(57)【要約】  本発明は、光学フィルムおよびこれを含む表示素子に関するものであって、前記光学フィルムは、液晶化合物を含む第１光学異方性層と、光反応性重合体を含む第２光学異方性層とからなり、光反応性基の光反応速度が改善され、液晶配向性に優れている。
2015529343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の化学式１で表される液晶化合物１種以上を含む第１光学異方性層と、
下記の化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体を含む第２光学異方性層とを含むことを特徴とする、光学フィルム。
【化１】
2015529343.tif 000034
前記化学式１において、
Ａｒ１〜Ａｒ３は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、炭素数６〜４０のアリーレンであり、前記アリーレンは、炭素数１〜１０のアルキルまたはハロゲン置換体で置換されていてよく；
Ｅ１およびＥ２は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、または炭素数１〜１０のアルキレンであり；
Ａ１およびＡ２は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、下記の化学式１ａで表され；
【化２】
2015529343.tif 000035
前記化学式１ａにおいて、
Ｇｍ、Ｌｍ、およびＮｍは、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ−、−ＮＲＣ（＝Ｏ）−、−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＲ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＳＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｓ−、−ＳＣＦ２−、−ＣＨ２−、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＨ２）３−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＦ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＦ２−、または−ＣＦ２ＣＦ２−であり、この時、Ｒは、水素、または炭素数１〜１０のアルキレンであり、
ＪｍおよびＭｍは、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、炭素数１〜１０のアルキレン、または炭素数３〜１０のシクロアルキレンであり、
Ｑｍは、炭素数１〜１０のアルキル、アクリレート、メタクリレート、またはエポキシ基である；
【化３】
2015529343.tif 000036
前記化学式２ａおよび２ｂにおいて、それぞれ独立して、
ｑは、０〜４の整数であり、
ｍは、５０〜５，０００の整数であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうちの少なくとも１つは、下記の化学式３ａおよび３ｂからなる群より選択されたラジカルであり、
前記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうち、化学式３ａまたは３ｂのラジカルであるものを除いた残りのＲ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；ハロゲン；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の線状もしくは分枝状アルキル；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルケニル；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルキニル；置換もしくは非置換の炭素数３〜１２のシクロアルキル；置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール；および酸素、窒素、リン、硫黄、シリコン、およびボロンの中から選択された少なくとも１つ以上を含む極性官能基（ｐｏｌａｒ  ｇｒｏｕｐ）からなる群より選択され、
前記Ｒ１〜Ｒ４が、水素；ハロゲン；または前記極性官能基でない場合、Ｒ１とＲ２、Ｒ３とＲ４からなる群より選択された１つ以上の組み合わせが互いに連結されて、炭素数１〜１０のアルキリデングループを形成したり、またはＲ１またはＲ２がＲ３およびＲ４のうちのいずれか１つに連結されて、炭素数４〜１２の飽和もしくは不飽和脂肪族環、または炭素数６〜２４の芳香族環を形成することができる。
【化４】
2015529343.tif 000037
前記化学式３ａおよび３ｂにおいて、
Ａは、単純結合、酸素、硫黄、または−ＮＨ−であり、
Ｂは、単純結合、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキレン、カルボニル、カルボキシ、エステル、置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリーレン、および置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のヘテロアリーレンからなる群より選択され、
Ｘは、酸素または硫黄であり；
Ｒ９は、単純結合、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキレン、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルケニレン、置換もしくは非置換の炭素数３〜１２のシクロアルキレン、置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリーレン、置換もしくは非置換の炭素数７〜１５のアルアルキレン、および置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルキニレンからなる群より選択され、
Ｒ１０〜Ｒ１４のうちの少なくとも１つは、−Ｌ−Ｒ１５−Ｒ１６−（置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール）で表されるラジカルであり、これを除いた残りのＲ１０〜Ｒ１４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ；置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール、および１４族、１５族または１６族のヘテロ元素を含む炭素数６〜４０のヘテロアリールからなる群より選択され、
Ｌは、酸素、硫黄、−ＮＨ−、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキレン、カルボニル、カルボキシ、−ＣＯＮＨ−、および置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリーレンからなる群より選択され、
Ｒ１５は、置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキルであり、
Ｒ１６は、単純結合、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−ＮＨ−、−Ｓ−、および−Ｃ（＝Ｏ）−からなる群より選択される。
【請求項２】
前記−Ｌ−Ｒ１５−Ｒ１６−（置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール）のラジカルは、下記の化学式４で表されるラジカルであることを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【化５】
2015529343.tif 000038
前記化学式４において、
Ｒ１５およびＲ１６は、前記化学式３ａおよび３ｂで定義された通りであり、
Ｒ１７〜Ｒ２１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；ハロゲン；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ；置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール；１４族、１５族または１６族のヘテロ元素を含む炭素数６〜４０のヘテロアリール、および置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアルコキシアリールからなる群より選択される。
【請求項３】
前記極性官能基は、以下に挙げられた官能基からなる群より選択されることを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
