 된다.
액정 모노머와 필요에 따라서 각종의 배향 제어제, 중합 개시제 등을 용매와 혼합함으로써 액정성 조성물을 조제할 수 있다. 용매는 액정 모노머를 용해 가능하고, 또한 기판을 침식하지 않는(또는 침식성이 낮은) 것이면 특별히 제한되지 않으며, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 디클로로에탄, 테트라클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 클로로벤젠, 오르토디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류; 페놀, 파라클로로페놀 등의 페놀류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메톡시벤젠, 1,2-디메톡시벤젠 등의 방향족 탄화수소류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈 등의 케톤계 용매; 초산에틸, 초산부틸 등의 에스테르계 용매; t-부틸알코올, 글리세린, 에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 2-메틸-2,4-펜탄디올 등의 알코올계 용매; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드계 용매; 아세토니트릴, 부티로니트릴 등의 니트릴계 용매; 디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라히드로푸란 등의 에테르계 용매; 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등을 들 수 있다. 2종 이상의 용매의 혼합 용매를 이용하여도 된다.
액정성 조성물의 고형분 농도는 통상적으로 5∼60중량% 정도이다. 액정성 조성물은 계면활성제나 레벨링제 등의 첨가제를 포함하고 있어도 된다.
<지지 기판>
액정성 조성물을 도포하는 지지 기판으로서는 유리판, 금속판, 금속 벨트, 수지 필름 기판 등을 들 수 있다. 지지 기판은 제1 주면 및 제2 주면을 갖고, 제1 주면 위에 액정성 조성물을 도포한다.
지지 기판으로서 필름 기판을 이용함으로써, 기판 위로의 액정성 조성물의 도포로부터 액정 모노머의 광경화, 및 그 후의 가열 처리까지의 일련의 공정을 롤투롤에 의해 실시할 수 있기 때문에, 배향 액정 필름의 생산성을 향상할 수 있다. 필름 기판을 구성하는 수지 재료는 액정성 조성물의 용매에 용해하지 않고, 또한 액정성 조성물을 배향시키기 위한 가열 시의 내열성을 갖고 있으면 특별히 제한되지 않으며, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀; 노보넨계 폴리머 등의 환상 폴리올레핀; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 폴리머; 아크릴계 폴리머; 스티렌계 폴리머; 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
지지 기판은 액정 분자를 소정 방향으로 배향시키기 위한 배향능을 갖고 있어도 된다. 예컨대, 지지 기판으로서 연신 필름을 이용함으로써, 그 연신 방향에 따라서 액정 분자를 호모지니어스 배향시키는 것이 가능하다. 연신 필름의 연신율은 배향능을 발휘할 수 있는 정도이면 되고, 예컨대 1.1배∼5배 정도이다. 연신 필름은 2축 연신 필름이어도 된다. 2축 연신 필름이어도, 종방향과 횡방향의 연신 배율이 상이한 것을 이용하면, 연신 배율이 큰 방향을 따라서 액정 분자를 배향시킬 수 있다.
지지 기판은 제1 주면에 배향막을 구비하는 것이어도 된다. 배향막은 액정성 화합물의 종류나 기판의 재질 등에 따라서 적의 적절한 것을 선택하면 된다. 액정 분자를 소정 방향으로 호모지니어스는 이행시키기 위한 배향막으로서는, 폴리이미드계나 폴리비닐알코올계의 배향막을 러빙 처리한 것이 바람직하게 이용된다. 또한, 광 배향막을 이용하여도 된다. 배향막을 설치하지 않고, 지지 기판으로서의 수지 필름에 러빙 처리를 실시하여도 된다.
지지 기판은 액정 분자를 호메오트로픽 배향시키기 위한 배향막을 구비하고 있어도 된다. 호메오트로픽 배향성의 배향막(수직 배향막)을 형성하기 위한 배향제로서는 레시틴, 스테아린산, 헥사데실트리메틸암모늄브로마이드, 옥타데실아민하이드로클로라이드, 일 염기성 카복실산 크롬 착체, 실란 커플링제나 실록산 화합물 등의 유기실란, 퍼플루오로디메틸시클로헥산, 테트라플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 등을 들 수 있다.
상기와 같이 액정성 조성물이 광중합성 액정 화합물에 더하여, 액정의 소정 방향으로의 배향을 촉진하는 화합물을 포함하고 있는 경우는, 배향막을 설치하고 있지 않은 기판을 이용한 경우에도, 호메오트로픽 배향 액정 필름을 형성할 수 있다. 배향막을 필요로 하지 않음으로써, 지지 기판의 범용성이 높아짐과 함께, 공정을 간략화하고 제조 비용을 저감할 수 있다.
