CN117580818A - 化合物、组合物、固化物、光学各向异性体、光学元件及导光元件 - Google Patents

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CN117580818A CN202280044646.2A CN202280044646A CN117580818A CN 117580818 A CN117580818 A CN 117580818A CN 202280044646 A CN202280044646 A CN 202280044646A CN 117580818 A CN117580818 A CN 117580818A
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Abstract

通过由通式(I)表示的化合物、包含上述化合物的组合物、固化物、光学各向异性体、光学元件及导光元件来提供具有高折射率各向异性Δn的化合物、包含上述化合物的组合物、固化物、光学各向异性体、光学元件及导光元件。P1及P2分别独立地表示氢原子或取代基。S1及S2分别独立地表示单键或2价连接基。A1～A4分别独立地表示可以具有取代基的非芳香族环基、芳香族烃环基或芳香族杂环基。存在多个的A3及A4可以相同，也可以互不相同。Z表示特定的连接基或单键。存在多个的Z可以相同，也可以不同。m1表示2～7的整数。

Description

化合物、组合物、固化物、光学各向异性体、光学元件及导光 元件
技术领域
本发明涉及一种化合物、组合物、固化物、光学各向异性体、光学元件及导光元件。
背景技术
具有液晶性的化合物(以下，还称为“液晶化合物”)或具有液晶性的组合物(以下，还称为“液晶组合物”)能够适用于各种用途。
例如，在专利文献1中记载有如下内容：通过具备由包含液晶化合物的组合物的固化物形成的光学各向异性层的光学元件，能够获得衍射角度大且衍射效率高的衍射光。在专利文献1中记载有如下内容：通过使用具有高折射率各向异性Δn(以下，还简称为“Δn”)的液晶化合物，可获得良好的衍射效率。
并且，在专利文献2中记载有具有高Δn的液晶化合物。在专利文献2中记载有一种固化包含具有高Δn的液晶化合物的组合物而成的反射膜。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2020/022496号
专利文献2：国际公开第2018/034216号
发明内容
发明要解决的技术课题
如专利文献1及2中所记载，具有高Δn的液晶化合物在各种用途中有用。并且，具有高Δn的化合物即使该化合物自身不具有液晶性，例如通过与具有液晶性的其他化合物混合，也能够制成具有高Δn的液晶组合物而用于各种用途。
本发明的课题在于提供一种具有高折射率各向异性Δn的化合物、包含上述化合物的组合物、固化物、光学各向异性体、光学元件及导光元件。
用于解决技术课题的手段
本发明人等深入研究的结果，发现通过下述方法能够解决上述课题。
＜1＞一种化合物，其由下述通式(I)表示。
[化学式1]
通式(I)中，
P1及P2分别独立地表示氢原子或取代基。
S1及S2分别独立地表示单键或2价连接基。
A1～A4分别独立地表示可以具有取代基的非芳香族环基、芳香族烃环基或芳香族杂环基。存在多个的A3及A4可以相同，也可以互不相同。
Z表示-O-、-S-、-CHRCHR-、-OCHR-、-CHRO-、-CO-、-SO-、-SO2-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-SCHR-、-CHRS-、-SO-CHR-、-CHR-SO-、-SO2-CHR-、-CHR-SO2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-OCHRCHRO-、-SCHRCHRS-、-SO-CHRCHR-SO-、-SO2-CHRCHR-SO2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CHRCHR-、-OCO-CHRCHR-、-CHRCHR-COO-、-CHRCHR-OCO-、-COO-CHR-、-OCO-CHR-、-CHR-COO-、-CHR-OCO-、-CR＝CR-、-CR＝N-、-N＝CR-、-N＝N-、-CR＝N-N＝CR-、-CF＝CF-、-C≡C-或单键。R表示氢原子或碳原子数1～10的烷基。存在多个的Z可以相同，也可以不同。存在多个R时，可以相同也可以不同。
m1表示2～7的整数。
＜2＞根据＜1＞所述的化合物，其中，
上述通式(I)中的m1表示2。
＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的化合物，其中，
上述通式(I)中的P1及P2中的至少一个表示选自由烷基、烷氧基、烷基羰基、烷基羰氧基及聚合性基团组成的组中的任一个取代基。
＜4＞根据＜1＞至＜3＞中任一项所述的化合物，其中，
上述通式(I)中的P1及P2中的至少一个表示聚合性基团。
＜5＞根据＜1＞至＜4＞中任一项所述的化合物，其中，
上述通式(I)中的A1～A4中的至少一个具有选自由碳原子数1～20的烷基、碳原子数1～20的烷氧基、碳原子数1～20的烷基氨基、碳原子数1～20的烷硫基、碳原子数1～20的烷酰基、碳原子数1～20的烷酰氧基、碳原子数1～20的烷酰基氨基、碳原子数1～20的烷酰硫基、碳原子数2～20的烷氧基羰基、碳原子数2～20的烷基氨基羰基、碳原子数2～20的烷硫基羰基、羟基、氨基、巯基、羧基、磺基、酰胺基、氰基、硝基、卤原子及聚合性基团组成的组中的至少一个取代基。其中，上述取代基具有-CH2-时，上述取代基所含有的-CH2-中的至少一个可以被-O-、-CO-、-CH＝CH-或-C≡C-取代。并且，上述取代基具有氢原子时，上述取代基所包含的氢原子中的至少一个可以被氟原子取代。
＜6＞根据＜1＞至＜5＞中任一项所述的化合物，其中，
上述通式(I)中的S1表示由下述通式(II)表示的基团，S2表示由下述通式(III)表示的基团。
[化学式2]
*—S—W1—** (II)
*—S—W2—** (III)
通式(II)及(III)中，
W1及W2分别独立地表示碳原子数1～15的亚烷基，上述亚烷基所包含的1个以上的亚甲基可以分别独立地被-O-、-S-或-CO-取代。
*分别表示与直接键合于S1或S2的A1或A4的键合位置，**分别表示与P1或P2的键合位置。
＜7＞根据＜1＞至＜6＞中任一项所述的化合物，其中，
上述通式(I)中的Z表示-CHRCHR-、-OCHR-或-CHRO-。其中，R表示氢原子或碳原子数1～10的烷基。存在多个R时，可以相同也可以不同。
＜8＞根据＜1＞至＜7＞中任一项所述的化合物，其中，
上述通式(I)中的P1及P2分别独立地表示由下述式(P-1)～(P-19)中的任一个表示的基团。
[化学式3]
＜9＞根据＜1＞至＜8＞中任一项所述的化合物，其中，
由上述通式(I)表示的化合物为由下述通式(I-2)表示的化合物。
[化学式4]
通式(I-2)中，
R1及R2分别独立地表示氢原子或甲基。
W3及W4分别独立地表示碳原子数1～6的亚烷基。
Q1～Q24分别独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、硝基、氰基、碳原子数1～20的烷基、碳原子数2～20的烷氧基羰基或碳原子数2～20的烷基氨基羰基。
＜10＞根据＜1＞至＜9＞中任一项所述的化合物，其具有液晶性。
＜11＞一种组合物，其包含＜1＞至＜10＞中任一项所述的化合物。