−ＯＲ６、−ＯＣ（Ｏ）ＯＲ６、−Ｒ５ＯＣ（Ｏ）ＯＲ６、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ６、−Ｒ５Ｃ（Ｏ）ＯＲ６、−Ｃ（Ｏ）Ｒ６、−Ｒ５Ｃ（Ｏ）Ｒ６、−ＯＣ（Ｏ）Ｒ６、−Ｒ５ＯＣ（Ｏ）Ｒ６、−（Ｒ５Ｏ）ｐ−ＯＲ６、−（ＯＲ５）ｐ−ＯＲ６、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ（Ｏ）Ｒ６、−Ｒ５Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ（Ｏ）Ｒ６、−ＳＲ６、−Ｒ５ＳＲ６、−ＳＳＲ６、−Ｒ５ＳＳＲ６、−Ｓ（＝Ｏ）Ｒ６、−Ｒ５Ｓ（＝Ｏ）Ｒ６、−Ｒ５Ｃ（＝Ｓ）Ｒ６−、−Ｒ５Ｃ（＝Ｓ）ＳＲ６、−Ｒ５ＳＯ３Ｒ６、−ＳＯ３Ｒ６、−Ｒ５Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−ＮＣＯ、−Ｒ５−ＮＣＯ、−ＣＮ、−Ｒ５ＣＮ、−ＮＮＣ（＝Ｓ）Ｒ６、−Ｒ５ＮＮＣ（＝Ｓ）Ｒ６、−ＮＯ２、−Ｒ５ＮＯ２、
【化６】
2015529343.tif 000039
2015529343.tif 000040
2015529343.tif 000041
前記極性官能基において、
ｐは、それぞれ独立して１〜１０の整数であり、
Ｒ５は、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の線状もしくは分枝状アルキレン；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルケニレン；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルキニレン；置換もしくは非置換の炭素数３〜１２のシクロアルキレン；置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリーレン；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のカルボニルオキシレン；または、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシレンであり、
Ｒ６、Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立して、水素；ハロゲン；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の線状もしくは分枝状アルキル；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルケニル；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルキニル；置換もしくは非置換の炭素数３〜１２のシクロアルキル；置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ；および置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のカルボニルオキシからなる群より選択される。
【請求項４】
前記置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール；または１４族、１５族または１６族のヘテロ元素を含む炭素数６〜４０のヘテロアリールは、以下に挙げられた官能基からなる群より選択されることを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【化７】
2015529343.tif 000042
式中、
Ｒ’１０〜Ｒ’１８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の線状もしくは分枝状アルキル、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ、および置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリールからなる群より選択される。
【請求項５】
前記化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体は、１０，０００〜１，０００，０００の重量平均分子量を有することを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項６】
前記第２光学異方性層は、前記化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体、光活性剤、（メタ）アクリレート系化合物、および光開始剤を含む組成物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項７】
前記組成物の総重量を基準として、化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体５０〜７０重量％；前記光活性剤１〜２０重量％；前記（メタ）アクリレート系化合物２０〜４０重量％；および前記光開始剤１〜１５重量％を含むことを特徴とする、請求項６に記載の光学フィルム。
【請求項８】
前記光活性剤は、２，４−エチル−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン（２，４−ｅｔｈｙｌ−９Ｈ−ｔｈｉｏｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ）、１−イソプロピル−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン（１−ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ−９Ｈ−ｔｈｉｏｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ）、１，３−ジフルオロ−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン（１，３−ｄｉｆｌｕｏｒｏ−９Ｈ−ｔｈｉｏｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ）、および２−トリフルオロメチル−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン（２−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ−９Ｈ−ｔｈｉｏｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ）からなる群より選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項６に記載の光学フィルム。
【請求項９】
前記（メタ）アクリレート系化合物は、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ  ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）、トリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート（ｔｒｉｓ（２−ａｃｒｙｌｏｌｙｌｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｓｏｃｙｎｕｒａｔｅ）、トリメチロールプロパントリアクリレート（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｐｒｏｐａｎｅ  ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）、およびジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ｄｉｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ  ｈｅｘａａｃｒｙｌａｔｅ）からなる群より選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項６に記載の光学フィルム。
【請求項１０】
前記第１光学異方性層は、モノアクリレート系化合物を１種以上さらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項１１】
前記モノアクリレート系化合物は、下記の化学式からなる群より選択されることを特徴とする、請求項１０に記載の光学フィルム。
【化８】
2015529343.tif 000043
【請求項１２】
請求項１に記載の光学フィルムを含むことを特徴とする、表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルムおよびこれを含む表示素子に関するものである。より詳細には、液晶配向性に優れ、光反応速度が改善された光学フィルムおよびこれを含む表示素子に関するものである。
【０００２】
本出願は、２０１２年８月２１日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１２−００９１４３６号、および２０１３年８月５日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０−２０１３−００９２７５９号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
