JP2002533742A - 光学素子を製造するための重合性液晶物質の使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、色彩および偏光選択的な反射を有する光学素子を製造するための重合性の液晶化合物の使用ならびに該化合物をモノマーもしくはポリマーの形で含有している光学素子に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、色−および偏光選択反射を有する光学素子を製造するための特殊な
重合性液晶化合物ならびに前記化合物をモノマーもしくはポリマーの形で含有し
ている光学素子に関する。さらに本発明は、色−および偏光選択反射を有する光
学素子を製造するための、前記化合物を少なくとも１種および場合によりキラル
な化合物を１種以上含有している液晶組成物の使用に関する。

【０００２】 数多くの化合物は加熱の際に、分子の定義された短距離秩序および長距離秩序
を有する液晶状態から直接、液状の秩序のない状態に移行するのではなく、その
際に液晶相を経由し、該相中で分子は移動性であるが、分子軸は秩序のある構造
を形成する。延伸された分子は、しばしばネマチックな液晶相を形成し、該相は
、分子の長軸が平行に整列することによる配向長距離秩序を特徴とする。このよ
うなネマチック相がキラルな化合物を含有している場合、いわゆるコレステリッ
ク相が生じ、該相は、分子軸のヘリカルな超構造を特徴とする。その際、キラル
な化合物は、液状化合物自体であってもよいし、あるいはキラルなドーパントと
してネマチックな液晶相に添加してもよい。

【０００３】 液晶材料は、注目すべき光学的特性を有しており、これはその異方性の秩序状
態に起因する。しかし、液晶の秩序状態は一定の温度範囲でのみ生じる。液晶相
が現れる温度範囲はしばしば、所望の適用温度をはるかに越えるか、または狭い
温度範囲にわたるのみである。

【０００４】 材料特性に関して所望される秩序構造が固体の状態で得られ、かつ固定するた
めに種々の可能性が存在する。液晶状態から冷却する際にガラス状に硬化する以
外に、ポリマーの架橋構造へ重合導入する可能性、または液晶化合物が重合性の
基を有している場合には、液晶化合物自体を重合する可能性が存在する。

【０００５】 コレステリックな液晶相は、注目すべき特性を有しており、このためにコレス
テリックな液晶またはコレステリック相を有する物質混合物の使用は、カラーフ
ィルターおよび偏光子としての使用にとって適切であるように思われる。

【０００６】 コレステリックな液晶は、適切な配向方法によって、ねじれた構造にすること
ができる。回転の方向は、使用するキラルな成分に依存して、左巻きであっても
右巻きであってもよい。液晶分子のこのねじれた配置によって、公知のコレステ
リックな液晶の選択反射が生じる（例えばH. Kelker, R. Matz, Handbook of Li
quid Crystals, Verlag Chemie, Weinheim, 1980、第７章、第２９３頁以降）：
その波長および回転方向が液晶のピッチと一致する円偏光は、完全に反射される
。反対の円偏光もしくは波長が一致しないものは、妨害されることなくコレステ
リックな液晶を通過する。

【０００７】 全ての波長および偏光状態を有する白色の不偏光は、相応して狭い範囲の円偏
光バンドを反射するのみである。従ってコレステリックな液晶は、波長選択的な
反射体もしくは偏光子として使用することができる。特に、コレステリックな液
晶中のキラルな基の種類と量とを適切に選択することにより、近紫外線から赤外
線の波長領域までの反射波長を実現することができるという可能性は、コレステ
リックな液晶の優れた利点である。

【０００８】 カラーフィルターおよび偏光子を製造するためのコレステリックな液晶の使用
は、例えばＵＳ−Ａ−３，６７９，２９０号またはR. Maurer, D. Andrejewski,
F. -H. Kreuzer, A. Miller, Polarizing Color Filters Made from Cholester
ic LC-Silicones, SID Digest 1990、第１１０〜１１３頁またはM. L. Tsai, S.
H. Chen, S. D. Jacobs, Optical Notch Filters using Thermotropic Liquid
Crystalline Polymers, Appl. Phys. Lett. 1989, 24(54)、第２３９５〜２３９
７頁またはＥＰ０６８５７４９Ｂ１号から公知である。

【０００９】 さらに以下の文献には光学素子を形成するためのコレステリックな液晶の使用
が記載されている：ＪＰ１０１９７７２２Ａ、ＷＯ９８／４３２５５、ＥＰ０８
５９９６９、ＵＳ５，７９３，４５６、ＧＢ２３２４３８２、ＵＳ５，８２５，
４４４、ＥＰ０７２００４１、ＥＰ０６３４６７４、ＧＢ２３２１５２９、ＵＳ
５，７６２，８２３、ＵＳ３，６７９，２９０、ＵＳ５，７５１，３８４、ＧＢ
２３１５０７２。

