JP2002348330A

JP2002348330A - 側鎖型液晶ポリマー、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

Info

Publication number: JP2002348330A
Application number: JP2001158151A
Authority: JP
Inventors: Sadahiro Nakanishi; 貞裕中西; Shunsuke Shudo; 俊介首藤; Takuji Kamijo; 卓史上条; Shusaku Nakano; 秀作中野; Shu Mochizuki; 周望月
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】直配向膜を使用することなく基板上にホメオ
トロピック配向させることができる液晶ポリマーを提供
すること、また当該液晶ポリマーによりホメオトロピッ
ク配向液晶フィルムを製造する方法を提供すること。【解決手段】脂環族環状構造を有しない液晶性フラグ
メント側鎖を含有するモノマーユニット（ａ）と脂環族
環状構造を有する液晶性フラグメント側鎖を含有するモ
ノマーユニット（ｂ）を含有することを特徴とする側鎖
型液晶ポリマー。垂直配向膜の設けられていない基板上
に、前記側鎖型液晶ポリマーを塗工し、さらに当該液晶
ポリマーを液晶状態においてホメオトロピック配向させ
た後、その配向状態を維持した状態で固定化しホメオト
ロピック配向液晶フィルムを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、側鎖型液晶ポリマ
ーおよび当該側鎖型液晶ポリマーと光重合性液晶化合物
を含有してなる液晶性組成物に関する。また本発明は、
これら側鎖型液晶ポリマーおよび液晶性組成物によりホ
メオトロピック配向液晶フィルムを製造する方法に関す
る。また本発明は当該製造方法により得られるホメオト
ロピック配向液晶フィルム、さらには光学フィルムおよ
び当該光学フィルムを用いた液晶表示装置に関する。ホ
メオトロピック配向液晶フィルムは単独でまたは他のフ
ィルムと組み合わせて、位相差フィルム、視角補償フィ
ルム、光学補償フィルム、楕円偏光フィルム等の光学フ
ィルムとして使用できる。

【０００２】

【従来の技術】液晶化合物のホメオトロピック配向は、
液晶相の分子長軸が平均して薄膜（液晶相）を形成する
基板に対して実質的に垂直である場合に生じる。自発的
にホメオトロピック配向する物質は非常に僅かしかな
く、従って、かかる配向を生じさせるためには、一般的
に垂直配向剤が用いられる。垂直配向剤によりホメオト
ロピック配向させることができる液晶化合物としては、
たとえば、ネマチック液晶化合物が知られている。かか
る液晶化合物の配向技術にかかわる概説は、例えば、化
学総説４４（表面の改質，日本化学会編，１５６〜１６
３頁）に記載されている。

【０００３】前記液晶化合物をホメオトロピック配向さ
せるうる垂直配向剤としては各種の有機系または無機系
配向剤が知られているが、慣用されている配向剤の多く
はガラス基板上で有効に作用するようにデザインされて
いる。

【０００４】このような慣用の有機系配向剤としては、
たとえば、レシチン、シラン系界面活性剤、ｎ−オクタ
デシルトリエトキシシラン、チタネート系界面活性剤、
ピリジニウム塩系高分子界面活性剤、ヘキサデシルトリ
メチルアンモニウムハライドまたはクロム錯体などがあ
げられる。これら有機系配向剤は、活性成分が非常に少
量（代表的には１％よりも少ない量）となるように適当
な揮発性溶剤に溶解され、次いで例えばスピンコーティ
ングまたはその他周知の塗工方法によって基板上に塗工
された後、揮発性溶剤を蒸発させることにより、ガラス
基板上に有機配向剤の薄膜として形成される。これら有
機系配向剤は、極性のガラス表面に引き付けられると考
えられる極性末端基とガラス表面に対して垂直に配列す
る無極性の長鎖状アルキル鎖を有することを特徴とする
ものであり、このような表面上において液晶化合物にホ
メオトロピック配向を生じさせる。

【０００５】また無機系配向剤としては、例えば、ガラ
ス基板上にＳｉＯ_X またはＩｎ₂ Ｏ ₃ ／ＳｎＯ₂ を垂直
角度で蒸着させたものが知られており、液晶化合物にホ
メオトロピック配向を生じさせる。その他、アルキル側
鎖付ポリイミド膜も液晶ディスプレイなどのホメオトロ
ピック配向膜として用いられている。

