KR20200116553A

KR20200116553A - 경화막 형성 조성물, 배향재 및 위상차재

Info

Publication number: KR20200116553A
Application number: KR1020207028271A
Authority: KR
Inventors: 토모히사 이시다; 쇼지로 유카와; 코헤이 고토; 타다시 하타나카
Original assignee: 닛산 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-24
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2020-10-12
Also published as: CN104755571A; TW201435018A; CN104755571B; TWI602886B; KR20150079744A; JP6274442B2; KR102294744B1; WO2014065324A1; JPWO2014065324A1

Abstract

[과제] 우수한 액정배향성과 밀착내구성의 경화막의 형성에 호적한 경화막 형성 조성물을 제공하고, 배향재를 제공하며, 그 배향재를 사용하여 위상차재를 제공한다.
[해결수단] 경화막 형성 조성물은, (A) 광배향성기와, 하이드록시기, 카르복실기, 아미노기 및 알콕시실릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개를 갖는 화합물, (B) 하이드록시기 및 카르복실기 중 적어도 하나를 갖는 폴리머, 그리고, (C) (A)성분 이외의, 하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물을 함유한다. 이 경화막 형성 조성물을 이용하여, 경화막을 형성하고, 광배향 기술을 이용하여 배향재를 형성한다. 배향재 위에 중합성 액정을 도포하고, 경화시켜 위상차재를 얻는다.

Description

경화막 형성 조성물, 배향재 및 위상차재{CURED-FILM-FORMING COMPOSITION, ALIGNMENT MATERIAL, AND PHASE-DIFFERENCE MATERIAL}

본 발명은, 경화막 형성 조성물, 배향재 및 위상차재에 관한 것이다.

최근, 액정패널을 이용한 텔레비전 등의 디스플레이 분야에서는, 고성능화를 위한 시도로, 3D 화상을 즐길 수 있는 3D 디스플레이의 개발이 진행되고 있다. 3D 디스플레이에서는, 예를 들어, 관찰자의 오른쪽 눈에 오른쪽 눈용 화상을 시인시키고, 관찰자의 왼쪽 눈에 왼쪽 눈용 화상을 시인시킴으로써, 입체감이 있는 화상을 표시시킬 수 있다.

3D 화상을 표시하는 3D 디스플레이 방식에는 다양한 것이 있는데, 전용 안경을 필요로 하지 않는 방식으로는, 렌티큘러 렌즈 방식 및 패럴렉스 베리어 방식 등이 알려져 있다.

그리고, 관찰자가 안경을 착용하여 3D 화상을 관찰하는 디스플레이 방식 중 하나로는, 원편광 안경 방식 등이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조.).

원편광 안경 방식의 3D 디스플레이인 경우, 액정패널 등의 화상을 형성하는 표시소자 위에 위상차재가 배치되는 것이 통상이다. 이 위상차재는, 위상차 특성이 상이한 2종류의 위상차영역이 각각 복수, 규칙적으로 배치되어 있어, 패터닝된 위상차재를 구성하고 있다. 한편, 이하, 본 명세서에서는, 이러한 위상차 특성이 상이한 복수의 위상차영역을 배치하도록 패턴화된 위상차재를 패턴화 위상차재라 칭한다.

패턴화 위상차재는, 예를 들어, 특허문헌 2에 개시되는 바와 같이, 중합성 액정으로 이루어진 위상차재료를 광학 패터닝함으로써 제작할 수 있다. 중합성 액정으로 이루어진 위상차재료의 광학 패터닝은, 액정패널의 배향재 형성에서 알려진 광배향 기술을 이용한다. 즉, 기판 상에 광배향성 재료로 이루어진 도막을 마련하고, 이것에 편광방향이 상이한 2종류의 편광을 조사한다. 그리고, 액정의 배향 제어방향이 상이한 2종류의 액정배향영역이 형성된 배향재로서 광배향막을 얻는다. 이 광배향막 위에 중합성 액정을 포함하는 용액상의 위상차재료를 도포하고, 중합성 액정의 배향을 실현한다. 그 후, 배향된 중합성 액정을 경화하여 패턴화 위상차재를 형성한다.

액정패널의 광배향 기술을 이용한 배향재 형성에서는, 이용가능한 광배향성 재료로서, 측쇄에 신나모일기 및 칼콘기 등의 광이량화 부위를 갖는 아크릴 수지나 폴리이미드 수지 등이 알려져 있다. 이들 수지는, 편광 UV 조사함으로써, 액정의 배향을 제어하는 성능(이하, 액정배향성이라고도 함)을 나타내는 것이 보고되어 있다(특허문헌 3 내지 특허문헌 5를 참조).

일본특허공개 H10-232365호 공보 일본특허공개 2005-49865호 공보 일본특허 제3611342호 명세서 일본특허공개 2009-058584호 공보 일본특허공표 2001-517719호 공보

이상과 같이, 패턴화 위상차재는, 배향재인 광배향막 위에, 경화된 중합성 액정의 층을 적층하여 구성된다. 그리고, 이러한 적층구조를 갖는 패턴화 위상차재는, 그 적층상태 그대로 3D 디스플레이의 구성에 이용할 수 있다.

3D 디스플레이는, 가정용 텔레비전으로 사용되는 경우도 있어, 높은 신뢰성, 특히 장기간에 걸친 내구성이 요구되고 있다. 이에 따라, 3D 디스플레이의 구성부재에 대해서도, 내구성이 요구되고 있다. 따라서, 패턴화 위상차재에 있어서도, 고정도(高精度)로 광학 패터닝이 이루어져 있는 것이나, 높은 광투과 특성을 갖는 것 등과 함께, 장기간의 내구성이 필수 성능이 된다.

그러나, 종래의 패턴화 위상차재에서는, 광배향막과 중합성 액정의 층 사이의 밀착성에 과제를 갖고 있었다. 예를 들어, 광배향막과 중합성 액정의 층 사이에서, 형성 초기부터 벗겨짐을 일으키기 쉬운 것이나, 형성 초기에는 밀착성을 갖지만, 시간의 경과와 함께 밀착성이 저하되어 박리를 일으키기 쉬워지는 것이 있었다.

그 중에서도, 시간의 경과와 함께 발생하는, 광배향막과 중합성 액정의 층 사이의 박리는, 실제로 사용하는 3D 디스플레이의 결함이 되어, 3D 디스플레이의 표시품위를 저하시키는 원인이 된다. 이에, 고정도의 광학 패터닝이 가능하고, 광투과 특성이 우수하며, 나아가, 내구성이 우수한 패턴화 위상차재가 요구되고 있다. 특히, 형성 초기의 광배향막과 중합성 액정의 층 사이의 밀착성이 우수함과 함께, 그 우수한 밀착성을 장기간 유지하는 내구성(이하, 본 명세서에서는, 밀착내구성이라 칭함)을 갖춘 패턴화 위상차재가 요구되고 있다.

본 발명은, 이상의 지견이나 검토결과에 기초하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 우수한 액정배향성과 광투과 특성을 가지며, 밀착내구성이 우수한 경화막의 형성에 호적한 경화막 형성 조성물을 제공하는 것이다. 특히, 배향재로 사용되어, 그 위에 중합성 액정의 층이 배치되었을 때에, 우수한 액정배향성과 광투과성을 나타냄과 함께, 중합성 액정의 층 사이의 밀착성을 장기간 유지할 수 있는, 밀착내구성이 우수한 경화막을 형성하는 경화막 형성 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 액정배향성과 광투과 특성이 우수하고, 밀착내구성이 우수한 배향재를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 고정도의 광학 패터닝이 가능하고, 내구성이 우수한 위상차재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은, 이하의 기재로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 제1의 태양은,

(A) 광배향성기와, 하이드록시기, 카르복실기, 아미노기 및 알콕시실릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개를 갖는 화합물,

(B) 하이드록시기 및 카르복실기 중 적어도 하나를 갖는 폴리머, 그리고

(C) (A)성분 이외의, 하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물

을 함유하는 것을 특징으로 하는 경화막 형성 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 제1의 태양에 있어서, (A)성분의 화합물은, 광배향성기와 하이드록시기를 갖는 화합물인 것이 바람직하다.

본 발명의 제1의 태양에 있어서, (C)성분의 화합물은, 1개 이상의 하이드록시기 및 1개의 (메트)아크릴기를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1의 태양에 있어서, (D)가교제를 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1의 태양에 있어서, (E)가교촉매를 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2의 태양은, 본 발명의 제1의 태양의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 배향재에 관한 것이다.

본 발명의 제3의 태양은, 본 발명의 제1의 태양의 경화막 형성 조성물로부터 얻어지는 경화막을 갖는 것을 특징으로 하는 위상차재에 관한 것이다.

본 발명의 제1의 태양에 따르면, 우수한 액정배향성과 광투과성을 가지며, 밀착내구성이 우수한 경화막의 형성에 호적한 경화막 형성 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명의 제2의 태양에 따르면, 액정배향성과 광투과성이 우수하고, 밀착내구성이 우수한 배향재를 제공할 수 있다.

본 발명의 제3의 태양에 따르면, 고정도의 광학 패터닝이 가능하고, 내구성이 우수한 위상차재를 제공할 수 있다.

상기 서술한 바와 같이, 우수한 내구성을 갖는 패턴화 위상차재를 제조하기 위하여, 밀착내구성이 우수한 배향재, 특히, 경화된 중합성 액정의 층 사이의 밀착내구성이 우수한 배향재가 요구되고 있다. 그리고, 이러한 성능의 배향재의 형성에 호적한 경화막 형성 조성물이 요구되고 있다.