【００１０】 光学素子を製造するためには、コレステリックな液晶またはコレステリック相
を有する物質混合物を適切な方法で配向させ、かつ配向を行った後で固定する必
要がある。液晶の配向は通常、コレステリック相の範囲に高めた温度で、２枚の
ガラス板の間でコレステリックなフィルムを機械的に剪断することにより行う。
しばしばこれらのガラス板は付加的に、スムーズな配向を保証する配向層を備え
ている。これらの配向層は通常、ラビングされたポリイミド層またはポリビニル
アルコールからなるか、または電界もしくは磁界を付加的に印加して良好な配向
を保証する。その際、配向の速度にとって決定的な影響を与える因子は、使用す
るコレステリック物質の粘度である。コレステリック相の固定は、コレステリッ
ク相を有するモノマー混合物を急速な架橋反応、例えば光重合により凍結できる
ことにより行うことができる。あるいはまたこれに代わって、コレステリック材
料のポリマーをガラス層へと過冷却することにより保持することもできる。光学
素子中でコレステリックな液晶を使用するためには、自動化され、かつ広い面積
で使用することができる方法により、欠陥のないコレステリックなフィルムが得
られるように、適切な材料を配向させる必要がある。通常得られる複数定義域に
より、フィルムの光学特性は損なわれ、かつ例えば著しい右もしくは左円偏光に
対する高い反射率のような、光学素子に対する高い要求に、もはや応えることが
できない。さらに温度安定性および光安定性に関して、光学素子には高い要求が
課される。例えば、光学素子、例えば偏光子、ノッチフィルター、カラーフィル
ターおよび補償板はディスプレイを製造する際に、短時間、２００℃までの温度
にさらされるが、これにより該素子の光学特性に影響が表れてはならない。従来
技術からこれまで公知の光学素子は、この観点で、いまだ完全に満足のいく特性
を有しているわけではない。

【００１１】 従って、光学素子を構成するために、加工中にはできる限り低い温度で容易に
配向させることができる上に、優れた光学特性を有する、重合したフィルムの高
い安定性が生じるような材料を見出す必要があった。特に、改善された温度安定
性を有する光学素子を製造することができる材料を提供するべきである。

【００１２】 前記課題は意外なことに、色−および／または偏光選択反射を有する光学素子
を製造するために、一般式Ｉ：

【００１３】

【化７】

【００１４】 ［式中、 Ｚ^１、Ｚ^２は、相互に無関係に反応性で重合性の基を有する基を表し； Ｙ^１〜Ｙ^４は、相互に無関係に化学的な単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｏ−ＣＯ
−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ−、−ＮＲ−ＣＯ−、−Ｏ
−ＣＯ−ＮＲ−、−ＮＲ−ＣＯ−Ｏ−または−ＮＲ−ＣＯ−ＮＲを表し、その際
、基Ｙ^３およびＹ^４の少なくとも１つは−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ−
、−ＮＲ−ＣＯ−Ｏ−または−ＮＲ−ＣＯ−ＮＲ−表し、かつＲは、Ｃ_１〜Ｃ_４ −アルキルを表し； Ａ^１、Ａ^２は、相互に無関係に２〜３０個の炭素原子を有するスペーサを表し
、該基中で炭素鎖はエーテル官能基中の酸素により、チオエーテル官能基中の硫
黄により、または隣接していないイミノ−もしくはＣ_１〜Ｃ_４−アルキルイミノ
基により中断されていてもよく；かつ Ｍは、メソゲン基を表す］の重合性液晶化合物を使用することにより解決され
た。

【００１５】 この場合、重合とは、ポリマーを構成する全ての反応、つまり連鎖反応として
の付加重合、段階反応としての付加重合ならびに縮合重合と理解する。

【００１６】 有利な基Ｚ^１およびＺ^２は、

【００１７】

【化８】

【００１８】

【化９】

【００１９】 であり、その際、基Ｒは、Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル、例えばメチル、エチル、ｎ−
プロピルまたはｉ−プロピル、またはｎ−ブチル、ｉ−ブチルまたはｔ−ブチル
を表し、かつ同じか、または異なっていてもよい。

【００２０】 反応性の重合性基からシアネートは自発的に三量化してシアヌレートとなり、
従って有利であるとして挙げられる。エポキシド基、チイラン基、アジリジン基
、イソシアネート基およびイソチオシアネート基を有する化合物は、重合のため
に、補足的な反応基を有する別の化合物を必要とする。従って例えば、イソシア
ネートはアルコールと重合してウレタンになり、またアミンと重合して尿素誘導
体になる。同じことが、チイランとアジリジンにも該当する。その際、補足的な
反応性基は、本発明による第二の化合物中に存在していてもよく、該化合物を第
一の化合物と混合するか、または前記の補足的な基を２つ以上有する補助的な化
合物により重合混合物へ導入することができる。前記の化合物がそれぞれ前記の
反応性基を２つ有している場合、主として熱可塑性を有する直鎖状のポリマーが
生じる。該化合物が３つ以上の反応性基を有している場合、機械的に特に安定し
た架橋ポリマーが生じる。マレインイミド基は特に、スチレンのようなオレフィ
ン性化合物とのラジカル共重合に適切である。

【００２１】 有利な重合性基Ｚ^１およびＺ^２は、ラジカル重合が可能な基、つまり特にはオ
レフィン性不飽和基であり、かつこれらの中でもＹ^１もしくはＹ^２と組み合わせ
て、基：