最近、液晶ディスプレイが大型化されるにつれ、モバイル電話やノートパソコンなどの個人用から次第に壁掛けテレビなどの家庭用へと用途が広がるに伴い、液晶ディスプレイについては高画質、高品位化および広視野角が要求されている。特に、薄膜トランジスタによって駆動される薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）は、個々の画素を独立して駆動させるため、液晶の応答速度に非常に優れ、高画質の動画像を実現することができ、次第に応用範囲が拡大している。
【０００４】
このようなＴＦＴ−ＬＣＤにおいて、液晶が光スイッチとして使用できるようにするためには、ディスプレイセルの最も内側の、薄膜トランジスタが形成された層上に、液晶が一定方向に初期配向しなければならないが、このために液晶配向膜が使用されている。
【０００５】
このような液晶配向のために、ポリイミドなどの耐熱性高分子を透明ガラス上に塗布して高分子配向膜を成層し、ナイロン、レーヨンなどのラビング布を巻いた回転ローラを高速回転させながら、配向膜を擦って配向させるラビング工程（ｒｕｂｂｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）が適用された。
【０００６】
しかし、ラビング工程は、ラビングの際、液晶配向剤の表面に機械的なスクラッチを生じさせたり、高い静電気を発生させるため、薄膜トランジスタが破壊されることがある。また、ラビング布で発生する微細なファイバーなどによって不良が発生し、生産歩留まりの向上への障害となっている。
【０００７】
このようなラビング工程の問題を克服し、生産的な側面で革新をなすために新たに考案された液晶配向方式が、ＵＶのような光による液晶配向（以下、「光配向」）である。
【０００８】
光配向とは、線偏光されたＵＶにより一定の光反応性高分子に結合された感光性グループが光反応を起こし、この過程で高分子の主鎖が一定方向に配列をすることにより、結局、液晶が配向する光重合型液晶配向膜を形成するメカニズムを指す。
【０００９】
このような光配向の代表例が、Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ等（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ３１．，１９９２，２１５５）、Ｄａｅ  Ｓ．Ｋａｎｇ等（米国特許第５，４６４，６６９号）、Ｙｕｒｉｙ  Ｒｅｚｎｉｋｏｖ（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３４，１９９５，Ｌ１０００）が発表した光重合による光配向である。これらの特許および論文で使用された光配向重合体は、主にＰＶＣＮ（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ  ｃｉｎｎａｍａｔｅ））またはＰＶＭＣ（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ  ｍｅｔｈｏｘｙｃｉｎｎａｍａｔｅ））のようなポリシンナメート系ポリマーである。これを光配向させる場合、照射されたＵＶによりシンナメートの二重結合が［２＋２］環化添加（［２＋２］ｃｙｃｌｏａｄｄｉｔｉｏｎ）反応をしてシクロブタン（ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ）が形成され、これによって異方性が形成され、液晶分子を一方向に配列させて液晶の配向が誘導されるのである。
【００１０】
その他にも、日本国特開平１１−１８１１２７号には、アクリレート、メタクリレートなどの主鎖に桂皮酸基などの感光性基を含む側鎖を有する重合体およびこれを含む配向膜が開示されている。また、韓国特許公開第２００２−０００６８１９号には、ポリメタクリル系重合体からなる配向膜の使用について開示している。
【００１１】
しかし、上述した前の配向膜用光反応性重合体は、高分子主鎖の熱的安定性が低下して配向膜の安定性を低下させたり、光反応性、液晶配向性または配向速度が十分でなくなるなどの欠点があった。例えば、アクリル系主鎖を有する重合体の場合、低い熱的安定性によって配向膜の安定性を大きく低下させる欠点があり、感光性基が主鎖に束縛された場合、配向膜に照射される偏光に迅速に反応することができず、液晶配向性または配向速度が低下する欠点があった。このように、液晶配向性または配向速度が低下する場合、工程効率が低下したり、液晶表示素子の液晶配向が十分でなく、二色比が小さく、コントラストが劣化することがある。
【００１２】
一方、Ｂｕｌｌ．Ｋｏｒｅａｎ  Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００２，Ｖｏｌ．２３，９５７には、繰り返し単位の一部としてアゾ基が結合された繰り返し単位を含む光反応性重合体が提案された。しかし、このような光反応性重合体も、配向性が十分でない上に、光反応速度が遅くて工程効率が低下したり、液晶表示素子のコントラストが劣化するなどの問題を依然として発生させることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような従来技術の問題を解決すべく、本発明は、液晶配向性に優れ、光反応速度が改善された光学フィルムを提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明は、前記液晶フィルムを含む表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明は、下記の化学式１で表される液晶化合物１種以上を含む第１光学異方性層と、
下記の化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体を含む第２光学異方性層とを含む光学フィルムを提供する。
【００１６】
【化１】
2015529343.tif 000003
前記化学式１において、
Ａｒ１〜Ａｒ３は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、炭素数６〜４０のアリーレンであり、前記アリーレンは、炭素数１〜１０のアルキルまたはハロゲン置換体で置換されていてよく；
Ｅ１およびＥ２は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、または炭素数１〜１０のアルキレンであり；
Ａ１およびＡ２は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、下記の化学式１ａで表され；
【００１７】
【化２】
2015529343.tif 000004
前記化学式１ａにおいて、
Ｇｍ、Ｌｍ、およびＮｍは、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ−、−ＮＲＣ（＝Ｏ）−、−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＲ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＳＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｓ−、−ＳＣＦ２−、−ＣＨ２−、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＨ２）３−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＦ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＦ２−、または−ＣＦ２ＣＦ２−であり、この時、Ｒは、水素、または炭素数１〜１０のアルキレンであり、
ＪｍおよびＭｍは、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、炭素数１〜１０のアルキレン、または炭素数３〜１０のシクロアルキレンであり、
Ｑｍは、炭素数１〜１０のアルキル、アクリレート、メタクリレート、またはエポキシ基である；
【００１８】
【化３】
2015529343.tif 000005
【００１９】
【化４】
2015529343.tif 000006
前記化学式２ａまたは２ｂの置換基については下記に詳細に説明する。
また、本発明は、前記光学フィルムを含む表示素子を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、液晶配向性に優れ、光反応速度が改善された光学フィルムおよびこれを含む表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光学フィルムを示す斜視図である。
【図２】実施例１〜１４および比較例１〜４による光学フィルムの光漏れを撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明において、第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに用いられ、前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。
【００２３】
また、本発明において、各層または要素が各層または要素の「上に」または「の上に」形成されると言及される場合には、各層または要素が直接各層または要素の上に形成されることを意味したり、他の層または要素が各層の間、対象体、基材上に追加的に形成され得ることを意味する。
【００２４】