본 발명자들은, 상기 서술한 요구에 부응하기 위하여, 예의 검토를 행한 결과, 특정　조성을 갖는 경화막 형성 조성물로부터 얻어지는 경화막이, 광투과성이 우수하고, 또한, 편광노광함으로써 액정배향을 규제하는 액정배향성을 나타내어 배향재로서의 이용이 가능한 것을 발견하였다. 덧붙여, 본 발명자들은, 그 특정 조성을 갖는 경화막 형성 조성물로부터 얻어지는 경화막이, 그 위에서 중합경화된 중합성 액정의 층 사이에서, 우수한 밀착내구성을 나타내는 것을 발견하였다. 즉, 본 발명의 특정 조성을 갖는 경화막 형성 조성물로부터 얻어진 경화막은, 중합성 액정의 층 사이의 밀착내구성이 우수한 광배향막을 구성할 수 있다.

이하에서, 본 발명의 경화막 형성 조성물에 대하여, 성분 등의 구체예를 들면서 상세하게 설명한다. 그리고, 본 발명의 경화막 형성 조성물을 이용한 본 발명의 경화막 및 배향재, 그리고, 그 배향재를 이용하여 형성되는 위상차재 및 액정표시소자 등에 대하여 설명한다.

<경화막 형성 조성물>

본 발명의 본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물은, (A) 광배향성기와, 하이드록시기, 카르복실기, 아미노기 및 알콕시실릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개를 갖는 화합물인 저분자 배향성분, (B) 하이드록시기 및 카르복실기 중 적어도 하나를 갖는 폴리머, 그리고, (C) (A)성분 이외의, 하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물을 함유하는 광배향성을 갖는 열경화성의 경화막 형성 조성물이다. 나아가, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, (A)성분, (B)성분 및 (C)성분에 더하여, (D)성분으로서 가교제를 함유할 수 있다. 그리고, (A)성분, (B)성분, (C)성분 및 (D)성분에 더하여, (E)성분으로서 가교촉매를 함유할 수 있다. 또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 기타 첨가제를 함유할 수 있다. 더 나아가, 용제를 함유할 수 있다.

이하, 각 성분의 상세를 설명한다.

[(A)성분]

본 실시형태의 경화막 형성 조성물의 (A)성분은, 저분자 배향성분이다. (A)성분은, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물로부터 얻어지는 본 실시형태의 경화막에 광배향성을 부여하는 성분이고, 베이스가 되는 후술하는 (B)성분의 폴리머에 비해 저분자의 광배향성분이 된다.

본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서, (A)성분인 저분자 배향성분은, 광배향성기, 그리고, 하이드록시기, 카르복실기, 아미노기 및 알콕시실릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개의 기를 갖는 화합물로 할 수 있다.

한편, 본 발명에 있어서, 광배향성기란, 광이량화 또는 광이성화하는 구조부위의 관능기를 말한다.

(A)성분의 화합물이 광배향성기로서 가질 수 있는 광이량화하는 구조부위란, 광조사에 의해 이량체를 형성하는 부위이고, 그 구체예로는, 신나모일기, 칼콘기, 쿠마린기, 안트라센기 등을 들 수 있다. 이들 중 가시광영역에서의 투명성이 높다는 점, 광이량화 반응성이 높다는 점에서 신나모일기가 바람직하다.

또한, (A)성분의 화합물이 광배향성기로서 가질 수 있는 광이성화하는 구조부위란, 광조사에 의해 시스체와 트랜스체로 변하는 구조부위를 말하는데, 그 구체예로는 아조벤젠 구조, 스틸벤 구조 등으로 이루어진 부위를 들 수 있다. 이들 중 반응성이 높다는 점에서 아조벤젠 구조가 바람직하다.

(A)성분의 광배향성기와 하이드록시기, 카르복실기, 아미노기 및 알콕시실릴기로부터 선택되는 치환기 중 어느 1개를 갖는 화합물은, 예를 들어, 하기 식으로 표시되는 화합물이다.

[화학식 1]

상기 식 중, A¹과 A²는 각각 독립적으로, 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, X¹¹은 단결합, 에테르 결합, 에스테르 결합, 아미드 결합, 우레탄 결합, 아미노 결합 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 결합을 통해, 탄소원자수 1 내지 18의 알킬렌기, 페닐렌기, 비페닐렌기 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 1 내지 3의 치환기가 결합하여 이루어지는 구조를 나타낸다. X¹²는 수소원자, 할로겐원자, 시아노기, 탄소원자수 1 내지 18의 알킬기, 페닐기, 비페닐기 또는 시클로헥실기를 나타낸다. 상기 탄소원자수 1 내지 18의 알킬기, 페닐기, 비페닐기 및 시클로헥실기는, 공유결합, 에테르 결합, 에스테르 결합, 아미드 결합 또는 요소 결합을 통해 이웃하는 기와 결합할 수도 있다.

X¹³은 하이드록시기, 메르캅토기, 탄소원자수 1 내지 10의 알콕시기, 탄소원자수 1 내지 10의 알킬티오기, 페녹시기, 비페닐옥시기 또는 페닐기를 나타낸다. X¹⁴는 각각 독립적으로 단결합, 탄소원자수 1 내지 20의 알킬렌기, 방향족환기, 또는, 지방족환기를 나타낸다. 여기서 탄소원자수 1 내지 20의 알킬렌기는 분지상일 수도 직쇄상일 수도 있다. X¹⁵는 하이드록시기, 카르복실기, 아미노기 또는 알콕시실릴기를 나타낸다. X는 단결합, 산소원자 또는 황원자를 나타낸다. 한편, 상기 치환기에 있어서 벤젠환이 포함되는 경우, 해당 벤젠환은, 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, R¹¹, R¹², R¹³, R¹⁴, R¹⁵, R¹⁶, R¹⁷ 및 R¹⁸은, 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, 3-메톡시-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)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, 4-[4-(8-하이드록시옥틸옥시)벤조일]계피산메틸에스테르, 4-[4-(6-하이드록시헥실옥시)벤조일]계피산메틸에스테르, 4-[4-(4-하이드록시부틸옥시)벤조일]계피산메틸에스테르, 4-[4-(3-하이드록시프로필옥시)벤조일]계피산메틸에스테르, 4-[4-(2-하이드록시에틸옥시)벤조일]계피산메틸에스테르, 4-[4-하이드록시메틸옥시벤조일]계피산메틸에스테르, 4-[4-하이드록시벤조일]계피산메틸에스테르, 4-[4-(8-하이드록시옥틸옥시)벤조일]계피산에틸에스테르, 4-[4-(6-하이드록시헥실옥시)벤조일]계피산에틸에스테르, 4-[4-(4-하이드록시부틸옥시)벤조일]계피산에틸에스테르, 4-[4-(3-하이드록시프로필옥시)벤조일]계피산에틸에스테르, 4-[4-(2-하이드록시에틸옥시)벤조일]계피산에틸에스테르, 4-[4-하이드록시메틸옥시벤조일]계피산에틸에스테르, 4-[4-하이드록시벤조일]계피산에틸에스테르, 4-[4-(8-하이드록시옥틸옥시)벤조일]계피산터셔리부틸에스테르, 4-[4-(6-하이드록시헥실옥시)벤조일]계피산터셔리부틸에스테르, 4-[4-(4-하이드록시부틸옥시)벤조일]계피산터셔리부틸에스테르, 4-[4-(3-하이드록시프로필옥시)벤조일]계피산터셔리부틸에스테르, 4-[4-(2-하이드록시에틸옥시)벤조일]계피산터셔리부틸에스테르, 4-[4-하이드록시메틸옥시벤조일]계피산터셔리부틸에스테르, 4-[4-(8-하이드록시옥틸옥시)벤조일]계피산페닐에스테르, 4-[4-(6-하이드록시헥실옥시)벤조일]계피산페닐에스테르, 4-[4-(4-하이드록시부틸옥시)벤조일]계피산페닐에스테르, 4-[4-(3-하이드록시프로필옥시)벤조일]계피산페닐에스테르, 4-[4-(2-하이드록시에틸옥시)벤조일]계피산페닐에스테르, 4-[4-하이드록시메틸옥시벤조일]계피산페닐에스테르, 4-[4-하이드록시벤조일]계피산페닐에스테르, 4-[4-(8-하이드록시옥틸옥시)벤조일]계피산비페닐에스테르, 4-[4-(6-하이드록시헥실옥시)벤조일]계피산비페닐에스테르, 4-[4-(4-하이드록시부틸옥시)벤조일]계피산비페닐에스테르, 4-[4-(3-하이드록시프로필옥시)벤조일]계피산비페닐에스테르, 4-[4-(2-하이드록시에틸옥시)벤조일]계피산비페닐에스테르, 4-[4-하이드록시메틸옥시벤조일]계피산비페닐에스테르, 4-[4-하이드록시벤조일]계피산비페닐에스테르, 4-벤조일계피산8-하이드록시옥틸에스테르, 4-벤조일계피산6-하이드록시헥실에스테르, 4-벤조일계피산4-하이드록시부틸에스테르, 4-벤조일계피산3-하이드록시프로필에스테르, 4-벤조일계피산2-하이드록시에틸에스테르, 4-벤조일계피산하이드록시메틸에스테르, 4-[4-(8-하이드록시옥틸옥시)벤조일]칼콘, 4-[4-(6-하이드록시헥실옥시)벤조일]칼콘, 4-[4-(4-하이드록시부틸옥시)벤조일]칼콘, 4-[4-(3-하이드록시프로필옥시)벤조일]칼콘, 4-[4-(2-하이드록시에틸옥시)벤조일]칼콘, 4-(4-하이드록시메틸옥시벤조일)칼콘, 4-(4-하이드록시벤조일)칼콘, 4'-[4-(8-하이드록시옥틸옥시)벤조일]칼콘, 4'-[4-(6-하이드록시헥실옥시)벤조일]칼콘, 4'-[4-(4-하이드록시부틸옥시)벤조일]칼콘, 4'-[4-(3-하이드록시프로필옥시)벤조일]칼콘, 4'-[4-(2-하이드록시에틸옥시)벤조일]칼콘, 4'-(4-하이드록시메틸옥시벤조일)칼콘, 4'-(4-하이드록시벤조일)칼콘 등을 들 수 있다.