<지지 기판 위에서의 배향 액정 필름의 형성>
(도포 및 배향)
지지 기판의 제1 주면 위에 액정성 조성물을 도포하고, 가열에 의해 액정성 화합물을 액정 상태로 하여 배향시킨다.
지지 기판 위에 액정성 조성물을 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 스핀 코트, 다이 코트, 키스 롤 코트, 그라비어 코트, 리버스 코트, 스프레이 코트, 마이어 바 코트, 나이프 롤 코트, 에어 나이프 코트 등을 채용할 수 있다. 용액을 도포 후, 용매를 제거함으로써 지지 기판 위에 액정성 조성물층이 형성된다. 도포 두께는 용매를 건조 후의 액정성 조성물층의 두께(배향 액정 필름의 두께)가 0.1∼20㎛ 정도가 되도록 조정하는 것이 바람직하다.
지지 기판 위에 형성된 액정성 조성물층을 가열하여 액정상으로 함으로써, 액정성 화합물이 배향된다. 구체적으로는, 액정성 조성물을 지지 기판 위에 도포 후, 액정성 조성물의 N(네마틱상)-I(등방성 액체상) 전이 온도(이하, N-I 전이 온도라고 생략함) 이상으로 가열하여, 액정 조성물을 등방상 액체 상태로 한다. 그로부터, 필요에 따라 서냉하여 네마틱상을 발현시킨다. 이 때, 일단 액정상을 나타내는 온도로 유지하고, 액정상 도메인을 성장시켜 모노 도메인으로 하는 것이 바람직하다. 또는, 액정성 조성물을 지지 기판 위에 도포 후, 네마틱상이 발현하는 온도 범위 내에서 온도를 일정 시간 유지하여 액정 분자를 소정 방향으로 배향시켜도 된다.
액정성 화합물을 소정 방향으로 배향시킬 때의 가열 온도는 액정성 조성물의 종류에 따라서 적절히 선택하면 되고, 통상적으로 40∼200℃ 정도이다. 가열 온도가 과도하게 낮으면 액정상으로의 전이가 불충분하게 되는 경향이 있고, 가열 온도가 과도하게 높으면 배향 결함이 증가하는 경우가 있다. 가열 시간은 액정상 도메인이 충분히 성장하도록 조정하면 되고, 통상적으로 30초∼30분 정도이다.
가열에 의해 액정성 화합물을 배향시킨 후, 유리 전이 온도 이하의 온도로 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각 방법은 특별히 제한되지 않고, 예컨대 가열 분위기로부터 실온으로 취출하면 된다. 공냉, 수냉 등의 강제 냉각을 행하여도 된다.
(도포 및 배향)
액정층에 광 조사를 행함으로써, 광중합성 액정 화합물(액정 모노머)이 액정 규칙성을 가진 상태에서 광경화가 행하여진다. 조사광은 광중합성 액정 화합물을 중합시키는 것이 가능하면 되고, 통상적으로는 파장 250∼450nm의 자외 또는 가시광이 이용된다. 액정성 조성물이 광중합 개시제를 포함하는 경우는, 광중합 개시제가 감도를 갖는 파장의 광을 선택하면 된다. 조사 광원으로서는 저압 수은 램프, 고압 수은 램프, 초고압 수은 램프, 메탈할라이드 램프, 크세논 램프, LED, 블랙 라이트, 케미칼 램프 등이 이용된다. 광경화 반응을 촉진하기 위해, 광 조사는 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다.
조사 강도는 액정성 조성물의 조성이나 광중합 개시제의 첨가량 등에 따라서 적절히 조정하면 된다. 조사 에너지(적산 조사 광량)은 통상적으로 20∼10000mJ/cm2 정도이고, 50∼5000mJ/cm2가 바람직하며, 100∼800mJ/cm2가 보다 바람직하다. 광경화 반응을 촉진하기 위해, 가열 조건 하에서 광 조사를 실시하여도 된다.