さらに、本明細書で使用される用語は、単に例示的な実施形態を説明するために使用されたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書において、「含む」、「備える」または「有する」などの用語は、実施された特徴、段階、構成要素、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や段階、構成要素、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を予め排除しないことが理解されなければならない。
【００２５】
本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるが、特定の実施形態を例示し、下記に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むことが理解されなければならない。
【００２６】
以下、本発明の光学フィルムおよび表示素子をより詳細に説明する。
【００２７】
光学フィルム
本発明の光学フィルムは、下記の化学式１で表される液晶化合物１種以上を含む第１光学異方性層と、
下記の化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体を含む第２光学異方性層とを含む。
【００２８】
【化５】
2015529343.tif 000007
前記化学式１において、
Ａｒ１〜Ａｒ３は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、炭素数６〜４０のアリーレンであり、前記アリーレンは、炭素数１〜１０のアルキルまたはハロゲン置換体で置換されていてよく；
Ｅ１およびＥ２は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、または炭素数１〜１０のアルキレンであり；
Ａ１およびＡ２は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、下記の化学式１ａで表され；
【００２９】
【化６】
2015529343.tif 000008
前記化学式１ａにおいて、
Ｇｍ、Ｌｍ、およびＮｍは、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ−、−ＮＲＣ（＝Ｏ）−、−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＲ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＳＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｓ−、−ＳＣＦ２−、−ＣＨ２−、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＨ２）３−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＦ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＦ２−、または−ＣＦ２ＣＦ２−であり、この時、Ｒは、水素、または炭素数１〜１０のアルキレンであり、
ＪｍおよびＭｍは、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、炭素数１〜１０のアルキレン、または炭素数３〜１０のシクロアルキレンであり、
Ｑｍは、炭素数１〜１０のアルキル、アクリレート、メタクリレート、またはエポキシ基である；
【００３０】
【化７】
2015529343.tif 000009
【００３１】
【化８】
2015529343.tif 000010
前記化学式２ａおよび２ｂにおいて、それぞれ独立して、
ｑは、０〜４の整数であり、
ｍは、５０〜５，０００の整数であり、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうちの少なくとも１つは、下記の化学式３ａおよび３ｂからなる群より選択されたラジカルであり、
前記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４のうち、化学式３ａまたは３ｂのラジカルであるものを除いた残りのＲ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；ハロゲン；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の線状もしくは分枝状アルキル；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルケニル；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルキニル；置換もしくは非置換の炭素数３〜１２のシクロアルキル；置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール；および酸素、窒素、リン、硫黄、シリコン、およびボロンの中から選択された少なくとも１つ以上を含む極性官能基（ｐｏｌａｒ  ｇｒｏｕｐ）からなる群より選択され、
前記Ｒ１〜Ｒ４が、水素；ハロゲン；または前記極性官能基でない場合、Ｒ１とＲ２、Ｒ３とＲ４からなる群より選択された１つ以上の組み合わせが互いに連結されて、炭素数１〜１０のアルキリデングループを形成したり、またはＲ１またはＲ２がＲ３およびＲ４のうちのいずれか１つに連結されて、炭素数４〜１２の飽和もしくは不飽和脂肪族環、または炭素数６〜２４の芳香族環を形成することができる。
【００３２】
【化９】
2015529343.tif 000011
【００３３】
【化１０】
2015529343.tif 000012
前記化学式３ａおよび３ｂにおいて、
Ａは、単純結合、酸素、硫黄、または−ＮＨ−であり、
Ｂは、単純結合、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキレン、カルボニル、カルボキシ、エステル、置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリーレン、および置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のヘテロアリーレンからなる群より選択され、
Ｘは、酸素または硫黄であり；
Ｒ９は、単純結合、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキレン、置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルケニレン、置換もしくは非置換の炭素数３〜１２のシクロアルキレン、置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリーレン、置換もしくは非置換の炭素数７〜１５のアルアルキレン、および置換もしくは非置換の炭素数２〜２０のアルキニレンからなる群より選択され、
Ｒ１０〜Ｒ１４のうちの少なくとも１つは、−Ｌ−Ｒ１５−Ｒ１６−（置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール）で表されるラジカルであり、これを除いた残りのＲ１０〜Ｒ１４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ；置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール、および１４族、１５族または１６族のヘテロ元素を含む炭素数６〜４０のヘテロアリールからなる群より選択され、
Ｌは、酸素、硫黄、−ＮＨ−、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキレン、カルボニル、カルボキシ、−ＣＯＮＨ−、および置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリーレンからなる群より選択され、
Ｒ１５は、置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキルであり、
Ｒ１６は、単純結合、−Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−ＮＨ−、−Ｓ−、および−Ｃ（＝Ｏ）−からなる群より選択される。
【００３４】
前記−Ｌ−Ｒ１５−Ｒ１６−（置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール）のラジカルは、下記の化学式４で表されるラジカルであってよい。
【００３５】
【化１１】
2015529343.tif 000013
前記化学式４において、
Ｒ１５およびＲ１６は、前記化学式３ａおよび３ｂで定義された通りであり、
