JP2004182678A - 重合性液晶化合物、液晶性組成物、コレステリック液晶組成物、光学フィルム、及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は新規の重合性液晶化合物、これを含有する液晶性組成物、コレステリック液晶組成物、光学フィルム、及び画像表示装置に関する。本発明の光学フィルムは、偏光を発する有機電界発光素子(以下、有機EL素子という)、各種位相差フィルム(光学補償フィルム)、又はコレステリック偏光子等として液晶ディスプレイなどの画像表示装置に組み込んで使用される。
【0002】
【従来の技術】
現在、最も一般的な透過型の液晶表示装置にはTN(Twist Nematic)型、STN(Super Twist Nematic)型の液晶が用いられているが、これらはいずれも通常液晶セルの上下に偏光板を必要とする。従来の二色性物質を用いた偏光板では光源から入射した光のうち少なくとも50%、現実には55 〜60%の光量が吸収され、大きな光エネルギーの損失を伴う。そこで、予め入射光を偏光にすることにより、偏光板を一枚省略することができ、さらに光エネルギーの損失を抑制し、表示装置の薄型化も達成することができる。
【0003】
入射光を偏光にする手段としては、蛍光物質をポリマーに分散し延伸することにより蛍光物質を発光させその蛍光物質を励起することにより偏光を得る方法(特許文献1、2)や、蛍光物質を液晶分子に混合し電界によって液晶を配向させると同時に電界発光させることによって偏光発光を得る方法(特許文献3)が知られている。
【0004】
また、液晶ディスプレイに使用される光学補償板等の光学フィルムには、液晶ディスプレイ素子の表示品位の向上と軽量化の両立に対する要求から、高分子フィルムに延伸処理を施した複屈折フィルムが用いられてきた。
【0005】
延伸処理を施した高分子フィルムの他にも、液晶性高分子を用いる方法(特許文献4〜6)が報告されている。これら液晶性高分子を用いる方法は、配向処理された基板上にサーモトロピック液晶性を示す高分子化合物溶液を塗布した後、高分子液晶が液晶相を呈する温度で熱処理することにより所望の配向を得るもので、配向させた後は高分子化合物をガラス状態に保つことにより配向を固定化している。
【0006】
さらに、低分子の2官能液晶性アクリレート化合物を用いた光学異方性材料の作製方法が報告されている(特許文献7)。この技術は、低分子の2官能液晶性アクリレート化合物又は組成物を配向させた後、光重合を行って配向状態を固定化するものである。
【0007】
【特許文献1】
特開2001−174809号公報
【特許文献2】
特開2001−174636号公報
【特許文献3】
特開平11−241069号公報
【特許文献4】
特開平3−28822号公報
【特許文献5】
特開平4−55813号公報
【特許文献6】
特開平5−27235号公報
【特許文献7】
特開平3−14029号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献1〜3記載の方法では延伸を必要とすることにより製造工程を複雑化したり、液晶配向と電界発光のための電圧を共有しているため分子設計や装置の設計が複雑化し、また電圧印加に伴う熱により液晶の配向状態が不安定化したり、使用環境での耐熱性が懸念される。
【0008】
また、高分子フィルムに延伸処理を施した複屈折フィルムは、高分子フィルムのガラス転移点を越える温度では配向状態が破壊されてしまうために、使用温度がガラス転移点によって制限されるという欠点があった。
【0009】
また、特許文献4〜6記載の方法も使用温度はガラス転移点によって制限される。
【0010】
液晶ディスプレイに用いられている光学フィルムの一つである輝度向上フィルムは、コレステリック液晶の選択反射が用いられている。可視域全域の選択反射をさせるために、異なる選択反射波長域のコレステリック液晶を積層しているが、選択反射波長域△λは屈折率異方性材料の複屈折率△nとコレステリック液晶のピッチpの積、つまり△λ=△n・pによって表される。そのため、従来ような△nが小さい液晶を用いた場合、一層での選択反射波長域が狭くなり、可視域全域を反射させるためには選択反射波長の異なる層を何層も重ねる必要がある。その結果、フィルム厚が大きくなり、また重ねる層が多くなることで工程数が増え、生産性の低下につながっていた。また、位相差フィルムの位相差は屈折率異方性材料の複屈折率△nと厚さdの積、つまり△n・dによって表される。したがって、△nの小さい液晶を用いた場合、同等の位相差を実現するためには厚さdを厚くする必要があった。
【0011】
そのため、液晶ディスプレイの薄型化を実現するためには、より薄い膜厚で光を十分に変調することができる材料が必要であり、より複屈折率差の大きい材料の開発が望まれていた。
【0012】
本発明の目的は、液晶ディスプレイ等の画像表示装置の薄型化、軽量化、高輝度化、及び低消費電力化を実現しうる新規の重合性液晶化合物を提供することにある。また、該重合性液晶化合物を用いた液晶性組成物、コレステリック液晶化合物、光学フィルム、及び画像表示装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前述の課題を解決するために、種々の重合性液晶化合物について検討を重ねた結果、下記に示す特定の化学構造の重合性液晶化合物により上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。
【0014】
即ち、本発明は下記一般式(1)で表される重合性液晶化合物、に関する。
【0015】
【化4】
〔式中、R1 、R2 は同一又は異なり、それぞれ下記化5中に示す重合性官能基からなる群より選択される1種であり、
【化5】
X1 、X2 は同一又は異なり、それぞれ−(CH2 )m −{O−(CH2 )m }n −、−(CH2 )m −{O−(CH2 )m }n −O−、−(CH2 )m −{O−(CH2 )m }n −CO−O−、−(CH2 )m −{O−(CH2 )m }n −O−CO−O−、又は−(CH2 )m −{O−(CH2 )m }n −O−CO−を表し(但し、mは1〜20の整数、nは0、1、又は2である)、
Y1 、Y2 は同一又は異なり、それぞれ下記化6中に示す有機基からなる群より選択される1種であり、
【化6】
Z1 、Z2 は同一又は異なり、それぞれ水素、メチル基、又はエチル基を表す。〕
上記一般式(1)で表される重合性液晶化合物を用いて得られる光学フィルムは液晶ディスプレイの薄型化を可能とし、またこの材料を有機EL素子材料として使用すると、ディスプレイの高輝度化、軽量化、低消費電力化が可能である。
【0016】
本発明の重合性液晶化合物は、発光性を有することにより偏光発光フィルムの材料として利用することができる。
【0017】
また本発明は、前記重合性液晶化合物を含有する液晶性組成物、及び前記重合性液晶化合物と液晶性化合物とを含有する液晶性組成物、に関する。
【0018】
本発明の光学フィルムは、前記重合性液晶化合物又は液晶性組成物を塗工し、配向させることにより得られる液晶配向フィルムからなるものである。
【0019】
また本発明のコレステリック液晶組成物は、前記重合性液晶化合物とキラル化合物とを含有し、又は前記重合性液晶化合物、液晶性化合物、及びキラル化合物を含有する。
【0020】
本発明の光学フィルムは、前記コレステリック液晶組成物を塗工し、配向させることにより得られる液晶配向フィルムからなるものである。
【0021】
また、本発明の光学フィルムは、前記光学フィルムと他の光学素子とを積層したものである。
【0022】
さらに本発明は、前記光学フィルムを組み込んだ画像表示装置、に関する。
【0023】
【発明の実施の形態】
上記一般式(1)で表される重合性液晶化合物の合成法は特に制限されず、例えば、重合性液晶化合物(A−1)は以下に示す方法により合成することができる。
【0024】