(A)성분인, 광배향성기 및 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.

(A)성분인, 광배향성기 및 아미노기를 갖는 화합물의 구체예로는, 4-아미노계피산메틸에스테르, 4-아미노계피산에틸에스테르, 3-아미노계피산메틸에스테르, 3-아미노계피산에틸에스테르 등을 들 수 있다.

(A)성분인, 광배향성기와 알콕시실릴기를 갖는 화합물의 구체예로는, 4-(3-트리메톡시실릴프로필옥시)계피산메틸에스테르, 4-(3-트리에톡시실릴프로필옥시)계피산메틸에스테르, 4-(3-트리메톡시실릴프로필옥시)계피산에틸에스테르, 4-(3-트리에톡시실릴프로필옥시)계피산에틸에스테르, 4-(3-트리메톡시실릴헥실옥시)계피산메틸에스테르, 4-(3-트리에톡시실릴헥실옥시)계피산메틸에스테르, 4-(3-트리메톡시실릴헥실옥시)계피산에틸에스테르 및 4-(3-트리에톡시실릴헥실옥시)계피산에틸에스테르 등을 들 수 있다.

(A)성분인 저분자 배향성분은, 이상의 구체예를 들 수 있으나, 이것들로 한정되는 것은 아니다.

그리고, (A)성분인 저분자 배향성분은, 광배향성기 및 하이드록시기를 갖는 화합물인 것이 특히 바람직하다. 광배향성기 및 하이드록시기를 갖는 화합물은, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물로부터 얻어지는 경화막에 광배향성을 부여함과 함께, 배향재로서 이용된 경우의 중합성 액정의 층과의 밀착성의 향상에 있어서, 특히 유효해진다.

또한, (A)성분인 저분자 배향성분이, 광배향성기 및 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, 하기 식으로 표시되는 화합물을 예시할 수 있다.

[화학식 2]

이러한 화합물을 적당히 선택함으로써, (A)성분인 저분자 배향성분의 분자량을 원하는 범위의 값으로 제어하는 것이 가능해진다. 본 실시형태의 경화막 형성 조성물로부터 본 실시형태의 경화막을 형성하기 위해서는, 가열경화가 필요해지는데, 그 가열을 행할 때에, (A)성분인 저분자 배향성분이 승화되는 것을, 저분자 배향성분의 분자량을 조정함으로써 억제할 수 있다.

한편, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서의 (A)성분의 화합물로는, 광배향성기와 하이드록시기, 카르복실기, 아미노기 및 알콕시실릴기 중 어느 1개를 갖는, 복수종의 화합물의 혼합물일 수도 있다.

[(B)성분]

본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 함유되는 (B)성분은, 친수성의 폴리머이다.

본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서, (B)성분인 폴리머로는, 하이드록시기나 카르복실기나 아미노기 등의 친수성기를 갖는 폴리머인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 하이드록시기 및 카르복실기 중 적어도 하나를 갖는 폴리머(이하, 특정 중합체라고도 함.)로 할 수 있다.

(B)성분인 폴리머로는, 예를 들어, 아크릴 중합체, 폴리아믹산, 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리에스테르, 폴리에스테르폴리카르본산, 폴리에테르폴리올, 폴리에스테르폴리올, 폴리카보네이트폴리올, 폴리카프로락톤폴리올, 폴리알킬렌이민, 폴리알릴아민, 셀룰로오스류(셀룰로오스 또는 그 유도체), 페놀노볼락 수지, 멜라민포름알데히드 수지 등의 직쇄구조 또는 분지구조를 갖는 폴리머, 시클로덱스트린류 등의 환상 폴리머 등을 들 수 있다.

이 중, 아크릴 중합체로는 아크릴산에스테르, 메타크릴산에스테르, 스티렌 등의 불포화 이중결합을 갖는 모노머를 중합하여 얻어지는 중합체가 적용될 수 있다.

(B)성분인 특정 중합체로는, 바람직하게는, 하이드록시알킬시클로덱스트린류, 셀룰로오스류, 폴리에틸렌글리콜에스테르기 및 탄소원자수 2 내지 5의 하이드록시알킬에스테르기 중 적어도 하나와 카르복실기 및 페놀성 하이드록시기 중 적어도 하나를 갖는 아크릴 중합체, 아미노알킬기를 측쇄에 갖는 아크릴 중합체, 폴리에테르폴리올, 폴리에스테르폴리올, 폴리카보네이트폴리올 그리고 폴리카프로락톤폴리올을 들 수 있다.

(B)성분의 특정 중합체의 바람직한 일 예인, 폴리에틸렌글리콜에스테르기 및 탄소원자수 2 내지 5의 하이드록시알킬에스테르기 중 적어도 하나와, 카르복실기 및 페놀성 하이드록시기 중 적어도 하나를 갖는 아크릴 중합체는, 이러한 구조를 갖는 아크릴 중합체이면 되는데, 아크릴 중합체를 구성하는 고분자의 주쇄의 골격 및 측쇄의 종류 등에 대하여 특별히 한정되지 않는다.

상기 서술한 폴리에틸렌글리콜에스테르기 및 탄소원자수 2 내지 5의 하이드록시알킬에스테르기 중 적어도 하나를 갖는 구조단위로서, 바람직한 구조단위는 하기 식[B1]로 표시된다.

상기 서술한 카르복실기 및 페놀성 하이드록시기 중 적어도 하나를 갖는 구조단위로서, 바람직한 구조단위는 하기 식[B2]로 표시된다.

[화학식 3]

상기 식[B1] 및 식[B2] 중, X³ 및 X⁴는 각각 독립적으로 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, Y¹은 H-(OCH₂CH₂)n-기(여기서, n의 값은 2 내지 50이고, 바람직하게는 2 내지 10이다.) 또는 탄소원자수 2 내지 5의 하이드록시알킬기를 나타내고, Y²는 카르복실기 또는 페놀성 하이드록시기를 나타낸다.

(B)성분의 예인 아크릴 중합체는, 중량평균분자량이 3000 내지 200000인 것이 바람직하고, 4000 내지 150000인 것이 보다 바람직하고, 5000 내지 100000인 것이 더욱 바람직하다. 중량평균분자량이 200000을 초과하여 너무 크면, 용제에 대한 용해성이 저하되어 핸들링성이 저하되는 경우가 있고, 중량평균분자량이 3000 미만으로 너무 작으면, 열경화시에 경화부족이 되어 용제내성 및 내열성이 저하되는 경우가 있다. 한편, 중량평균분자량은, 겔 퍼미에이션 크로마토그래피(GPC)에 의해, 표준자료로서 폴리스티렌을 이용하여 얻어지는 값이다. 이하, 본 명세서에서도 동일하게 한다.

(B)성분의 예인 아크릴 중합체의 합성방법으로는, 폴리에틸렌글리콜에스테르기 및 탄소원자수 2 내지 5의 하이드록시알킬에스테르기 중 적어도 하나를 갖는 모노머(이하, b1 모노머라고도 함)와, 카르복실기 및 페놀성 하이드록시기 중 적어도 하나를 갖는 모노머(이하, b2 모노머라고도 함)를 공중합하는 방법이 간편하다.

상기 서술한 폴리에틸렌글리콜에스테르기를 갖는 모노머로는, H-(OCH₂CH₂)n-OH의 모노아크릴레이트 또는 모노메타크릴레이트를 들 수 있다. 그 n의 값은 2 내지 50이고, 바람직하게는 2 내지 10이다.

상기 서술한 탄소원자수 2 내지 5의 하이드록시알킬에스테르기를 갖는 모노머로는, 예를 들어, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시프로필메타크릴레이트, 2-하이드록시프로필아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 4-하이드록시부틸메타크릴레이트를 들 수 있다.

상기 서술한 카르복실기를 갖는 모노머로는, 예를 들어, 아크릴산, 메타크릴산, 비닐안식향산을 들 수 있다.

상기 서술한 페놀성 하이드록시기를 갖는 모노머로는, 예를 들어, p-하이드록시스티렌, m-하이드록시스티렌, o-하이드록시스티렌을 들 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, (B)성분의 예인 아크릴 중합체를 합성하는데 있어서, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, b1 모노머 및 b2 모노머 이외의 모노머, 구체적으로는, 하이드록시기 및 카르복실기를 모두 갖지 않는 모노머를 병용할 수 있다.

상기 모노머로는, 예를 들어, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트 및 t-부틸아크릴레이트 등의 아크릴산에스테르 화합물, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트 및 t-부틸메타크릴레이트 등의 메타크릴산에스테르 화합물, 말레이미드, N-메틸말레이미드, N-페닐말레이미드 및 N-시클로헥실말레이미드 등의 말레이미드 화합물, 아크릴아미드 화합물, 아크릴로니트릴, 말레산 무수물, 스티렌 화합물 그리고 비닐 화합물 등을 들 수 있다.

(B)성분의 예인 아크릴 중합체를 얻기 위해 이용하는 b1 모노머 및 b2 모노머의 사용량은, (B)성분인 아크릴 중합체를 얻기 위해 이용하는 전체 모노머의 합계량에 기초하여, b1 모노머가 2몰% 내지 95몰%, b2 모노머가 5몰% 내지 98몰%인 것이 바람직하다.

b2 모노머로서 카르복실기만을 갖는 모노머를 이용하는 경우, (B)성분인 아크릴 중합체를 얻기 위해 이용하는 전체 모노머의 합계량에 기초하여, b1 모노머가 60몰% 내지 95몰%, b2 모노머가 5몰% 내지 40몰%인 것이 바람직하다.