Ｒ１７〜Ｒ２１は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；ハロゲン；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルキル；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ；置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ；置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール；１４族、１５族または１６族のヘテロ元素を含む炭素数６〜４０のヘテロアリール、および置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアルコキシアリールからなる群より選択される。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、前記極性官能基は、以下に挙げられた官能基からなる群より選択されるものであってよい。
−ＯＲ６、−ＯＣ（Ｏ）ＯＲ６、−Ｒ５ＯＣ（Ｏ）ＯＲ６、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ６、−Ｒ５Ｃ（Ｏ）ＯＲ６、−Ｃ（Ｏ）Ｒ６、−Ｒ５Ｃ（Ｏ）Ｒ６、−ＯＣ（Ｏ）Ｒ６、−Ｒ５ＯＣ（Ｏ）Ｒ６、−（Ｒ５Ｏ）ｐ−ＯＲ６、−（ＯＲ５）ｐ−ＯＲ６、−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ（Ｏ）Ｒ６、−Ｒ５Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｃ（Ｏ）Ｒ６、−ＳＲ６、−Ｒ５ＳＲ６、−ＳＳＲ６、−Ｒ５ＳＳＲ６、−Ｓ（＝Ｏ）Ｒ６、−Ｒ５Ｓ（＝Ｏ）Ｒ６、−Ｒ５Ｃ（＝Ｓ）Ｒ６−、−Ｒ５Ｃ（＝Ｓ）ＳＲ６、−Ｒ５ＳＯ３Ｒ６、−ＳＯ３Ｒ６、−Ｒ５Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−ＮＣＯ、−Ｒ５−ＮＣＯ、−ＣＮ、−Ｒ５ＣＮ、−ＮＮＣ（＝Ｓ）Ｒ６、−Ｒ５ＮＮＣ（＝Ｓ）Ｒ６、−ＮＯ２、−Ｒ５ＮＯ２、
【００３７】
【化１２】
2015529343.tif 000014
2015529343.tif 000015
2015529343.tif 000016
前記極性官能基において、
ｐは、それぞれ独立して１〜１０の整数であり、
Ｒ５は、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の線状もしくは分枝状アルキレン；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルケニレン；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルキニレン；置換もしくは非置換の炭素数３〜１２のシクロアルキレン；置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリーレン；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のカルボニルオキシレン；または、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシレンであり、
Ｒ６、Ｒ７およびＲ８は、それぞれ独立して、水素；ハロゲン；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の線状もしくは分枝状アルキル；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルケニル；置換もしくは非置換の炭素数２〜２０の線状もしくは分枝状アルキニル；置換もしくは非置換の炭素数３〜１２のシクロアルキル；置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール；置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ；および置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のカルボニルオキシからなる群より選択される。
【００３８】
また、前記置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリール；または１４族、１５族または１６族のヘテロ元素を含む炭素数６〜４０のヘテロアリールは、以下に挙げられた官能基からなる群より選択されるものであってよい。
【００３９】
【化１３】
2015529343.tif 000017
式中、
Ｒ’１０〜Ｒ’１８は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０の線状もしくは分枝状アルキル、置換もしくは非置換の炭素数１〜２０のアルコキシ、置換もしくは非置換の炭素数６〜３０のアリールオキシ、および置換もしくは非置換の炭素数６〜４０のアリールからなる群より選択される。
【００４０】
一方、上述の化学式において、各置換基の定義を具体的に説明すれば次の通りである。
【００４１】
「アルキル」は、１〜２０個、好ましくは１〜１０個、より好ましくは１〜６個の炭素原子の直鎖または分枝鎖の飽和１価の炭化水素部位を意味する。アルキル基は、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。アルキル基の例として、メチル、エチル、プロピル、２−プロピル、ｎ−ブチル、イソ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ドデシル、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ヨードメチル、ブロモメチルなどが挙げられる。
【００４２】
「アルケニル」は、１以上の炭素−炭素二重結合を含む、２〜２０個、好ましくは２〜１０個、より好ましくは２〜６個の炭素原子の直鎖または分枝鎖１価の炭化水素部位を意味する。アルケニル基は、炭素−炭素二重結合を含む炭素原子を介して、または飽和された炭素原子を介して結合されてよい。アルケニル基は、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。アルケニル基の例として、エテニル、１−プロペニル、２−プロペニル、２−ブテニル、３−ブテニル、ペンテニル、５−ヘキセニル、ドデセニルなどが挙げられる。
【００４３】
「シクロアルキル」は、３〜１２個の環炭素の飽和もしくは不飽和の非芳香族１価のモノサイクリック、ビサイクリックまたはトリサイクリック炭化水素部位を意味し、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロペンテニル、シクロヘキシル、シクロヘキセニル、シクロヘプチル、シクロオクチル、デカヒドロナフタレニル、アダマンチル、ノルボルニル（つまり、ビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エニル）などが挙げられる。
【００４４】
「アリール」は、６〜２０個、好ましくは６〜１２個の環原子を有する１価のモノサイクリック、ビサイクリックまたはトリサイクリック芳香族炭化水素部位を意味し、１以上のハロゲン置換体などによって任意に置換されていてよい。アリール基の例として、フェニル、ナフタレニル、フルオレニルなどが挙げられる。
【００４５】
「アルコキシアリール」は、前記定義されたアリール基の水素原子１個以上がアルコキシ基で置換されているものを意味する。アルコキシアリール基の例として、メトキシフェニル、エトキシフェニル、プロポキシフェニル、ブトキシフェニル、ペントキシフェニル、ヘキトキシフェニル、ヘプトキシ、オクトキシ、ナノキシ、メトキシビフェニル、メトキシナフタレニル、メトキシフルオレニル、メトキシアントラセニル、エトキシアントラセニル、プロポキシアントラセニル、メトキシフルオレニルなどが挙げられる。
【００４６】
「アリールアルキル」は、前記定義されたアルキル基の水素原子が１個以上がアリール基で置換されているものを意味し、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。例えば、ベンジル、ベンズヒドリル、およびトリチルなどが挙げられる。
【００４７】
「アルキニル」は、１以上の炭素−炭素三重結合を含む、２〜２０個の炭素原子、好ましくは２〜１０個、より好ましくは２個〜６個の直鎖または分枝鎖の１価の炭化水素部位を意味する。アルキニル基は、炭素−炭素三重結合を含む炭素原子を介して、または飽和された炭素原子を介して結合されてよい。アルキニル基は、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。例えば、エチニルおよびプロピニルなどが挙げられる。
【００４８】
「アルキレン」は、１〜２０個、好ましくは１〜１０個、より好ましくは１〜６個の炭素原子の直鎖または分枝鎖の飽和された２価の炭化水素部位を意味する。アルキレン基は、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。アルキル基の例として、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキシレンなどが挙げられる。
【００４９】
「アルケニレン」は、１以上の炭素−炭素二重結合を含む、２〜２０個、好ましくは２〜１０個、より好ましくは２〜６個の炭素原子の直鎖または分枝鎖の２価の炭化水素部位を意味する。アルケニレン基は、炭素−炭素二重結合を含む炭素原子を介して、および／または飽和された炭素原子を介して結合されてよい。アルケニレン基は、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。