광 조사에 의해 액정 모노머를 광경화한 후의 중합물은 비액정성이고, 온도 변화에 의한 액정상, 유리상, 액정상의 전이가 생기지 않는다. 따라서, 액정 모노머를 소정 방향으로 배향시킨 상태에서 광경화한 액정층은 온도 변화에 따른 분자 배향의 변화가 생기기 어렵다. 또한, 배향 액정 필름은 비액정 재료를 포함하는 필름에 비하여 복굴절이 현격히 크기 때문에, 소망하는 리터데이션을 갖는 광학 이방성 소자의 두께를 현격히 작게할 수 있다. 배향 액정 필름(액정층)의 두께는 목적으로 하는 리터데이션값 등에 따라서 설정하면 되고, 통상적으로 0.1∼20㎛ 정도이며, 0.2∼10㎛가 바람직하고, 0.5∼7㎛가 보다 바람직하다.
(가열 처리)
상기와 같이, 광경화 후의 액정층은 가열하여도 상전이가 생기지 않기 때문에, 미경화의 배향 액정층에 비하면 열 안정성이 우수하다. 그러나 광경화 후의 액정층을 고온 환경에 장시간 폭로하면, 광학 특성이 변화하는 경우가 있고, 가열 내구성 향상의 여지가 있다.
본 발명에서는 광경화 후의 액정층을 지지 기판 위에서 가열함으로써, 가열 내구성을 향상할 수 있다. 후술하는 비교예 1 및 비교예 2에 나타내는 바와 같이, 광경화 후의 액정층은 시차 주사 열 분석(DSC)의 승온 곡선에서 등방 상전이 온도 미만의 온도 영역에 흡열 피크를 갖는 경우가 있다. 이 흡열 피크 온도보다도 고온에서 가열 처리를 실시함으로써 액정층의 가열 내구성이 향상한다. 또한, 등방 상전이 온도란, 액정층을 광경화하기 전의 등방 상전이 온도이다(이하 동일). 광경화 후의 액정층은 일반적으로는 등방 상전이 온도를 나타내지 않는다.
가열 처리에 의해 내구성이 향상하는 이유는 정확하지 않지만, 광경화 후의 액정층에 잔존하고 있는 미경화 또는 3차원 네트워크 구조의 형성이 불충분한 액정 성분이나 첨가제 등이, 가열에 의해 안정화되기 때문이라고 생각된다. DSC의 흡열 피크는 이 안정화 시의 흡열에 대응하고 있다고 생각된다.
DSC의 승온 곡선에서의 흡열 피크는 일반적으로는 승온 곡선이 극소가 되는 온도이다. 등방 상전이 온도보다도 저온의 영역에 복수의 흡열 피크가 복수 존재하는 경우는, 어느 1개의 흡열 피크 온도보다도 높은 온도에서 가열 처리를 행하면 된다. 등방 상전이 온도에 가장 가까운 흡열 피크 온도보다도 높은 온도에서 가열 처리를 행하는 것이 특히 바람직하다. DSC의 승온 곡선이 등방 상전이 온도보다도 저온에 발열 피크를 갖는 경우는 발열 피크보다도 높은 온도에서 가열 처리를 실시하여도 된다.
실온(25℃ 부근)으로부터 승온하여 DSC 측정을 실시한 경우, 측정 개시 직후는 베이스 라인이 불안정하기 때문에, 승온 곡선에 피크가 나타나는 경우가 있지만, 40℃ 미만의 온도 영역에서의 피크는 무시하여도 된다. DSC의 승온 곡선의 베이스 라인이 기울어져 있는 경우는, 흡열 또는 발열 피크가 존재하여도 승온 곡선이 극대 및 극소를 나타내지 않는 경우가 있다. DSC의 승온 곡선이 흡열 또는 발열 피크를 갖고 있는지 아닌지는 승온 곡선의 미분 곡선인 DDSC로부터 판단하여도 된다. DSC의 승온 곡선의 베이스 라인의 기울기의 유무나 정도에 관계없이, 흡열 피크 또는 발열 피크가 존재하는 경우는 흡열 또는 발열의 개시 온도 근방 및 종료 온도 근방에서, DDSC가 극대 또는 극소를 나타낸다.
승온 곡선의 DDSC에서의 극대치 및 극소치가 흡열 또는 발열 피크에 해당하는지 아닌지는, 극대 온도와 극소 온도와의 온도차 및 DDSC의 극대치와 극소치의 차에 기초하여 판단한다. 즉. 온도차가 10℃ 이내의 범위에 DDSC의 극대와 극소가 존재하고, 또한 DDSC의 극대치와 DDSC의 극소치와의 차가 30㎼/mg/분 이상인 경우에, 흡열 또는 발열 피크가 존재한다고 판단할 수 있다.