【０００６】しかしながら、前記慣用の配向剤は、いず
れもガラス基板上においてのみ液晶化合物にホメオトロ
ピック配向を与えるものであり、プラスチックフィルム
やプラスチックシート等のポリマー物質からなる基板上
での配向にはあまり有効に作用するものではない。ポリ
マー物質からなる基板の表面は前記慣用されている配向
剤の極性末端基に対する親和性に乏しいものと推測さ
れ、それゆえ、一般的には、ホメオトロピック配向を全
然示さないか、またはほんの僅かに配向を示すに留ま
る。また、アルキル側鎖付ポリイミド膜の形成には高温
での熱処理が必要であるが、ポリイミド配向膜を焼成す
るに耐えることができ、光学用途として使用できる透明
プラスチックフィルムはほんの僅かである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、垂直配向膜
を使用することなく基板上にホメオトロピック配向させ
ることができる液晶ポリマーを提供すること、また当該
液晶ポリマーによりホメオトロピック配向液晶フィルム
を製造する方法を提供すること、さらには当該前記製造
方法により得られたホメオトロピック配向液晶フィルム
を提供することを目的とする。さらには基板上に垂直配
向膜を介することなくホメオトロピック配向液晶フィル
ム層を有する光学フィルムおよび当該光学フィルムを用
いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解消するための手段】本発明者らは前記課題を
解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す鎖型液晶
ポリマーにより前記目的を達成できることを見出し本発
明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、脂環族環状構造を有
しない液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニ
ット（ａ）と脂環族環状構造を有する液晶性フラグメン
ト側鎖を含有するモノマーユニット（ｂ）を含有するこ
とを特徴とする側鎖型液晶ポリマー、に関する。

【００１０】前記側鎖型液晶ポリマーとしては、脂環族
環状構造を有しない液晶性フラグメント側鎖を含有する
モノマーユニット（ａ）が、下記一般式（ａ）：

【化３】（ただし、Ｒ¹ は水素原子またはメチル基を、ａは１〜
６の正の整数を、Ｘ¹ は−ＣＯ₂ −基または−ＯＣＯ−
基を、Ｒ² はシアノ基、炭素数１〜６のアルコキシ基、
フルオロ基または炭素数１〜６のアルキル基を、ｂおよ
びｃは１または２の整数を示す。）で表されるモノマー
ユニットであり、脂環族環状構造を有する液晶性フラグ
メント側鎖を含有するモノマーユニット（ｂ）が、下記
一般式（ｂ）：

【化４】（ただし、Ｒ³ 水素原子またはメチル基を、ｄは１〜６
の正の整数を、Ｘ² −ＣＯ₂ −基または−ＯＣＯ−基
を、ｅとｇは１または２の整数を、ｆは０〜２の整数
を、Ｒ⁴ はシアノ基、炭素数１〜１２のアルキル基を示
す。）で表されるモノマーユニットであることが好まし
い。

【００１１】前記側鎖型液晶ポリマーは、垂直配向膜の
設けられていない基板上においてホメオトロピック配向
させることができる。

【００１２】前記側鎖型液晶ポリマーの重量平均分子量
は、２千〜１０万であるのが好ましい。重量平均分子量
をかかる範囲に調整することにより液晶ポリマーとして
の性能を発揮する。側鎖型液晶ポリマーの重量平均分子
量が過少では配向層の成膜性に乏しくなる傾向があるた
め、重量平均分子量は２．５千以上とするのがより好ま
しい。一方、重量平均分子量が過多では液晶としての配
向性に乏しくなって均一な配向状態を形成しにくくなる
傾向があるため、重量平均分子量は５万以下とするのが
より好ましい。

【００１３】また本発明は、垂直配向膜の設けられてい
ない基板上に、前記側鎖型液晶ポリマーを塗工し、さら
に当該液晶ポリマーを液晶状態においてホメオトロピッ
ク配向させた後、その配向状態を維持した状態で固定化
することを特徴とするホメオトロピック配向液晶フィル
ムの製造方法、に関する。

【００１４】前記側鎖型液晶ポリマーによれば、垂直配
向膜を用いずに、液晶ポリマーのホメオトロピック配向
を実現することができる。当該側鎖型液晶ポリマーは、
通常の側鎖型液晶ポリマーが有する液晶性フラグメント
側鎖を含有するモノマーユニット（ａ）の他に、脂環族
環状構造を有する液晶性フラグメント側鎖を含有するモ
ノマーユニット（ｂ）を有しており、当該モノマーユニ
ット（ｂ）の作用により、垂直配向膜を用いなくても、
たとえば熱処理により液晶状態としネマチック液晶相を
発現させ、ホメオトロピック配向を示すようになったも
のと推察する。そして、熱を除去しガラス化させ、ホメ
オトロピック配向した液晶ポリマー層を固定化すること
によりホメオトロピック配向液晶フィルムを製造するこ
とができる。

【００１５】また本発明は、前記側鎖型液晶ポリマー
と、光重合性液晶化合物を含有してなることを特徴とす
る液晶性組成物、に関する。

【００１６】前記側鎖型液晶ポリマーによりホメオトロ
ピック配向液晶フィルムを製造できるが、これら側鎖型
液晶ポリマーは垂直配向膜を使用することなく基板上で
フィルムを形成しているため、液晶フィルムのＴｇが低
く設計されている。これら液晶フィルムには液晶ディプ
レイ等の用途として用いうる耐久性の向上が望まれてい
る。側鎖型液晶ポリマーのほかに光重合性液晶化合物を
含有させた液晶性組成物によれば、光重合性液晶化合物
が熱処理により液晶状態として、たとえば、ネマチック
液晶層を発現させて側鎖型液晶ポリマーとともにホメオ
トロピック配向させることができ、その後に光重合性液
晶化合物を重合または架橋させることにより得られるホ
メオトロピック配向液晶フィルムの耐久性を向上させる
ことができる。