＜12＞根据＜11＞所述的组合物，其还包含聚合引发剂。
＜13＞根据＜11＞或＜12＞所述的组合物，其还包含手性试剂。
＜14＞根据＜11＞至＜13＞中任一项所述的组合物，其具有液晶性。
＜15＞根据＜11＞至＜14＞中任一项所述的组合物，其用于形成光学各向异性层。
＜16＞一种固化物，其通过固化＜11＞至＜15＞中任一项所述的组合物而成。
＜17＞一种光学各向异性体，其通过固化＜11＞至＜15＞中任一项所述的组合物而成。
＜18＞一种光学元件，其具有使用＜11＞至＜15＞中任一项所述的组合物形成的光学各向异性层，
上述光学各向异性层具有取向图案，
上述取向图案是源自上述组合物所包含的化合物的光学轴的朝向沿着面内的至少一个方向连续地旋转变化的取向图案。
＜19＞一种导光元件，其包含＜18＞所述的光学元件和导光板。
发明效果
根据本发明，能够提供一种具有高折射率各向异性Δn的化合物、包含上述化合物的组合物、固化物、光学各向异性体、光学元件及导光元件。
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的方式进行详细说明，但本发明并不限定于这些。另外，本说明书中，数值表示物性值、特征值等时，“(数值1)～(数值2)”的记载表示“(数值1)以上且(数值2)以下”的含义。并且，本说明书中，“(甲基)丙烯酸酯”的记载表示“丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的至少1种”的含义。“(甲基)丙烯酸”、“(甲基)丙烯酰基”、“(甲基)丙烯酰胺”、“(甲基)丙烯酰氧”等也相同。
〔由通式(I)表示的化合物〕
对由下述通式(I)表示的化合物进行说明。
[化学式5]
通式(I)中，
P1及P2分别独立地表示氢原子或取代基。
S1及S2分别独立地表示单键或2价连接基。
A1～A4分别独立地表示可以具有取代基的非芳香族环基、芳香族烃环基或芳香族杂环基。存在多个的A3及A4可以相同，也可以互不相同。
Z表示-O-、-S-、-CHRCHR-、-OCHR-、-CHRO-、-CO-、-SO-、-SO2-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-SCHR-、-CHRS-、-SO-CHR-、-CHR-SO-、-SO2-CHR-、-CHR-SO2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-OCHRCHRO-、-SCHRCHRS-、-SO-CHRCHR-SO-、-SO2-CHRCHR-SO2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CHRCHR-、-OCO-CHRCHR-、-CHRCHR-COO-、-CHRCHR-OCO-、-COO-CHR-、-OCO-CHR-、-CHR-COO-、-CHR-OCO-、-CR＝CR-、-CR＝N-、-N＝CR-、-N＝N-、-CR＝N-N＝CR-、-CF＝CF-、-C≡C-或单键。R表示氢原子或碳原子数1～10的烷基。存在多个的Z可以相同，也可以不同。存在多个R时，可以相同也可以不同。
m1表示2～7的整数。
通式(I)中的m1表示2～7的整数，优选为表示2～5的整数，更优选为表示2或3，进一步优选为表示2。
通式(I)中的P1及P2分别独立地表示氢原子或取代基。
P1及P2表示取代基时的取代基并没有特别限制，可举出公知的取代基，例如，可举出烷基(优选为碳原子数1～20的烷基)、烷氧基(优选为碳原子数1～20的烷氧基)、烷基羰基(优选为碳原子数2～20的烷基羰基)、烷氧基羰基(优选为碳原子数2～20的烷氧基羰基)、烷基羰氧基(优选为碳原子数2～20的烷基羰氧基)、烷基氨基(优选为碳原子数1～20的烷基氨基)、二烷基氨基(优选为碳原子数2～20的二烷基氨基)、烷基酰胺基(优选为碳原子数2～20的烷基酰胺基)、烯基(优选为碳原子数2～20的烯基)、炔基(优选为碳原子数2～20的炔基)、卤原子、氰基、硝基、烷基硫醇基、N-烷基氨基甲酸酯基、聚合性基团等。上述各基团可以进一步被取代基取代。例如，烷基中的氢原子可以被氟原子取代。
优选P1及P2中的至少一个表示选自由烷基、烷氧基、烷基羰基、烷基羰氧基及聚合性基团组成的组中的任一个取代基。
由包含由通式(I)表示的化合物的组合物制作光学各向异性层时，从能够固定由通式(I)表示的化合物的取向状态或者提高光学各向异性层的耐久性的理由考虑，优选P1及P2中的任意至少一个表示聚合性基团。出于反应性更优异的原因，更优选P1及P2这两者表示聚合性基团。
聚合性基团并没有特别限制，可举出公知的聚合性基团，从反应性的观点考虑，优选为能够进行加成聚合反应的官能团，更优选为聚合性烯属不饱和基团或环聚合性基团。作为聚合性基团，例如可举出(甲基)丙烯酰氧基、乙烯基、马来酰亚胺基、苯乙烯基、烯丙基、环氧基、氧杂环丁烷基及包含这些基团的基团等。另外，上述各基团中的氢原子可以被卤原子等其他取代基取代。
作为聚合性基团的优选的具体例，可举出由以下式(P-1)～(P-19)中的任一个表示的基团。另外，下述式中的*表示键合位置，Me表示甲基，Et表示乙基。
聚合性基团优选为(甲基)丙烯酰氧基。
通式(I)中的P1及P2优选为分别独立地表示由下述式(P-1)～(P-19)中的任一个表示的基团，更优选为表示(甲基)丙烯酰氧基。
[化学式6]
通式(I)中的A1～A4分别独立地表示可以具有取代基的非芳香族环基、芳香族烃环基或芳香族杂环基。存在多个的A3及A4可以相同，也可以互不相同。
A1～A4为2价基团。
A1～A4表示非芳香族环基时的非芳香族环基并没有特别限定，优选为亚环烷基，更优选为碳原子数3～20的亚环烷基。
A1～A4表示芳香族烃环基时的芳香族烃环基并没有特别限定，优选为亚芳基，更优选为碳原子数6～20的亚芳基，进一步优选为碳原子数6～10的亚芳基，尤其优选为亚苯基。
A1～A4表示芳香族杂环基时的芳香族杂环基并没有特别限定，优选为杂亚芳基，更优选为碳原子数3～20的杂亚芳基，进一步优选为碳原子数3～10的杂亚芳基。杂亚芳基所包含的杂原子优选为选自由氮原子、氧原子及硫原子组成的组中的至少1种。
优选为A1～A4分别独立地表示可以具有取代基的芳香族烃环基。
A1～A4可以具有的取代基并没有特别限定，例如，可举出卤原子(优选为氟原子或氯原子)、烷基(优选为碳原子数1～20的烷基)、烷氧基(优选为碳原子数1～20的烷氧基)、芳基(优选为碳原子数6～20的芳基)、硝基、氰基、异硫氰酸酯基、羟基、氨基、羧基、磺酰胺基、N-磺酰基酰胺基、酰基(优选为碳原子数2～20的酰基)、酰氧基(优选为碳原子数2～20的酰氧基)、烷氧基羰基(优选为碳原子数2～20的烷氧基羰基)、烷基氨基羰基(优选为碳原子数2～20的烷基氨基羰基)等。上述各基团可以进一步被取代基取代。例如，烷基中的氢原子可以被氟原子取代。
优选通式(I)中的A1～A4中的至少一个具有取代基。
将通式(I)中的A1～A4中的至少一个具有取代基时的取代基还称为取代基L。
更优选通式(I)中的A1～A4中的至少一个具有选自由碳原子数1～20的烷基、碳原子数1～20的烷氧基、碳原子数1～20的烷基氨基、碳原子数1～20的烷硫基、碳原子数1～20的烷酰基、碳原子数1～20的烷酰氧基、碳原子数1～20的烷酰基氨基、碳原子数1～20的烷酰硫基、碳原子数2～20的烷氧基羰基、碳原子数2～20的烷基氨基羰基、碳原子数2～20的烷硫基羰基、羟基、氨基、巯基、羧基、磺基、酰胺基、氰基、硝基、卤原子及聚合性基团组成的组中的至少一个取代基。其中，上述取代基具有-CH2-时，上述取代基所含有的-CH2-中的至少一个可以被-O-、-CO-、-CH＝CH-或-C≡C-取代。并且，上述取代基具有氢原子时，上述取代基所包含的氢原子中的至少一个可以被氟原子取代。