가열 처리에서의 가열 온도는 DDSC의 극대 온도 또는 극소 온도보다도 고온인 것이 바람직하다. 극대와 극소가 존재하는 경우는 고온 측의 극치를 나타내는 온도보다도 고온에서 가열 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
가열 처리에서의 가열 온도는 80℃ 이상이 바람직하고, 90℃ 이상이 보다 바람직하다. DSC의 승온 곡선에 흡열 피크 및/또는 발열 피크가 존재하는 경우는, 당해 피크 온도보다도 고온에서, 또한 80℃ 이상에서 가열 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
가열 처리 온도의 상한은 특별히 한정되지 않고, 지지 기판이 내열성을 갖는 범위에서 선택하면 된다. 지지 기판이 수지 필름인 경우는, 지지 기판의 내열성 등의 관점에서, 가열 온도는 150℃ 이하가 바람직하고, 120℃ 이하가 보다 바람직하며, 110℃ 이하가 더욱 바람직하다.
가열 처리에서의 온도는, 액정성 조성물의 등방 상전이 온도보다 저온이어도 된다. 상기와 같이, 등방 상전이 온도보다도 저온에 DSC의 피크가 존재하는 경우는, 그 온도 이상에서 가열을 행하면 액정층의 가열 내구성을 향상할 수 있기 때문에 등방 상전이 온도까지 가열할 필요는 없다.
가열 처리 시간은 특별히 한정되지 않지만, 가열 처리에 의한 내열성 향상 효과를 충분히 발휘하기 위해서는 상기의 온도 범위에서의 가열 시간이 10초 이상인 것이 바람직하고, 30초 이상인 것이 보다 바람직하며, 1분 이상인 것이 더욱 바람직하다. 가열 온도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 생산성의 관점에서 10분 이하가 바람직하고, 8분 이하가 보다 바람직하다.
가열 처리 후의 액정층은 40℃ 이상, 또한 액정층의 등방 상전이 온도 미만의 영역에, DSC의 승온 곡선이 발열 피크 및 흡열 피크를 갖지 않는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 발열 피크 및 흡열 피크의 유무는 DDSC로부터 판단할 수 있다. 소정의 온도 영역에서, 온도차가 10℃ 이내이고, 또한 DDSC의 차가 30㎼/mg/분 이상인 극대와 극소의 조합을 나타내지 않는 경우에, 흡열 피크 및 발열 피크를 갖지 않는다고 간주할 수 있다. 액정층은 40℃ 이상 또한 액정층의 등방 상전이 온도 미만의 영역에 온도차가 10℃ 이내이고, 또한 DDSC의 차가 20㎼/mg/분 이상인 극대와 극소의 조합을 나타내지 않는 것이 바람직하다.
광경화 후의 액정층이 등방 상전이 온도 미만의 영역에, DSC의 승온 곡선의 발열 피크 또는 흡열 피크를 갖는 경우에도, 당해 피크 온도보다도 고온에서 가열 처리를 실시함으로써, 가열 처리 후의 액정층은 피크를 나타내지 않게 된다. 환언하면, 가열 처리는 DSC의 승온 곡선의 발열 피크 또는 흡열 피크가 소실하는 것과 같은 조건에서 실시하는 것이 바람직하다.
[배향 액정 필름의 특성 및 용도]
배향 액정 필름은 시야각 보상 등을 목적으로 한 디스플레이용 광학 필름으로서 이용할 수 있다. 예컨대, 액정 표시 장치에서는 액정 셀로부터 시인 측에 사출되는 광의 편광 상태를 적절히 변환하여, 시야각 특성을 향상시키는 등의 목적에서, 화상 표시 셀(액정 셀)과 편광자와의 사이에 광학 보상 필름으로서의 위상차판이 배치되는 경우가 있다. 유기 EL 표시 장치에서는 외광이 금속 전극층에서 반사하여 경면과 같이 시인되는 것을 억제하기 위해, 셀과 편광판과의 사이에 1/4 파장판이 배치되는 경우가 있다. 또한, 편광판의 시인 측에 1/4 파장판을 배치하여 출사광을 원편광으로 함으로써, 편광 선글라스를 장착한 시인자에 대해서도, 적절한 화상 표시를 시인시킬 수 있다.