한편, b2 모노머로서 페놀성 하이드록시기만을 갖는 모노머를 이용하는 경우, b1 모노머가 2몰% 내지 80몰%, b2 모노머가 20몰% 내지 98몰%인 것이 바람직하다. b2 모노머가 20몰%보다 너무 작은 경우에는, 얻어지는 경화막의 액정배향성이 불충분해지기 쉽고, 98몰%보다 너무 큰 경우에는 (A)성분의 저분자 배향성분과의 상용성이 저하되기 쉽다.

(B)성분의 폴리머의 예인 아크릴 중합체를 얻는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, b1 모노머와 b2 모노머와 필요에 따라 b1 모노머 및 b2 모노머 이외의 모노머와 중합개시제 등을 공존시킨 용제 중에 있어서, 50℃ 내지 110℃의 온도하에서 중합반응에 의해 얻어진다. 이때, 이용되는 용제는, b1 모노머와 b2 모노머, 필요에 따라 이용되는 b1 모노머 및 b2 모노머 이외의 모노머 및 중합개시제 등을 용해하는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 구체예로는, 후술하는 [용제]의 항에 기재한다.

(B)성분의 특정 중합체의 바람직한 일 예인 아미노알킬기를 측쇄에 갖는 아크릴 중합체는, 예를 들어, 아미노에틸아크릴레이트, 아미노에틸메타크릴레이트, 아미노프로필아크릴레이트 및 아미노프로필메타크릴레이트 등의 아미노알킬에스테르 모노머를 중합한 것, 또는, 그 아미노알킬에스테르 모노머와 상기 아크릴 모노머로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 모노머를 공중합한 것을 들 수 있다.

이상의 방법에 의해 얻어지는 (B)성분의 폴리머의 예인 아크릴 중합체는, 통상, 용제에 용해한 용액의 상태이다.

또한, 상기 방법으로 얻어진 (B)성분의 폴리머의 예인 아크릴 중합체의 용액을, 교반하의 디에틸에테르나 물 등에 투입하여 재침전시키고, 생성된 침전물을 여과·세정한 후에, 상압 또는 감압하에서, 상온건조 또는 가열건조하여, (B)성분의 예인 아크릴 중합체의 분체로 할 수 있다. 상기 서술한 조작에 의해, (B)성분의 예인 아크릴 중합체와 공존하는 중합개시제 및 미반응 모노머를 제거할 수 있고, 그 결과, 정제한 (B)성분의 예인 아크릴 중합체의 분체가 얻어진다. 한번의 조작으로 충분히 정제할 수 없는 경우에는, 얻어진 분체를 용제에 재용해시키고, 상기 서술한 조작을 반복하여 행하면 된다.

다음에, (B)성분의 특정 중합체의 바람직한 일 예인 폴리에테르폴리올로는, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜이나 비스페놀A, 트리에틸렌글리콜 및 솔비톨 등의 다가알코올에 프로필렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등을 부가한 것을 들 수 있다. 폴리에테르폴리올의 구체예로는 ADEKA Cororation제 ADEKA POLYETHER P시리즈, G시리즈, EDP시리즈, BPX시리즈, FC시리즈, CM시리즈, NOF Corporation제 UNIOX(등록상표) HC-40, HC-60, ST-30E, ST-40E, G-450, G-750, UNIOL(등록상표) TG-330, TG-1000, TG-3000, TG-4000, HS-1600D, DA-400, DA-700, DB-400, NONION(등록상표) LT-221, ST-221, OT-221 등을 들 수 있다.

(B)성분의 특정 중합체의 바람직한 일 예인 폴리에스테르폴리올로는, 아디프산, 세바스산 및 이소프탈산 등의 다가카르본산에 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜 등의 디올을 반응시킨 것을 들 수 있다. 폴리에스테르폴리올의 구체예로는 DIC corporation제 POLYLITE(등록상표) OD-X-286, OD-X-102, OD-X-355, OD-X-2330, OD-X-240, OD-X-668, OD-X-2108, OD-X-2376, OD-X-2044, OD-X-688, OD-X-2068, OD-X-2547, OD-X-2420, OD-X-2523, OD-X-2555, OD-X-2560, Kuraray Co., Ltd.제 POLYOL P-510, P-1010, P-2010, P-3010, P-4010, P-5010, P-6010, F-510, F-1010, F-2010, F-3010, P-1011, P-2011, P-2013, P-2030, N-2010, PNNA-2016 등을 들 수 있다.

(B)성분의 특정 중합체의 바람직한 일 예인 폴리카프로락톤폴리올로는, 트리메틸올프로판 및 에틸렌글리콜 등의 다가알코올을 개시제로서 ε-카프로락톤을 개환중합시킨 것을 들 수 있다. 폴리카프로락톤폴리올의 구체예로는 DIC Corporation제 POLYLITE(등록상표) OD-X-2155, OD-X-640, OD-X-2568, Daicel Chemical Industries, Ltd.제 PLACCEL(등록상표) 205, L205AL, 205U, 208, 210, 212, L212AL, 220, 230, 240, 303, 305, 308, 312, 320 등을 들 수 있다.

(B)성분의 특정 중합체의 바람직한 일 예인 폴리카보네이트폴리올로는, 트리메틸올프로판 및 에틸렌글리콜 등의 다가알코올과 탄산디에틸, 탄산디페닐 및 에틸렌카보네이트 등을 반응시킨 것을 들 수 있다. 폴리카보네이트폴리올의 구체예로는 Daicel Chemical Industries, Ltd.제 PLACCEL(등록상표) CD205, CD205PL, CD210, CD220, Kuraray Co., Ltd.제의 C-590, C-1050, C-2050, C-2090, C-3090 등을 들 수 있다.

(B)성분의 특정 중합체의 바람직한 일 예인 셀룰로오스로는, 하이드록시에틸셀룰로오스 및 하이드록시프로필셀룰로오스 등의 하이드록시알킬셀룰로오스류, 하이드록시에틸메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 및 하이드록시에틸에틸셀룰로오스 등의 하이드록시알킬알킬셀룰로오스류 그리고 셀룰로오스 등을 들 수 있는데, 예를 들어, 하이드록시에틸셀룰로오스 및 하이드록시프로필셀룰로오스 등의 하이드록시알킬셀룰로오스류가 바람직하다.

(B)성분의 특정 중합체의 바람직한 일 예인 시클로덱스트린으로는, α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린 및 γ시클로덱스트린 등의 시클로덱스트린, 메틸-α-시클로덱스트린, 메틸-β-시클로덱스트린 및 메틸-γ-시클로덱스트린 등의 메틸화시클로덱스트린, 그리고 하이드록시메틸-α-시클로덱스트린, 하이드록시메틸-β-시클로덱스트린, 하이드록시메틸-γ-시클로덱스트린, 2-하이드록시에틸-α-시클로덱스트린, 2-하이드록시에틸-β-시클로덱스트린, 2-하이드록시에틸-γ-시클로덱스트린, 2-하이드록시프로필-α-시클로덱스트린, 2-하이드록시프로필-β-시클로덱스트린, 2-하이드록시프로필-γ-시클로덱스트린, 3-하이드록시프로필-α-시클로덱스트린, 3-하이드록시프로필-β-시클로덱스트린, 3-하이드록시프로필-γ-시클로덱스트린, 2,3-디하이드록시프로필-α-시클로덱스트린, 2,3-디하이드록시프로필-β-시클로덱스트린 및 2,3-디하이드록시프로필-γ-시클로덱스트린 등의 하이드록시알킬시클로덱스트린 등을 들 수 있다.

(B)성분의 특정 중합체의 바람직한 일 예인 멜라민포름알데히드 수지로는, 멜라민과 포름알데히드를 중축합하여 얻어지는 수지 등, 하기 식으로 표시되는 수지 등을 들 수 있다.

[화학식 4]

상기 식 중, R²¹은 수소원자 또는 탄소원자수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, n은 반복단위의 수를 나타내는 자연수이다.

(B)성분의 멜라민포름알데히드 수지는, 보존안정성의 관점에서 멜라민과 포름알데히드의 중축합시에 생성된 메틸올기가 알킬화되어 있는 것이 바람직하다.

(B)성분의 멜라민포름알데히드 수지를 얻는 방법은 특별히 한정되지는 않으나, 일반적으로 멜라민과 포름알데히드를 혼합하고, 탄산나트륨이나 암모니아 등을 이용하여 약알칼리성으로 한 후 60℃ 내지 100℃에서 가열함으로써 합성된다. 다시 얻어진 수지를 알코올과 반응시킴으로써 메틸올기를 알콕시화할 수 있다.

(B)성분의 멜라민포름알데히드 수지는, 중량평균분자량이 250 내지 5000인 것이 바람직하고, 300 내지 4000인 것이 보다 바람직하고, 350 내지 3500인 것이 더욱 바람직하다. 중량평균분자량이 5000을 초과하여 너무 크면, 용제에 대한 용해성이 저하되어 핸들링성이 저하되는 경우가 있고, 중량평균분자량이 250 미만으로 너무 작으면, 열경화시에 경화부족이 되어 용제내성 및 내열성의 향상효과가 충분히 나타나지 않는 경우가 있다.

본 발명의 실시형태에 있어서는, (B)성분의 멜라민포름알데히드 수지는 액체형태로, 혹은 정제한 액체를 후술하는 용제에 재용해한 용액형태로 이용할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에 있어서는, (B)성분의 멜라민포름알데히드 수지는, 복수종의 (B)성분의 멜라민포름알데히드 수지의 혼합물일 수도 있다.

(B)성분의 특정 중합체의 바람직한 일 예인 페놀노볼락 수지로는, 예를 들어, 페놀-포름알데히드 중축합물 등을 들 수 있다.

본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서, (B)성분의 폴리머는, 분체형태로, 또는 정제한 분말을 후술하는 용제에 재용해한 용액형태로 이용할 수도 있다.