取代基L更优选为选自由碳原子数1～10的烷基、碳原子数1～10的烷氧基、碳原子数1～10的烷基氨基、碳原子数1～10的烷硫基、碳原子数1～10的烷酰基、碳原子数1～10的烷酰氧基、碳原子数1～10的烷酰基氨基、碳原子数1～10的烷酰硫基、碳原子数2～10的烷氧基羰基、碳原子数2～10的烷基氨基羰基、碳原子数2～10的烷硫基羰基、羟基、氨基、巯基、羧基、磺基、酰胺基、氰基、硝基及卤原子组成的组中的至少一个取代基，进一步优选为选自由氟原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数2～10的烷氧基羰基及碳原子数2～10的烷基氨基羰基组成的组中的至少一个取代基，尤其优选为选自由碳原子数1～10的烷基及碳原子数2～10的烷氧基羰基组成的组中的至少一个取代基。
上述烷基的碳原子数更优选为1～5，进一步优选为1～3。上述烷氧基羰基的碳原子数更优选为2～5，进一步优选为2～3。上述烷基氨基羰基的碳原子数更优选为2～5，进一步优选为2～3。
通式(I)中的S1及S2分别独立地表示单键或2价连接基。
作为S1及S2表示2价连接基时的2价连接基，优选为亚烷基(优选为碳原子数1～20的亚烷基)、亚烯基(优选为碳原子数2～20的亚烯基)、-O-、-S-、-CO-、-SO-、-SO2-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-或者将这些中的多个组合而成的2价连接基。
优选的是，S1表示由下述通式(II)表示的基团，S2表示由下述通式(III)表示的基团。
由下述通式(II)表示的基团及由下述通式(III)表示的基团包含硫原子，因此通过S1及S2为这些基团，能够进一步提高由通式(I)表示的化合物的Δn。
[化学式7]
*—S—W1—** (II)
*—S—w2—** (III)
通式(II)及(III)中，
W1及W2分别独立地表示碳原子数1～15的亚烷基，上述亚烷基所包含的1个以上的亚甲基可以分别独立地被-O-、-S-或-CO-取代。
*分别表示与直接键合于S1或S2的A1或A4的键合位置，**分别表示与P1或P2的键合位置。
W1及W2优选为分别独立地表示碳原子数1～15的亚烷基，碳原子数1～10的亚烷基，更优选为表示碳原子数1～5的亚烷基。
通式(I)中的Z表示-O-、-S-、-CHRCHR-、-OCHR-、-CHRO-、-CO-、-SO-、-SO2-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-SCHR-、-CHRS-、-SO-CHR-、-CHR-SO-、-SO2-CHR-、-CHR-SO2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-OCHRCHRO-、-SCHRCHRS-、-SO-CHRCHR-SO-、-SO2-CHRCHR-SO2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CHRCHR-、-OCO-CHRCHR-、-CHRCHR-COO-、-CHRCHR-OCO-、-COO-CHR-、-OCO-CHR-、-CHR-COO-、-CHR-OCO-、-CR＝CR-、-CR＝N-、-N＝CR-、-N＝N-、-CR＝N-N＝CR-、-CF＝CF-、-C≡C-或单键。R表示氢原子或碳原子数1～10的烷基。存在多个的Z可以相同，也可以不同。存在多个R时，可以相同也可以不同。
Z优选为表示-CHRCHR-、-OCHR-或-CHRO-，更优选为表示-OCHR-或-CHRO-。R如上所述。
R表示氢原子或碳原子数1～10的烷基、优选为表示氢原子或碳原子数1～6的烷基，进一步优选为表示氢原子。
由通式(I)表示的化合物优选为由下述通式(I-2)表示的化合物。
[化学式8]
通式(I-2)中，
R1及R2分别独立地表示氢原子或甲基。
W3及W4分别独立地表示碳原子数1～6的亚烷基。
Q1～Q24分别独立地表示氢原子或取代基。
优选R1及R2表示氢原子。
优选W3及W4分别独立地表示碳原子数2～4的亚烷基。
Q1～Q24分别独立地表示氢原子或取代基，取代基的具体例与通式(I)中的A1～A4中的至少1个具有取代基时的取代基(取代基L)相同。
优选Q1～Q24分别独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、硝基、氰基、碳原子数1～20的烷基、碳原子数2～20的烷氧基羰基或碳原子数2～20的烷基氨基羰基。
更优选Q1～Q24分别独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、硝基、氰基、碳原子数1～10的烷基、碳原子数2～10的烷氧基羰基或碳原子数2～10的烷基氨基羰基，进一步优选为氢原子、氟原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数2～10的烷氧基羰基或碳原子数2～10的烷基氨基羰基，尤其优选为氢原子、碳原子数1～10的烷基或碳原子数2～10的烷氧基羰基。
上述烷基的碳原子数更优选为1～5，进一步优选为1～3。上述烷氧基羰基的碳原子数更优选为2～5，进一步优选为2～3。上述烷基氨基羰基的碳原子数更优选为2～5，进一步优选为2～3。
优选Q1～Q8中的至少一个表示取代基。优选Q9～Q16中的至少一个表示取代基。优选Q17～Q24中的至少一个表示取代基。尤其优选Q8及Q19表示取代基。
以下示出由通式(I)表示的化合物的具体例，但并不限定于这些。下述结构式中，Me表示甲基。
[化学式9]
[化学式10]
由通式(I)表示的化合物能够参考或组合公知的方法来合成。由通式(I)表示的化合物的具体的合成例在后述实施例中示出。
由通式(I)表示的化合物可以具有液晶性，也可以不具有液晶性，但优选具有液晶性。
由通式(I)表示的化合物具有液晶性的情况下，由包含由通式(I)表示的化合物的组合物制作光学各向异性层时，容易使由通式(I)表示的化合物取向并能够容易制作所期望的取向图案，因此优选。
但是，即使由通式(I)表示的化合物自身不具有液晶性，例如通过与具有液晶性的其他化合物混合，也能够制成液晶组合物，能够制作所期望的取向图案。
化合物具有液晶性是指化合物具有在改变温度时在晶相(低温侧)与各向同性相(高温侧)之间显现中间相的性质。作为具体的观察方法，通过加热台等对化合物进行加热或降温的同时在偏光显微镜下观察，由此能够确认源自液晶相的光学各向异性和流动性。
〔包含由通式(I)表示的化合物的组合物〕
对包含由通式(I)表示的化合物的组合物(以下，还称为“本发明的组合物”)进行说明。
本发明的组合物中的由通式(I)表示的化合物的含量并没有特别限定，相对于组合物中的固体成分的总质量，优选为5～100质量％，更优选为20～90质量％，进一步优选为40～80质量％。
另外，固体成分是指组合物中的除溶剂以外的成分(不挥发分)。只要不是溶剂，则即使其性状为液态成分，也视为固体成分。
本发明的组合物可以单独使用1种由通式(I)表示的化合物，也可以是使用2种以上。使用2种以上时，优选其合计含量在上述范围内。
本发明的组合物可以具有液晶性，也可以不具有液晶性，但优选具有液晶性。
在本发明的组合物具有液晶性的情况下，由组合物制作光学各向异性层时，容易使组合物中的化合物取向，能够容易制作所期望的取向图案，因此优选。