【００２２】

【化１０】

【００２３】 が特に重要である。

【００２４】 本発明による化合物中に含有されている分子部分Ｚ^１、Ｚ^２、Ａ^１、Ａ^２、Ｍ
およびＸは、架橋成分Ｙ^１〜Ｙ^４、例えば−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ
−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ−、−ＮＲ−ＣＯ−、−Ｏ−ＣＯ−
ＮＲ−、−ＮＲ−ＣＯ−Ｏ−、−ＮＲ−ＣＯ−ＮＲ−を介して、あるいはまた直
接結合を介して相互に結合し、その際、有利にはメソゲン基を有するスペーサＡ ^１ もしくはＡ^２の結合の少なくとも１つは、カーボネート基（−ＯＣＯＯ−）、
カルバメート基（−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ−または−ＮＲ−ＣＯ−Ｏ−）または尿素基
（−ＮＲ−ＣＯ−ＮＲ−）により行われる。前記の基の１つを有するキラルな重
合性化合物は、特に低い相転移温度および広い相範囲で有利な特性を有しており
、ひいては室温での適用のために特に適切である。このことは特にカーボネート
基に該当する。

【００２５】 スペーサＡ^１およびＡ^２として、この目的のために公知の全ての基が考えられ
る。スペーサは、通常、２〜２０個、有利には３〜１２個の炭素原子を有してお
り、かつ主として直鎖状の脂肪族基からなる。該基は、鎖中で、例えば隣接して
いない酸素原子または硫黄原子またはイミノ基またはアルキルイミノ基、例えば
メチルイミノ基により中断されていてもよい。その際、スペーサ鎖のための置換
基としてさらに、フッ素、塩素、臭素、シアン、メチルおよびエチルが考えられ
る。

【００２６】 代表的なスペーサは、例えば：

【００２７】

【化１１】

【００２８】 であり、その際、ｍは１〜３およびｐは１〜１２を表す。

【００２９】 基Ｍとして、全ての公知のメソゲン基を利用することができる。特に式Ｉａ： −（−Ｔ−Ｙ^５−）_ｒ−Ｔ− Ｉａ の基が考えられるが、上記式中で、変項は以下のものを表す： Ｔは、２価の飽和もしくは不飽和の同素環式基または複素環式基を表し、 Ｙ^５は、Ｙ^１〜Ｙ^４のための定義に記載した架橋成分；−ＣＨ_２−Ｏ−；−Ｏ
−ＣＨ_２−；−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−または−Ｎ＝Ｎ−を表し、 ｒは、０、１、２または３を表し、 その際、基ＴおよびＹ^５はｒ＞０の場合には、同じか、または異なっていても
よい。

【００３０】 有利にはｒは１または２である。

【００３１】 基Ｔは、フッ素、塩素、臭素、シアン、ヒドロキシまたはニトロにより置換さ
れた環系であってもよい。有利な基Ｔは次のものである：

【００３２】

【化１２】

【００３３】 メソゲン基Ｍとして例えば次のものが有利である：

【００３４】

【化１３】

【００３５】

【化１４】

【００３６】 以下の式のメソゲン基Ｍは特に有利である：

【００３７】

【化１５】

【００３８】 この場合、それぞれの環は、以下の基からの同じか、または異なった置換基を
３つまで有していてもよい： Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルコキシ、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルコ
キシカルボニル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−モノアルキルアミノカルボニル、Ｃ_１〜Ｃ_２０ −アルキルカルボニル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキルカルボニルオキシ、Ｃ_１〜Ｃ_{２ ０} −アルキルカルボニルアミノ、ホルミル、ハロゲン、シアン、ヒドロキシまた
はニトロ。

【００３９】 芳香族環にとって有利な置換基は、フッ素、塩素、臭素、シアン、ホルミルお
よびヒドロキシとならんで、特に短鎖の脂肪族基、例えばメチル、エチル、ｎ−
プロピル、イソ−プロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチルならびにアル
コキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アルキルカルボニ
ルオキシ基、アルキルカルボニルアミノ基およびモノアルキルアミノカルボニル
基であり、これらは前記のアルキル基を有している。

【００４０】 特に有利な基Ｍの外側のベンゼン環は、有利には以下の置換基パターンを有し
ている：

【００４１】

【化１６】

【００４２】 あるいは該置換基は、Ｃｌの代わりに同様にＦ、Ｂｒ、ＣＨ_３、ＯＣＨ_３、ＣＨ
Ｏ、ＣＯＣＨ_３またはＣＮによって置換されており、その際、置換基は混合され
て存在していてもよい。さらに構造：

【００４３】

【化１７】

【００４４】 が挙げられ、この場合、ｓは、２〜２０、有利には８〜１５を表す。

【００４５】 特に有利な基Ｍの真ん中のベンゼン環の有利な置換基パターンは次のものであ
る：

【００４６】

【化１８】

【００４７】

【化１９】

【００４８】 本発明による有利な化合物Ｉは、式中で基の対Ｚ^１およびＺ^２、Ｙ^１およびＹ ^２ 、Ｙ^３およびＹ^４ならびにＡ^１およびＡ^２はそれぞれ同じである化合物である
。

【００４９】 以下の式のメソゲン基Ｍは殊に有利である：

【００５０】

【化２０】

【００５１】 本発明による化合物Ｉから混合物を製造してもよい。このような混合物は、純
粋な混合成分に対して減少した粘度を有し、かつ通常は比較的低い液晶相温度を
有しているので、これらは部分的に室温での適用に適切である。