即ち、下記化7に記載されているScheme1に示すように、まず4−ブロモフェノールと6−クロロヘキサノ−ルとを塩基の存在下で反応させることにより、化合物(a)を合成する。その後、化合物(a)と2−メチル−3−ブチン−2−オールとをパラジウム/銅触媒及び塩基の存在下で反応させることにより化合物(b)を合成し、さらに塩基により化合物(c)とする。
【0025】
一方、フルオレンを臭化銅(II)とアルミナの混合物中で反応させることにより化合物(d)とし、さらに化合物(d)を触媒及び塩基の存在下、ヨウ化メチルを用いてメチル化することにより化合物(e)を得る。
【0026】
合成した化合物(c)と化合物(e)をパラジウム/銅触媒及び塩基の存在下で反応させることにより化合物(f)とし、さらに塩基の存在下、アクリル酸クロライドと反応させることにより重合性液晶化合物(A−1)を合成する。
【0027】
【化7】
本発明の重合性液晶化合物は、メソゲン部分が共役系で繋がっており、かつ棒状分子であるため大きな△nを有する。したがって、この重合性液晶化合物を用いてコレステリック液晶を形成し、選択反射フィルムを作成すると、一層当たりの選択反射波長域が広帯域化する。その結果、可視光領域全域を選択反射するための層数を減少させることができフィルムの薄型化が可能となる。また工程数も減少するので、生産性を向上させることも可能となる。
【0028】
本発明においては、上記一般式(1)で表される重合性液晶化合物のR1 及びR2 がアクリロイルオキシ基であり、X1 及びX2 が−(CH2 )6 −O−であり、Y1 及びY2 がp−フェニレン基であり、かつZ1 及びZ2 がメチル基又はエチル基であることが好ましい。
【0029】
本発明の液晶性組成物は、一般式(1)で表される重合性液晶化合物を含有する。
【0030】
また、本発明の液晶性組成物は、一般式(1)で表される重合性液晶化合物と液晶性化合物とを含有するものであってもよい。液晶性化合物としては、公知の重合性液晶化合物、低分子液晶化合物、及び高分子液晶化合物などが挙げられる。例えば、公知の重合性液晶化合物としては、ビーエーエスエフ社製のLC242、及び大日本インキ社製のUCL−001などが挙げられる。低分子液晶化合物としては、メルク社製のZLI−1565、及び5−シアノビフェニルなどが挙げられる。高分子液晶化合物としては、下記化8に示すようなシアノビフェニルをメソゲン基とするアクリレート系ポリマーなどが挙げられる。
【0031】
【化8】
液晶性組成物中の一般式(1)で表される重合性液晶化合物の含有量は特に制限されないが、50重量%以上であることが好ましく、さらに好ましくは80重量%以上である。50重量%未満の場合には、複屈折率△nが低減し、フィルム厚を薄くするという利点が損なわれる傾向にある。
【0032】
また、液晶性組成物が液晶性化合物を含有する場合には、液晶性化合物の含有量は40重量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは20重量%以下である。40重量%を超える場合には、重合した際に硬化が不十分であったり、配向の固定が困難となる傾向にある。
【0033】
本発明のコレステリック液晶組成物は、一般式(1)で表される重合性液晶化合物とキラル化合物とを含有する。
【0034】
また、本発明のコレステリック液晶組成物は、一般式(1)で表される重合性液晶化合物、液晶性化合物、及びキラル化合物を含有するものであってもよい。
【0035】
該重合性液晶化合物は、ネマチック液晶性の化合物であるから、この化合物にキラル化合物を混合させることによりコレステリック相を発現させることができる。
【0036】
添加するキラル化合物は光学活性基を有し、前記重合性液晶化合物と混合したときにその配向性を乱さないものであれば特に制限されない。キラル化合物は、液晶性を有していてもよく液晶性を有しなくてもよいが、コレステリック液晶性を示し、そのグランジャン配向の螺旋軸に対して平行に入射する自然光のうち、ある波長の光の約半分を右(又は左)円偏光として反射し、残りの約半分を左(又は右)円偏光として透過する特性を示すものが好ましい。また、キラル化合物は反応性基を有するのもの有しないもののいずれも使用できるが、コレステリック液晶組成物を硬化して得られる硬化物(液晶配向フィルム)の耐熱性、耐溶剤性の点では反応性基を有するものが好ましい。反応性基としては、例えば、(メタ)アクリロイルオキシ基、アジド基、エポキシ基などが挙げられるが、(メタ)アクリロイルオキシ基が好ましい。また、耐熱性、耐溶剤性の点からすると反応性基は2つ以上有するものが好ましい。
【0037】
(メタ) アクリロイルオキシ基を有するキラル化合物として具体的には以下の一般式(2) :
【化9】
(式中、R22は水素原子またはメチル基を示す。L3 は−(CH2 )j −(但し、jは0〜10の整数である),−(CH2 )k O−(但し、kは0〜10の整数である),−(CH2 CH2 O)l −(但し、lは0〜3の整数である)を示し、J,Kはパラ置換環状置換基を示す。P3 は−CO2 −,−O−,−OCO−,−CH=CH−,−C≡C−または単結合を示す。Mは、−CO−R23または−R24である。)で表される(メタ)アクリレート化合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0038】
上記J,Kのパラ置換環状置換基は、下記化10
【化10】
で表されるものを例示できる。
【0039】
上記R23は、下記化11、
【化11】
で表されるものを例示できる。
【0040】
上記R24は、下記化12、
【化12】
で表され、R24中のR25は、下記化13、
【化13】
で表されるものを例示できる。
【0041】
またキラル化合物として、以下の一般式(3):
【化14】
(式中、R26は水素原子またはメチル基を示す。r,u,w,x,y,zは0〜10の整数を示し、r+u+w>2、x+y+z>2 である。α,βは0または1である。Dは光学活性炭素を含有する2 価の有機基を示す)で表されるジ(メタ)アクリレート化合物も好適に使用できる。
【0042】
光学活性炭素を含有する2価の有機基Dとしては例えば、下記化15、
【化15】
が挙げられるが、これに限定されるものではない。上記例示した化合物以外のものであっても、光学活性基を有する(メタ)アクリレート化合物であれば前記例示の化合物と同様に本発明のコレステリック液晶組成物の構成要素として混合することができる。なお、前記例示のキラル化合物中の*は不斉炭素原子である。
【0043】
キラル化合物の添加量は、その添加量により選択反射波長を決定するコレステリックピッチが変化することから、前記添加量の制御で選択反射波長に基づく色を調節することができる。キラル化合物の配合量が高いほどピッチが小さくなり、反射光が短波長側にシフトする。一方、キラル化合物を多量に添加すると本発明の重合性液晶化合物の配向性を低下させるおそれがある。そのため、キラル化合物の配合量は、該重合性液晶化合物100重量部に対し、15重量部以下とするのが好ましい。さらには10重量部以下とするのがより好ましい。また、コレステリック相を発現させるためにはキラル化合物の添加量を1重量部以上とするのが好ましい。さらには3重量部以上とするのがより好ましい。
【0044】
また、本発明の液晶性組成物、又はコレステリック液晶組成物は、配向性をより良好にしたり、基板への塗布性を向上させるためにレベリング剤などの添加剤あるいは、重合開始剤、安定剤、可塑剤などの無機や有機、あるいは金属類などからなる種々の添加剤を必要に応じて配合することができる。
【0045】
前記液晶性組成物、又はコレステリック液晶組成物は、配向膜上に塗工し、加熱配向させた後、重合性反応基を反応させて配向構造(ネマチック相又はコレステリック相)を固定することにより液晶配向フィルムからなる光学フィルムとすることができる。
【0046】