배향 액정 필름의 광학 특성은 특별히 한정되지 않는다. 배향 액정 필름의 정면 리터데이션 및 두께 방향 리터데이션은 상기의 용도 등에 따라서 적절히 설정하면 된다. 액정이 호모지니어스 배향하고 있는 경우, 액정층의 정면 리터데이션은 예컨대, 20∼1000nm 정도이다. 액정이 호메오트로픽 배향하고 있는 경우는, 액정층의 면내 리터데이션은 대략 0(예컨대 5nm 이하, 바람직하게는 3nm 이하)이고, 두께 방향 리터데이션의 절대치는 30∼500nm 정도이다.
배향 액정 필름은 지지 기판과 적층한 그대로의 상태에서 이용하여도 되고, 지지 기판으로부터 박리하여도 된다. 배향 액정 필름(액정층)은 지지 기판으로부터 박리하여 다른 기판 위에 전사하여도 된다.
도 1은 지지 기판(8) 위에 액정층(1)이 형성된 적층체(10)로부터 액정층(1)을 박리하여 다른 기판(4) 위에 전사하는 과정의 일례를 나타내는 도이다. 적층체(10)에서는 액정층(1)의 제1 주면(11)이 지지 기판(8)의 제1 주면에 밀착 적층되어 있다(도 1A).
기판(4) 위에 점착제층(3)이 설치된 적층체를, 액정층(1)의 제2 주면(12) 위에 첩합한다(도 1B). 그 후, 지지 기판(8)을 박리 제거함으로써, 기판(4) 위에 점착제층(3)을 개재하여 액정층(1)이 적층된 적층체가 얻어진다(도 1C).
기판(4)로서는 화상 표시 장치의 형성에 이용되는 각종의 광학 필름이나 유리판 등을 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 기판(4)는 단층이어도 되고, 적층체이어도 된다. 기판(4)로서 이용되는 광학 필름의 구체예로서는, 위상차 필름, 편광자, 편광자 보호 필름 등을 들 수 있다. 기판(4)는 시야각 확대 필름, 시야각 제한(엿보기 방지) 필름, 휘도 향상 필름 등의 기능성 필름이어도 된다.
기판(4)는 액정층(1)과 일체가 되어 소정의 기능을 갖는 것이어도 된다. 예컨대, 액정층(1)이 λ/4의 리터데이션을 갖는 호모지니어스 배향 액정 필름이고, 기판(4)이 편광판인 경우, 호모지니어스 배향 액정 필름과 편광판을 적층함으로써 원편광판을 형성할 수 있다. 액정층(1)이 호메오트로픽 배향 필름(포지티브 C 플레이트)이고, 기판(4)이 액정층(1) 측으로부터 1/4 파장판과 편광자를 구비하는 편광판(원편광판)인 경우, 호메오트로픽 배향 액정 필름과 1/4 파장판이 적층됨으로써, 경사 방향으로부터의 외광에 대해서도 반사광을 차폐 가능한 원편광판을 형성할 수 있다. 이와 같은 원편광판은, 예컨대, 유기 EL 셀의 표면에 첩합하여 이용된다.
[실시예]
이하에 배향 액정 필름의 제작예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 하기의 예에 한정되는 것은 아니다.
[평가 방법]
<시차 주사 열량 분석(DSC)>
지지 기판 위에 형성된 배향 액정층을 스패출러로 긁어내어, 측정용 시료를 회수하고, 시차 주사 열량 분석 장치(SII제 'DSC6200')에 의해 하기의 조건에서 측정을 실시하였다.
샘플량: 7∼9mg
참조: 알루미늄 팬
도입 가스: 질소
온도 범위: 실온∼230℃
승온 속도: 10℃/분
<리터데이션>
배향 액정 필름의 리터데이션의 측정에는 표면에 점착제를 설치한 유리판의 점착제 부설면 위에 배향 액정 필름을 전사하고, 지지 기판을 박리 제거한 것을 리터데이션 측정용 시료로서 이용하였다. 편광·위상차 측정 시스템(Axometrics 제조의 제품명 'AxoScan')을 이용하고, 23℃의 환경 하에서 파장 590nm의 값을 측정하였다. 호메오트로픽 배향 액정 필름(포지티브 C 플레이트)의 두께 방향 리터데이션(Rt)는 면내 리터데이션(R0) 및 40°경사 시의 리터데이션을 측정하고, 이들 측정값으로부터 배향 액정 필름의 평균 굴절률을 1.52로서 산출하였다.