【００５２】 本発明による化合物の混合物中には、例えば「三環」の、場合により環のとこ
ろで置換された、式：

【００５３】

【化２１】

【００５４】 ［この場合、式Ｉａ中で、 Ｙ^５は、

【００５５】

【化２２】

【００５６】 を表し、 Ｔは、場合により置換された３つの同一の基：

【００５７】

【化２３】

【００５８】 を表し、かつ ｒは、２を表す］のメソゲン基Ｍのみが分子断片として生じるのみではなく、
例えば「二環」の式：

【００５９】

【化２４】

【００６０】 ［この場合、式Ｉａ中で、 Ｙ^５は、化学的な単結合を表し、 Ｔは、異なった基：

【００６１】

【化２５】

【００６２】 （不飽和の同素環式）および

【００６３】

【化２６】

【００６４】 （飽和の複素環式）を表し、かつ ｒは、１を表す］の基Ｍまたは

【００６５】

【化２７】

【００６６】 ［この場合、式Ｉａ中で、 Ｙ^５は、化学的な単結合を表し、 Ｔは、異なった基：

【００６７】

【化２８】

【００６８】 （不飽和の同素環式）および

【００６９】

【化２９】

【００７０】 （不飽和の複素環式）を表し、かつ ｒは、１を表す］もまた生じる。

【００７１】 その際、特に有利な「二環」のメソゲン基Ｍは、断片：

【００７２】

【化３０】

【００７３】 であり、これらは付加的に、前記のとおり芳香族環のところで置換されていても
よい。

【００７４】 Ｍが、

【００７５】

【化３１】

【００７６】 ［式中、Ｚ^１、Ｚ^２はＨ_２Ｃ＝ＣＨ−を表し、かつＡ^１、Ａ^２およびＹ^１〜Ｙ^４ は上記のものを表す］を表す、式Ｉのネマチックな化合物の使用は特に有利であ
る。

【００７７】 このような化合物の例は式：

【００７８】

【化３２】

【００７９】 だが、これに限定されるものではない。

【００８０】 式Ｉの化合物を１種以上含有している液晶組成物は、付加的に、１種以上のキ
ラルな化合物を含有していてもよい。このようにして、特に興味深い光学的な特
性を有するコレステリックな液晶相が生じ、これは例えば観察角度に依存して異
なった波長の光を反射する。このような液晶組成物は、特に光学素子における使
用に適切である。

【００８１】 キラルな成分として、一方ではねじり力が大きく、かつ他方では液晶化合物と
良好に混合可能であり、液晶相構造を妨げることがない成分が特に適切である。

【００８２】 有利なキラルな化合物は、例えば一般式Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄ、Ｉｅ：

【００８３】

【化３３】

【００８４】 ［式中、変項Ａ^１、Ｚ^１、Ｙ^１、Ｙ^３、Ｙ^４、Ｙ^５およびｎは、上記で式Ｉに関
して記載したもの表し、Ｐ^１は、水素、Ｃ_１〜Ｃ_３０−アルキル、Ｃ_１〜Ｃ_３０ −アシル、Ｃ_３〜Ｃ_８−シクロアルキルから選択される基を表し、場合により１
〜３個のＣ_１〜Ｃ_６−アルキルにより置換されており、かつその際、アルキル基
、アシル基およびシクロアルキル基の炭素鎖は、エーテル官能基中の酸素、チオ
エーテル官能基中の硫黄または隣接していないイミノ−もしくはＣ_１〜Ｃ_４−ア
ルキルイミノ基により中断されていてもよく、ｎは、１〜６の数を表し、かつＸ
はｎ価のキラルな基である］の化合物である。

【００８５】 基Ｘは、例えば次のもの：

【００８６】

【化３４】

【００８７】

【化３５】

【００８８】

【化３６】

【００８９】

【化３７】

【００９０】 であり、この場合、Ｌは、Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキル、Ｃ_１〜Ｃ_４−アルコキシ、ハ
ロゲン、ＣＯＯＲ、ＯＣＯＲ、ＣＯＮＨＲまたはＮＨＣＯＲであり、かつＲは、
Ｃ_１〜Ｃ_４−アルキルを表す（記載した式中の末端の線は自由な原子価を表す）
。

【００９１】 特に有利には、例えば：

【００９２】

【化３８】

【００９３】 である。

【００９４】 これらおよびその他の有利なキラルな成分は、例えばＤＥ−Ａ４３４２２８０
号およびこれよりも前のドイツ特許出願第１９５２０６６０．６号および同第１
９５２０７０４．１号に挙げられている。

【００９５】 有利に使用される別の基は、式中で、 ｎが、２であり、 Ｚ^１が、Ｈ_２Ｃ＝ＣＨ−を表し、かつ Ｘが、式：

【００９６】

【化３９】

【００９７】 のキラルな基を表し、かつ Ａ^１、Ｙ^１、Ｙ^３、Ｙ^４、Ｙ^５およびＭが上記のものである式ＩｃまたはＩｅ
のキラルな化合物を含む。

【００９８】 特に有利なキラルな成分は以下の化合物（Ａ）〜（Ｇ）である：

【００９９】

【化４０】

【０１００】

【化４１】

【０１０１】 上記の非キラルな化合物を、上記のキラルな化合物と組み合わせて使用する場
合、式Ｉの非キラルな化合物対式Ｉｂ、ｃ、ｄまたはｅのキラルな化合物のモル
比は、約１：０．０１〜１：０．３、特に１：０．０１〜１：０．２５の範囲で
ある。