液晶性組成物等の配向膜上への塗工は、加熱溶融方式でもよく、または有機溶剤による溶液として塗工することもできる。通常、有機溶剤による溶液として塗工する。塗工はバーコーターやスピンコーター、ロールコーターなどの適宜な塗工機にて行なうことができる。前記有機溶媒は液晶性組成物等を溶解しうるものを特に制限なく使用できるが、生産性の点で高沸点の溶媒は好ましくない。有機溶剤としてはメチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン等が好ましく用いられる。
【0047】
配向膜としては、従来知られているものを採用できる。たとえば、基板上にポリイミドやポリビニルアルコール等からなる薄膜を形成して、それをレーヨン布等でラビング処理したラビング膜、斜方蒸着膜、シンナメートやアゾベンゼンなど光架橋基を有するポリマーあるいはポリイミドに偏光紫外線を照射した光配向膜、延伸フィルムなどが用いられる。その他、磁場、電場配向、ずり応力操作により配向させることもできる。なお、前記基板としては、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロース、ノルボルネン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスルホン、及びポリエーテルスルホン等のプラスチックからなるフィルムやガラス板が用いられる。
【0048】
加熱配向の温度は、一般的には、液晶性組成物又はコレステリック液晶組成物のCr(結晶相)/N(ネマチック相)転移温度以上、N(ネマチック相)/I(等方相)転移温度以下で行なわれる。高温になると、熱重合進行して配向を阻害する懸念があるためCr/Nの相転移温度+50℃以下とするのが好ましい。加熱配向時間は、特に制限されないが、10秒〜10分程度の範囲が好ましい。
【0049】
配向構造の固定は, 液晶性組成物等の重合性反応基を反応させて硬化させることにより行うが、硬化手法としては活性エネルギー線照射により硬化させるのが好ましい。活性エネルギー光線としては紫外線、電子線等が用いられるが、特に紫外線が好ましい。紫外線を照射する場合には, 光重合開始剤を添加することで硬化反応を迅速に進行させることができる。
【0050】
光重合開始剤は特に限定されないが、例えば、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類などが挙げられる。光重合開始剤の含有量は、液晶性組成物又はコレステリック液晶組成物中に0.1〜10重量%、さらに好ましくは0.3〜5重量%である。0.1重量%未満では重合が十分に進まず、10重量%を超える場合には液晶性組成物等の配向を乱す可能性がある。なお、液晶性組成物等によっては加熱配向後、Cr/Nの相転移温度以下になっても結晶が析出せず配向状態を維持するものがあるので、この場合は室温で活性エネルギー線を照射することができる。温度が下がると結晶化しやすい場合はCr/Nの相転移温度以上の温度で活性エネルギー線を照射する。
【0051】
こうして基板上に形成された液晶配向フィルムは光学フィルムとして使用される。液晶配向フィルムは、基板との一体物としてそのまま光学フィルムの形成に用いることができ、基板から剥離して別の基板に転写して用いることもできる。液晶配向フィルムの厚さは通常0.1μm〜20μm程度が好ましい。
【0052】
光学フィルムの具体例としては、例えば、重合性液晶化合物にキラル化合物を添加したコレステリック液晶組成物から得られる選択反射フィルムが挙げられる。選択反射フィルムは、可視光領域の一部に選択反射波長帯域を有し、当該選択反射波長帯域はキラル化合物の使用量を適宜に調整することにより変更できる。なお、選択反射フィルムの選択反射波長帯域を、可視光領域全体に広げる方法としては、キラル化合物の添加量を変えて作製した複数の選択反射フィルムを積層する方法と、得られた選択反射フィルム上に異なる選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶組成物溶液を重ねて塗工する方法がある。
【0053】
前記選択反射フィルムに位相差フィルムを積層するとコレステリック偏光子が得られる。位相差フィルムとしてはλ/4板が好適であり、例えば高分子フィルムを延伸処理した複屈折性フィルムや液晶性材料からなる光学的異方性層を有する液晶配向フィルムが使用される。λ/4板として使用される延伸フィルムの素材としては従来より知られているものを特に制限なく使用できるが、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリビニルアルコール等が好適である。コレステリック偏光子の作製は、選択反射フィルムとλ/4板を粘着剤等により貼り合わせて積層する方法、λ/4板を基板として、λ/4板上にコレステリック液晶組成物を塗工、加熱配向、固定して選択反射フィルムを積層する方法により行うことができる。
【0054】
また、得られた光学フィルム(液晶配向フィルム)は、上記選択反射フィルム以外に位相差フィルム(光学補償フィルム)、ねじれ位相差フィルム、傾斜位相差フィルムなどとして使用される。位相差フィルムは、配向膜上に液晶性組成物等を加熱配向、固定形成することで得ることができる。ねじれ位相差フィルムは、液晶性組成物に少量のキラル化合物の添加により得られる。キラル化合物の添加量によって、ねじれ角は自由に制御できる。傾斜配向位相差フィルムは、配向膜として、偏光紫外線の斜め照射で得られる光配向膜を用いることにより得られ、偏光紫外線の照射角度、照射量によって傾斜角度を制御することができる。いずれの位相差フィルムにおいても、本発明の重合性液晶化合物は、高い△nを有するため、大きな位相差が発現し、薄型化が可能となる。
【0055】
また、この化合物は自発配向性(液晶性)を有し、かつメソゲンを発光部位として利用しているため、液晶状態ではメソゲンの遷移モーメントが一方向に揃い、その結果、得られるメソゲンからの発光は偏光として得られ、偏光発光フィルムとしても利用できる。この重合性液晶化合物を発光させるための方法としては光によって励起しても良いし、電気によって励起させても良い。
【0056】
光によって励起するフォトルミネッセンス(以下、PLと略す)を利用した場合、励起光源として紫外線の光源が必要となるが、基本的な素子の構成はそのままで、かつバックライトに近い側の偏光板を省略することが可能となり、液晶ディスプレイの薄型化に有効である。
【0057】
また、電気によって励起するエレクトロルミネッセンス(以下、ELと略す)を利用した場合は、液晶ディスプレイ端面に配置されている冷陰極管などの光源や、その光源から発せられる光の進路を視認者側へ変更するための導光板を省略することができ、PLを利用した場合よりも一層の薄型化に有効である。EL素子とする場合、本発明の重合性液晶化合物は発光層として使用され、電子移動層、正孔輸送層、正孔注入層には公知の材料が使用できる。
【0058】
さらに、本発明の重合性液晶化合物は配向状態を架橋によって固定することができるため、外部からの熱又はELにした場合の素子内部で発生する熱などにより配向が崩れることがなく、熱的に安定な配向状態を維持することが可能である。また、この重合性液晶化合物からの発光は青色の単色光であるが、青色励起可能な緑色、赤色の蛍光色素を用いて形成したカラーフィルターを偏光板の外側、つまり視認者側へ配置すれば、フルカラーでの表示も可能である。
【0059】
液晶表示装置等の画像表示装置に適用される光学フィルムには偏光板が用いられる。上記本発明の重合性液晶化合物から得られた光学フィルム(位相差フィルム、選択反射フィルム、これにλ/4板を積層した輝度向上フィルム等)は、偏光板等の他の光学フィルムを積層して用いられる。
【0060】
偏光板は、通常、偏光子の片側または両側に保護フィルムを有するものである。偏光子は、特に制限されず、各種のものを使用できる。偏光子としては、たとえば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム等があげられる。これらのなかでもポリビニルアルコール系フィルムを延伸して二色性材料(沃素、染料)を吸着・配向したものが好適に用いられる。偏光子の厚さも特に制限されないが、5〜80μm程度が一般的である。