또한, 본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물에 있어서, (B)성분은, (B)성분으로서 예시된 폴리머의 복수종의 혼합물일 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명의 본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, (A)광배향성기 및 하이드록시기를 갖는 화합물, (B)하이드록시기 및 카르복실기 중 적어도 하나를 갖는 폴리머를 함유하여 구성된다. (A)성분인 화합물에 있어서, 광배향성기는 소수성의 광반응부를 구성하고, 하이드록시기는 친수성의 열반응부를 구성한다. (B)성분의 폴리머는, 상기 서술한 바와 같이 하이드록시기 및 카르복실기 중 적어도 하나를 갖는다.

따라서, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물로 형성되는 경화막은, 막 구조가 안정화되도록, (B)성분의 성질에 기인하여, 그 내부가, 친수성이 되어 형성된다. 그리고, 경화막 중의 (A)성분의 화합물은, 경화막의 표면 근방에 편재하게 된다. 보다 구체적으로는, (A)성분의 화합물은, 친수성의 열반응부가 경화막의 내부측을 향하고, 소수성의 광반응부가 표면측을 향하는 구조를 취하면서, 경화막의 표면 근방에 편재한다. 그 결과, 본 실시형태의 경화막은, 표면 근방에 존재하는 (A)성분의 광반응성기의 비율을 증가시킨 구조를 실현하게 된다. 그리고, 본 실시형태의 경화막은, 배향재로서 이용된 경우, 광배향을 위한 광반응의 효율을 향상시킬 수 있어, 우수한 배향감도를 가질 수 있다. 나아가, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물은 패턴화 위상차재의 형성에 호적한 배향재가 되고, 이 경화막 형성 조성물을 이용하여 제조되는 패턴화 위상차재는, 우수한 패턴형성성을 가질 수 있다.

또한, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, 상기 서술한 바와 같이, (D)성분으로서, 가교제를 함유할 수 있다. 이에 따라, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물로부터 얻어진 경화막의 내부에서는, (A)성분의 화합물의 광배향성기에 의한 광반응 전에, (D)가교제를 이용한 열반응에 의한 가교반응을 행할 수 있다. 그 결과, 이 경화막이 배향재로서 이용된 경우에, 그 배향재 상에 도포되는 중합성 액정이나 그 용제에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, (A)성분 및 (B)성분과 함께, (C)성분으로서, (A)성분 이외의, 하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물을 함유한다. (C)성분인 화합물은, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물로부터 얻어지는 경화막을 배향재로서 이용한 경우에, 그 위에 형성되는 경화된 중합성 액정의 층 사이의 밀착성을 강화하도록 기능한다. 다음에, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 함유되는 (C)성분에 대하여 설명한다.

[(C)성분]

본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 함유되는 (C)성분은, (A)성분 이외의, 하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물이다.

(C)성분의 화합물은, 1개 이상의 하이드록시기, 및, 1개의 (메트)아크릴기를 갖는 것이 바람직하다.

(C)성분을 함유하는 본 실시형태의 경화막 형성 조성물로 형성되는 경화막을 배향재로서 이용하는 경우, 배향재와 중합성 액정의 층의 밀착성이 향상되도록, 중합성 액정의 중합성 관능기와 배향재의 가교반응부위를 공유결합에 의해 링크시킬 수 있다. 그 결과, 본 실시형태의 배향재 상에 경화된 중합성 액정을 적층하여 이루어지는 본 실시형태의 위상차재는, 고온고습의 조건하에서도, 강한 밀착성을 유지할 수 있고, 박리 등에 대한 높은 내구성을 나타낼 수 있다.

본 발명의 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서의 (C)성분의 함유량은, (A)성분인 화합물과 (B)성분의 폴리머의 합계량 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.1질량부 내지 40질량부이고, 더욱 바람직하게는 5질량부 내지 35질량부이다. (C)성분의 함유량을 0.1질량부 이상으로 함으로써, 형성되는 경화막에 충분한 밀착성을 부여할 수 있다. 그러나, 40질량부보다 많은 경우, 경화막 형성 조성물의 보존안정성이 저하되는 경우가 있다.

또한, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서, (C)성분은, (C)성분의 화합물의 복수종의 혼합물일 수도 있다.

이하에, (C)성분의 화합물의 바람직한 예를 든다. 한편, (C)성분의 화합물은, 이하의 화합물 예로 한정되는 것은 아니다.

[화학식 5]

(상기 식 중, R¹¹은 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, m은 1 내지 10의 정수를 나타낸다.)

[(D)성분]

본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, (D)성분으로서, 가교제를 함유할 수 있다.

보다 상세하게는, (D)성분은, 상기 서술한 (A)성분의 화합물, (B)성분의 폴리머 및 (C)성분의 화합물과 반응하고, 또한 (A)성분의 화합물의 승화온도보다 저온에서 반응하는 가교제이다. (D)성분의 가교제는, (A)성분의 화합물의 승화온도보다 저온에서, (A)성분인 화합물의 하이드록시기, (B)성분인 폴리머에 포함되는 하이드록시기 및/또는 카르복실기, (C)성분인 화합물의 하이드록시기와 결합한다. 그 결과, 후술하는 바와 같이, (A)성분의 화합물, (B)성분의 폴리머 및 (C)성분의 화합물과, (D)성분인 가교제가 열반응할 때에, (A)성분의 화합물이 승화되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물은, 경화막으로서, 상기 서술한 바와 같이, 광반응 효율이 높은 배향재를 형성할 수 있다.

그리고, 본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물에 있어서, (D)성분의 가교제는, 친수성인 것이 바람직하다. 본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물을 이용하여 경화막을 형성할 때에, 막 중에 (D)성분의 가교제를 호적하게 분산시키기 위함이다.

(D)성분인 가교제로는, 에폭시 화합물, 메틸올 화합물 및 이소시아네이트 화합물 등의 화합물을 들 수 있는데, 바람직하게는 메틸올 화합물이다.

상기 서술한 메틸올 화합물의 구체예로는, 예를 들어, 알콕시메틸화글리콜우릴, 알콕시메틸화벤조구아나민 및 알콕시메틸화멜라민 등의 화합물을 들 수 있다.

상기 서술한 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, Mitsui Cytec Ltd.제 글리콜우릴 화합물(상품명: CYMEL(등록상표) 1170, POWDERLINK(등록상표) 1174) 등의 화합물, 메틸화요소 수지(상품명: UFR(등록상표) 65), 부틸화요소 수지(상품명: UFR(등록상표) 300, U-VAN10S60, U-VAN10R, U-VAN11HV), DIC Corporation제 요소/포름알데히드계 수지(고축합형, 상품명: BECKMINE(등록상표) J-300S, 동(同) P-955, 동 N) 등을 들 수 있다.

상기 서술한 알콕시메틸화벤조구아나민의 구체예로는, 예를 들어, 테트라메톡시메틸벤조구아나민 등을 들 수 있다. 시판품으로서, Mitsui Cytec Ltd.제(상품명: CYMEL(등록상표) 1123), Sanwa Chemical Co., Ltd.제(상품명: NIKALAC(등록상표) BX-4000, 동 BX-37, 동 BL-60, 동 BX-55H) 등을 들 수 있다.

상기 서술한 알콕시메틸화멜라민의 구체예로는, 예를 들어, 헥사메톡시메틸멜라민 등을 들 수 있다. 시판품으로서, Mitsui Cytec Ltd.제 메톡시메틸형 멜라민 화합물(상품명: CYMEL(등록상표) 300, 동 301, 동 303, 동 350), 부톡시메틸형 멜라민 화합물(상품명: MYCOAT(등록상표) 506, 동 508), Sanwa Chemical Co., Ltd.제 메톡시메틸형 멜라민 화합물(상품명: NIKALAC(등록상표) MW-30, 동 MW-22, 동 MW-11, 동 MS-001, 동 MX-002, 동 MX-730, 동 MX-750, 동 MX-035), 부톡시메틸형 멜라민 화합물(상품명: NIKALAC(등록상표) MX-45, 동 MX-410, 동 MX-302) 등을 들 수 있다.

또한, 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: CYMEL(등록상표) 303(Mitsui Cytec Ltd.제) 등을 들 수 있고, 상기 벤조구아나민 화합물의 시판품으로는, 상품명: CYMEL(등록상표) 1123(Mitsui Cytec Ltd.제) 등을 들 수 있다.

나아가, (D)성분으로는, N-하이드록시메틸아크릴아미드, N-메톡시메틸메타크릴아미드, N-에톡시메틸아크릴아미드 및 N-부톡시메틸메타크릴아미드 등의 하이드록시메틸기 또는 알콕시메틸기로 치환된 아크릴아미드 화합물 또는 메타크릴아미드 화합물을 사용하여 제조되는 폴리머도 이용할 수 있다.

상기 폴리머로는, 예를 들어, 폴리(N-부톡시메틸아크릴아미드), N-부톡시메틸아크릴아미드와 스티렌의 공중합체, N-하이드록시메틸메타크릴아미드와 메틸메타크릴레이트의 공중합체, N-에톡시메틸메타크릴아미드와 벤질메타크릴레이트의 공중합체, 및, N-부톡시메틸아크릴아미드와 벤질메타크릴레이트와 2-하이드록시프로필메타크릴레이트의 공중합체 등을 들 수 있다. 이러한 폴리머의 중량평균분자량은, 1000 내지 500000이고, 바람직하게는, 2000 내지 200000이고, 보다 바람직하게는 3000 내지 150000이고, 더욱 바람직하게는 3000 내지 50000이다.