【０１０２】 本発明による化合物または液晶組成物を重合し、液晶の秩序状態を固定するこ
とができる。重合は、重合性の基に応じて、例えば熱的に、または光化学的に行
うことができる。この場合、本発明による化合物または液晶組成物と一緒に、そ
の他のモノマーもまた共重合することができる。これらのモノマーは、その他の
重合性液晶化合物、同様に有利に共有結合によって重合導入されるキラルな化合
物、または通常の架橋剤、例えば多価のアクリレート、ビニル化合物またはエポ
キシドであってもよい。イソシアネート、イソチオシアネートまたはエポキシド
が重合性の液晶化合物である場合、架橋剤は有利には、多価アルコールであるた
め、例えばウレタンを形成することができる。架橋剤は、その量において、一方
では満足のいく機械的安定性が得られ、かつ他方では、液晶相の挙動が損ねられ
ることがないように重合比に適合させなくてはならない。従って架橋剤の量は、
ポリマーの特別な適用に依存する。顔料を製造するためには、大量の架橋剤が有
利であり、熱可塑性の層を製造するためには、または例えばディスプレイ用の配
向層のためには、必要とされる架橋剤は少量である。架橋剤の量は、いくつかの
予備試験によって算出することができる。

【０１０３】 本発明による化合物または液晶組成物から製造される重合生成物は、ポリマー
助剤を重合前に添加することによりさらに変性することが可能である。このよう
な助剤は、有利には出発混合物中、あるいはまた出発混合物と相容性の有機溶剤
中で可溶性であるとよい。このようなポリマー助剤の典型的な代表例は、例えば
ポリエステル、セルロースエステル、ポリウレタンならびにポリエーテル−もし
くはポリエステル変性された、または変性されていないシリコーンである。所望
の目的のために場合により添加されるポリマー助剤の量、その化学的性質ならび
におそらく溶剤の量と種類も、当業者には通例、慣用であるか、または同様にい
くつかの予備試験により実験的に算出することができる。

【０１０４】 式ＩおよびＩｂ〜Ｉｅの化合物以外に、さらに、非共有結合によりポリマー架
橋中に組み込まれている別の化合物を添加混合することができる。これは例えば
市販のネマチックな液晶であってもよい。

【０１０５】 別の添加剤は、顔料、染料ならびに充填剤であってもよい。

【０１０６】 顔料の場合、これは無機化合物、例えば酸化鉄、酸化チタンおよびカーボンブ
ラックであってもよく、有機化合物、例えばモノアゾ顔料、モノアゾ染料ならび
にこれらの金属塩、ジスアゾ顔料、縮合したジスアゾ顔料、イソインドリン誘導
体、ナフタリン−もしくはペリレンテトラカルボン酸の誘導体、アントラキノン
顔料、チオインジゴ誘導体、アゾメチン誘導体、キナクリドン、ジオキサジン、
ピラゾロキナゾロン、フタロシアニン顔料または塩基性染料、例えばトリアリー
ルメタン染料およびこれらの塩のクラスからの顔料または染料であってもよい。

【０１０７】 ネマチックおよび／またはコレステリックな液晶の光学的特性を利用する全て
の物品が、本発明における意味での光学素子として考えられる。具体的には、選
択的にリタデーションフィルム、ノッチフィルター、ディスプレイ用のカラーフ
ィルター、偏光子であってもよいし、あるいはまた装飾目的のための単なる鏡で
あってもよい。光学素子の三次元的な形態は、平坦であってもよいが、あるいは
また凹形もしくは凸形に湾曲していてもよい。特別な実施態様として、重合した
フィルムを粉砕して顔料にし、通例のバインダー中に混入した後で、通例の塗布
方法、例えば噴霧、ロール塗布、キャスティング、吹き付け、ナイフ塗布または
プレスにより、支持体上に施与することができる。光学素子の有利な実施態様は
、平面状の形態である。

【０１０８】 光学素子の品質にとって重要なことは、一般式Ｉの化合物もしくは一般式Ｉの
化合物を含有している混合物の適用方法である。というのも、適用方法によって
層の光学的性質が決定されるからである。

【０１０９】 適用方法として一般に、スプレー塗布、ロール塗布、流延塗布、ナイフ塗布お
よびプレスである。

【０１１０】 この場合、有利な実施態様は、場合により必要とされる添加剤と組み合わせて
、液晶材料を易揮発性の溶剤に溶解することである。その際、溶剤として、ＴＨ
Ｆ、ＭＥＫ、トルエン、エチルアセテート、ブチルアセテートが考えられる。添
加剤として重合防止剤もしくは重合開始剤、流展剤、脱気剤、付着助剤などを使
用することができる。等方性の溶液を通例の塗布装置によって支持体上に施与す
る。溶剤を除去する乾燥チャネルを通過した後で、湿ったフィルムを紫外線照射
により固定することができる。得られるフィルムは、極めて高い反射率を有する
。これらのフィルムは、ＬＣ−ディスプレイにおける偏光子として好適である。
１実施態様ではこれに加えて積層法によりこのようなフィルムを複数積層させ、
かつ選択されるフィルムの選択波長を適切に選択することにより、可視スペクト
ルの全ての光をカバーする偏光子が得られる（ＥＰ０７２００４１）。