【0061】
ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸した偏光子は、たとえば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の3〜7倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗してもよい。ポリビニルアルコール系フィルムを水洗することでポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるほかに、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行っても良いし、染色しながら延伸してもよし、また延伸してからヨウ素で染色してもよい。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。
【0062】
前記偏光子の片側または両側に設けられている保護フィルムには、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れるものが好ましい。前記保護フィルムの材料としては、例えばポリエチレンテレフタレートや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やトリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマーなどがあげられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系ないしは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の如きポリ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、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、あるいは前記ポリマーのブレンド物などが保護フィルムを形成するポリマーの例としてあげられる。その他、アクリル系やウレタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型ないし紫外線硬化型樹脂などをフィルム化したものなどがあげられる。
【0063】
また、特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルム、たとえば、(A)側鎖に置換および/または非置換イミド基を有する熱可塑性樹脂と、(B)側鎖に置換および/非置換フェニルならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物があげられる。具体例としてはイソブチレンとN−メチルマレイミドからなる交互共重合体とアクリロニトリル・スチレン共重合体とを含有する樹脂組成物のフィルムがあげられる。フィルムは樹脂組成物の混合押出品などからなるフィルムを用いることができる。
【0064】
保護フィルムの厚さは、一般には500μm以下であり、1〜300μmが好ましい。特に5〜200μmとするのが好ましい。
【0065】
また、保護フィルムは、できるだけ色付きがないことが好ましい。したがって、Rth=[(nx+ny)/2−nz]・d(ただし、nx、nyはフィルム平面内の主屈折率、nzはフィルム厚方向の屈折率、dはフィルムの厚みである)で表されるフィルム厚み方向の位相差値が−90nm〜+75nmである保護フィルムが好ましく用いられる。かかる厚み方向の位相差値(Rth)が−90nm〜+75nmのものを使用することにより、保護フィルムに起因する偏光板の着色(光学的な着色)をほぼ解消することができる。厚み方向位相差値(Rth)は、さらに好ましくは−80nm〜+60nm、特に−70nm〜+45nmが好ましい。
【0066】
保護フィルムとしては、偏光特性や耐久性などの点より、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマーが好ましい。特にトリアセチルセルロースフィルムが好適である。なお、偏光子の両側に保護フィルムを設ける場合、その表裏で同じポリマー材料からなる保護フィルムを用いてもよく、異なるポリマー材料等からなる保護フィルムを用いてもよい。前記偏光子と保護フィルムとは通常、水系接着剤等を介して密着している。水系接着剤としては、ポリビニルアルコール系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス系、水系ポリウレタン、水系ポリエステル等を例示できる。
【0067】
前記保護フィルムとしては、ハードコート層や反射防止処理、スティッキング防止や、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理を施したものを用いることができる。
【0068】
ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を保護フィルムの表面に付加する方式などにて形成することができる。反射防止処理は偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた反射防止膜などの形成により達成することができる。また、スティッキング防止処理は隣接層との密着防止を目的に施される。
【0069】
またアンチグレア処理は偏光板の表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えばサンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。前記表面微細凹凸構造の形成に含有させる微粒子としては、例えば平均粒径が0.5〜50μmのシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等からなる導電性のこともある無機系微粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系微粒子などの透明微粒子が用いられる。表面微細凹凸構造を形成する場合、微粒子の使用量は、表面微細凹凸構造を形成する透明樹脂100重量部に対して一般的に2〜50重量部程度であり、5〜25重量部が好ましい。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層(視角拡大機能など)を兼ねるものであってもよい。
【0070】
なお、前記反射防止層、スティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等は、保護フィルムそのものに設けることができるほか、別途光学層として透明保護層とは別体のものとして設けることもできる。
【0071】
前記偏光板は、位相差板を積層された楕円偏光板または円偏光板として用いることができる。前記楕円偏光板または円偏光板について説明する。これらは位相差板により直線偏光を楕円偏光または円偏光に変えたり、楕円偏光または円偏光を直線偏光に変えたり、あるいは直線偏光の偏光方向を変える。特に、直線偏光を円偏光に変えたり、円偏光を直線偏光に変える位相差板としては、いわゆる1/4 波長板が用いられる。1/2 波長板は、通常、直線偏光の偏光方向を変える場合に用いられる。
【0072】
楕円偏光板はスパーツイストネマチック(STN)型液晶表示装置の液晶層の複屈折により生じた着色(青又は黄)を補償(防止)して、前記着色のない白黒表示する場合などに有効に用いられる。更に、三次元の屈折率を制御したものは、液晶表示装置の画面を斜め方向から見た際に生じる着色も補償(防止)することができて好ましい。円偏光板は、例えば画像がカラー表示になる反射型液晶表示装置の画像の色調を整える場合などに有効に用いられ、また、反射防止の機能も有する。
【0073】