이들 가교제는, 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물에 있어서의 (D)성분의 가교제의 함유량은, (A)성분인 화합물과 (B)성분의 폴리머의 합계량 100질량부에 기초하여 10질량부 내지 100질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15질량부 내지 80질량부이다. 가교제의 함유량이 10질량부보다 너무 작은 경우에는, 경화막 형성 조성물로부터 얻어지는 경화막의 용제내성 및 내열성이 저하되고, 광배향시의 배향감도가 저하된다. 한편, 함유량이 100질량부보다 너무 큰 경우에는 광배향성 및 보존안정성이 저하되는 경우가 있다.

[(E)성분]

본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물은, 상기 서술한 (A)성분, (B)성분 및 (C)성분에 더하여, 상기 서술한 (D)성분을 함유할 수 있고, 추가로, (E)성분으로서 가교촉매를 함유할 수 있다.

(E)성분인 가교촉매로는, 예를 들어, 산 또는 열산발생제로 할 수 있다. 이 (E)성분은, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물을 이용한 경화막의 형성에 있어서, 열경화 반응의 촉진에 유효해진다.

(E)성분으로서 산 또는 열산발생제를 이용하는 경우, (E)성분은, 설폰산기 함유 화합물, 염산 또는 그 염, 프리베이크 또는 포스트베이크시에 열분해되어 산을 발생하는 화합물, 즉 온도 80℃ 내지 250℃에서 열분해되어 산을 발생하는 화합물이라면 특별히 한정되는 것은 아니다.

이러한 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-톨루엔설폰산모폴리늄염, p-톨루엔설폰산에틸에스테르, p-톨루엔설폰산프로필에스테르, p-톨루엔설폰산부틸에스테르, p-톨루엔설폰산이소부틸에스테르, p-톨루엔설폰산메틸에스테르, p-톨루엔설폰산페네틸에스테르, 시아노메틸p-톨루엔설포네이트, 2,2,2-트리플루오로에틸p-톨루엔설포네이트, 2-하이드록시부틸p-토실레이트, N-에틸-4-톨루엔설폰아미드, 및 하기 식[PAG-1] 내지 식[PAG-41]으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

본 발명의 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서의 (E)성분의 가교촉매의 함유량은, (A)성분인 화합물과 (B)성분의 폴리머의 합계량 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.01질량부 내지 10질량부, 보다 바람직하게는 0.05질량부 내지 8질량부, 더욱 바람직하게는 0.1질량부 내지 6질량부이다. (E)성분의 함유량을 0.01질량부 이상으로 함으로써, 본 발명의 실시형태의 경화막에 충분한 열경화성과 용제내성을 부여할 수 있고, 노광광에 대한 높은 감도도 부여할 수 있다. 또한, (E)성분의 함유량을 10질량부 이하로 함으로써, 경화막 형성 조성물의 보존안정성을 양호하게 할 수 있다.

[기타 첨가제]

본 발명의 실시형태의 경화막 형성 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 기타 첨가제를 함유할 수 있다.

기타 첨가제로는, 예를 들어, 증감제를 함유할 수 있다. 증감제는, 본 실시형태의 경화막 형성 조성물로부터 본 발명의 실시형태의 경화막을 형성할 때에, 그 광반응을 촉진시키는데 있어서 유효해진다.

증감제로는, 벤조페논, 안트라센, 안트라퀴논 및 티옥산톤 등의 유도체 그리고 니트로페닐 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중 벤조페논의 유도체인 N,N-디에틸아미노벤조페논 그리고 니트로페닐 화합물인 2-니트로플루오렌, 2-니트로플루오레논, 5-니트로아세나프텐, 4-니트로비페닐, 4-니트로계피산, 4-니트로스틸벤, 4-니트로벤조페논 및 5-니트로인돌이 특히 바람직하다.

이들 증감제는 특별히 상기 서술한 것으로 한정되는 것은 아니다. 이들은, 단독 또는 2종 이상의 화합물을 병용하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시형태에 있어서, 증감제의 사용비율은, (A)성분의 100질량부에 대하여 0.1질량부 내지 20질량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2질량부 내지 10질량부이다. 이 비율이 너무 작은 경우에는, 증감제로서의 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있으며, 이 비율이 너무 큰 경우에는, 형성되는 경화막의 투과율이 저하되거나 도막이 거칠어지는 경우가 있다.

또한, 본 발명의 실시형태의 경화막 형성 조성물은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 기타 첨가제로서, 실란 커플링제, 계면활성제, 레올로지 조정제, 안료, 염료, 보존안정제, 소포제, 산화방지제 등을 함유할 수 있다.

[용제]

본 발명의 실시형태의 경화막 형성 조성물은, 용제에 용해된 용액상태로 이용되는 경우가 많다. 이때 이용되는 용제는, (A)성분, (B)성분 및 (C)성분, 필요에 따라 (D)성분, (E)성분, 및/또는, 기타 첨가제를 용해하는 것이며, 이러한 용해능을 갖는 용제이면, 그 종류 및 구조 등은 특별히 한정되지 않는다.

용제의 구체예를 들면, 예를 들어, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 2-부타논, 3-메틸-2-펜타논, 2-펜타논, 2-헵타논, 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. 이들 용제 중, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 2-헵타논, 프로필렌글리콜프로필에테르, 프로필렌글리콜프로필에테르아세테이트, 유산에틸, 유산부틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산에틸 및 3-에톡시프로피온산메틸은 성막성이 양호하고 안전성이 높으므로 보다 바람직하다.

<경화막 형성 조성물의 조제>

본 발명의 실시형태의 경화막 형성 조성물은, 광배향성을 갖는 열경화성의 경화막 형성 조성물이다. 본 실시형태의 경화막 형성 조성물은, 상기 서술한 바와 같이, (A)성분인 저분자 배향성분, (B)성분인 하이드록시기 및 카르복실기 중 적어도 하나를 갖는 폴리머, 그리고, (C)성분인 (A)성분 이외의, 하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물을 함유한다. 나아가, (D)성분으로서 가교제를 함유할 수 있고, (E)성분으로서 가교촉매를 함유할 수 있다. 그리고, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한, 기타 첨가제를 함유할 수 있고, 추가로, 용제를 함유할 수 있다.

(A)성분과 (B)성분의 배합비는, 질량비로 5:95 내지 60:40이 바람직하다. (B)성분의 함유량이 너무 큰 경우에는 액정배향성이 저하되기 쉽고, 너무 작은 경우에는 용제내성이 저하됨에 따라 배향성이 저하되기 쉽다.

본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물의 바람직한 예는, 이하와 같다.

[1]: (A)성분과 (B)성분의 배합비가 질량비로 5:95 내지 60:40이고, (A)성분과 (B)성분의 합계량 100질량부에 기초하여, 0.1질량부 내지 40질량부의 (C)성분을 함유하는 경화막 형성 조성물.

[1]: (A)성분과 (B)성분의 배합비가 질량비로 5:95 내지 60:40이고, (A)성분과 (B)성분의 합계량 100질량부에 기초하여, 0.1질량부 내지 40질량부의 (C)성분, 용제를 함유하는 경화막 형성 조성물.

[1]: (A)성분과 (B)성분의 배합비가 질량비로 5:95 내지 60:40이고, (A)성분과 (B)성분의 합계량 100질량부에 기초하여, 0.1질량부 내지 40질량부의 (C)성분, 10질량부 내지 100질량부의 (D)성분, 용제를 함유하는 경화막 형성 조성물.

[1]: (A)성분과 (B)성분의 배합비가 질량비로 5:95 내지 60:40이고, (A)성분과 (B)성분의 합계량 100질량부에 기초하여, 0.1질량부 내지 40질량부의 (C)성분, 10질량부 내지 100질량부의 (D)성분, 0.01질량부 내지 10질량부의 (E)성분, 용제를 함유하는 경화막 형성 조성물.

본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물을 용액으로 이용하는 경우의 배합비율, 조제방법 등을 이하에 상세히 서술한다.

본 실시형태의 경화막 형성 조성물에 있어서의 고형분의 비율은, 각 성분이 균일하게 용제에 용해되어 있는 한, 특별히 한정되지 않으나, 1질량% 내지 80질량%이고, 바람직하게는 3질량% 내지 60질량%이고, 보다 바람직하게는 5질량% 내지 40질량%이다. 여기서, 고형분이란, 경화막 형성 조성물의 전체성분에서 용제를 제외한 것을 말한다.

본 실시형태의 경화막 형성 조성물의 조제방법은, 특별히 한정되지 않는다. 조제방법으로는, 예를 들어, (B)성분을 용제에 용해하여 얻은 용액에, (A)성분 및 (C)성분, 더 나아가 (D)성분, (E)성분을 소정의 비율로 혼합하여, 균일한 용액으로 하는 방법, 또는, 이 조제방법의 적당한 단계에서, 필요에 따라 기타 첨가제를 추가로 첨가하여 혼합하는 방법을 들 수 있다.

본 실시형태의 경화막 형성 조성물의 조제에 있어서는, 용제 중의 중합반응에 의해 얻어지는 특정 공중합체의 용액을 그대로 사용할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜에스테르기를 갖는 모노머 및 탄소원자수 2 내지 5의 하이드록시알킬에스테르기를 갖는 모노머 중 적어도 하나와, 카르복실기를 갖는 모노머 및 페놀성 하이드록시기를 갖는 모노머 중 적어도 하나를 공중합시켜 얻어지는 (B)성분의 용액에, 상기 서술한 것과 동일하게 (A)성분 및 (C)성분, 더 나아가, (D)성분, (E)성분 등을 첨가하여 균일한 용액으로 한다. 이때, 농도조정을 목적으로 추가로 용제를 추가투입할 수도 있다. 이때, (B)성분의 생성과정에서 이용되는 용제와, 경화막 형성 조성물의 농도조정에 이용되는 용제는 동일할 수도 있고, 또한 상이할 수도 있다.