【０１１１】 そのような多層の偏光子の代わりに、材料Ｉは、適切な化合物および加工条件
と組合せていわゆる広域バンド偏光子(broad-band polarizer)中で使用すること
もできる。このための原則的な実施方法は、特許文献ＷＯ９８／０８１３５、Ｅ
Ｐ０６０６９４０−Ａ２、ＧＢ２３１２５２９Ａ、ＷＯ９６／０２０１６に記載
されており、これらをここで明文をもって引用する。

【０１１２】 一般式Ｉの化合物を含有する混合物を用いてカラーフィルターを製造すること
もできる。このために、当業者に慣用の塗布方法によって、必要とされる波長を
適切に施与することができる。別の施与形は、コレステリックな液晶の熱変色性
を利用する。温度の調整により、コレステリックな層の色彩が、赤色から緑色を
経由して青色へと推移する。マスクを用いて特定の帯域を定義された温度で重合
することができる。式Ｉの化合物を含有するコレステリックな混合物の熱変色性
および掌性にとって決定的な影響を与えるパラメータは、キラルな助剤の選択で
ある。これは反射光の掌性ならびにコレステリックな系の熱変色性を決定する。

【０１１３】 一般式Ｉの化合物を含有するコレステリックな相の光学的特性以外に、これら
の物質のネマチック相は、光学素子における適用に適切である。この場合、該系
の複屈折を利用する。ここでは特にリタデーションフィルムが挙げられる。

【０１１４】 上記の化合物を使用して製造することができる光学素子は、特に改善された温
度安定性によりすぐれている。これは特に重要である。というのは、光学素子は
、使用分野によって異なった高温安定性の基準を満足しなくてはならないからで
ある。

【０１１５】 従ってディスプレイで使用される偏光子は、１００℃で、および引き続き出発
温度へ冷却する際に、比較的長時間（例えば３０分間〜数時間、例えば２〜１０
または２〜５時間）にわたり光学的および／または機械的な特性に変化を示さな
いほうがよい。このことは、バックライトによるディスプレイの加熱に基づいた
温度負荷にほぼ相応する。

【０１１６】 製造プロセスの間に比較的高い温度を通過しなくてはならないカラーフィルタ
ーは、さらに高い要求を満足すべきである。例えばポリイミドベースのいわゆる
配向層がしばしば重合される。その際、重合温度は約２３０〜２５０℃の範囲で
ある。

【０１１７】 本発明によるポリマーフィルムは、光学素子中で通常、常にガラスもしくは保
護用のポリマーフィルムの下に存在しているので、温度安定性は実質的に空気の
遮断下で与えられれば充分である。

【０１１８】 従って本発明による温度安定性の基準は、本発明による素子を不活性ガス雰囲
気、例えばＮ_２中で、１００℃以上、例えば１００℃〜３５０℃または１００℃
〜２５０℃に加熱し、かつ引き続き本来の温度、例えば２０℃まで冷却した後で
、約４０ｎｍよりも小さい反射最大値の波長推移を示せば、満足される。

【０１１９】 波長の推移は、付加的な重合収縮に起因する場合もあり、このことにより反射
波長はより波長の短い領域へと推移する。１０〜２０ｎｍ以下の推移が有利であ
る。このような温度処理により反射波長が測定可能なほどに不可逆的に推移する
ことのないポリマーフィルムが特に有利である。

【０１２０】 本発明による温度安定性の基準（ひいては光学的および機械的安定性）は、容
易な方法で種々の方法を用いて決定することができる。

【０１２１】 第一の方法によれば、重合性化合物の重合性の混合物を２枚のスライドガラス
の間で配向させ、紫外線により重合させ、かつ引き続き加熱テーブルで１０℃の
間隔で例えば２００℃まで加熱する。それぞれの間隔の後で、反射波長（もしく
は透過波長）を測定する。熱的な負荷により、架橋が温度の上昇と共に膨張する
ことがわかる（赤色推移）。引き続きポリマーを再び同じ間隔で冷却する場合、
このプロセスは理想的な場合には可逆的であり、かつ室温で再び反射波長の同一
の初期値が得られる。本発明による化合物は、このような可逆的な挙動を示す。

【０１２２】 有利に多層系の上に適用可能な第二の方法によれば、すでに重合した層または
複合層は、例えば２３０℃で、または２５０℃で、窒素で満たしたオーブンへと
運ばれ、かつ１時間後に再び出発温度（例えば２０℃）に冷却し、ならびにその
スペクトルを測定する。このプロセスを、場合によりさらにもう一度繰り返す。
試験の開始前の出発スペクトルと比較して、本発明による系の場合、反射率の低
減も反射波長の推移も生じない。