【００１７】また本発明は、垂直配向膜の設けられてい
ない基板上に、前記液晶性組成物を塗工し、さらに当該
液晶性組成物を液晶状態においてホメオトロピック配向
させ、その配向状態を維持した状態で固定化した後、光
照射することを特徴とするホメオトロピック配向液晶フ
ィルムの製造方法、に関する。

【００１８】前記液晶性組成物を垂直配向膜を用いず
に、ホメオトロピック配向させた後、熱を除去しガラス
化させ、ホメオトロピック配向した液晶ポリマー層を固
定化した後、光照射により光重合性液晶化合物を重合ま
たは架橋させることにより耐久性に優れたホメオトロピ
ック配向液晶フィルムを得ることができる。

【００１９】前記いずれのホメオトロピック配向液晶フ
ィルムの製造方法においても、基板は、ポリマー物質、
ガラス基板、金属等の各種材質のものを用いることがで
きる。また、ポリマー物質が、プラスチックシートまた
はプラスチックフィルムとして用いられる。本発明の製
造方法に用いられる基板の種類に制限はなく、ガラス基
板、ポリマー物質、金属を特に制限なく使用することが
でき、またポリマー物質はプラスチックシートまたはプ
ラスチックフィルムとして用いることができる。

【００２０】また本発明は、前記製造方法により得られ
たホメオトロピック配向液晶フィルム、に関する。

【００２１】また本発明は、垂直配向膜の設けられてい
ない基板上に、前記側鎖型液晶ポリマーまたは前記液晶
性組成物がホメオトロピック配向したホメオトロピック
配向液晶フィルム層が設けられている光学フィルム、に
関する。

【００２２】さらには本発明は、前記光学フィルムを適
用した液晶表示装置、に関する。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の側鎖型液晶ポリマーは、
脂環族環状構造を有しない液晶性フラグメント側鎖を含
有するモノマーユニット（ａ）と脂環族環状構造を有す
る液晶性フラグメント側鎖を含有するモノマーユニット
（ｂ）を含有するものである。

【００２４】前記モノマーユニット（ａ）はネマチック
液晶性を有する側鎖を有するものであり、たとえば、一
般式（ａ）：

【化５】（ただし、Ｒ¹ は水素原子またはメチル基を、ａは１〜
６の正の整数を、Ｘ¹ は−ＣＯ₂ −基または−ＯＣＯ−
基を、Ｒ² はシアノ基、炭素数１〜６のアルコキシ基、
フルオロ基または炭素数１〜６のアルキル基を、ｂおよ
びｃは１または２の整数を示す。）で表されるモノマー
ユニットがあげられる。

【００２５】またモノマーユニット（ｂ）もネマチック
液晶性を有する側鎖を有するものであり、たとえば、一
般式（ｂ）：

【化６】（ただし、Ｒ³ 水素原子またはメチル基を、ｄは１〜６
の正の整数を、Ｘ² −ＣＯ₂ −基または−ＯＣＯ−基
を、ｅとｇは１または２の整数を、ｆは０〜２の整数
を、Ｒ⁴ はシアノ基、炭素数１〜１２のアルキル基を示
す。）で表されるモノマーユニットモノマーユニットが
あげられる。

【００２６】また、モノマーユニット（ａ）とモノマー
ユニット（ｂ）の割合は、特に制限されるものではな
く、モノマーユニットの種類によっても異なるが、モノ
マーユニット（ｂ）の割合が多くなると側鎖型液晶ポリ
マーが液晶モノドメイン配向性を示さなくなるため、
（ｂ）／｛（ａ）十（ｂ）｝＝０．０１〜０．８（モル
比）とするのが好ましい。特に０．１〜０．６とするの
がより好ましい。

【００２７】なお、側鎖型液晶ポリマーは、前記モノマ
ーユニット（ａ）、モノマーユニット（ｂ）に対応する
アクリル系モノマーまたはメタクリル系モノマーを共重
合することにより調製できる。なお、モノマーユニット
（ａ）、モノマーユニット（ｂ）に対応するモノマーは
公知の方法により合成できる。共重合体の調製は、例え
ばラジカル重合方式、カチオン重合方式、アニオン重合
方式などの通例のアクリル系モノマー等の重合方式に準
じて行うことができる。なお、ラジカル重合方式を適用
する場合、各種の重合開始剤を用いうるが、そのうちア
ゾビスイソブチロニトリルや過酸化ベンゾイルなどの分
解温度が高くもなく、かつ低くもない中間的温度で分解
するものが好ましく用いられる。