位相差板には、例えば各種波長板や液晶層の複屈折による着色や視角等の補償を目的としたものなどを使用することができ、また使用目的に応じた適宜な位相差を有する2種以上の位相差板を積層して位相差等の光学特性を制御することができる。かかる位相差板には前記例示のものを使用できるほか、本発明の液晶配向フィルムを単独でまたは他のフィルムと組み合わせて用いることができる。
【0074】
また前記位相差板は、視角補償フィルムとして偏光板に積層して広視野角偏光板として用いられる。視角補償フィルムは、液晶表示装置の画面を、画面に垂直でなくやや斜めの方向から見た場合でも、画像が比較的鮮明にみえるように視野角を広げるためのフィルムである。
【0075】
このような視角補償位相差板としては、他に二軸延伸処理や直交する二方向に延伸処理等された複屈折を有するフィルム、傾斜配向フィルムのような二方向延伸フィルムなどが用いられる。傾斜配向フィルムとしては、例えばポリマーフィルムに熱収縮フィルムを接着して加熱によるその収縮力の作用下にポリマーフィルムを延伸処理又は/及び収縮処理したものや、液晶ポリマーを斜め配向させたものなどが挙げられる。視角補償フィルムは、液晶セルによる位相差に基づく視認角の変化による着色等の防止や良視認の視野角の拡大などを目的として適宜に組み合わせることができる。
【0076】
また良視認の広い視野角を達成する点などより、液晶ポリマーの配向層、特にディスコティック液晶ポリマーの傾斜配向層からなる光学的異方性層をトリアセチルセルロースフィルムにて支持した光学補償位相差板が好ましく用いうる。
【0077】
前記のほか実用に際して積層される光学層については特に限定はないが、例えば反射板や半透過板などの液晶表示装置等の形成に用いられることのある光学層を1層または2層以上用いることができる。特に、楕円偏光板または円偏光板に、更に反射板または半透過反射板が積層されてなる反射型偏光板または半透過型偏光板があげられる。
【0078】
反射型偏光板は、偏光板に反射層を設けたもので、視認側(表示側)からの入射光を反射させて表示するタイプの液晶表示装置などを形成するためのものであり、バックライト等の光源の内蔵を省略できて液晶表示装置の薄型化を図りやすいなどの利点を有する。反射型偏光板の形成は、必要に応じ透明保護層等を介して偏光板の片面に金属等からなる反射層を付設する方式などの適宜な方式にて行うことができる。
【0079】
反射型偏光板の具体例としては、必要に応じマット処理した保護フィルムの片面に、アルミニウム等の反射性金属からなる箔や蒸着膜を付設して反射層を形成したものなどがあげられる。また前記保護フィルムに微粒子を含有させて表面微細凹凸構造とし、その上に微細凹凸構造の反射層を有するものなどもあげられる。前記した微細凹凸構造の反射層は、入射光を乱反射により拡散させて指向性やギラギラした見栄えを防止し、明暗のムラを抑制しうる利点などを有する。また微粒子含有の保護フィルムは、入射光及びその反射光がそれを透過する際に拡散されて明暗ムラをより抑制しうる利点なども有している。保護フィルムの表面微細凹凸構造を反映させた微細凹凸構造の反射層の形成は、例えば真空蒸着方式、イオンプレーティング方式、スパッタリング方式等の蒸着方式やメッキ方式などの適宜な方式で金属を透明保護層の表面に直接付設する方法などにより行うことができる。
【0080】
反射板は前記の偏光板の保護フィルムに直接付与する方式に代えて、その透明フィルムに準じた適宜なフィルムに反射層を設けてなる反射シートなどとして用いることもできる。なお反射層は、通常、金属からなるので、その反射面が保護フィルムや偏光板等で被覆された状態の使用形態が、酸化による反射率の低下防止、ひいては初期反射率の長期持続の点や、保護層の別途付設の回避の点などより好ましい。
【0081】
なお、半透過型偏光板は、上記において反射層で光を反射し、かつ透過するハーフミラー等の半透過型の反射層とすることにより得ることができる。半透過型偏光板は、通常液晶セルの裏側に設けられ、液晶表示装置などを比較的明るい雰囲気で使用する場合には、視認側(表示側)からの入射光を反射させて画像を表示し、比較的暗い雰囲気においては、半透過型偏光板のバックサイドに内蔵されているバックライト等の内蔵光源を使用して画像を表示するタイプの液晶表示装置などを形成できる。すなわち、半透過型偏光板は、明るい雰囲気下では、バックライト等の光源使用のエネルギーを節約でき、比較的暗い雰囲気下においても内蔵光源を用いて使用できるタイプの液晶表示装置などの形成に有用である。
【0082】
また、偏光板は、上記の偏光分離型偏光板の如く、偏光板と2層又は3層以上の光学層とを積層したものからなっていてもよい。従って、上記の反射型偏光板や半透過型偏光板と位相差板を組み合わせた反射型楕円偏光板や半透過型楕円偏光板などであってもよい。
【0083】
上記の楕円偏光板や反射型楕円偏光板は、偏光板又は反射型偏光板と位相差板を適宜な組合せで積層したものである。かかる楕円偏光板等は、(反射型)偏光板と位相差板の組合せとなるようにそれらを液晶表示装置の製造過程で順次別個に積層することよって形成することができるが、予め積層して楕円偏光板等の光学フィルムとしたのものは、品質の安定性や積層作業性等に優れて液晶表示装置などの製造効率を向上させうる利点がある。
【0084】
輝度向上フィルムと上記反射層等の間に拡散板を設けることもできる。輝度向上フィルムによって反射した偏光状態の光は上記反射層等に向かうが、設置された拡散板は通過する光を均一に拡散すると同時に偏光状態を解消し、非偏光状態となる。すなわち、拡散板は偏光を元の自然光状態にもどす。この非偏光状態、すなわち自然光状態の光が反射層等に向かい、反射層等を介して反射し、再び拡散板を通過して輝度向上フィルムに再入射することを繰り返す。このように輝度向上フィルムと上記反射層等の間に、偏光を元の自然光状態にもどす拡散板を設けることにより表示画面の明るさを維持しつつ、同時に表示画面の明るさのむらを少なくし、均一で明るい画面を提供することができる。かかる拡散板を設けることにより、初回の入射光は反射の繰り返し回数が程よく増加し、拡散板の拡散機能と相俟って均一の明るい表示画面を提供することができたものと考えられる。
【0085】
本発明の光学フィルムには、粘着層を設けることもできる。粘着層は、液晶セルへの貼着に用いることができる他、光学層の積層に用いられる。前記光学フィルムの接着に際し、それらの光学軸は目的とする位相差特性などに応じて適宜な配置角度とすることができる。
【0086】
粘着層を形成する粘着剤は特に制限されないが、前記例示のものと同様のものを例示できる。また、同様の方式にて設けることができる。
【0087】
粘着層は、異なる組成又は種類等のものの重畳層として偏光板や光学フィルムの片面又は両面に設けることもできる。また両面に設ける場合に、偏光板や光学フィルムの表裏において異なる組成や種類や厚さ等の粘着層とすることもできる。粘着層の厚さは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、一般には1〜500μmであり、5〜200μmが好ましく、特に10〜100μmが好ましい。
【0088】
粘着層の露出面に対しては、実用に供するまでの間、その汚染防止等を目的にセパレータが仮着されてカバーされる。これにより、通例の取扱状態で粘着層に接触することを防止できる。セパレータとしては、上記厚さ条件を除き、例えばプラスチックフィルム、ゴムシート、紙、布、不織布、ネット、発泡シートや金属箔、それらのラミネート体等の適宜な薄葉体を、必要に応じシリコーン系や長鏡アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離剤でコート処理したものなどの、従来に準じた適宜なものを用いうる。
【0089】
なお本発明において、上記した偏光板を形成する偏光子や透明保護フィルムや光学フィルム等、また粘着層などの各層には、例えばサリチル酸エステル系化合物やべンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などの方式により紫外線吸収能をもたせたものなどであってもよい。