组合物具有液晶性是指组合物具有在改变温度时在晶相(低温侧)与各向同性相(高温侧)之间显现中间相的性质。作为具体的观察方法，通过加热台等对组合物进行加热或降温的同时在偏光显微镜下观察，由此能够确认源自液晶相的光学各向异性和流动性。
本发明的组合物优选为光学各向异性层形成用组合物。
本发明的组合物除了包含由通式(I)表示的化合物以外，还可以包含其他成分。
以下，对其他成分进行说明。
＜其他液晶化合物＞
本发明的组合物可以包含不是由通式(I)表示的化合物的液晶化合物(还称为“其他液晶化合物”)。
其他液晶化合物可以为棒状液晶化合物，也可以为圆盘状液晶化合物，但优选为棒状液晶化合物。并且，其他液晶化合物优选为具有聚合性基团的液晶化合物(其他聚合性液晶化合物)。
关于作为其他液晶化合物的棒状液晶化合物的例子，可举出棒状向列相液晶化合物。作为上述棒状向列相液晶化合物，优选为甲亚胺类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯酯类、氰基苯基环己烷类、氰基取代苯基嘧啶类、烷氧基取代苯基嘧啶类、苯基二噁烷类、二苯乙炔类或链烯基环己基苄腈类。作为其他液晶化合物，不仅能够使用低分子液晶化合物，还能够使用高分子液晶化合物。
具有聚合性基团的液晶化合物可通过将聚合性基团导入到液晶化合物来获得。聚合性基团的例子可举出通式(I)的P1及P2中例示的聚合性基团。
具有聚合性基团的液晶化合物所具有的聚合性基团的个数优选为1～6，更优选为1～3。
其他液晶化合物优选为折射率各向异性Δn高，具体而言，优选为0.15以上，更优选为0.18以上，进一步优选为0.22以上。上限并没有特别限制，0.60以下的情况较多。
并且，通过混合使用由通式(I)表示的化合物和其他液晶化合物，还能够大幅降低作为整体的晶化温度。
作为其他液晶化合物的例子，可举出Makromol.Chem.，190卷、2255页(1989年)、Advanced Materials 5卷、107页(1993年)、美国专利第4683327号说明书、美国专利第4983479号说明书、美国专利5622648号说明书、美国专利5770107号说明书、国际公开WO95/22586号公报、国际公开WO95/24455号公报、国际公开WO97/00600号公报、国际公开WO98/23580号公报、国际公开WO98/52905号公报、日本特开平1-272551号公报、日本特开平6-16616号公报、日本特开平7-110469号公报、日本特开平11-80081号公报及日本特开2001-328973号公报等中所记载的化合物。
本发明的组合物包含其他液晶化合物时，组合物中的其他液晶化合物的含量并没有特别限制，相对于组合物中的固体成分的总质量，优选为95质量％以下，更优选为10～80质量％，进一步优选为20～70质量％，尤其优选为30～60质量％。
本发明的组合物可以单独使用1种其他液晶化合物，也可以使用2种以上。使用2种以上时，优选其合计含量在上述范围内。
＜聚合引发剂＞
本发明的组合物可以包含聚合引发剂。
聚合引发剂优选为能够通过紫外线照射引发聚合反应的光聚合引发剂。作为光聚合引发剂，例如，可举出α-羰基化合物、偶姻醚、α-烃取代芳香族偶姻化合物、多核醌化合物、吩嗪化合物及噁二唑化合物。并且，还优选具有肟酯结构的化合物。
本发明的组合物包含聚合引发剂时，组合物中的聚合引发剂的含量并没有特别限制，相对于由通式(I)表示的化合物的总质量(组合物包含其他液晶化合物时，相对于由通式(I)表示的化合物与其他液晶化合物的合计质量)，优选为0.1～20质量％，更优选为1～8质量％。
本发明的组合物可以单独使用1种聚合引发剂，也可以使用2种以上。使用2种以上时，优选其合计含量在上述范围内。
＜表面活性剂＞
本发明的组合物可以包含有助于稳定地或迅速地形成液晶相(例如，向列相、胆甾醇相)的表面活性剂。
作为表面活性剂，例如，可举出含氟(甲基)丙烯酸酯类聚合物、WO2011/162291号中记载的由通式(X1)～(X3)表示的化合物、日本特开2014-119605的0082～0090段中记载的由通式(I)表示的化合物、日本特开2013-47204号的0020～0031段中记载的化合物等。
作为能够用作表面活性剂的含氟(甲基)丙烯酸酯类聚合物，还可举出日本特开2007-272185号公报的0018～0043段中记载的聚合物。
本发明的组合物包含表面活性剂时，表面活性剂的含量并没有特别限制，相对于由通式(I)表示的化合物的总质量(组合物包含其他液晶化合物时，相对于由通式(I)表示的化合物与其他液晶化合物的合计质量)，优选为0.001～10质量％，更优选为0.05～3质量％。
本发明的组合物可以单独使用1种表面活性剂，也可以使用2种以上。使用2种以上时，优选其合计含量在上述范围内。
＜手性试剂＞
本发明的组合物可以包含手性试剂。本发明的组合物包含手性试剂时，能够形成胆甾醇相。
手性试剂的种类并没有特别限制。手性试剂可以为液晶性，也可以为非液晶性。手性试剂通常包含不对称碳原子。但是，也能够将不包含不对称碳原子的轴向不对称化合物或表面不对称化合物用作手性试剂。作为轴向不对称化合物或表面不对称化合物，例如可举出联萘、螺烯、对环芳烷及它们的衍生物。手性试剂可以具有聚合性基团。
本发明的组合物包含手性试剂时，组合物中的手性试剂的含量并没有特别限制，相对于由通式(I)表示的化合物的总质量(组合物包含其他液晶化合物时，相对于由通式(I)表示的化合物与其他液晶化合物的合计质量)优选为0.1～15质量％，更优选为1.0～10质量％。
本发明的组合物可以单独使用1种手性试剂，也可以使用2种以上。使用2种以上时，优选其合计含量在上述范围内。
＜溶剂＞
本发明的组合物可以包含溶剂。溶剂优选能够溶解本发明的组合物的各成分，例如可举出氯仿、甲基乙基酮等。本发明的组合物包含溶剂时，组合物中的溶剂的含量优选为使组合物的固体成分浓度成为0.5～20质量％的量，更优选为使组合物的固体成分浓度成为1～10质量％的量。
本发明的组合物可以单独使用1种溶剂，也可以使用2种以上。使用2种以上时，优选其合计含量在上述范围内。
除了上述以外，本发明的组合物可以包含抗氧化剂、紫外线吸收剂、敏化剂、稳定剂、增塑剂、链转移剂、阻聚剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、阻燃剂、表面活性剂、分散剂、染料及颜料等的色料等其他成分。
并且，还优选通过对本发明的组合物赋予扭曲成分，并且，通过层叠不同的相位差层，使光学各向异性层相对于入射光的波长实质上成为宽频带。例如，在日本特开2014-089476号公报等中记载有在光学各向异性层中通过层叠扭曲方向不同的2层液晶而实现图案化的宽频带λ/2板的方法，在本发明的光学元件中能够优选使用。
后述本发明的光学元件优选通过将包含由通式(I)表示的化合物的组合物溶解于溶剂并进行涂布来制作。
关于本发明的组合物，从具有高Δn且所制作的光学元件的衍射效率更良好的理由考虑，组合物在环戊酮溶液中25℃下的析出浓度(发生化合物析出的浓度)优选大于5质量％，更优选为6质量％以上。
〔固化物及光学各向异性体〕
对固化本发明的组合物而成的固化物及光学各向异性体进行说明。
将本发明的组合物固化(聚合固化)的方法并没有特别限制，能够采用公知的方法。例如，可举出包括如下工序的方式：工序X，使规定的基板与组合物接触而在基板上形成组合物层；及工序Y，对组合物层实施加热处理而使由通式(I)表示的化合物取向之后，实施固化处理。根据本方式，能够使由通式(I)表示的化合物在取向的状态下固定化，从而能够形成光学各向异性体(例如，光学各向异性层)。