【００２８】前記側鎖型液晶ポリマーには、光重合性液
晶化合物を配合して液晶性組成物とすることができる。
光重合性液晶化合物は、光重合性官能基として、たとえ
ば、アクリロイル基またはメタアクリロイル基等の不飽
和二重結合を少なくとも１つ有する液晶性化合物であ
り、ネマチック液晶性のものが賞用される。かかる光重
合性液晶化合物としては、前記モノマーユニット（ａ）
となるアクリレートやメタクリレートを例示できる。光
重合性液晶化合物として、耐久性を向上させるには、光
重合性官能基を２つ以上有するものが好ましい。このよ
うな光重合性液晶化合物として、たとえば、下記化７：

【化７】（式中、Ｒは水素原子またはメチル基を、ＡおよびＤは
それぞれ独立して１，４−フェニレン基または１，４−
シクロヘキシレン基を、Ｘはそれぞれ独立して−ＣＯＯ
−基、−ＯＣＯ−基または−Ｏ−基を、Ｂは１，４−フ
ェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基、４，４’−
ビフェニレン基または４，４’−ビシクロヘキシレン基
を、ｍおよびｎはそれぞれ独立して２〜６の整数を示
す。）で表される架橋型ネマチック性液晶モノマー等を
例示できる。また、光重合性液晶化合物としては、前記
化７における末端の「Ｈ₂ Ｃ＝ＣＲ−ＣＯ₂ −」を、ビ
ニルエーテル基またはエポキシ基に置換した化合物や、
「−（ＣＨ₂ ）_m −」および／または「−（ＣＨ₂ ）_n
−」を「−（ＣＨ₂ ）₃ −Ｃ^* Ｈ（ＣＨ₃ ）−（Ｃ
Ｈ₂）₂ −」または「−（ＣＨ₂ ）₂ −Ｃ^* Ｈ（ＣＨ
₃ ）−（ＣＨ₂ ）₃ −」に置換した化合物を例示でき
る。

【００２９】液晶性組成物中の光重合性液晶化合物と側
鎖型液晶ポリマーの比率は、特に制限されず、得られる
ホメオトロピック配向液晶フィルムの耐久性等を考慮し
て適宜に決定されるが、通常、光重合性液晶化合物：側
鎖型液晶ポリマー（重量比）＝０．１：１〜３０：１程
度が好ましく、特に０．５：１〜２０：１が好ましく、
さらには１：１〜１０：１が好ましい。

【００３０】前記液晶性組成物中には、通常、光重合開
始剤を含有する。光重合開始剤は各種のものを特に制限
なく使用できる。光重合開始剤としては、たとえば、チ
バスペシャリフィケミカルズ社製のイルガキュア（Ｉｒ
ｇａｃｕｒｅ）９０７，同１８４、同６５１、同３６９
などを例示できる。光重合開始剤の添加量は、光重合液
晶化合物の種類、液晶性組成物の配合比等を考慮して、
液晶性組成物のホメオトロピック配向性を乱さない程度
に加えられる。通常、光重合性液晶化合物１００重量部
に対して、０．５〜３０重量部程度が好ましい。特に１
〜１０重量部が好ましい。

【００３１】側鎖型液晶ポリマーまたは液晶性組成物を
塗工する基板は、ガラス基板、金属箔、プラスチックシ
ートまたはプラスチックフィルムのいずれの形状でもよ
い。基板の厚さは、通常、１０〜１０００μｍ程度であ
る。

【００３２】プラスチックフィルムは配向させる温度で
変化しないものであれば特に制限はなく、たとえば、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート
等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロース、
トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポ
リカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート
等のアクリル系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィ
ルムがあげられる。またポリスチレン、アクリロニトリ
ル・スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、環状ないしノルボルネン構造
を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合
体等のオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、
ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー等の
透明ポリマーからなるフィルムもあげられる。さらにイ
ミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルス
ルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリ
マー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルア
ルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニ
ルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリ
オキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマーや前記
ポリマーのブレンド物等の透明ポリマーからなるフィル
ムなどもあげられる。これらのなかでも疎水性プラスチ
ックフィルムが好ましい。

【００３３】また金属フィルムとしては、例えばアルミ
ニウムなどから形成される当該フィルムが挙げられる。

【００３４】プラスチックフィルムとしては、特にゼオ
ノア（商品名，日本ゼオン（株）製）、ゼオネックス
（商品名，日本ゼオン（株）製）、アートン（商品名，
ＪＳＲ（株）製）などのノルボルネン構造を有するポリ
マー物質からなるプラスチックフィルムが光学的にも優
れた特性を有する。これらポリマー物質（プラスチック
フィルム）は光学異方性が非常に小さいため、プラスチ
ックフィルム上に形成された前記側鎖型液晶ポリマーま
たは液晶性組成物の配向液晶フィルム層は、当該配向液
晶フィルム層を別のプラスチックフィルムヘ転写するこ
となく、そのままホメオトロピック配向位相差フィルム
として液晶ディスプレイの光学補償用途等の光学フィル
ムに用いることができる。また、光学異方性を有するプ
ラスチックフィルムやアルミホイルなどの金属フィルム
上に形成した前記側鎖型液晶ポリマーまたは液晶性組成
物の配向液晶フィルム層に関しては、前記側鎖型液晶ポ
リマーまたは液晶性組成物を配向液晶フィルム化した
後、ノルボルネン構造を有するフィルムやセルロースト
リアセテートなどの透明で光学異方性の小さいプラスチ
ックフィルム上に直接または粘着剤もしくは接着剤を介
して転写することにより、光学補償フィルム等の光学フ
ィルムに利用することができる。