【０１２３】 本発明を以下の実施例に基づき、かつ添付の図面を関連させながら詳細に説明
する。その際、 図１は、本発明により使用される被覆装置の略図を示す。

【０１２４】 例１：流延可能な混合物の処方 主成分： ａ）ネマチックな液晶（ｎｅｍＬＣ）：次の式の化合物：

【０１２５】

【化４２】

【０１２６】 ｂ）キラルなねじり成分（ドーパント）（ｃｈｉｒＤｏｔ）：式（Ｂ）の化合
物：

【０１２７】

【化４３】

【０１２８】 ｃ）流展剤：Ｂｙｋ ３６１ ｄ）ＵＶ開始剤：Ｉｒｇａｃｕｒｅ ３６９

【０１２９】

【表１】

【０１３０】 調温装置および濾過装置を有する適切な攪拌容器中で、溶剤ＴＨＦを、できる
限り「新鮮」な、つまり過酸化物を含有していない状態で装入する。撹拌下にｎ
ｅｍＬＣを添加し、次いで流展剤を添加する。３０分間攪拌し、次いで４０℃に
加熱する。その際、全てが溶解する。場合により沈殿物をフィルターにより分離
する。濾過後に、開始剤を添加する。

【０１３１】 所望の色彩調整後に応じて、ＴＨＦ中に予め溶解した相応する量のｃｈｉｒＤ
ｏｔを添加する（ドーパントの溶液：ＴＨＦ中に溶解した１０％のｃｈｉｒＤｏ
ｔ）。こうして被覆用の混合物が得られる。

【０１３２】

【表２】

【０１３３】 この溶液を種々の被覆方法により適切な支持体、例えばＰＥＴ、ＰＰまたはポ
リアセテート上に施与することができる。

【０１３４】 例２：液晶ポリマーフィルムの製造 実質的にはＰＣＴ／ＥＰ９８／０５５４４に記載のとおりに被覆を行う。この
ために、図１に略示した被覆装置を使用する。厚さ１５μｍを有するポリエチレ
ンテレフタレートシート（ＰＥＴ−シート）（Ｇ）を、シートロール（Ｆ）から
連続的に展開し、かつナイフコーターを用いて例１で製造した混合物で被覆した
。流延速度は、１０ｍ／分であった（流延過圧０．３バール；ギャップ幅１０μ
ｍ）。乾燥器（Ｃ）中、６０℃で乾燥を行った。乾燥したシートを冷却ロール（
Ｂ）を介して案内しながら、ＵＶ装置（Ａ）中でＵＶ固定により層の硬化を行っ
た。硬化したコレステル層をロール（Ｄ）に巻き取った。乾燥したコレステリッ
クなポリマー層の厚さは、２．５μｍであった。

【０１３５】 硬化したポリマーフィルムは支持体からはく離することができ、かつ引き続き
従来の方法でさらに加工することができる。例えばもう一つのコレステリックな
シートもしくは非コレステリックなシート上に積層させることができる；該フィ
ルムを粉砕して顔料にし、これをバインダーに混入し、かつ本発明による光学素
子の製造のために、例えば噴霧、キャスティング、プレスなどにより適切な支持
体上に適用することもできる。さらに本発明により得られるコレステリックなシ
ートは、片面もしくは両面に適切な保護層を積層してもよい。上記のその後の加
工工程は、公知の方法に基づいており、特別な説明を必要としない。

【０１３６】 この例で製造したポリマーフィルムは、温度安定性を測定するための上記の方
法で、その光学的および機械的特性の、測定可能な不可逆的な変化を示さない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による光学素子を製造するための液晶材料のための被覆装置の略図を示
す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１２月６日（２０００．１２．６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【化１】 ［式中、 Ｚ^１、Ｚ^２は、相互に無関係に反応性で重合性の基を有する基を表し； Ｙ^１〜Ｙ^４は、相互に無関係に化学的な単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｏ−ＣＯ
−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ−、−ＮＲ−ＣＯ−、−Ｏ
−ＣＯ−ＮＲ−、−ＮＲ−ＣＯ−Ｏ−または−ＮＲ−ＣＯ−ＮＲを表し、その際
、基Ｙ^３およびＹ^４の少なくとも１つは−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ−
、−ＮＲ−ＣＯ−Ｏ−または−ＮＲ−ＣＯ−ＮＲ−表し、かつＲは、Ｃ_１〜Ｃ_４ −アルキルを表し； Ａ^１、Ａ^２は、相互に無関係に２〜３０個の炭素原子を有するスペーサを表し
、該基中で炭素鎖はエーテル官能基中の酸素により、チオエーテル官能基中の硫
黄により、または隣接していないイミノ−もしくはＣ_１〜Ｃ_４−アルキルイミノ
基により中断されていてもよく；かつ Ｍは、式：

【化２】 （式中、それぞれの環は、以下の基から選択される３つまでの同じか、または異
なった置換基を有していてもよい：Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−ア
ルコキシ、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルコキシカルボニル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−モノアルキル
アミノカルボニル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキルカルボニル、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキ
ルカルボニルオキシ、Ｃ_１〜Ｃ_２０−アルキルカルボニルアミノ、ホルミル、ハ
ロゲン、シアン、ヒドロキシおよびニトロ）の基から選択されるメソゲン基を表
す］の少なくとも１種の重合性液晶化合物の、式Ｉｅ： （Ｚ^１−Ｙ^１−Ａ^１−Ｙ^３−Ｍ−Ｙ^４）_ｎＸ （Ｉｅ） ［式中、 変項Ａ^１、Ｚ^１、Ｙ^１、Ｙ^３、Ｙ^４およびＭは、上記のものを表し、 ｎは、１〜６の数を表し；かつ Ｘは、ｎ価のキラルな基である］の少なくとも１種のキラルな化合物と組み合
わせた使用。