以下，对工序X及工序Y的步骤进行详细叙述。
工序X为使规定的基板与组合物接触而在基板上形成组合物层的工序。所使用的基板的种类并没有特别限制，可举出公知的基板(例如，树脂基板、玻璃基板、陶瓷基板、半导体基板及金属基板)。
使基板与组合物接触的方法并没有特别限制，例如可举出在基板上涂布组合物的方法及在组合物中浸渍基板的方法。
另外，使基板与组合物接触之后，可以根据需要实施干燥处理以从基板上的组合物层去除溶剂。
工序Y为对组合物层实施加热处理而使由通式(I)表示的化合物取向之后实施固化处理的工序。
通过对组合物层实施加热处理，由通式(I)表示的化合物取向而形成液晶相。例如，在组合物层中包含手性试剂时，形成胆甾醇型液晶相。
加热处理的条件并没有特别限制，可根据由通式(I)表示的化合物的种类选择最佳的条件。
固化处理的方法并没有特别限制，可举出光固化处理及热固化处理。其中，优选光照射处理，更优选紫外线照射处理。
紫外线照射中利用紫外线灯等光源。
通过上述处理获得的固化物相当于固定液晶相而成的层。尤其，在组合物包含手性试剂时，形成将胆甾醇型液晶相固定而成的层。
另外，这些层已经无需显示出液晶性。更具体而言，例如，关于使胆甾醇型液晶相“固定化的”状态，已成为胆甾醇型液晶相的由通式(I)表示的化合物的取向获得保持的状态为最典型且优选的方式。更具体而言，优选为如下状态：通常在0～50℃，在更严苛的条件下为在-30～70℃的温度范围内，层中无流动性，并且，取向形态不会因外场或外力发生变化而能够稳定地持续保持固定化的取向形态。
〔光学元件〕
本发明的光学元件为如下光学元件：具有使用前述本发明的组合物来形成的光学各向异性层，上述光学各向异性层具有取向图案，上述取向图案是源自上述组合物所包含的化合物的光学轴的朝向沿着面内的至少一个方向连续地旋转变化的取向图案。
上述取向图案优选为源自由通式(I)表示的化合物的光学轴的朝向沿着面内的至少一个方向连续地旋转变化的取向图案或源自由通式(I)表示的化合物和其他液晶化合物的光学轴的朝向沿着面内的至少一个方向连续地旋转变化的取向图案。
本发明的光学元件通过具有光学轴的朝向沿着面内的至少一个方向连续地旋转变化的取向图案，能够使入射到光学元件中的光衍射。由通式(I)表示的化合物为具有高折射率各向异性Δn的化合物，因此能够提高衍射效率。
关于光学元件，能够参考国际公开第2020/022496号的[0067]～[0107]的记载。
本发明的光学元件能够适用为增强现实(Augmented Reality：AR)影像投影装置等的光学部件。
〔导光元件〕
本发明的导光元件包含上述光学元件和导光板。
实施例
以下，举出实施例和比较例对本发明进行进一步具体的说明。以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等只要不脱离本发明的宗旨，则能够适当地进行变更。因此，不应因以下所示的具体例而限制性地解释本发明的范围。
＜化合物A-1的合成＞
按照国际公开第2019/182129号的合成例6合成了化合物A-1。化合物A-1为聚合性液晶化合物。
[化学式11]
＜合成例1：化合物B-1的合成＞
按照以下方案合成了化合物B-1。另外，按照国际公开第2019/182129号合成了化合物1及化合物5。
Ms表示甲磺酰基(-SO2CH3)，TMS表示三甲基甲硅烷基(-Si(CH3)3)。
[化学式12]
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(1)化合物2的合成
将化合物1(5.47g，35.5mol)溶解于四氢呋喃(THF)(30mL)与吡啶(15mL)的混合溶液中。将所获得的溶液在冰水浴中冷却，添加乙酸酐(Ac2O)(5.44g,53.3mmol)和4-二甲基氨基吡啶(DMAP)(0.43g，3.6mmol)，并在室温(25℃)下搅拌了3小时。在所获得的溶液中添加乙酸乙酯(50mL)和水(50mL)，然后用乙酸乙酯进行了萃取。将所获得的有机层用食盐水清洗，并用硫酸镁进行了干燥。过滤有机层，减压蒸馏去除溶剂，将所获得的残渣通过快速柱色谱法纯化，由此获得了化合物2(6.18g，32.8mmol)。产率为92.4％。
(2)化合物4的合成
在氮气氛下，将化合物2(1.54g，8.20mmol)和化合物3(1.60g，6.84mmol)溶解于THF(12.8mL)中，并添加了三乙胺(6.92g，68.4mmol)。对所获得的溶液进行20分钟的氮鼓泡之后，添加四(三苯基膦)钯(0)(Pd(PPh3)4)(0.40g，0.34mmol)和CuI(0.13g，0.68mmol)，并在室温下搅拌了1小时。在所获得的溶液中添加乙酸乙酯(30mL)并进行过滤，依次用水、1mol/L盐酸、食盐水进行了清洗。将所获得的有机层用硫酸镁干燥并对有机层进行了过滤。减压蒸馏去除溶剂，将所获得的残渣通过快速柱色谱法纯化，由此获得了化合物4(1.61g，5.47mmol)。产率为80.0％。
(3)化合物6的合成
将化合物4(0.70g，2.4mmol)和化合物5(0.74g，2.4mmol)溶解于二甲基乙酰胺(DMAc)(12mL)中，添加碳酸钾(0.39g，2.9mmol)和碘化钾(0.039g，0.24mmol)，并在85℃下搅拌了2小时。将所获得的溶液冷却至室温，添加乙酸乙酯(70mL)和水(30mL)，然后用乙酸乙酯进行了萃取。将所获得的有机层依次用水和食盐水清洗之后，用硫酸镁进行了干燥。将有机层过滤之后减压蒸馏去除溶剂，将所获得的残渣通过快速柱色谱法纯化，由此获得了化合物6(0.82g，1.6mmol)。产率为68％。
(4)化合物8的合成
在氮气氛下，将化合物6(0.40g，0.78mmol)溶解于THF(3.2mL)中，并添加了三乙胺(0.79g，7.8mmol)。对所获得的溶液进行20分钟的氮鼓泡之后，添加三甲基甲硅烷基乙炔(0.092g，0.94mmol)、Pd(PPh3)4(0.045g，0.039mmol)和CuI(0.010g，0.078mmol)，并在室温下搅拌了1小时。在所获得的溶液中添加乙酸乙酯(30mL)和水(10mL)，然后用乙酸乙酯进行了萃取。将所获得的有机层用食盐水清洗之后，用硫酸镁进行了干燥。将有机层过滤之后减压蒸馏去除溶剂，将所获得的残渣通过快速柱色谱法纯化，由此获得了化合物7。
将所获得的化合物7溶解于THF(2.8mL)中。将所获得的溶液在冰水浴中冷却，添加四正丁基氟化铵(TBAF)的THF溶液(1mol/L、0.86mL、0.86mmol)，并在室温下搅拌了1小时。将所获得的溶液在冰水浴中冷却，添加乙酸乙酯(30mL)和水(10mL)，然后用乙酸乙酯进行了萃取。将所获得的有机层用食盐水清洗之后，用硫酸镁进行了干燥。将有机层过滤之后减压蒸馏去除溶剂，将所获得的残渣通过快速柱色谱法纯化，由此获得了化合物8(0.32g，0.78mmol)。产率为99.6％。
(5)化合物B-1的合成
在氮气氛下，将化合物6(0.37g，0.72mmol)和化合物8(0.32g，0.78mmol)溶解于THF(3.0mL)中，并添加了三乙胺(0.73g，7.2mmol)。对所获得的溶液进行20分钟的氮鼓泡之后，添加Pd(PPh3)4(0.042g，0.036mmol)和CuI(0.014g，0.072mmol)，并在室温下搅拌了1小时。在所获得的反应液中添加氯仿(30mL)，减压蒸馏去除溶剂，将所获得的残渣通过快速柱色谱法纯化，由此获得了化合物B-1(0.22g，0.28mmol)。产率为39％。