【0090】
本発明の光学フィルムは液晶表示装置等の各種装置の形成などに好ましく用いることができる。液晶表示装置の形成は、従来に準じて行いうる。すなわち液晶表示装置は一般に、液晶セルと光学フィルム、及び必要に応じての照明システム等の構成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込むことなどにより形成されるが、本発明においては本発明による光学フィルムを用いる点を除いて特に限定はなく、従来に準じうる。液晶セルについても、例えばTN型やSTN型、π型などの任意なタイプのものを用いうる。
【0091】
液晶セルの片側又は両側に偏光板、光学フィルムを配置した液晶表示装置や、照明システムにバックライトあるいは反射板を用いたものなどの適宜な液晶表示装置を形成することができる。その場合、本発明による光学フィルムは液晶セルの片側又は両側に設置することができる。両側に、偏光板、光学フィルムを設ける場合、それらは同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。さらに、液晶表示装置の形成に際しては、例えば拡散板、アンチグレア層、反射防止膜、保護板、プリズムアレイ、レンズアレイシート、光拡散板、バックライトなどの適宜な部品を適宜な位置に1層又は2層以上配置することができる。
【0092】
次に、有機エレクトロルミネセンス装置(有機EL表示装置)について説明する。一般に、有機EL表示装置は、透明基板上に透明電極と有機発光層と金属電極とを順に積層して発光体(有機エレクトロルミネセンス発光体)を形成している。ここで、有機発光層は、種々の有機薄膜の積層体であり、例えばトリフェニルアミン誘導体等からなる正孔注入層と、アントラセン等の蛍光性の有機固体からなる発光層との積層体や、あるいはこのような発光層とペリレン誘導体等からなる電子注入層の積層体や、またあるいはこれらの正孔注入層、発光層、および電子注入層の積層体等、種々の組み合わせをもった構成が知られている。
【0093】
有機EL表示装置は、透明電極と金属電極とに電圧を印加することによって、有機発光層に正孔と電子とが注入され、これら正孔と電子との再結合によって生じるエネルギーが蛍光物資を励起し、励起された蛍光物質が基底状態に戻るときに光を放射する、という原理で発光する。途中の再結合というメカニズムは、一般のダイオードと同様であり、このことからも予想できるように、電流と発光強度は印加電圧に対して整流性を伴う強い非線形性を示す。
【0094】
有機EL表示装置においては、有機発光層での発光を取り出すために、少なくとも一方の電極が透明でなくてはならず、通常酸化インジウムスズ(ITO)などの透明導電体で形成した透明電極を陽極として用いている。一方、電子注入を容易にして発光効率を上げるには、陰極に仕事関数の小さな物質を用いることが重要で、通常Mg−Ag、Al−Liなどの金属電極を用いている。
【0095】
このような構成の有機EL表示装置において、有機発光層は、厚さ10nm程度ときわめて薄い膜で形成されている。このため、有機発光層も透明電極と同様、光をほぼ完全に透過する。その結果、非発光時に透明基板の表面から入射し、透明電極と有機発光層とを透過して金属電極で反射した光が、再び透明基板の表面側へと出るため、外部から視認したとき、有機EL表示装置の表示面が鏡面のように見える。
【0096】
電圧の印加によって発光する有機発光層の表面側に透明電極を備えるとともに、有機発光層の裏面側に金属電極を備えてなる有機エレクトロルミネセンス発光体を含む有機EL表示装置において、透明電極の表面側に偏光板を設けるとともに、これら透明電極と偏光板との間に位相差板を設けることができる。
【0097】
位相差板および偏光板は、外部から入射して金属電極で反射してきた光を偏光する作用を有するため、その偏光作用によって金属電極の鏡面を外部から視認させないという効果がある。特に、位相差板を1 /4 波長板で構成し、かつ偏光板と位相差板との偏光方向のなす角をπ/4 に調整すれば、金属電極の鏡面を完全に遮蔽することができる。
【0098】
すなわち、この有機EL表示装置に入射する外部光は、偏光板により直線偏光成分のみが透過する。この直線偏光は位相差板により一般に楕円偏光となるが、とくに位相差板が1 /4 波長板でしかも偏光板と位相差板との偏光方向のなす角がπ/4 のときには円偏光となる。
【0099】
この円偏光は、透明基板、透明電極、有機薄膜を透過し、金属電極で反射して、再び有機薄膜、透明電極、透明基板を透過して、位相差板に再び直線偏光となる。そして、この直線偏光は、偏光板の偏光方向と直交しているので、偏光板を透過できない。その結果、金属電極の鏡面を完全に遮蔽することができる。
【0100】
<発明の効果>
本発明の重合性液晶化合物は偏光を発する有機EL素子を作製することが可能である。
【0101】
また、液晶ディスプレイなどの薄型化、高輝度化、低消費電力化が可能である。さらに本発明の重合性液晶化合物を用いた各種光学フィルムは、従来のものよりも薄型化が可能で、かつ製造工程を簡略化することが可能である。
【0102】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0103】
実施例1
2,7−ビス{4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)フェニルエチニル}−9,9−ジメチルフルオレン(A−1)の合成
前記Scheme1に示す反応経路で重合性液晶化合物(A−1)の合成を行った。
〔化合物(a)の合成〕
4−ブロモフェノール(126.6g、731.9mmol)、及び6−クロロヘキサノ−ル(105.3g、1当量)を500mlのジメチルホルムアミド(DMF)に溶かし、そこに炭酸カリウム(126.4g、1.6当量)を加え、95℃で24時間加熱撹拌した。固形物をろ過除去し、ろ液をエバポレーターにてDMFを可能な限り留去した。濃縮液を飽和食塩水と酢酸エチルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。その後、溶媒を留去し、化合物(a)(160g、収率80%、茶褐色液体)を得た。
〔化合物(b)の合成〕
反応器に化合物(a)(125g、457.6mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロライド(8.03g、0.025当量)、トリフェニルホスフィン(12g、0.1当量)、及びヨウ化銅(I)(2.18g、0.025当量)を加え窒素置換した。さらに、トリエチルアミン(200ml)と2−メチル−3−ブチン−2−オール(78.34ml、1.5当量)を加え、80℃で終夜還流した。原料消失を確認後、反応溶液をエーテルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、溶媒を留去した。残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物(b)(90.86g、収率71.1%)を得た。
〔化合物(c)の合成〕
化合物(b)(90.8g、328.5mmol)をトルエン(500ml)に溶かし、そこに水酸化ナトリウム(13.1g、1当量)を加え、120℃で3時間還流した。反応後、反応溶液をエーテルで抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、溶媒を留去した。残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物(c)(20g、収率22%、単黄色固体)を得た。
〔化合物(d)の合成〕
フルオレン(1.5g、9.0mmol)を四塩化炭素(80ml)に溶かし、そこに臭化銅(II)とアルミナの混合物(15g)を加え、終夜還流した。反応溶液をろ過し、ろ液から溶媒を留去した。残渣をイソプロパノールで再結晶し、化合物(d)(1.07g、36%、淡黄色結晶)を得た。