【化３】 を表し、 Ｚ^１、Ｚ^２が、Ｈ_２Ｃ＝ＣＨ−を表し、かつ Ａ^１、Ａ^２およびＹ^１〜Ｙ^４が上記のものを表す、請求項１記載の使用。

【化４】 のキラルな基を表し、かつＡ^１、Ｙ^１、Ｙ^３、Ｙ^４およびＭは、上記のものを表
す、請求項１記載の使用。

【化５】 の化合物の請求項２に記載の使用。

【化６】 から選択されるキラルな化合物の請求項３または４記載の使用。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター シューマッハー ドイツ連邦共和国 マンハイム ヴァルト パルクダム ６ Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA05 BA06 BA16 BA42 BA43 BC09 BC22 2H091 FA02 FA07 FA11 FB02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色選択反射および偏光選択反射を有する光学素子を製造する
   ための、一般式Ｉ： 【化１】 ［式中、 Ｚ^１、Ｚ^２は、相互に無関係に反応性で重合性の基を有する基を表し； Ｙ^１〜Ｙ^４は、相互に無関係に化学的な単結合、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｏ−ＣＯ
   −、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−ＣＯ−ＮＲ−、−ＮＲ−ＣＯ−、−Ｏ
   −ＣＯ−ＮＲ−、−ＮＲ−ＣＯ−Ｏ−または−ＮＲ−ＣＯ−ＮＲを表し、その際
   、基Ｙ^３およびＹ^４の少なくとも１つは−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−ＮＲ−
   、−ＮＲ−ＣＯ−Ｏ−または−ＮＲ−ＣＯ−ＮＲ−表し、かつＲは、Ｃ_１〜Ｃ_４ −アルキルを表し； Ａ^１、Ａ^２は、相互に無関係に２〜３０個の炭素原子を有するスペーサを表し
   、該基中で炭素鎖はエーテル官能基中の酸素により、チオエーテル官能基中の硫
   黄により、または隣接していないイミノ−もしくはＣ_１〜Ｃ_４−アルキルイミノ
   基により中断されていてもよく；かつ Ｍは、メソゲン基を表す］の少なくとも１種の重合性液晶化合物の使用。
2. 【請求項２】 式Ｉｂ、Ｉｃ、ＩｄまたはＩｅ： 【化２】 ［式中、 変項Ａ^１、Ｚ^１、Ｙ^１、Ｙ^３、Ｙ^４、Ｙ^５およびＭは、上記のものを表し、 Ｐ^１は、水素、Ｃ_１〜Ｃ_３０−アルキル、Ｃ_１〜Ｃ_３０−アシル、Ｃ_３〜Ｃ_８ −シクロアルキルから選択される基を表し、１〜３個のＣ_１〜Ｃ_６−アルキルに
   より置換されていてもよく、かつその際、アルキル基、アシル基およびシクロア
   ルキル基の炭素鎖は、エーテル官能基中の酸素、チオエーテル官能基中の硫黄ま
   たは隣接していないイミノ−もしくはＣ_１〜Ｃ_４−アルキルイミノ基により中断
   されていてもよく； ｎは、１〜６の数を表し；かつ Ｘは、ｎ価のキラルな基である］の少なくとも１種のキラルな化合物と組み合
   わせた、請求項１記載の使用。
3. 【請求項３】 Ｍが、 【化３】 を表し、 Ｚ^１、Ｚ^２が、Ｈ_２Ｃ＝ＣＨ−を表し、かつ Ａ^１、Ａ^２およびＹ^１〜Ｙ^４が上記のものを表す、請求項１記載の使用。
4. 【請求項４】 キラルな化合物が、式ＩｃまたはＩｅ［式中、ｎは２であり
   、Ｚ^１はＨ_２Ｃ＝ＣＨ−を表し、かつＸは式： 【化４】 のキラルな基を表し、かつＡ^１、Ｙ^１、Ｙ^３、Ｙ^４、Ｙ^５およびＭは、上記のも
   のを表す］の化合物である、請求項２記載の使用。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の、式： 【化５】 の化合物の使用。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載の、 【化６】 から選択されるキラルな化合物の使用。
7. 【請求項７】 式Ｉの非キラルな化合物対式Ｉｂ、ｃ、ｄもしくはｅのキラ
   ルな化合物のモル比が、１：０．０１〜１：０．２５の範囲である、請求項２か
   ら６までのいずれか１項記載の使用。
8. 【請求項８】 光学素子が温度安定性を有する、請求項１から７までのいず
   れか１項記載の使用。
9. 【請求項９】 不活性ガス雰囲気中１００℃以上の温度に加熱し、かつ引き
   続き当初の温度まで冷却した後の光学素子が、４０ｎｍよりも少ない反射最大値
   の波長推移を示す、請求項８記載の使用。
10. 【請求項１０】 請求項１から９までのいずれか１項記載の化合物を少なく
    とも１種使用して製造した光学素子。
11. 【請求項１１】 広域バンド偏光子または多層偏光子のような偏光子、カラ
    ーフィルター、リタデーションフィルム、鏡または補償板から選択される、請求
    項１０記載の光学素子。