<가열 내구 시험>
상기의 리터데이션 측정용 시료(유리판 위에 점착제를 개재하여 배향 액정층이 적층된 시료)의 리터데이션(초기값)을 측정한 후, 85℃의 공기 순환식 항온 오븐에 120시간 투입하고, 재차 리터데이션을 측정하였다. 가열 시험 전후의 리터데이션의 변화량(변화율)에 기초하여, 가열 내구성을 평가하였다.
[예 1: 호모지니어스 배향 액정 필름의 제작]
<액정성 조성물의 조제>
네마틱 액정상을 나타내는 광중합성 액정 화합물(BASF 제조의 'Paliocolor LC242')을 시클로펜타논에 용해하여, 고형분 농도 30중량%의 용액을 조제하였다. 이 용액에 계면활성제(빅·케미 제조의 'BYK-360') 및 광중합 개시제(BASF 제조의 '이루가큐어 369')를 첨가하여 액정 조성물 용액을 조제하였다. 레벨링제 및 중합 개시제의 첨가량은 광중합성 액정 화합물 100중량부에 대하여, 각각 0.01중량부 및 3중량부로 하였다.
<배향 액정층의 형성>
두께 60㎛의 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름(후지필름 제조의 '후지택 TD60UL')을 비누화 처리한 후, 레이온의 러빙포를 이용하여 러빙 처리하여 배향 기판으로 하였다. 배향 기판의 러빙 처리면에 와이어 바를 이용하여 액정 조성물 용액을 균일하게 도포하고(도포 웨트 두께: 약 4㎛), 도포층을 형성하였다. 도포층을 배향 기판과 함께 90℃의 공기 순환식 항온 오븐에서 2분간 가열하여 액정성 화합물을 배향시킨 후, 실온까지 냉각하였다. 컨베이어식 UV 조사 장치(fusion 제조, 피크 UV 조도: 800mW/cm2)에 의해 적산 광량 500mJ/cm2의 자외선(파장 380∼440nm)을 조사하여 광경화를 행하고, 두께 1.4㎛의 호모지니어스 배향 액정층을 형성하였다. 광경화 전의 액정층의 등방 상전이 온도는 120℃이었다.
[예 2: 호메오트로픽 배향 액정 필름의 제작]
<액정성 조성물의 조제>
하기의 화학식(n=0.35이고, 편의상 블록 폴리머체로 나타내고 있음)의 중량 평균 분자량 5000의 측쇄형 액정 폴리머 5중량부, 네마틱 액정상을 나타내는 광중합성 액정 화합물(BASF 제조의 'Paliocolor LC242') 20중량부 및 광중합 개시제(BASF 제조의 '이루가큐어 369') 0.6중량부를 75중량부의 시클로헥사논에 용해하여, 액정 조성물 용액을 조제하였다.
Figure pat00005
배향막을 설치하고 있지 않은 노보넨계 수지 필름(일본 제온 제조의 '제오노아 필름')을 지지 기판으로서, 바 코터를 이용하여 액정 조성물을 균일하게 도포하고(도포 웨트 두께: 약 4㎛), 도포층을 형성하였다. 도포층을, 지지 기판과 함께 100℃의 공기 순환식 항온 오븐에서 10분간 가열하여 액정성 화합물을 배향시킨 후, 컨베이어식 UV 조사 장치(fusion사 제조, 피크 UV 조도: 800mW/cm2)에 의해, 적산 광량 500mJ/cm2의 자외선(파장 380∼440nm)을 조사하여 광경화를 행하고, 두께 1.0㎛의 배향 액정층을 형성하였다. 광경화 전의 액정층의 등방 상전이 온도는 130℃이었다.
[가열 처리 및 평가]
비교예 1에서는 예 1에서 제작한 광경화 후의 배향 액정층을 시료로서, 평가(DSC, 리터데이션 측정 및 가열 내구 시험)을 실시하였다. 실시예 1-1 및 실시예 1-2에서는 예 1에서 제작한 지지 기판 위에 광경화 후의 배향 액정층이 설치된 적층체를 공기 순환식 항온 오븐에서 가열 처리한 것을 시료로서 평가를 실시하였다. 실시예 1-1에서는, 95℃에서 5분의 가열 처리를 행하고, 실시예 1-2에서는 105℃에서 5분의 가열 처리를 행하였다.