1H-NMR(CDCl3)：δ＝2.04(s,6H)，2.29(s,6H)，2.94(t,4H)，4.28(t,4H)，5.12(s,4H)，6.79-6.85(m,2H)，7.19(d,4H)，7.30-7.37(m,4H)，7.39-7.48(m,8H)，7.56(d,4H)
＜合成例2：化合物B-2的合成＞
按照以下方案合成了化合物B-1。
[化学式13]
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(6)化合物9的合成
将化合物B-1(0.22g，0.28mmol)溶解于THF(2mL)和甲醇(2mL)的混合溶液中，添加1mol/L的NaOH水溶液(0.44g，0.42mmol)，并在室温下搅拌了4小时。在所获得的溶液中添加水(10mL)并用氯仿进行了萃取。所获得的有机层用硫酸镁进行了干燥。将有机层过滤并减压蒸馏去除溶剂，将所获得的残渣通过快速柱色谱法纯化，由此获得了化合物9(0.19g，0.27mmol)。产率为95％。
(7)化合物B-2的合成
将化合物9(0.19g，0.27mmol)溶解于DMAc(3mL)中。将所获得的溶液在冰水浴中冷却，添加丙烯酰氯(0.086g，0.95mmol)，并在室温下搅拌了1小时。在所获得的溶液中添加氯仿(10mL)和水(10mL)，然后用氯仿进行了萃取。将所获得的有机层用食盐水清洗之后，用硫酸镁进行了干燥。将有机层过滤之后减压蒸馏去除溶剂，将所获得的残渣通过快速柱色谱法纯化，由此获得了化合物B-2(0.16g，0.20mmol)。产率为72.8％。
1H-NMR(CDCl3)：δ＝2.29(s,6H)，2.99(t,4H)，4.38(t,4H)，5.12(s,4H)，5.81(d,2H)，6.10(d,2H)，6.38(d,2H)，6.79-6.85(m,2H)，7.20(d,4H)，7.31-7.38(m,4H)，7.40-7.49(m,8H)，7.57(d,4H)
＜合成例3：化合物B-3的合成＞
按照以下方案合成了化合物B-3。另外，按照Chun,J.-H,etal.Org.Biomol.Chem.11,6300(2013)合成化合物10，按照国际公开第2011/050276号合成了化合物13。TBS表示叔丁基二甲基甲硅烷基。
[化学式14]
(8)化合物14的合成
在前述化合物4的合成(2)中，使用化合物13来代替化合物2，除此以外，以与(2)相同的方法合成了化合物14。
(9)化合物15的合成
在前述化合物6的合成(3)中，使用化合物14来代替化合物4，除此以外，以与(3)相同的方法合成了化合物15。
(10)化合物16的合成
在化合物8的合成(4)中的化合物7的合成中，使用化合物15来代替化合物6，除此以外，以与(4)相同的方法合成了化合物16。
(11)化合物17的合成
将化合物16(1.58g，2.70mmol)溶解于THF(7.90mL)和甲醇(MeOH)(7.90mL)的混合溶液中，添加碳酸钾(1.12g，8.10mmol)，并在室温下搅拌了1小时。在所获得的溶液中添加水，然后用乙酸乙酯进行了萃取。将所获得的有机层用食盐水清洗之后，用硫酸镁进行了干燥。将有机层过滤之后减压蒸馏去除溶剂，将所获得的残渣通过快速柱色谱法纯化，由此获得了化合物17(1.15g，2.24mmol)。产率为83.0％。
(12)化合物18的合成
在化合物B-1的合成(5)中，使用化合物15来代替化合物6，使用化合物17来代替化合物8，除此以外，以与(5)相同的方法合成了化合物18。
(13)化合物19的合成
将化合物18(1.1g，1.05mmol)溶解于THF(8mL)中。将所获得的溶液在冰水浴中冷却，添加TBAF的THF溶液(1mol/L、2.3mL、2.3mmol)，并在室温下搅拌了1小时。将所获得的溶液在冰水浴中冷却，添加氯仿(50mL)和水(20mL)，然后用氯仿进行了萃取。将所获得的有机层用食盐水清洗之后，用硫酸镁进行了干燥。将有机层过滤之后减压蒸馏去除溶剂，将所获得的残渣通过快速柱色谱法纯化，由此获得了化合物19(0.70g，0.91mmol)。产率为82％。
(14)化合物B-3的合成
化合物B-2的合成(7)中，使用化合物19来代替化合物9，除此以外，以与(7)相同的方法合成了化合物B-3。
1H-NMR(CDCl3)：δ＝2.29(s,6H)，3.22(t,4H)，4.35(t,4H)，5.12(s,4H)，5.85(d,2H)，6.10(d,2H)，6.40(d,2H)，6.79-6.85(m,2H)，7.20(d,4H)，7.31-7.38(m,4H)，7.40-7.49(m,8H)，7.57(d,4H)
＜合成例4：化合物B-4的合成＞
(15)化合物B-4的合成
在化合物B-3的合成中，使用2-甲氧基羰基-4-碘苯酚来代替化合物3(4-碘-2-甲基苯酚)，除此以外，以相同的方法合成了化合物B-4。
1H-NMR(CDCl3)：δ＝3.22(t,4H)，3.93(s,6H)，4.35(t,4H)，5.22(s,4H)，5.85(d,2H)，6.09(d,2H)，6.39(d,2H)，6.95-6.70(m,2H)，7.20(d,4H)，7.30-7.48(m,8H)，7.30-7.48(m,6H)，8.01(d,2H)
[化学式15]
[实施例1～5、比较例1]
在实施例1～5中使用化合物B-1～B-4，在比较例1中使用化合物A-2，进行了以下所示的各评价。
＜液晶性评价＞
针对化合物B-1～B-4及化合物A-2评价了液晶性。
在加热台上加热各化合物并进行偏光显微镜观察，测定相变温度并评价了有无液晶性。将具有液晶性的情况评价为A，将不具有液晶性的情况评价为B。将结果示于表1的“化合物2”的“液晶性”一栏。
＜溶解性评价＞
评价了化合物B-1～B-4及化合物A-2在环戊酮中的溶解性。
使用环戊酮作为溶剂，制作对各化合物进行超声波溶解或加热溶解而得的溶液之后，观察了在室温(25℃)下溶液中是否有化合物析出。每个化合物制作各种浓度的溶液，将发生化合物析出的浓度作为析出浓度，将析出浓度大于5质量％时的溶解性评价为A，将析出浓度为5质量％以下时的溶解性评价为B。将结果示于表1的“化合物2”的“溶解性”一栏。
＜耐久性评价＞
如下所示，对使用包含化合物B-1～B-4、化合物A-2的组合物制作的光学各向异性层的耐久性进行了评价。
(耐久性试验用光学各向异性层的制作)
制备下述组成的耐久性试验用涂布液并旋涂于经摩擦处理的带取向膜的玻璃上。在加热至耐久性试验用涂布液显示出向列相的温度的热板上，经由截止波长350nm以下的光的滤波器，进行300mJ/cm2的紫外线照射来制作了耐久性试验用光学各向异性层。
作为化合物1，使用了上述化合物A-1。
[化学式16]
使所制作的耐久性试验用光学各向异性层在100℃、湿度95％下经过136小时来进行了湿热耐久性试验。测定耐久性试验前后的Re，将下述所示的Re变化率小于10％时的耐久性评价为A，将Re变化率为10％以上时的耐久性评价为B。Re变化率越小，耐久性越优异。将结果示于表1的“光学各向异性层”的“耐久性”一栏。
另外，Re为面内延迟。
Re变化率(％)＝[100×{|(耐久性试验前的Re)-(耐久性试验后的Re)|}/(耐久性试验前的Re)]
Re用Axometrix公司的Axoscan在550nm的波长下测定，膜厚用扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)进行了测定。测定温度为室温(25℃)。
(组合物E(E-1～E-6)的制备)