【００５０】
「シクロアルキレン」は、３〜１２個の環炭素の飽和もしくは不飽和の非芳香族の２価のモノサイクリック、ビサイクリックまたはトリサイクリック炭化水素部位を意味し、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。例えば、シクロプロピレン、シクロブチレンなどが挙げられる。
【００５１】
「アリーレン」は、６〜２０個、好ましくは６〜１２個の環原子を有する２価のモノサイクリック、ビサイクリックまたはトリサイクリック芳香族炭化水素部位を意味し、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。アリール基の芳香族部分は、炭素原子のみを含む。アリーレン基の例として、フェニレンなどが挙げられる。
【００５２】
「アリールアルキレン」は、前記定義されたアルキル基の水素原子が１個以上がアリール基で置換されている２価の部位を意味し、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。例えば、ベンジレンなどが挙げられる。
【００５３】
「アルキニレン」は、１以上の炭素−炭素三重結合を含む、２〜２０個の炭素原子、好ましくは２〜１０個、より好ましくは２個〜６個の直鎖または分枝鎖の２価の炭化水素部位を意味する。アルキニレン基は、炭素−炭素三重結合を含む炭素原子を介して、または飽和された炭素原子を介して結合されてよい。アルキニレン基は、１以上のハロゲン置換体によって任意に置換されていてよい。例えば、エチニレンまたはプロピニレンなどが挙げられる。
【００５４】
前記化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体は、光反応基の末端にリンカーＬを介在させて結合されたバルキーなアルアルキル構造によって、光反応基の間に大きな自由空間が確保される。このため、前記光反応性重合体では、光反応基が大きく確保された自由空間内で相対的に自由に移動（流動）または反応することができる。したがって、前記光反応性重合体は、より優れた光反応性、配向速度および光配向性を示すことができる。また、前記光反応性重合体は、偏光方向の変化に応じて光反応基が相対的に自由に配向方向を変えることができる。そのため、偏光方向に応じた配向方向の変化がより円滑に行われ、パターン化されたリターダー、パターン化されたｃｅｌｌ配向膜などに好ましく適用可能である。
【００５５】
また、前記光反応性重合体に含まれる化学式２ａまたは２ｂの繰り返し単位は、構造的に硬く、これを含む光反応性重合体は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が約３００℃以上、好ましくは約３００〜約３５０℃で比較的に高いため、既に知られている光反応性重合体などに比べて優れた熱的安定性を示すことができる。
【００５６】
さらに、前記光反応性重合体をなす化学式２ａまたは２ｂの繰り返し単位は、約５０〜５，０００の重合度、好ましくは約１００〜４，０００の重合度、より好ましくは約１，０００〜３，０００の重合度を有することができる。そして、前記光反応性重合体は、１０，０００〜１，０００，０００、好ましくは２０，０００〜５００，０００の重量平均分子量を有することができる。これによって、前記光反応性重合体が配向膜形成のためのコーティング組成物に適切に含まれて、優れたコーティング性を示しながらも、これから形成された配向膜が優れた液晶配向性などを示すことができる。
【００５７】
上述の光反応性重合体は、約１５０〜約４５０ｎｍの波長を有する偏光の露光下で光反応性を示すことができ、例えば、約２００〜約４００ｎｍの波長、より具体的には、約２５０〜約３５０ｎｍの波長を有するＵＶ領域の偏光の露光下で優れた光反応性および配向性などを示すことができる。
【００５８】
一方、本発明の一実施形態によれば、前記化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体を含む組成物は、光活性剤、（メタ）アクリレート系化合物、および光開始剤をさらに含むことができる。
【００５９】
前記光反応性重合体に光活性化剤を添加することにより、光反応性基の反応性を増加させることができる。前記光活性剤の例としては、２，４−エチル−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン（２，４−ｅｔｈｙｌ−９Ｈ−ｔｈｉｏｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ）、１−イソプロピル−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン（１−ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ−９Ｈ−ｔｈｉｏｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ）、１，３−ジフルオロ−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン（１，３−ｄｉｆｌｕｏｒｏ−９Ｈ−ｔｈｉｏｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ）、および２−トリフルオロメチル−９Ｈ−チオキサンテン−９−オン（２−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ−９Ｈ−ｔｈｉｏｘａｎｔｈｅｎ−９−ｏｎｅ）などが挙げられる。
【００６０】
また、前記（メタ）アクリレート系化合物は、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ  ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）、トリス（２−アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート（ｔｒｉｓ（２−ａｃｒｙｌｏｌｙｌｏｘｙｅｔｈｙｌ）ｉｓｏｃｙｎｕｒａｔｅ）、トリメチロールプロパントリアクリレート（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｐｒｏｐａｎｅ  ｔｒｉａｃｒｙｌａｔｅ）、およびジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ｄｉｐｅｎｔａｅｒｙｔｈｒｉｔｏｌ  ｈｅｘａａｃｒｙｌａｔｅ）からなる群より選択された１種以上であってよい。
【００６１】
前記光開始剤としては、Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７、８１９などを使用することができるが、本発明がこれらに限定されるものではない。
【００６２】
本発明の一実施形態によれば、前記成分の含有量は、前記組成物の総重量を基準として、前記化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体を約５０〜約７０重量％で、前記光活性剤を約１〜約２０重量％で、前記（メタ）アクリレート系化合物を約２０〜約４０重量％で、そして前記光開始剤を約１〜約１５重量％で含むことができる。
【００６３】
本発明の光学フィルムは、液晶化合物を含む第１光学異方性層を含む。
【００６４】
前記第１光学異方性層に含まれる前記液晶化合物は、下記の化学式１で表される化合物１種以上を含む。
【００６５】
【化１４】
2015529343.tif 000018
前記化学式１において、
Ａｒ１〜Ａｒ３は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、炭素数６〜４０のアリーレンであり、前記アリーレンは、炭素数１〜１０のアルキルまたはハロゲン置換体で置換されていてよく；
Ｅ１およびＥ２は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、または炭素数１〜１０のアルキレンであり；
Ａ１およびＡ２は、それぞれ独立して互いに同一または異なって、下記の化学式１ａで表され；
【００６６】
【化１５】
2015529343.tif 000019
前記化学式１ａにおいて、
Ｇｍ、Ｌｍ、およびＮｍは、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ−、−ＮＲＣ（＝Ｏ）−、−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＲ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＳＣＨ２−、−ＣＨ２Ｓ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＦ２Ｓ−、−ＳＣＦ２−、−ＣＨ２−、−（ＣＨ２）２−、−（ＣＨ２）３−、−（ＣＨ２）４−、−ＣＦ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＦ２−、または−ＣＦ２ＣＦ２−であり、この時、Ｒは、水素、または炭素数１〜１０のアルキレンであり、
ＪｍおよびＭｍは、それぞれ独立して互いに同一または異なって、単純結合、炭素数１〜１０のアルキレン、または炭素数３〜１０のシクロアルキレンであり、
Ｑｍは、炭素数１〜１０のアルキル、アクリレート、メタクリレート、またはエポキシ基である。