비교예 2에서는 예 2에서 제작한 광경화 후의 배향 액정층을 시료로 하여 평가를 실시하였다. 실시예 2-1 및 실시예 2-2에서는 예 2에서 제작한 지지 기판에 광경화 후의 배향 액정층이 설치된 적층체를 공기 순환식 항온 오븐에서 가열 처리한 것을 시료로서 평가를 실시하였다. 실시예 2-1에서는 75℃에서 5분의 가열 처리를 행하고, 실시예 2-2에서는 95℃에서 5분의 가열 처리를 행하였다.
비교예 2, 실시예 2-1 및 실시예 2-2에서는 배향 액정층의 정면 리터데이션이 대략 0이고, 경사 각도(광 입사 각도)의 증가에 따라 리터데이션이 증가한 것으로부터, 배향 액정층은 액정이 호메오트로픽 배향한 포지티브 C 플레이트인 것이 확인되었다.
상기의 각 실시예 및 비교예의 배향 액정 필름의 광경화 후의 가열 처리 조건, DDSC의 피크 온도 및 리터데이션의 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에서, 예 1(호모지니어스 배향 액정 필름)의 리터데이션은 정면 리터데이션이고, 예 2(호 메오트로픽 배향 액정 필름)의 리터데이션은 두께 방향 리터데이션이다. 또한, 예 1의 DSC 차트를 도 2, 예 2의 DSC 차트를 도 3에 나타낸다. 또한, 실시예 2-1의 DSC 차트에서는 70℃ 부근에 극대 및 극소가 존재하지만, DDSC의 극대치와 극소치의 차가 25㎼/mg/분(25㎼/mg/분 미만)이었기 때문에, 표 1에서는 DDSC 피크로서 기재하고 있지 않다.
[표 1]
Figure pat00006
　광경화 후에 가열 처리를 실시하지 않았던 비교예 1의 호모지니어스 배향 액정 필름은 59℃ 및 65℃에 DDSC의 극대 및 극소를 갖고, DSC의 승온 곡선이 62℃ 부근에 흡열 피크를 갖고 있는 것이 확인되었다. 한편, 광경화 후에 지지 기판 위에서 가열 처리를 실시한 실시예 1-1 및 1-2에서는 등방 상전이 온도보다도 저온의 영역에 DSC의 승온 곡선이 명확한 흡열 피크를 나타내지 않았다.
비교예 1의 배향 액정 필름은 가열 시험 전후의 정면 리터데이션의 변화율이 3.6%이었던 것에 대하여, DSC의 흡열 피크보다도 고온에서 가열 처리를 실시한 실시예 1-1 및 실시예 1-2에서는 가열 시험 전후의 정면 리터데이션의 변화율이 작아져 있고, 가열 내구성이 향상되어 있었다.
광경화 후에 가열 처리를 실시하지 않았던 비교예 2의 호메오트로픽 배향 액정 필름은 44℃ 및 47℃로 1조의 DDSC의 극대 및 극소를 갖고, 53℃ 및 57℃로 다른 극대 및 극소를 갖고 있으며, DSC의 승온 곡선이 45℃ 부근 및 55℃ 부근에 흡열 피크를 갖고 있는 것이 확인되었다. DSC의 승온 곡선이 62℃ 부근에 흡열 피크를 갖고 있는 것이 확인되었다. 한편, 광경화 후에 지지 기판 위에서 가열 처리 실시한 실시예 2-1 및 2-2에서는 등방 상전이 온도보다도 저온의 영역에 DSC의 승온 곡선이 명확한 흡열 피크를 나타내지 않았다.
비교예 1의 배향 액정 필름은 가열 시험 전후의 두께 방향 리터데이션의 변화율이 8.7%이었던 것에 대하여, DSC의 흡열 피크보다도 고온에서 가열 처리를 실시한 실시예 2-1 및 실시예 2-2에서는 가열 시험 전후의 두께 방향 리터데이션의 변화율이 작아져 있고, 가열 내구성이 향상되어 있었다.