〔化合物(e)の合成〕
化合物(d)(5g、15.4mmol)、テトラブチルアンモニウムヨージド(284mg、0.05当量)をジメチルスルホキシド(50ml)に溶かした。そこに室温にて50wt%水酸化ナトリウム水溶液(200ml)を滴下した。その後、ヨードメタン(5.76g、2.4当量)を滴下した。溶液は濃い紫色になり、固形物が大量に生成した。約2時間撹拌した後、反応溶液をエーテルで抽出し、飽和食塩水で洗浄した。その後、溶液を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を留去した。残渣をショートパスカラムに通した後、イソプロパノールで再結晶して化合物(e)(4.38g、収率74%)を得た。
〔化合物(f)の合成〕
反応器に化合物(e)(1.66g、43.62mmol)、化合物(c)(2.0g、2.1当量)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロライド(146mg、0.025当量)、トリフェニルホスフィン(218mg、0.1当量)、及びヨウ化銅(I)(39.6g、0.025当量)を加え窒素置換した。そこにトリエチルアミン(15ml)を加えて終夜還流した。反応後、反応溶液をジクロロメタンで抽出した。その後、溶液を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した。残渣をカラムクロマトグラフィーにて精製し、化合物(f)(1.23g、収率43%)を得た。
〔重合性液晶化合物(A−1)の合成〕
化合物(f)(1g、1.839mmol)、ジ−t−ブチルヒドロキシトルエン(10mg)を反応容器に入れ、窒素置換した後、さらにピリジン(356μl)、脱水テトラヒドロフラン(20ml)を加え、氷浴中にてアクリル酸クロライド(400μl、2.4当量)を滴下した。1時間反応させた後、水を加え、反応溶液をジクロロメタンで抽出した。抽出溶液を硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した。残渣をショートパスカラムに通し、乾燥させることによって、重合性液晶化合物(A−1)(800mg、収率80%)を得た。
【0104】
〔重合性液晶化合物(A−1)の物性値〕
1 H−NMR(DMSO):δ1.35−1.78(m、22H)、4.01(t、4H)、4.12(t、4H)、5.93(d、2H)、6.17(dd、2H)、6.32(d、2H)、6.98(d、2H)、6.98(d、4H)、7.50(t、6H)、7.75(s、2H)、7.89(d、2H)
液晶転移温度(相転移温度)
【数1】
実施例2
2,7−ビス{4−(6−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)フェニルエチニル}−9,9−ジエチルフルオレン(A−2)の合成
【化16】
重合性液晶化合物(A−2)の合成法はScheme1に示す反応経路中で、化合物(e)の代わりに下記に示す化合物(e2)を用い、同様の方法で得ることができる。
【0105】
【化17】
〔重合性液晶化合物(A−2)の物性値〕
1 H−NMR(CDCl3 ):δ0.32(m、6H)、1.40−1.85(m、16H)、2.04(d、4H)、3.98(t、4H)、4.17(t、4H)、5.81(d、2H)、6.11(dd、2H)、6.39(d、2H)、6.86(d、4H)、7.45(m、8H)、7.64(d、2H)
液晶転移温度(相転移温度)
【数2】
実施例3
(液晶性組成物の調製)
重合性液晶化合物(A−2)100重量部、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、イルガキュア907)3重量部をジクロロメタン(400ml)に加えて液晶性組成物を調製した。
【0106】
(光学フィルムの作製)
トリアセチルセルロースフィルム上にポリビニルアルコールを0.1μm(乾燥後の厚み)に塗工した後、ラビング処理を行って配向膜を作成した。作成した配向膜上に前記液晶性組成物をバーコーターにより塗工し、80℃で加熱処理して有機溶媒を乾燥し、その後35℃に冷却することにより液晶性組成物の配向を行なった。その後、高圧水銀ランプにて1500mJ/cm2 の紫外線を液晶性組成物に照射して硬化させ、配向を固定することで位相差430nmの位相差フィルム(厚さ:約1μm)を作製した。
【0107】
実施例4
(液晶性組成物の調製)
重合性液晶化合物(A−2)90重量部、液晶性化合物(メルク社製、ZLI−1565)10重量部、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、イルガキュア907)3重量部をジクロロメタン(400ml)に加えて液晶性組成物を調製した。
【0108】
(光学フィルムの作製)
実施例3と同様の方法により位相差430nmの位相差フィルム(厚さ:約1.1μm)を作製した。
【0109】
比較例1
(光学フィルムの作製)
ポリカーボネートフィルムを延伸することによって位相差430nmの位相差フィルム(厚さ:約40μm)を作製した。
【0110】
実施例5
(コレステリック液晶組成物の調製)
重合性液晶化合物(A−2)100重量部、重合性キラル化合物(ビーエーエスエフ社製、LC756)5重量部、及び前記光重合開始剤3.15重量部をジクロロメタン(10ml)に加えてコレステリック液晶組成物(A)を調製した。
また、重合性液晶化合物(A−2)100重量部、重合性キラル化合物(ビーエーエスエフ社製、LC756)3重量部、及び前記光重合開始剤3.09重量部をジクロロメタン(10ml)に加えてコレステリック液晶組成物(B)を調製した。
また、重合性液晶化合物(A−2)100重量部、重合性キラル化合物(ビーエーエスエフ社製、LC756)7重量部、及び前記光重合開始剤3.09重量部をジクロロメタン(10ml)に加えてコレステリック液晶組成物(C)を調製した。
【0111】
(光学フィルムの作製)
調製したコレステリック液晶組成物(A)を用い、実施例3と同様の方法により液晶配向フィルムを作製した。得られた液晶配向フィルムはλ=570nmの選択反射中心波長を示した。選択反射波長帯域(△λ)は140nmであった。
また、調製したコレステリック液晶組成物(B)を用い、実施例3と同様の方法により液晶配向フィルムを作製した。得られた液晶配向フィルムはλ=700nmの選択反射中心波長を示した。選択反射波長帯域(△λ)は170nmであった。
また、調製したコレステリック液晶組成物(C)を用い、実施例3と同様の方法により液晶配向フィルムを作製した。得られた液晶配向フィルムはλ=450nmの選択反射中心波長を示した。選択反射波長帯域(△λ)は110nmであった。
作製した3枚の液晶配向フィルムを粘着剤で貼り合わせ、420〜800nmまでの広帯域選択反射フィルム(厚さ:3μm)を得た。
この広帯域選択反射フィルムに位相差135nmの位相差フィルムを粘着剤で貼り合わせてコレステリック偏光子を作製した。このコレステリック偏光子を液晶ディスプレイ用バックライト上に設置し、さらにその上に偏光軸を平行にした偏光板を設置した。輝度計(ミノルタ製、BM−7)を用いて輝度を測定したところ、バックライト上に偏光板のみを設置したときに比べて約1.4倍の輝度であった。
【0112】
比較例2
(コレステリック液晶組成物の調製)
重合性液晶化合物(A−2)の代わりに重合性液晶化合物(ビーエーエスエフ社製、LC242)を用いた以外は実施例5の組成物(A)と同様の方法によりコレステリック液晶組成物(D)を調製した。また、重合性キラル化合物の重量部を5.7、4.6、4.1、3.8、3.5、又は3.2に変えることによりコレステリック液晶組成物(E)〜(J)を調製した。
【0113】
(光学フィルムの作製)