【００６７】
本発明の一実施形態によれば、前記第１光学異方性層は、前記化学式１で表される液晶化合物のほか、モノアクリレート系化合物１種以上をさらに含むことができる。
【００６８】
本発明の一実施形態によれば、前記モノアクリレート系化合物は、下記の化学式からなる群より選択される１種以上であってよい。下記の化学式において、ｚは、２〜１２の整数である。
【００６９】
【化１６】
2015529343.tif 000020
【００７０】
光学フィルムに要求される配向性や光反応性などの物理的特徴は、前記第１光学異方性層に含まれている液晶化合物と、前記第２光学異方性層に含まれている光反応性重合体との相互作用によって決定される。したがって、このような相互作用は、前記液晶化合物と前記光反応性重合体の構造的特性に応じて変化可能である。
【００７１】
本発明の光学フィルムは、前記化学式１で表される液晶化合物と、前記化学式２で表される繰り返し単位を含む光反応性重合体をそれぞれ別個の層として含む。したがって、前記液晶化合物と光反応性重合体が１つの層に含まれる場合の不要な相互作用なく組み合わされることにより、適切な結合力で優れた配向性や光反応性を示す。これによって、液晶配向性および光反応速度が改善された光学フィルムを提供することができる。
【００７２】
本発明の光学フィルムは、当業界で知られている通常の方法により作製できる。前記光学フィルムを製造するために、前記化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体、光活性剤、バインダーとして（メタ）アクリレート系化合物、および光開始剤を含む組成物を、適切な有機溶媒に溶かして溶液として作る。前記有機溶媒としては、トルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）、アニソール（ａｎｉｓｏｌｅ）、クロロベンゼン（ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ）、ジクロロエタン（ｄｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈａｎｅ）、シクロヘキサン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）、シクロペンタン（ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅ）、またはプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｅｒ  ａｃｅｔａｔｅ）などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００７３】
この時、前記溶液の固形分は、溶液の重量対比、約１〜約１５重量％であってよい。例えば、フイルムにキャスティングするためには、約１０〜約１５重量％が好ましく、薄膜にするためには、約１〜約５重量％が好ましい。
【００７４】
前記製造した溶液を基材やガラス上に落とした後、スピンコーティング、バーコーティング、溶媒キャスティングなどを実施した後、オーブンやホットプレートに載せて乾燥させる。次に、偏光ＵＶを照射して光反応基の二重結合が一定方向に二量体をなすようにして、第２光学異方性層を形成する。
【００７５】
前記第２光学異方性層上に、前記化学式１で表される液晶化合物を含む溶液をコーティングし、乾燥させて、第１光学異方性層を形成することができる。
【００７６】
この時、前記液晶化合物および光開始剤を有機溶媒に溶解させて製造することができる。前記液晶化合物溶液中の前記液晶化合物の含有量は特に制限されるものではないが、全体液晶化合物溶液１００重量部に対して、約５〜約７０重量部であってよく、好ましくは約５〜約５０重量部であってよい。
【００７７】
また、前記液晶化合物溶液には、液晶配向を妨げない限り、光開始剤、キラル剤、界面活性剤、重合性モノマー、ポリマーなどが添加されてよい。
【００７８】
前記液晶化合物溶液の製造時、有機溶媒としては、クロロホルム、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼンなどの芳香族炭化水素類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなどのケトン類；イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノールなどのアルコール類；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類などを使用することができるが、これらに限定されるものではなく、単一または混合物の形態で使用可能である。
【００７９】
表示素子
本発明は、前記光学フィルムを含む表示素子を提供する。
【００８０】
本発明にかかる光学フィルムは、液晶表示装置用光学部材からなってよい。例としては、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型ＬＣＤ、ＴＦＴ−ＴＮ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型ＬＣＤ、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型ＬＣＤ、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型ＬＣＤなどの位相差フィルム；１／２波長板；１／４波長板；逆波長分散特性フィルム；光学補償フィルム；カラーフィルタ；偏光板との積層フィルム；偏光板補償フィルムなどが挙げられる。
【００８１】
本発明の表示素子は、前記光学フィルムを１または２以上含むことができる。
【００８２】
例えば、液晶セルと、この液晶セルの両面にそれぞれ備えられた第１偏光板および第２偏光板とを含む表示素子において、本発明にかかる光学フィルムは、前記液晶セルと前記第１偏光板および／または第２偏光板との間に備えられてよい。つまり、第１偏光板と液晶セルとの間に光学フィルムが備えられてよく、第２偏光板と液晶セルとの間に、または第１偏光板と液晶セルとの間および第２偏光板と液晶セルとの間のすべてに光学フィルムが１またはそれ以上備えられてよい。
【００８３】
本発明の表示素子は、当業界で知られている通常の方法により製造できる。
【００８４】
本発明の一実施形態によれば、前記表示素子は、基材として第１基板および第２基板を用意する段階と、前記基板上に第２光学異方性層を形成する段階と、前記基板上に形成された第２光学異方性層を乾燥させる段階と、前記乾燥した第２光学異方性層にＵＶ光を照射して光配向する段階と、前記第２光学異方性層上に第１光学異方性層を形成する段階と、前記両基板の間に液晶層が介在するように両基板を貼り合わせる段階とにより製造できる。
【００８５】
より具体的には、基材上に、前記化学式２ａまたは２ｂで表される繰り返し単位を含む光反応性重合体、光活性剤、バインダーとして（メタ）アクリレート系化合物、および光開始剤を含む組成物を、適切な有機溶媒に溶かして溶液として作った後、塗布および乾燥する。
【００８６】
乾燥が完了した後、所定の方向に線偏光された紫外線を照射することにより、所望する任意の方向に配向を付与することができる。これは、光学異方性層を構成する光反応性重合体などが、紫外線照射による二量体化（環添加）反応により、紫外線偏光板（ワイヤグリッド偏光板）の透過軸に垂直な方向（吸収軸）に１次分子配向を誘導するようになる。そのため、照射する紫外線の偏光方向を調節する場合、光学異方性層の配向方向を任意の所望する角度に調節することができ、したがって、以降第２光学異方性層上に形成される第１光学異方性層の光軸を、基材の進行方向に対して任意の角度に調節することが可能である。
【００８７】
前記第１光学異方性層上に液晶化合物を含む溶液を塗布および乾燥して、第１光学異方性層を形成する。
【００８８】
前記乾燥過程を経た後、前記第１光学異方性層上に配向した第１光学異方性層は、紫外線照射により重合して硬化させることにより固定される。
【００８９】
以降、本発明にかかる光学フィルムを有する２つの基板のうちの１つには、ボールスペーサが含まれている光反応性接着剤をガラス基板の端部分に塗布した後、これに残りの１つの基板を貼り合わせ、接着剤の塗布された部分のみ紫外線を照射してセルを接合させる。以降、完成したセルに液晶を注入し、熱処理して、表示素子を完成する。
【００９０】
前記光学フィルムを備える本発明の表示素子は、優れた液晶配向性および光反応速度を示す。
【００９１】
図１は、本発明の一実施形態により製造された光学フィルムを図式化して示す図である。
図１を参照すれば、本発明の一実施形態にかかる光学フィルム１００は、第１光学異方性層２０と、第２光学異方性層１０とを含むことができる。
【００９２】
以下、本発明の理解のために好ましい実施例を提示する。しかし、下記の実施例は本発明をより容易に理解するために提供させるものに過ぎず、これによって本発明の内容が限定されるのではない。
【００９３】
＜実施例＞
実施例１
５−ノルボルネン−２−エチル−（４−ベンジルオキシシンナメート）重合体（Ｍｗ１５９ｋ）を、ｃ−ペンタノン（ｃ−ｐｅｎｔａｎｏｎｅ）溶媒に２重量％の濃度で溶解し、厚さ８０ミクロンのポリエチレンテレフタレート（商品名：ＳＨ６１、韓国のＳＫＣ（株）製造）基板上に、乾燥後の厚さが１，０００Åとなるように、ロールコーティング方法でコーティングした。その後、８０℃のオーブンで３分間加熱して、コーティング膜内部の溶媒を除去してコーティング膜を形成した。