【００３５】前記側鎖型液晶ポリマーまたは液晶性組成
物を基板に塗工する方法は、当該側鎖型液晶ポリマーま
たは液晶性組成物を溶媒に溶解した溶液を用いる溶液塗
工方法または当該液晶ポリマーまたは液晶性組成物を溶
融して溶融塗工する方法が挙げられるが、この中でも溶
液塗工方法にて支持基板上に側鎖型液晶ポリマーまたは
液晶性組成物の溶液を塗工する方法が好ましい。

【００３６】前記溶液を調製する際に用いられる溶媒と
しては、側鎖型液晶ポリマー、光重合性液晶化合物や基
板の種類により異なり一概には言えないが、通常、クロ
ロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、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、フェ
ノール、パラクロロフェノールなどのフェノール類、ベ
ンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，
２−ジメトキベンゼンなどの芳香族炭化水素類、その
他、アセトン、酢酸エチル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコー
ル、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレング
リコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジ
エチレングリコールジメチルエーテル、エチルセルソル
ブ、ブチルセルソルブ、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン、ピリジン、トリエチルアミン、テトラ
ヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセト
アミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ブチ
ロニトリル、二硫化炭素などを用いることができる。溶
液の濃度は、用いる側鎖型液晶ポリマーまたは液晶性組
成物の溶解性や最終的に目的とする配向液晶フィルムの
膜厚に依存するため一概には言えないが、通常３〜５０
重量％、好ましくは７〜３０重量％の範囲である。

【００３７】塗工された前記側鎖型液晶ポリマーまたは
液晶性組成物からなるホメオトロピック配向液晶フィル
ム層の厚みは１〜１０μｍ程度とするのが好ましい。な
お、特にホメオトロピック配向液晶フィルムの膜厚を精
密に制御する必要がある場合には、膜厚が基板に塗工す
る段階でほぼ決まるため、溶液の濃度、塗工膜の膜厚な
どの制御は特に注意を払う必要がある。

【００３８】上記の溶媒を用いて所望の濃度に調整した
側鎖型液晶ポリマーまたは液晶性組成物の溶液を、基板
上に塗工する方法としては、例えばスピンコート法、バ
ーコート法などを採用することができる。塗工後、溶媒
を除去し、基板上に液晶ポリマー層または液晶性組成物
層を形成させる。溶媒の除去条件は、特に限定されず、
溶媒をおおむね除去でき、液晶ポリマー層または液晶性
組成物層が流動したり、流れ落ちたりさえしなければ良
い。通常、室温での乾燥、乾燥炉ての乾燥、ホットプレ
ート上での加熱などを利用して溶媒を除去する。

【００３９】次いで、支持基板上に形成された側鎖型液
晶ポリマー層または液晶性組成物層を液晶状態とし、ホ
メオトロピック配向させる。たとえば、側鎖型液晶ポリ
マーまたは液晶性組成物が液晶温度範囲になるように熱
処理を行い、液晶状態においてホメオトロピック配向さ
せる。熱処理方法としては、上記の乾燥方法と同様の方
法で行うことができる。熱処理温度は、使用する側鎖型
液晶ポリマーまたは液晶性組成物と支持基板の種類によ
り異なるため一概には言えないが、通常６０〜３００
℃、好ましくは７０〜２００℃の範囲において行う。ま
た熱処理時間は、熱処理温度および使用する側鎖型液晶
ポリマーまたは液晶性組成物や基板の種類によって異な
るため一概には言えないが、通常１０秒〜２時間、好ま
しくは２０秒〜３０分の範囲で選択される。１０秒より
短い場合、ホメオトロピック配向形成が十分に進行しな
いおそれがある。

【００４０】熱処理終了後、冷却操作を行う。冷却操作
としては、熱処理後のホメオトロピック配向液晶フィル
ムを、熱処理操作における加熱雰囲気中から、室温中に
出すことによって行うことができる。また空冷、水冷な
どの強制冷却を行ってもよい。前記側鎖型液晶ポリマー
のホメオトロピック配向層は、側鎖型液晶ポリマーのガ
ラス転移温度以下に冷却することにより配向が固定化さ
れる。