調製したコレステリック液晶組成物(D)を用い、実施例3と同様の方法により液晶配向フィルムを作製した。得られた液晶配向フィルムはλ=520nmの選択反射中心波長を示した。選択反射波長帯域(△λ)は50nmであった。また、調製したコレステリック液晶組成物(E)〜(J)を用い、実施例3と同様の方法により液晶配向フィルムをそれぞれ作製した。得られた液晶配向フィルムの選択反射中心波長(λ)はそれぞれ460、550、610、660、720、及び780nmであった。また、選択反射波長帯域(△λ)はそれぞれ45、55、60、65、70、及び75nmであった。
作製した選択反射波長の異なる7枚の液晶配向フィルムを粘着剤で貼り合わせ、420〜800nmまでの広帯域選択反射フィルム(厚さ:8μm)を得た。
【0114】
この広帯域選択反射フィルムに位相差135nmの位相差フィルムを粘着剤で貼り合わせてコレステリック偏光子を作製した。このコレステリック偏光子を液晶ディスプレイ用バックライト上に設置し、さらにその上に偏光軸を平行にした偏光板を設置した。前記輝度計を用いて輝度を測定したところ、バックライト上に偏光板のみを設置したときに比べて約1.4倍の輝度であった。
【0115】
実施例6
(コレステリック液晶組成物の調製)
重合性液晶化合物(A−2)90重量部、液晶性化合物(メルク社製、ZLI−1565)10重量部、重合性キラル化合物(ビーエーエスエフ社製、LC756)5重量部、及び前記光重合開始剤3重量部をジクロロメタン(400ml)に加えてコレステリック液晶組成物(K)を調製した。
また、重合性液晶化合物(A−2)90重量部、液晶性化合物(メルク社製、ZLI−1565)10重量部、重合性キラル化合物(ビーエーエスエフ社製、LC756)3重量部、及び前記光重合開始剤3重量部をジクロロメタン(400ml)に加えてコレステリック液晶組成物(L)を調製した。
また、重合性液晶化合物(A−2)90重量部、液晶性化合物(メルク社製、ZLI−1565)10重量部、重合性キラル化合物(ビーエーエスエフ社製、LC756)7重量部、及び前記光重合開始剤3重量部をジクロロメタン(400ml)に加えてコレステリック液晶組成物(M)を調製した。
【0116】
(光学フィルムの作製)
調製したコレステリック液晶組成物(K)を用い、実施例3と同様の方法により液晶配向フィルムを作製した。得られた液晶配向フィルムはλ=570nmの選択反射中心波長を示した。選択反射波長帯域(△λ)は135nmであった。
また、調製したコレステリック液晶組成物(L)を用い、実施例3と同様の方法により液晶配向フィルムを作製した。得られた液晶配向フィルムはλ=690nmの選択反射中心波長を示した。選択反射波長帯域(△λ)は160nmであった。
また、調製したコレステリック液晶組成物(M)を用い、実施例3と同様の方法により液晶配向フィルムを作製した。得られた液晶配向フィルムはλ=440nmの選択反射中心波長を示した。選択反射波長帯域(△λ)は105nmであった。
作製した3枚の液晶配向フィルムを粘着剤で貼り合わせ、420〜800nmまでの広帯域選択反射フィルム(厚さ:3μm)を得た。
この広帯域選択反射フィルムに位相差135nmの位相差フィルムを粘着剤で貼り合わせてコレステリック偏光子を作製した。このコレステリック偏光子を液晶ディスプレイ用バックライト上に設置し、さらにその上に偏光軸を平行にした偏光板を設置した。輝度計(ミノルタ製、BM−7)を用いて輝度を測定したところ、バックライト上に偏光板のみを設置したときに比べて約1.4倍の輝度であった。
【0117】
比較例3
(コレステリック液晶組成物の調製)
重合性液晶化合物(A−2)の代わりに重合性液晶化合物(ビーエーエスエフ社製、LC242)を用いた以外は実施例6の組成物(K)と同様の方法によりコレステリック液晶組成物(N)を調製した。また、重合性キラル化合物の重量部を5.7、4.6、4.1、3.8、3.5、又は3.2に変えることによりコレステリック液晶組成物(O)〜(T)を調製した。
【0118】
(光学フィルムの作製)
調製したコレステリック液晶組成物(N)を用い、実施例3と同様の方法により液晶配向フィルムを作製した。得られた液晶配向フィルムはλ=520nmの選択反射中心波長を示した。選択反射波長帯域(△λ)は50nmであった。また、調製したコレステリック液晶組成物(O)〜(T)を用い、実施例3と同様の方法により液晶配向フィルムをそれぞれ作製した。得られた液晶配向フィルムの選択反射中心波長(λ)はそれぞれ460、550、610、660、720、及び780nmであった。また、選択反射波長帯域(△λ)はそれぞれ45、55、60、65、70、及び75nmであった。
作製した選択反射波長の異なる7枚の液晶配向フィルムを粘着剤で貼り合わせ、420〜800nmまでの広帯域選択反射フィルム(厚さ:8μm)を得た。
【0119】
この広帯域選択反射フィルムに位相差135nmの位相差フィルムを粘着剤で貼り合わせてコレステリック偏光子を作製した。このコレステリック偏光子を液晶ディスプレイ用バックライト上に設置し、さらにその上に偏光軸を平行にした偏光板を設置した。前記輝度計を用いて輝度を測定したところ、バックライト上に偏光板のみを設置したときに比べて約1.4倍の輝度であった。
【0120】
実施例7
(有機EL素子の作製)
基板として透明ガラス板を用い、この基板の片面に陽極としてITO膜(膜厚120nm)をスパッタリング法により成膜した。そして、正孔輸送材料であるポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)をスピンコート法により25nmの厚さに成膜した。次に、ポリイミド等からなる高分子膜を10nm〜100nmの厚みで形成し、ラビング処理を行った。その後、光重合開始剤(3重量%)及び重合性液晶化合物(A−2)(2重量%)を含む塩化メチレン溶液をスピンコート法により成膜(厚さ80nm)した。次に、重合性液晶化合物(A−2)をネマチック液晶温度にて光重合し硬化させた。このネマチック液晶ポリマー層(光学フィルム)は電子輸送材料かつ発光材料として使用される。更にその層上に、カルシウムとアルミニウムを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子を得た。この有機EL素子は、11Vの印加電圧で偏光板を使用しない状態で100cd/cm2 の輝度を実現した。また偏光比は5であった。
【0121】
比較例4
重合性液晶化合物(A−2)の代わりにビーエーエスエフ社製の汎用液晶モノマーLC242を重合性液晶化合物として使用し、重合性液晶化合物(LC242)100重量部に対して、発光材料であるクマリン6(1重量部)を塩化メチレン溶液に添加した以外は実施例7と同様の方法により有機EL素子を作製した。この有機EL素子は発光しなかった。
Claims (10)
- 下記一般式(1)で表される重合性液晶化合物。
Y1 、Y2 は同一又は異なり、それぞれ下記化3中に示す有機基からなる群より選択される1種であり、
- 発光性を有することを特徴とする請求項1記載の重合性液晶化合物。
- 請求項1又は2記載の重合性液晶化合物を含有する液晶性組成物。
- 請求項1又は2記載の重合性液晶化合物と液晶性化合物とを含有する液晶性組成物。
- 請求項1又は2記載の重合性液晶化合物、又は請求項3又は4記載の液晶性組成物を塗工し、配向させることにより得られる液晶配向フィルムからなる光学フィルム。
- 請求項1又は2記載の重合性液晶化合物とキラル化合物とを含有するコレステリック液晶組成物。
- 請求項1又は2記載の重合性液晶化合物、液晶性化合物、及びキラル化合物を含有するコレステリック液晶組成物。
- 請求項6又は7記載のコレステリック液晶組成物を塗工し、配向させることにより得られる液晶配向フィルムからなる光学フィルム。
- 請求項5記載の光学フィルム及び/又は請求項8記載の光学フィルムと他の光学素子とを積層した光学フィルム。
- 請求項5、8、又は9記載の光学フィルムを組み込んだ画像表示装置。
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