또한, 조제된 경화막 형성 조성물의 용액은, 구멍직경이 0.2μm 정도인 필터 등을 이용하여 여과한 후, 사용하는 것이 바람직하다.

<경화막, 배향재 및 위상차재>

본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물의 용액을 기판(예를 들어, 실리콘/이산화실리콘 피복기판, 실리콘나이트라이드 기판, 금속, 예를 들어, 알루미늄, 몰리브덴, 크롬 등이 피복된 기판, 유리기판, 석영기판, ITO기판 등)이나 필름(예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름, 시클로올레핀폴리머 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 아크릴 필름 등의 수지 필름) 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 경화 반응이 진행되면 되는데, 예를 들어, 온도 60℃ 내지 200℃, 시간 0.4분간 내지 60분간의 범위 내에서 적당히 선택된 가열온도 및 가열시간이 채용된다. 가열온도 및 가열시간은, 바람직하게는 70℃ 내지 160℃, 0.5분간 내지 10분간이다.

본 실시의 형태의 경화성 조성물을 이용하여 형성되는 경화막의 막두께는, 예를 들어, 0.05μm 내지 5μm이고, 사용하는 기판의 단차 그리고 광학적 및 전기적 성질을 고려하여 적당히 선택할 수 있다.

이렇게 하여 형성된 경화막은, 편광 UV 조사를 행함으로써 배향재, 즉, 중합성 액정 등을 포함하는 액정성을 갖는 화합물을 배향시키는 부재로서 기능시킬 수 있다.

편광 UV의 조사방법으로는, 통상 150nm 내지 450nm의 파장의 자외광 내지 가시광이 이용되는데, 실온 또는 가열한 상태에서, 수직 또는 경사방향에서부터 직선편광을 조사함으로써 행해진다.

본 실시형태의 경화막 조성물로 형성된 배향재는 내용제성 및 내열성을 갖고 있기 때문에, 이 배향재 상에, 중합성 액정용액으로 이루어진 위상차재료를 도포한 후, 그 액정의 상전이온도까지 가열함으로써 위상차재료를 액정상태로 하고, 배향재 상에서 배향시킨다. 그리고, 원하는 배향상태가 된 위상차재료를 그대로 경화시켜, 광학이방성을 갖는 층을 갖는 위상차재를 형성할 수 있다.

위상차재료로는, 예를 들어, 중합성기를 갖는 액정 모노머 및 이를 함유하는 조성물 등이 이용된다. 그리고, 배향재가 형성되는 기판이 필름인 경우에는, 본 실시의 형태의 위상차재를 갖는 필름은, 위상차필름으로서 유용해진다. 이러한 위상차재를 형성하는 위상차재료로는, 액정상태가 되어, 배향재 상에서, 수평 배향, 콜레스테릭 배향, 수직 배향, 하이브리드 배향 등의 배향상태를 취하는 것이 있으며, 각각의 위상차재료는 필요시되는 위상차 특성에 따라 구분하여 사용할 수 있다.

또한, 3D 디스플레이에 이용되는 패턴화 위상차재를 제조하는 경우에는, 본 실시형태의 경화막 조성물로부터 상기한 방법으로 형성된 경화막에, 라인앤스페이스 패턴의 마스크를 개재하여 소정의 기준으로부터, 예를 들어, +45도의 방향으로 편광 UV노광하고, 이어서, 마스크를 분리하고 나서 -45도의 방향으로 편광 UV를 노광하여, 액정의 배향 제어방향이 상이한 2종류의 액정배향영역이 형성된 배향재를 형성한다. 그 후, 중합성 액정용액으로 이루어진 위상차재료를 도포한 후, 액정의 상전이온도까지 가열함으로써 위상차재료를 액정상태로 한다. 액정상태가 된 중합성 액정은, 2종류의 액정배향영역이 형성된 배향재 상에서 배향하고, 각 액정배향영역에 각각 대응하는 배향상태를 형성한다. 그리고, 이러한 배향상태가 실현된 위상차재료를 그대로 경화시켜, 상기 서술한 배향상태를 고정화하여, 위상차 특성이 상이한 2종류의 위상차영역이 각각 복수, 규칙적으로 배치된, 패턴화 위상차재를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태의 경화막 조성물로 형성된 배향재는, 액정표시소자의 액정배향막으로서의 이용도 가능하다. 예를 들어, 상기와 같이 하여 형성된, 본 실시형태의 배향재를 갖는 2매의 기판을 이용하여, 이들 기판을 스페이서를 개재하여 양 기판 상의 배향재가 서로 마주하도록 맞붙인 후, 이들 기판 사이에 액정을 주입하여, 액정이 배향된 액정표시소자를 제조할 수 있다.

이에 따라, 본 실시의 형태의 경화막 형성 조성물은, 각종 위상차재(위상차필름)나 액정표시소자 등의 제조에 호적하게 이용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어, 본 실시의 형태를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은, 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 등에서 이용하는 조성성분과 그 약칭]

이하의 실시예 및 비교예에서 이용되는 각 조성성분은, 다음과 같다.

<광배향성기와 하이드록시기를 갖는 화합물>

CIN1: 4-(6-하이드록시헥실옥시)계피산메틸에스테르

[화학식 13]

CIN2: 3-메톡시-4-(6-하이드록시헥실옥시)계피산메틸에스테르

[화학식 14]

<하이드록시기 및 카르복실기를 갖는 폴리머>

PEPO: 폴리에스테르폴리올 중합체(하기 구조단위를 갖는 아디프산/디에틸렌글리콜 공중합체. 분자량 4,800.)

[화학식 15]

(상기 식 중, R은, 알킬렌을 나타낸다.)

<가교제>

HMM: 하기 구조식으로 표시되는 멜라민 가교제

[화학식 16]

PBMAA: 폴리(N-부톡시메틸아크릴아미드)

<가교촉매>

PTSA: 파라톨루엔설폰산

[화학식 17]

<하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물>

하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물 C-1:

[화학식 18]

하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물 C-2:

[화학식 19]

하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물 C-3:

[화학식 20]

<용제>

실시예 및 비교예의 각 경화막 형성 조성물은 용제를 함유하고, 그 용제로서, 프로필렌글리콜모노메틸에테르(PM-P)와 아세트산에틸(AcEt)을 이용하였다.

<실시예 및 비교예>

(합성예 1) CIN11의 합성

(합성예 1-1) CIN11의 전구체 CIN11-1의 합성

[화학식 21]

1L의 4구 플라스크에, 4-브로모-4'-하이드록시벤조페논을 80.0g, N,N-디메틸아세트아미드를 500mL, 아크릴산tert-부틸을 55.4g, 트리부틸아민을 160.2g, 아세트산팔라듐을 1.29g, 트리(o-톨릴)포스핀을 3.50g 첨가하여, 100℃로 가열하면서 교반하였다. 반응종료 후, 2L의 아세트산에틸에 반응계를 붓고, 1N-염산 수용액, 포화식염수를 이용하여 추출을 행하였다. 추출한 유기층에 무수황산마그네슘을 첨가하여 탈수건조하고, 무수황산마그네슘을 여과하였다. 얻어진 여액을 로터리 증발기를 이용하여 용매유거하고, 109.4g의 목적물 CIN11-1(적갈색 점체)을 얻었다. 얻어진 CIN11-1은 정제하지 않고 다음 반응에 이용하였다.

(합성예 1-2) CIN11의 합성

[화학식 22]

2L의 4구 플라스크에, CIN11-1을 93.4g, N,N-디메틸포름아미드를 1L, 6-클로로-1-헥산올을 39.3g, 탄산칼륨을 119.4g, 요오드화칼륨을 4.8g 첨가하여, 100℃로 가열하면서 교반하였다. 반응종료 후, 5L의 물에 반응계를 붓고, 1N-염산 수용액으로 중화를 행하고, 아세트산에틸을 이용하여 추출을 행하였다. 추출한 유기층에 무수황산마그네슘을 첨가하여 탈수건조하고, 무수황산마그네슘을 여과하였다. 얻어진 여액을 로터리 증발기를 이용하여 용매유거를 행하였다. 잔사를 이소프로판올/헥산=1/10을 이용하여 재결정을 행하고, CIN11(황토색 고체)을 113.8g 얻었다. 목적물인 ¹H-NMR로 측정한 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터, 얻어진 고체가, 목적의 CIN11인 것을 확인하였다.

[화학식 23]

폴리머 합성예 1

MAA 3.5g, MMA 7.0g, HEMA 7.0g, 중합개시제로서 AIBN(아조비스이소부티로니트릴) 0.5g을 PM-P 53.9g에 용해하고 75℃에서 20시간 반응시킴으로써 아크릴 공중합체 용액(고형분농도 25질량%)을 얻었다(P-1). 얻어진 아크릴 공중합체의 Mn은 10,300, Mw는 24,600이었다.

<실시예 및 비교예>

표 1에 나타낸 조성으로 실시예 1 내지 6 그리고 비교예 1 및 2의 각 경화막 형성 조성물을 조제하였다. 다음에, 각 경화막 형성 조성물을 이용하여, 경화막을 형성하고, 얻어진 경화막 각각에 대하여, 밀착성, 배향감도, 패턴형성성, 및 투과율의 평가를 행하였다.