【００４１】液晶性組成物の場合には、このように固定
化されたホメオトロピック液晶配向層に対して、光照射
を行い光重合性液晶化合物を重合または架橋させて光重
合性液晶化合物を固定化して、耐久性を向上したホメオ
トロピック配向液晶フィルムを得る。光照射は、たとえ
ば、紫外線照射により行う。紫外線照射条件は、十分に
反応を促進するために、不活性気体雰囲気中とすること
が好ましい。通常、約８０〜１６０ｍＷ／ｃｍ² の照度
を有する高圧水銀紫外ランプが代表的に用いられる。メ
タハライドＵＶランプや白熱管などの別種ランプを使用
することもできる。なお、紫外線照射時の液晶層表面温
度が液晶温度範囲内になるように、コールドミラー、水
冷その他の冷却処理あるいはライン速度を速くするなど
して適宜に調整する。

【００４２】このようにして、側鎖型液晶ポリマーまた
は液晶性組成物の薄膜が生成され、配向性を維持したま
ま固定化することにより、ホメオトロピック配向した配
向液晶フィルムが得られる。当該配向液晶層は同一の方
向で配向された分子を有する。従ってこの配向液晶層の
配向ベクトルの凍結または安定化およびその異方性物性
の保存が達成されることは周知であり、このような薄膜
はそれらの光学的性質が確認され、各種の用途で使用さ
れる。前記配向液晶層は一軸性の正の複屈折率を有する
薄膜である。

【００４３】以上のようにして得られるホメオトロピッ
ク配向液晶層の配向は、当該液晶層の光学位相差を垂直
入射から傾けた角度で測定することによって量化するこ
とができる。ホメオトロピック配向液晶フィルムの場
合、この位相差値は垂直入射について対称的である。光
学位相差の測定には数種の方法を利用することができ、
例えば自動複屈折測定装置（オーク製）および偏光顕微
鏡（オリンパス製）を利用することができる。このホメ
オトロピック配向液晶フィルムはクロスニコル偏光子間
で黒色に見える。

【００４４】こうして得られたホメオトロピック配向液
晶フィルムは、光学フィルムとして用いられる。前記配
向液晶フィルムは基板から剥離して用いてもよいし、剥
離することなく基板上に形成された配向液晶層としてそ
のまま用いてもよい。

【００４５】また、ホメオトロピック配向液晶フィルム
は光学フィルムとして用いられる。例えば、一軸配向し
た位相差フィルムを基材としてホメオトロピック配向液
晶フィルムを作製すると、広視野角の位相差フィルが得
られ、これをＳＴＮ型液晶表示装置に適用することによ
り、液晶表示装置の表示特性、特に視野角特性を著しく
向上させることができる。

【００４６】

【実施例】以下に実施例をあげて本発明の一態様につい
て説明するが、本発明は実施例に限定されないことはい
うまでもない。

【００４７】合成例１（モノマーユニット（ａ）に対応
するモノマーの合成）４−（２−プロペノイルオキシエトキシ）安息香酸２
３．６ｇ（０．１ｍｏｌ）をアセトン４００ｍｌに加え
た。さらにトリフルオロ酢酸無水物２０．８ｍｌ（０．
１５ｍｏｌ）を加えて攪拌した。４−シアノ−４´−ヒ
ドロキシビフェニル１９．５ｇ（０．１ｍｏｌ）を反応
液に加え室温で６時間反応させた。反応液を留去後、ジ
エチルエーテルに溶解して、水、炭酸水素ナトリウム飽
和水溶液及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウム
で乾燥した。溶媒を留去し、得られた固体をアセトニト
リル６００ｍｌで再結晶し、目的物の（ａ１）モノマー
を得た（収量２９．３ｇ，収率７１％，純度９９％）。

【００４８】合成例２（モノマーユニット（ｂ）に対応
するモノマーの合成）４−（トランス−４−ペンチルシクロヘキシル）フェノ
ール１０ｇ（４１ｍｍｏｌ) 、４−（２−プロペノイル
オキシエトキシ）安息香酸１０．１ｇ（４３ｍｍｏｌ)
、ジメチルアミノピリジン０．８ｇ（６ｍｍｏｌ) お
よび少量の重合禁止剤として２, ６−ジ−ｔｅｒｔ−ブ
チル−ｐ−クレゾールを含有する塩化メチレン溶液２０
０ｍｌに、塩化メチレン５ｍｌで希釈したジシクロヘキ
シルカルボジイミド８．６ｇ（４２ｍｍｏｌ) を少量ず
つ加え、終夜攪拌した。析出したジシクロヘキシルウレ
アをろ別してから、ろ液を塩酸水溶液、飽和炭酸水素ナ
トリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネ
シウムで乾燥し、溶媒を留去した。粗生成物を熱イソプ
ロパノールから再結晶することにより精製し、目的物の
モノマー（ｂ１）を得た（収量１５ｇ ,３２ｍｍｏｌ，
収率８０％）。