制备了在后述组合物的液晶性评价、Iso点评价及折射率各向异性Δn评价、以及光学元件的制作中使用的组合物E。作为组合物E，具体而言，制备了下述
表1所示的组合物E-1～E-6。
作为化合物1，使用了上述化合物A-1。
＜组合物的液晶性评价＞
针对包含化合物B-1～B-4及化合物A-2的组合物E-1～E-6评价了液晶性。
在加热台上加热各组合物并进行偏光显微镜观察，测定相变温度并评价了有无液晶性。将具有液晶性的情况评价为A，将不具有液晶性的情况评价为B。将结果示于表1的“组合物的液晶性”一栏。
＜Iso点评价＞
如下所示，对使用包含化合物B-1～B-4、化合物A-2的组合物E-1～E-6制作的光学各向异性层的Iso点进行了评价。
在加热台上加热组合物E并进行偏光显微镜观察，测定相变温度并测定了Iso点的温度。根据所获得的温度设定为以下的评价值。将结果示于表1的“Iso点”一栏。
A：175℃≤Iso点。
B：155℃≤Iso点＜175℃。
C：Iso点＜155℃。
＜折射率各向异性Δn评价＞
如下所示，对使用包含化合物B-1～B-4、化合物A-2的组合物E-1～E-6制作的光学各向异性层的折射率各向异性Δn进行了评价。
作为折射率各向异性Δn，评价了波长550nm处的折射率差Δn550。折射率差Δn550是指如下值：在另外准备的延迟测定用的带取向膜的支撑体上涂布液晶组合物(组合物E)，测定以使液晶化合物的指向失(光学轴)与支撑体面呈水平的方式取向之后照射紫外线而使其固定化来获得的液晶固定化层(固化层)的延迟值及膜厚来计算的值。另外，能够通过将延迟值除以膜厚来计算Δn550。
延迟值用Axometrix公司的Axoscan在550nm的波长下测定，膜厚用扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)进行了测定。测定温度为80℃。
针对组合物E，测定了折射率差Δn550。按照下述基准评价了所获得的Δn550。将结果示于表1的“光学各向异性层”的“折射率差Δn550”一栏。
A：0.325≤Δn550。
B：0.300≤Δn550＜0.325。
C：0.250≤Δn550＜0.300。
D：Δn550＜0.250。
〔光学元件的制作〕
＜支撑体的准备及支撑体的皂化处理＞
作为支撑体，准备了市售的三乙酰纤维素膜(Fujifilm Corporation制Z-TAC)。
使支撑体通过温度60℃的介电加热辊而将支撑体的表面温度升温至40℃。
然后，使用棒涂布机在支撑体的一面以涂布量14mL(升)/m2涂布下述碱溶液，并将支撑体加热至110℃，进一步在蒸汽式远红外加热器(NoritakeCo.,Ltd.制)的下方运载了10秒。
接着，使用相同的棒涂布机在支撑体的碱溶液涂布面以3mL/m2涂布了纯水。接着，反复进行3次基于喷注式涂布机的水洗及基于气刀的脱水之后，在70℃的干燥区域运载10秒而使其干燥，并对支撑体的表面进行了碱皂化处理。
＜底涂层的形成＞
用#8的绕线棒在支撑体的碱皂化处理面连续涂布了下述底涂层形成用涂布液。将形成有涂膜的支撑体用60℃的暖风干燥60秒，进一步用100℃的暖风干燥120秒而形成了底涂层。
改性聚乙烯醇(下述结构式中的重复单元的比率为质量比率。)
[化学式17]
<取向膜的形成>
用#2的绕线棒在形成有底涂层的支撑体上连续涂布了下述取向膜形成用涂布液。将形成有该取向膜形成用涂布液的涂膜的支撑体在60℃的热板上干燥60秒而形成了取向膜。
光取向用原材料D
[化学式18]
＜取向膜的曝光＞
使用国际公开第2020/22496号的图5的曝光装置对取向膜进行曝光而形成了具有取向图案的取向膜P-1。
在曝光装置中，作为激光器，使用了射出波长325nm的激光束的激光器。将使用干涉光的曝光量设为2000mJ/cm2。另外，由两个激光束的干涉形成的取向图案的1周期(源自液晶化合物的光学轴旋转180°的长度)通过改变两个光的交叉角(交叉角β)进行了控制。
＜光学各向异性层的形成＞
作为光学各向异性层形成用组合物，使用了前述组合物E。
通过将组合物E多层涂布于取向膜P-1上而形成了光学各向异性层。
多层涂布是指反复进行如下处理：首先在取向膜P-1上涂布第1层组合物E，加热、冷却后进行紫外线固化而制作液晶固定化层之后，第2层以后在该液晶固定化层上重叠涂布来进行涂布并同样加热、冷却后进行紫外线固化。
由于通过多层涂布来形成，因此即使液晶层的膜厚变厚时，取向膜的取向方向也会从液晶层的下表面(取向膜P-1侧的面)反映到上表面。
首先，第1层在取向膜P-1上涂布上述组合物E，并将涂膜在热板上加热至120℃，然后冷却至60℃之后，在氮气氛下使用高压汞灯以2000mJ/cm2的照射量向涂膜照射波长365nm的紫外线，由此使液晶化合物的取向固定化。此时的第1层的液晶层的膜厚为0.3μm。
第2层以后在该液晶层上重叠涂布并以与上述相同的条件加热、冷却后进行紫外线固化，由此制作了液晶固定化层(固化层)。
如此，反复进行重叠涂布以使折射率各向异性Δn×膜厚成为325nm，由此形成光学各向异性层并制作了光学元件。
/>
在比较例1中用作化合物2的化合物A-2是以84/14/2(质量比)包含下述a-2-1/a-2-2/a-2-3的混合物。
[化学式19]
＜衍射效率的测定＞
准备了依次配置有评价用光源、起偏器、1/4波片、实施例5的光学元件及屏幕的评价光学系统。使用波长650nm的激光指示器作为评价用光源，使用Thorlab公司制SAQWP05M-700作为1/4波片。1/4波片的慢轴以相对于起偏器的吸收轴为45°的关系配置。并且，将实施例5的光学元件配置成支撑体面朝向光源侧。
从评价用光源将透射了起偏器、1/4波片的光以垂直于膜面的方式入射于实施例5的光学元件时，透射了光学元件的光的一部分衍射而在屏幕上确认到了多个亮点。
用功率计测定与屏幕上的亮点对应的各衍射光及0级光的强度，并利用下式计算了衍射效率。
衍射效率＝(1级光强度)/(0级光强度+除1级以外的衍射光强度)
所获得的衍射效率高达99％以上。
通过偏光显微镜确认到本例的光学各向异性层成为国际公开第2020/22496号的图3所示之类的周期性取向表面。另外，在该光学各向异性层的取向图案中，源自液晶化合物(化合物B-4及化合物A-1)的光学轴旋转180°的1周期Λ为1.0μm。测定使用偏光显微镜在正交尼科耳条件下观察到的明暗图案的周期而求出周期Λ。
根据上述表1所示的结果可知，调配了由通式(I)表示的化合物的液晶组合物的Iso点高，固化液晶组合物而成的光学各向异性层具有高折射率各向异性Δn(折射率差Δn550)(实施例1～5)。
尤其是，根据实施例4与实施例5的对比，可知通过增加由通式(I)表示的化合物的调配量，能够进一步提高液晶组合物的Iso点，并能够进一步提高固化液晶组合物而成的光学各向异性层的折射率各向异性Δn(折射率差Δn550)。
并且，如上所述，利用使用包含由通式(I)表示的化合物的组合物制作的光学元件时，能够获得高衍射效率。
另一方面，可知不含有由通式(I)表示的化合物的液晶组合物的Iso点低于155℃，固化液晶组合物而成的光学各向异性层的折射率各向异性Δn(折射率差Δn550)比实施例1～5低(比较例1)。
[实施例6]
作为实施例6，如下所示，使用包含液晶化合物B-4、聚合性液晶化合物A-1及手性试剂的组合物制作了导光元件。
作为形成国际公开第2020/22496号的图6所示之类的胆甾醇型液晶层的组合物，制备了下述组合物E-7。下述手性试剂Ch-2的结构式中，Bu表示正丁基。
[化学式20]
[化学式21]
[化学式22]
以与前述〔光学元件的制作〕的＜支撑体的准备及支撑体的皂化处理＞、＜底涂层的形成＞、＜取向膜的形成＞及＜取向膜的曝光＞相同的方式制作了取向膜P-1。