[표 1]

[밀착성의 평가]

실시예 1 내지 실시예 5 그리고 비교예 1 및 비교예 2의 각 경화막 형성 조성물을 TAC 필름 상에 바코터를 이용하여 도포한 후, 온도 110℃에서 120초간, 열순환식 오븐 내에서 가열건조를 행하여, 경화막을 형성하였다. 이 각 경화막에 313nm의 직선편광을 수직으로 20mJ/cm² 내지 40mJ/cm² 조사하였다. 노광 후의 기판 상의 경화막 위에, Merck Ltd.제의 수평배향용 중합성 액정용액 RMS03-013C를, 스핀코터를 이용하여 도포하고, 이어서, 60℃에서 60초간 핫플레이트 상에서 프리베이크를 행하여, 막두께 1.0μm의 도막을 형성하였다. 이 필름을 1000mJ/cm²로 노광하고, 중합성 액정을 중합시켜, 위상차재를 제작하였다. 얻어진 기판 상의 위상차재에 커터나이프를 이용하여 크로스컷(1mm×1mm×100개칸)을 넣고, 그 후, 셀로판테이프를 붙였다. 이어서, 그 셀로판테이프를 벗겨내었을 때에, 기판 상의 위상차재에서, 중합한 중합성 액정의 막이 하층의 경화막 상에서 벗겨지지 않고 남아 있는 칸(square)의 갯수를 카운트하였다. 평가결과는, (막이 벗겨지지 않고 남아 있는 칸의 수)/100의 형식으로, 표 2의 초기 란에 정리하여 나타내었다. 막이 벗겨지지 않고 남아 있는 칸이 90개 이상 남아 있는 것, 즉, 90/100 내지 100/100인 경우를 밀착성이 양호하다고 판단하였다.

[내구밀착성의 평가]

상기 서술한 밀착성의 평가와 동일한 방법으로 TAC 필름 상에 위상차재를, 온도 80℃, 습도 90%로 설정된 오븐에 넣고, 24시간 이상 정치하였다. 그 후, 위상차재를 꺼내고, 상기 서술한 밀착성의 평가와 동일한 방법으로, 밀착성을 평가하였다. 평가결과는, 밀착내구성으로서, 표 2에 정리하여 나타내었다.

[배향감도의 평가(실시예 1 내지 실시예 5)]

실시예 1 내지 실시예 5 그리고 비교예 1 및 비교예 2의 각 경화막 형성 조성물을 알칼리유리 상에 스핀코터를 이용하여 2000rpm으로 30초간 회전도포한 후, 온도 110℃에서 120초간, 열순환식 오븐 내에서 가열건조를 행하여, 경화막을 형성하였다. 이 각 경화막에 313nm의 직선편광을 수직으로 조사하여, 배향재를 형성하였다. 기판 상의 배향재 위에, Merck Ltd.제의 수평배향용 중합성 액정용액 RMS03-013C를, 스핀코터를 이용하여 도포하고, 이어서, 60℃에서 60초간 핫플레이트 상에서 프리베이크를 행하여, 막두께 1.0μm의 도막을 형성하였다. 이 기판 상의 도막을 1000mJ/cm²로 노광하고, 위상차재를 제작하였다. 제작한 기판 상의 위상차재를 한쌍의 편광판으로 끼우고, 위상차재에 있어서의 위상차 특성의 발현상황을 관찰하여, 배향재가 액정배향성을 나타내는데 필요한 편광 UV의 노광량을 배향감도로 하였다. 평가결과는, 뒤에 표 2에 정리하여 나타낸다. 실시예 1 내지 실시예 5 그리고 비교예 1 및 비교예 2의 각 경화막 형성 조성물을 이용하여 형성된 배향재는, 액정배향성을 나타내는데 필요한 편광 UV의 노광량이 모두 20mJ/cm² 내지 40mJ/cm²로 낮은 값이었으며, 양호한 배향감도를 나타내었다.

[배향감도의 평가(실시예 6 및 7)]

실시예 6 및 실시예 7의 각 경화막 형성 조성물을 TAC 필름 상에 바코터를 이용하여 도포한 후, 온도 110℃에서 120초간, 열순환식 오븐 내에서 가열건조를 행하여, 경화막을 형성하였다. 이 각 경화막에 313nm의 직선편광을 수직으로 조사하여, 배향재를 형성하였다. 기판 상의 배향재 위에, 수평배향용 중합성 액정용액을, 바코터를 이용하여 도포하고, 이어서, 70℃에서 60초간 핫플레이트 상에서 프리베이크를 행하여, 막두께 1.0μm의 도막을 형성하였다. 이 기판 상의 도막을 300mJ/cm²로 노광하고, 위상차재를 제작하였다. 제작한 기판 상의 위상차재를 한쌍의 편광판으로 끼우고, 위상차재에 있어서의 위상차 특성의 발현상황을 관찰하여, 배향재가 액정배향성을 나타내는데 필요한 편광 UV의 노광량을 배향감도로 하였다. 평가결과는, 뒤에 표 2에 정리하여 나타낸다.

[패턴형성성의 평가]

실시예 및 비교예의 각 경화막 형성 조성물을 TAC 필름 상에 바코터를 이용하여 도포한 후, 온도 110℃에서 120초간, 열순환식 오븐 내에서 가열건조를 행하여, 경화막을 형성하였다. 이 경화막에 350μm의 라인앤스페이스 마스크를 개재하여 313nm의 직선편광을 40mJ/cm² 수직으로 조사하였다. 다음에, 마스크를 분리하고, 기판을 90도 회전시킨 후, 313nm의 직선편광을 20mJ/cm² 수직으로 조사하여, 액정의 배향 제어방향이 90도 상이한 2종류의 액정배향영역이 형성된 배향재를 얻었다. 이 기판 상의 배향재 위에, Merck Ltd.제의 수평배향용 중합성 액정용액 RMS03-013C를, 스핀코터를 이용하여 도포하고, 이어서, 60℃에서 60초간 핫플레이트 상에서 프리베이크를 행하여, 막두께 1.0μm의 도막을 형성하였다. 이 기판 상의 도막을 1000mJ/cm²로 노광하고, 상이한 위상차 특성을 갖는 2종류의 영역이 규칙적으로 배열된 패턴화 위상차재를 제작하였다. 제작한 기판 상의 패턴화 위상차재를, 편광현미경을 이용하여 관찰하여, 배향결함 없이 위상차패턴이 형성되어 있는 것을 ○, 배향결함이 보이는 것을 ×로 평가하였다. 평가결과는, 뒤에 표 2에 정리하여 나타낸다.

[광투과율(투명성)의 평가]

실시예 및 비교예의 각 경화막 형성 조성물을 석영기판 상에 스핀코터를 이용하여 2000rpm으로 30초간 회전도포한 후, 온도 110℃에서 120초간 핫플레이트 상에서 가열건조베이크를 행하여 막두께 300nm의 경화막을 형성하였다. 막두께는 Filmetrics, Inc.제 F20를 이용하여 측정하였다. 이 경화막을 자외선 가시분광 광도계(Shimadzu Corporation제 SHIMADZU UV-2550형번)를 이용하여 파장 400nm의 광에 대한 투과율을 측정하였다.

[평가 결과]

이상의 평가를 행한 결과를, 상기 서술한 바와 같이, 표 2에 나타낸다.

[표 2]

실시예 1 내지 실시예 5의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어진 경화막은, 고온고습처리하여도 높은 밀착성을 유지하였으며, 우수한 밀착내구성을 나타내었다.

이에 반해, 비교예 1 및 비교예 2의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어진 경화막은, 고온고습처리 후, 초기의 밀착성을 유지하기 곤란하였다.

실시예 1 내지 실시예 5의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어진 배향재는, 비교예 1 및 2의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어진 배향재와 마찬가지로, 액정배향성을 나타내는데 필요한 편광 UV의 노광량이 모두 20mJ/cm² 내지 40mJ/cm²로 낮은 값이었으며, 양호한 배향감도를 나타내었다.

또한, 실시예 6 및 실시예 7의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어진 배향재는, 비교예 1 및 비교예 2의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어진 배향재보다, 액정배향성을 나타내는데 필요한 편광 UV의 노광량이 모두 10mJ/cm²로 낮은 값이었으며, 양호한 배향감도를 나타내었다.

실시예 1 내지 실시예 7의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어진 배향재는, 비교예 1 및 2의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어진 배향재와 마찬가지로, 양호한 패턴형성성을 나타내었다.

실시예 1 내지 실시예 7의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어진 경화막은, 비교예 1 및 2의 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어진 경화막과 마찬가지로, 파장 400nm의 광에 대하여, 100% 또는 그에 가까운 투과율을 나타내었으며, 양호한 광투과 특성을 나타내었다.

산업상 이용가능성

본 발명에 따른 경화막 형성 조성물로부터 얻어지는 경화막은, 액정표시소자의 액정배향막이나, 액정표시소자에 내부나 외부에 마련되는 광학이방성 필름을 형성하기 위한 배향재로서 매우 유용하며, 특히, 3D 디스플레이의 패턴화 위상차재의 형성재료로서 호적하다. 나아가, 박막 트랜지스터(TFT)형 액정표시소자나 유기 EL소자 등의 각종 디스플레이에 있어서의 보호막, 평탄화막 및 절연막 등의 경화막을 형성하는 재료, 특히, TFT형 액정소자의 층간절연막, 컬러필터의 보호막 또는 유기 EL소자의 절연막 등을 형성하는 재료로서도 호적하다.

Claims

(A) 광배향성기와, 하이드록시기, 카르복실기, 아미노기 및 알콕시실릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개를 갖는 화합물,
(B) 하이드록시기 및 카르복실기 중 적어도 하나를 갖는 폴리머, 그리고
(C) (A)성분 이외의, 하이드록시기 및 (메트)아크릴기를 갖는 화합물
을 함유하는 것을 특징으로 하는 경화막 형성 조성물.
제1항에 있어서,
상기 (A)성분의 화합물은, 광배향성기와 하이드록시기를 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 경화막 형성 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (C)성분의 화합물은, 1개 이상의 하이드록시기 및 1개의 (메트)아크릴기를 갖는 것을 특징으로 하는 경화막 형성 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
(D)가교제를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 경화막 형성 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
(E)가교촉매를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 경화막 형성 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 경화막 형성 조성물을 이용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 배향재.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 경화막 형성 조성물로부터 얻어지는 경화막을 갖는 것을 특징으로 하는 위상차재.