【００４９】実施例１（側鎖型液晶ポリマーの合成）前記（ａ１）モノマー１．３９ｇ（３ｍｍｏｌ）と前記
（ｂ１）モノマー１．２４ｇ（３ｍｍｏｌ）およびジメ
チルアセトアミド／テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）＝４
／１（重量比）の混合溶媒１８ｍｌを三つ口フラスコに
仕込んだ後、窒素気流下で加熱攪拌してモノマーを完全
に溶解した。そこへ少量の前記混合溶媒に溶解したアゾ
ビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）６０ｍｇを滴下し
た。６時間還流した後、加熱を止め反応液を室温に戻し
てから、反応溶液をメタノール１００ｍｌ中へ滴下して
ポリマーを再沈殿させた。ポリマーをろ別し、メタノー
ル／ＴＨＦ＝３／２（重量比）の混合溶媒３０ｍｌで洗
浄した後、ろ別、乾燥して下記化８に示される側鎖型液
晶ポリマー（重量平均分子量１００００）を得た。

【００５０】

【化８】上記化８中の「５０」はモノマーユニットのモル％を示
し、側鎖型液晶ポリマーは便宜的にブロック体で表示し
ている。

【００５１】実施例２（ホメオトロピック配向液晶フィ
ルムの製造）上記化８に示される側鎖型液晶ポリマー２０重量部をジ
クロロエタン８０部に溶解した溶液を、ノルボルネン系
ポリマー（商品名ゼオノア，日本ゼオン（株）製）をポ
リマー材料とするプラスチックフィルム（２０μｍ）
に、スピンコーティングにより塗工した。次いで、１６
０℃で１分間加熱し、その後室温まで一気に冷却するこ
とにより、前記液晶ポリマー層をホメオトロピック配向
させ、かつ配向を維持したままガラス化しホメオトロピ
ック配向液晶層（２μｍ）を固定化した配向液晶フィル
ムを得た。

【００５２】サンプル（基板付きホメオトロピック配向
液晶フィルム）をクロスニコルさせた偏光顕微鏡によ
り、当該フィルム表面に対し垂直な方向からサンプルを
観察したところ、正面からは何も見えなかった。これに
よりホメオトロピック配向を確認した。すなわち光学位
相差が発生していないことがわかった。このフィルムを
傾けて斜めから光を入射し、同様にクロスニコルで観察
したところ、光の透過が観測された。

【００５３】また、同フィルムの光学位相差を自動複屈
折測定装置により測定した。測定光をサンプル表面に対
して垂直あるいは斜めから入射して、その光学位相差と
測定光の入射角度のチャートから、ホメオトロピック配
向を確認した。ホメオトロピック配向では、サンプル表
面に対して垂直方向での位相差（正面位相差）がほぼゼ
ロである。このサンプルに関しては、液晶層の遅相軸方
向に斜めから位相差を測定したところ、測定光の入射角
度の増加に伴い、位相差値が増加したことからホメオト
ロピック配向が得られていると判断できた。

【００５４】実施例３実施例２において、プラスチックフィルムのポリマー材
料として、ノルボルネン系ポリマー（商品名ゼオネック
ス，日本ゼオン（株）製）を用いた以外は実施例２と同
様にしてホメオトロピック配向液晶フィルムを作製し
た。また、実施例２と同様にして、サンプルのホメオト
ロピック配向を確認した。

【００５５】実施例４実施例２において、プラスチックフィルムのポリマー材
料として、ノルボルネン系ポリマー（商品名アートン，
ＪＳＲ（株）製）を用いた以外は実施例２と同様にして
ホメオトロピック配向液晶フィルムを作製した。また、
実施例２と同様にして、サンプルのホメオトロピック配
向を確認した。

【００５６】実施例５実施例２において、基板として、プラスチックフィルム
の代わりにアルミホイル（１５μｍ）を用いた以外は実
施例２と同様にして、ホメオトロピック配向液晶フィル
ムを作製した。次いで、ホメオトロピック配向液晶フィ
ルムをセルローストリアセテートフィルムに転写し、基
板から分離してサンプルとし、実施例２と同様にして、
サンプルのホメオトロピック配向を確認した。

【００５７】実施例６実施例２において、基板として、プラスチックフィルム
の代わりにガラス基板（１ｍｍ）を用いた以外は実施例
２と同様にしてホメオトロピック配向液晶フィルムを作
製した。また、実施例２と同様にして、サンプルのホメ
オトロピック配向を確認した。

【００５８】実施例７上記化８に示される側鎖型液晶ポリマー２５重量部、ネ
マチック液晶層を示す光重合性液晶化合物（ＢＡＳＦ社
製，ＰａｌｉｏｃｏｌｏｒＬＣ２４２）７５重量部およ
び光重合開始剤（チバスペシャリフィケミカルズ社製，
イルガキュア９０７）５重量部をシクロヘキサノン３０
０重量部に溶解した液晶性組成物溶液を調製した。前記
液晶性組成物溶液を、ノルボルネン系ポリマー（商品名
ゼオネックス，日本ゼオン（株）製）をポリマー材料と
するプラスチックフィルム（２０μｍ）に、スピンコー
ティング（２０００ｒｐｍ，１０秒間）により塗工し
た。次いで、１３０℃で１分間加熱し、その後室温まで
一気に冷却することにより、前記液晶層をホメオトロピ
ック配向させ、かつ配向を維持したままガラス化しホメ
オトロピック配向液晶層（２μｍ）を固定化した。さら
に、固定化したホメオトロピック配向液晶層に紫外線を
照射することによりホメオトロピック配向液晶フィルム
を作製した。また、実施例２と同様にして、サンプルの
ホメオトロピック配向を確認した。