【００９４】
露光は、２００ｍＷ／ｃｍ２の強度の高圧水銀灯を光源とし、Ｍｏｘｔｅｋ社のワイヤグリッドポラライザ（ｗｉｒｅ  ｇｒｉｄ  ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）を用いて、フィルムの進行方向と垂直に偏光されたＵＶが出るようにして、コーティングされた膜に５秒間照射して配向を付与することにより、第２光学異方性層を形成した。
【００９５】
下記の化学式５のＲＭ２５７  ９５．０重量％と、光開始剤としてイルガキュア９０７（スイスのＣｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社製造）５．０重量％が混合された固形分を、液晶溶液１００重量部あたりの液晶含有量が２５重量部となるようにトルエンに溶解させて、重合可能な反応性液晶溶液を製造した。
【００９６】
【化１７】
2015529343.tif 000021
製造された液晶溶液を、ロールコーティング方法により前記形成された第２光学異方性層上に、乾燥後の厚さが１μｍとなるようにコーティングした後、８０℃で２分間乾燥して液晶分子が配向するようにして、第１光学異方性層を製造した。配向した第１光学異方性層に対して、２００ｍＷ／ｃｍ２の強度の高圧水銀灯を光源とする非偏光ＵＶを照射して液晶の配向状態を固定化させて、第１光学異方性層および第２光学異方性層を含む光学フィルムを製造した。
【００９７】
実施例２
５−ノルボルネン−２−エチル−（４−ベンジルオキシシンナメート）重合体の代わりに、５−ノルボルネン−２−エチル−（４−フルオロベンジルオキシシンナメート）重合体（Ｍｗ１４４ｋ）を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【００９８】
実施例３
５−ノルボルネン−２−エチル−（４−ベンジルオキシシンナメート）重合体の代わりに、５−ノルボルネン−２−エチル−（４−メチルベンジルオキシシンナメート）重合体（Ｍｗ１３０ｋ）を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【００９９】
実施例４
５−ノルボルネン−２−エチル−（４−ベンジルオキシシンナメート）重合体の代わりに、５−ノルボルネン−２−エチル−（４−メトキシベンジルオキシシンナメート）重合体（Ｍｗ１０２ｋ）を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１００】
実施例５
５−ノルボルネン−２−エチル−（４−ベンジルオキシシンナメート）重合体の代わりに、５−ノルボルネン−２−エチル−（４−メチルケトンベンジルオキシシンナメート）重合体（Ｍｗ８７ｋ）を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１０１】
実施例６
ＲＭ２５７の代わりに、下記の化学式６のＲＭ２５７−４を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１０２】
【化１８】
2015529343.tif 000022
【０１０３】
実施例７
ＲＭ２５７の代わりに、ＲＭ２５７−４を用いたことを除いては、実施例２と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１０４】
実施例８
ＲＭ２５７の代わりに、ＲＭ２５７−４を用いたことを除いては、実施例３と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１０５】
実施例９
ＲＭ２５７の代わりに、ＲＭ２５７−４を用いたことを除いては、実施例４と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１０６】
実施例１０
ＲＭ２５７の代わりに、ＲＭ２５７−４を用いたことを除いては、実施例５と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１０７】
実施例１１
ＲＭ２５７の代わりに、ＲＭ２５７、ＲＭ２３（化学式７）、ＲＭ３０５（化学式８）、およびＲＭ１０５（化学式９）（６０：１０：２０：１０の重量比）の混合物を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１０８】
【化１９】
2015529343.tif 000023
【０１０９】
【化２０】
2015529343.tif 000024
【０１１０】
【化２１】
2015529343.tif 000025
【０１１１】
実施例１２
ＲＭ２５７の代わりに、下記の化学式１０のＲＭ−Ｔ７０９を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１１２】
【化２２】
2015529343.tif 000026
【０１１３】
実施例１３
ＲＭ２５７の代わりに、下記の化学式１１のＲＭ−Ｔ８１３を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１１４】
【化２３】
2015529343.tif 000027
【０１１５】
実施例１４
ＲＭ２５７の代わりに、下記の化学式１２のＲＭ−Ｔ８６１を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１１６】
【化２４】
2015529343.tif 000028
【０１１７】
比較例１
ＲＭ２５７の代わりに、下記の化学式１３のＬＣ１０５７を用いたことを除いては、実施例５と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１１８】
【化２５】
2015529343.tif 000029
【０１１９】
比較例２
５−ノルボルネン−２−エチル−（４−ベンジルオキシシンナメート）重合体の代わりに、下記の化学式１４の化合物を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１２０】
【化２６】
2015529343.tif 000030
前記化学式１４において、ＣｅｌＡｃは、セルロースアセテート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ａｃｅｔａｔｅ）を意味する。
【０１２１】
比較例３
５−ノルボルネン−２−エチル−（４−ベンジルオキシシンナメート）重合体の代わりに、下記の化学式１５の化合物を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１２２】
【化２７】
2015529343.tif 000031
前記化学式１５において、Ｃｅｌは、セルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）を意味する。
【０１２３】
比較例４
５−ノルボルネン−２−エチル−（４−ベンジルオキシシンナメート）重合体の代わりに、下記の化学式１６の化合物を用いたことを除いては、実施例１と同様の方法で光学フィルムを製造した。
【０１２４】
【化２８】
2015529343.tif 000032
前記化学式１６において、ＣｅｌＡｃは、セルロースアセテート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ａｃｅｔａｔｅ）を意味する。
【０１２５】
＜実験例＞
実験例１：液晶配向性（光漏れの程度）評価
直交状態に配置された偏光板の間に、前記実施例１〜１４および比較例１〜４の光学フィルムをそれぞれ配置した後、ＥＣＬＩＰＳＥ  ＬＶ１００ＰＯＬ（ＮＩＫＯＮ社製造）を用いて光漏れの程度を撮影した。
【０１２６】
図２は、実施例１〜１４および比較例１〜４による光学フィルムの光漏れを撮影した写真である。
【０１２７】
図２を参照すれば、本発明にかかる光学フィルムは、光漏れ現象がほとんどなかったが、比較例の光学フィルムは、相当の光漏れ現象が観察された。
【０１２８】
実験例２：光反応性評価
前記実施例１〜１４および比較例１〜４で製造された光学フィルムのＦＴ−ＩＲスペクトルを観察した。２０ｍＷ／ｃｍ２の強度を有する水銀ランプを用いて露光することにより、重合体のシンナメート基のＣ＝Ｃ結合のストレッチングモードの強度が初期値の半分になる時までの時間（ｔ１／２）と、これをエネルギーに換算した値（Ｅ１／２＝２０ｍＷ／ｃｍ２ｘｔ１／２）を基準として、光学フィルムの光反応性を評価した。
【０１２９】
その結果を、下記の表１に示した。
【表１】
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前記表１を参照すれば、本発明にかかる実施例で製造された光学フィルムは、比較例に比べて優れた光反応性を示した。
【符号の説明】
【０１３０】
１０：第２光学異方性層
２０：第１光学異方性層
１００：光学フィルム
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2015529343.tif 000047
2015529343.tif 000048
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