이상의 결과로부터, 액정 분자의 배향 양식에 따르지 않고, 광경화 후의 액정층을 가열 처리함으로써 가열 내구성이 향상하고, 가열에 따른 리터데이션의 변화가 작은 배향 액정 필름이 얻어지는 것을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 액정 분자가 배향한 배향 액정층을 구비하는 배향 액정 필름의 제조 방법으로서,
    광중합성 액정 모노머를 함유하는 액정성 조성물을 지지 기판 위에 도포하는 도포 공정;
    상기 지지 기판 위의 액정성 조성물을 가열하여, 액정 모노머를 액정 상태로서 배향시키는, 배향 공정;
    광 조사에 의해 상기 액정 모노머를 중합 또는 가교하는 광경화 공정; 및
    상기 지지 기판 위에서, 광경화 후의 배향 액정층을 가열하는, 가열 처리 공정,
    을 갖는 배향 액정 필름의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광경화 공정 후의 배향 액정층은, 시차 주사 열량 분석의 승온 곡선의 미분 곡선인 DDSC가 40℃ 이상, 또한 상기 액정성 조성물의 등방 상전이 온도 미만의 온도 영역에 극대 또는 극소를 갖고,
    상기 가열 처리 공정에서, 상기 DDSC의 극대 온도 또는 극소 온도보다도 고온에서 가열을 행하는, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광경화 공정 후의 배향 액정층은 시차 주사 열량 분석의 승온 곡선이 40℃ 이상, 또한 상기 액정성 조성물의 등방 상전이 온도 미만의 온도 영역에 흡열 피크를 갖고,
    상기 가열 처리 공정에서, 상기 승온 곡선의 흡열 피크 온도보다도 고온에서 가열을 행하는, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가열 처리 공정에서의 가열 시간이 10초∼10분인, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가열 처리 공정에서의 가열 온도가 80℃∼150℃인, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지 기판이 수지 필름인, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지 기판은 상기 액정성 조성물을 도포하는 면에 배향막을 구비하고 있지 않은, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가열 처리 공정 후에, 상기 배향 액정층을 상기 지지 기판으로부터 박리하여 다른 기판 위에 전사하는, 배향 액정 필름의 제조 방법.
  9. 액정 분자가 소정 방향으로 배향한 액정층을 구비하는 배향 액정 필름으로서,
    상기 액정층이 광중합성 액정 화합물의 중합물을 포함하고,
    상기 액정층의 시차 주사 열량 분석의 승온 곡선의 미분 곡선인 DDSC가 40℃ 이상, 또한 광경화 전의 액정층의 등방 상전이 온도 미만의 영역에 온도 차가 10℃ 이내이고, 또한 DDSC의 차가 30㎼/mg/분 이상인 극대와 극소의 조합을 나타내지 않는, 배향 액정 필름.
  10. 제9항에 있어서,
    액정 분자가 호모지니어스 배향 또는 호메오트로픽 배향하고 있는, 배향 액정 필름.
  11. 화상 표시 셀과 제9항 또는 제10항에 기재된 배향 액정 필름을 구비하는, 화상 표시 장치.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7392278B2 (ja) * 2019-03-29 2023-12-06 東洋紡株式会社 液晶化合物積層体の製造方法、及び液晶化合物層の検査方法
JP6878662B1 (ja) * 2020-08-28 2021-06-02 日東電工株式会社 配向液晶フィルムの製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002333642A (ja) 2001-05-08 2002-11-22 Nitto Denko Corp ホメオトロピック配向液晶性組成物、ホメオトロピック配向液晶フィルムの製造方法およびホメオトロピック配向液晶フィルム
JP2010270108A (ja) 2009-04-21 2010-12-02 Sumitomo Chemical Co Ltd 化合物

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008090321A (ja) * 2001-11-09 2008-04-17 Dainippon Printing Co Ltd 光学素子
JP2008076790A (ja) * 2006-09-22 2008-04-03 Kureha Corp 光学異方性重合体薄膜の製造方法
CL2011000198A1 (es) * 2011-01-31 2013-04-01 Univ Chile Procedimiento de polimerizacion para obtener un aparato electro-optico donde se produce la polimerizacion de un compuesto polimerizable in situ, dicho poliemro obtenido in situ; el aparato electro-optico que contiene a dicho polimero; y usos del aparato.
KR101558866B1 (ko) * 2014-02-07 2015-10-13 경상대학교산학협력단 신규한 액정 화합물, 이를 포함하는 액정 조성물 및 액정 표시장치
JP6518934B2 (ja) * 2014-09-19 2019-05-29 林テレンプ株式会社 液晶高分子膜の製造方法
WO2018021078A1 (ja) * 2016-07-25 2018-02-01 シャープ株式会社 位相差フィルムの製造方法及び位相差フィルム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002333642A (ja) 2001-05-08 2002-11-22 Nitto Denko Corp ホメオトロピック配向液晶性組成物、ホメオトロピック配向液晶フィルムの製造方法およびホメオトロピック配向液晶フィルム
JP2010270108A (ja) 2009-04-21 2010-12-02 Sumitomo Chemical Co Ltd 化合物

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