【００５９】（耐久性試験）実施例７で得られたサンプ
ル（基板付きホメオトロピック配向液晶フィルム）を９
０℃の乾燥炉内に１２０時間投入する耐熱試験、６０℃
／９０％ＲＨの条件下に１２０時間放置する湿熱試験、
および偏光フィルムに粘着剤を介してホメオトロピック
配向液晶フィルムを９０℃の乾燥炉内に２時間投入する
耐熱粘着試験の３種の試験を行い投入前後の物性を比較
した。３種の試験のいずれにおいても試験前後において
何ら変化が認められなかった。

【００６０】比較例１

【化９】実施例２において、液晶層の形成材料として上記化９に
示される側鎖型液晶ポリマー（重量平均分子量５００
０）を用いたこと以外は実施例２と同様の操作を行っ
た。また、実施例１と同様にして、サンプルの評価を行
ったがホメオトロピック配向は確認できなかった。正面
から観察すると白濁しており、液晶ディレクターがあら
ゆる方向に存在し、液晶の配向性の乱れが生じていると
考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上条卓史大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者中野秀作大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者望月周大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA46 BB42 BC02 BC09 BC22 2H090 HA16 HB16Y HC05 HC13 JB02 JB04 MA01 MB12 2H091 FA09 FA11 FA50 FB02 FC23 GA01 LA30 4J100 AL08P AL08Q BA02P BA02Q BA04P BA04Q BA05P BA05Q BA06P BA06Q BA10P BA10Q BA15P BA15Q BA20P BA20Q BA40P BA40Q BC04Q BC43P BC43Q BC44P BC44Q DA01 DA66 JA39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脂環族環状構造を有しない液晶性フラグ
メント側鎖を含有するモノマーユニット（ａ）と脂環族
環状構造を有する液晶性フラグメント側鎖を含有するモ
ノマーユニット（ｂ）を含有することを特徴とする側鎖
型液晶ポリマー。
【請求項２】脂環族環状構造を有しない液晶性フラグ
メント側鎖を含有するモノマーユニット（ａ）が、下記
一般式（ａ）：【化１】（ただし、Ｒ¹ は水素原子またはメチル基を、ａは１〜
６の正の整数を、Ｘ¹ は−ＣＯ₂ −基または−ＯＣＯ−
基を、Ｒ² はシアノ基、炭素数１〜６のアルコキシ基、
フルオロ基または炭素数１〜６のアルキル基を、ｂおよ
びｃは１または２の整数を示す。）で表されるモノマー
ユニットであり、脂環族環状構造を有する液晶性フラグ
メント側鎖を含有するモノマーユニット（ｂ）が、下記
一般式（ｂ）：【化２】（ただし、Ｒ³ 水素原子またはメチル基を、ｄは１〜６
の正の整数を、Ｘ² −ＣＯ₂ −基または−ＯＣＯ−基
を、ｅとｇは１または２の整数を、ｆは０〜２の整数
を、Ｒ⁴ はシアノ基、炭素数１〜１２のアルキル基を示
す。）で表されるモノマーユニットであることを特徴と
する請求項１記載の側鎖型液晶ポリマー。
【請求項３】重量平均分子量が、２千〜１０万である
請求項１または２記載の側鎖型液晶ポリマー。
【請求項４】垂直配向膜の設けられていない基板上
に、請求項１〜３のいずれかに記載の側鎖型液晶ポリマ
ーを塗工し、さらに当該側鎖型液晶ポリマーを液晶状態
においてホメオトロピック配向させた後、その配向状態
を維持した状態で固定化することを特徴とするホメオト
ロピック配向液晶フィルムの製造方法。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の側鎖型
液晶ポリマーと、光重合性液晶化合物を含有してなるこ
とを特徴とする液晶性組成物。
【請求項６】垂直配向膜の設けられていない基板上
に、請求項５記載の液晶性組成物を塗工し、さらに当該
液晶性組成物を液晶状態においてホメオトロピック配向
させ、その配向状態を維持した状態で固定化した後、光
照射することを特徴とするホメオトロピック配向液晶フ
ィルムの製造方法。
【請求項７】基板の材質が、ポリマー物質、ガラスま
たは金属であることを特徴とする請求項４または６記載
のホメオトロピック配向液晶フィルムの製造方法。
【請求項８】請求項４、６または７記載の製造方法に
より得られたホメオトロピック配向液晶フィルム。
【請求項９】垂直配向膜の設けられていない基板上
に、請求項１〜３のいずれかに記載の側鎖型液晶ポリマ
ーまたは請求項５記載の液晶性組成物がホメオトロピッ
ク配向したホメオトロピック配向液晶フィルム層が設け
られている光学フィルム。
【請求項１０】請求項９記載の光学フィルムを適用し
た液晶表示装置。