在取向膜P-1上多层涂布上述组合物E-7直至膜厚达到3.5μm，由此形成了胆甾醇型液晶层。多层涂布是指反复进行如下处理：首先在取向膜上涂布第1层组合物E-7，加热后进行紫外线固化而制作液晶固定化层之后，第2层以后在该液晶固定化层上重叠涂布来进行涂布并同样进行加热、紫外线固化。由于通过多层涂布来形成，因此即使在液晶层的总厚变厚时，取向膜的取向方向也会从液晶层的下表面反映到上表面。
作为光学各向异性层的第1层，使用旋涂机以1000rpm(rotations per minute：每分钟转速)在取向膜P-1上涂布了组合物E-7。将涂膜在热板上以80℃加热3分钟，然后，进一步在50℃、氮气氛下，使用高压汞灯以300mJ/cm2的照射量向涂膜照射波长365nm的紫外线，由此使液晶化合物的取向固定化。
第2层以后在该液晶层上重叠涂布并以与上述相同的条件进行加热、紫外线固化而形成了胆甾醇型液晶层。
将所形成的胆甾醇型液晶层贴合于导光板(折射率1.80，厚度0.50mm的玻璃)，从导光板侧沿法线方向入射了532nm的光。其结果，确认到入射光在胆甾醇型液晶层上以超出临界角的角度向与正反射方向不同的方向被反射，并在导光板内被引导。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供一种具有高折射率各向异性Δn的化合物、包含上述化合物的组合物、固化物、光学各向异性体、光学元件及导光元件。
参考特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的主旨和范围的情况下能够进行各种变更、修正是显而易见的。
本申请基于2021年6月23日申请的日本专利申请(日本特愿2021-104477)，其内容作为参考引入于此。

Claims (19)

1.一种化合物，其由下述通式(I)表示，
[化学式1]
通式(I)中，
P1及P2分别独立地表示氢原子或取代基，
S1及S2分别独立地表示单键或2价连接基，
A1～A4分别独立地表示可以具有取代基的非芳香族环基、芳香族烃环基或芳香族杂环基，存在多个的A3及A4可以相同，也可以互不相同，
Z表示-O-、-S-、-CHRCHR-、-OCHR-、-CHRO-、-CO-、-SO-、-SO2-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-SCHR-、-CHRS-、-SO-CHR-、-CHR-SO-、-SO2-CHR-、-CHR-SO2-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-OCHRCHRO-、-SCHRCHRS-、-SO-CHRCHR-SO-、-SO2-CHRCHR-SO2-、-CH＝CH-COO-、-CH＝CH-OCO-、-COO-CH＝CH-、-OCO-CH＝CH-、-COO-CHRCHR-、-OCO-CHRCHR-、-CHRCHR-COO-、-CHRCHR-OCO-、-COO-CHR-、-OCO-CHR-、-CHR-COO-、-CHR-OCO-、-CR＝CR-、-CR＝N-、-N＝CR-、-N＝N-、-CR＝N-N＝CR-、-CF＝CF-、-C≡C-或单键，R表示氢原子或碳原子数1～10的烷基，存在多个的Z可以相同，也可以不同，存在多个R时，可以相同，也可以不同，
m1表示2～7的整数。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中，
所述通式(I)中的m1表示2。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，
所述通式(I)中的P1及P2中的至少一个表示选自由烷基、烷氧基、烷基羰基、烷基羰氧基及聚合性基团组成的组中的任一个取代基。
4.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，
所述通式(I)中的P1及P2中的至少一个表示聚合性基团。
5.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，
所述通式(I)中的A1～A4中的至少一个具有选自由碳原子数1～20的烷基、碳原子数1～20的烷氧基、碳原子数1～20的烷基氨基、碳原子数1～20的烷硫基、碳原子数1～20的烷酰基、碳原子数1～20的烷酰氧基、碳原子数1～20的烷酰基氨基、碳原子数1～20的烷酰硫基、碳原子数2～20的烷氧基羰基、碳原子数2～20的烷基氨基羰基、碳原子数2～20的烷硫基羰基、羟基、氨基、巯基、羧基、磺基、酰胺基、氰基、硝基、卤原子及聚合性基团组成的组中的至少一个取代基，其中，所述取代基具有-CH2-时，所述取代基所包含的-CH2-中的至少一个可以被-O-、-CO-、-CH＝CH-或-C≡C-取代，并且，所述取代基具有氢原子时，所述取代基所包含的氢原子中的至少一个可以被氟原子取代。
6.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，
所述通式(I)中的S1表示由下述通式(II)表示的基团，S2表示由下述通式(III)表示的基团，
[化学式2]
*-S-W1-** (II)
*-S-W2-** (III)
通式(II)及(III)中，
W1及W2分别独立地表示碳原子数1～15的亚烷基，所述亚烷基所包含的1个以上的亚甲基可以独立地被-O-、-S-或-CO-取代，
*分别表示与直接键合于S1或S2的A1或A4的键合位置，**分别表示与P1或P2的键合位置。
7.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，
所述通式(I)中的Z表示-CHRCHR-、-OCHR-或-CHRO-，其中R表示氢原子或碳原子数1～10的烷基，
存在多个R时，可以相同也可以不同。
8.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，
所述通式(I)中的P1及P2分别独立地表示由下述式(P-1)～(P-19)中的任一个表示的基团，
[化学式3]
9.根据权利要求1所述的化合物，其中，
由所述通式(I)表示的化合物为由下述通式(I-2)表示的化合物，
[化学式4]
通式(I-2)中，
R1及R2分别独立地表示氢原子或甲基，
W3及W4分别独立地表示碳原子数1～6的亚烷基，
Q1～Q24分别独立地表示氢原子、氟原子、氯原子、硝基、氰基、碳原子数1～20的烷基、碳原子数2～20的烷氧基羰基或碳原子数2～20的烷基氨基羰基。
10.根据权利要求1或2所述的化合物，其具有液晶性。
11.一种组合物，其包含权利要求1或2所述的化合物。
12.根据权利要求11所述的组合物，其还包含聚合引发剂。
13.根据权利要求11所述的组合物，其还包含手性试剂。
14.根据权利要求11所述的组合物，其具有液晶性。
15.根据权利要求11所述的组合物，其用于形成光学各向异性层。
16.一种固化物，其通过固化权利要求11所述的组合物而成。
17.一种光学各向异性体，其通过固化权利要求11所述的组合物而成。
18.一种光学元件，其具有使用权利要求11所述的组合物形成的光学各向异性层，
所述光学各向异性层具有取向图案，
所述取向图案是源自所述组合物所包含的化合物的光学轴的朝向沿着面内的至少一个方向连续地旋转变化的取向图案。
19.一种导光元件，其包含权利要求18所述的光学元件和导光板。
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