JP2006219533A - 重合性液晶化合物、液晶組成物、光学異方性材料および光学素子 - Google Patents
重合性液晶化合物、液晶組成物、光学異方性材料および光学素子 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】下式(1)で表される重合性液晶化合物、該液晶化合物を含む重合性液晶組成物、該液晶組成物を用いた光学異方性材料および光学素子。 CH2=CR1−COO−(L)n−Ph−[(CH2)2]p−Ph−[(CH2)2]q−Cy−R2・・・(1) ただし、式中の記号は以下の意味を示す。 R1:水素原子またはメチル基。 R2:炭素数1〜8のアルキル基。 L:置換されていてもよい1,4−フェニレン基、置換されていてもよいトランス−1,4−シクロヘキシレン基、または−(CH2)kO−(ただし、kは2〜12の整数)Cy:トランス1,4−シクロヘキシレン基。 n、p、q:0または1。
【選択図】なし
Description
一方、重合性官能基を有する液晶分子は、重合性モノマーとしての性質と液晶としての性質とを併有する。したがって、重合性官能基を有する液晶分子を配向させた後に重合反応を行うと、液晶分子の配向が固定された光学異方性材料が得られる。光学異方性材料は、メソゲン骨格に由来する屈折率異方性等の光学異方性を有し、該性質を利用して回折素子、位相板等に応用されている。
(1)光の吸収が少ないこと。
(2)面内光学特性(リタデーション値等)が均一なこと。
(3)素子を構成する他の材料と光学特性を合わせやすいこと。
(4)屈折率の波長分散が小さいこと。
(5)耐久性が良好なこと。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、光学異方性材料に要求される特性を満たし、かつ青色レーザー光に対する耐久性が高い新規な重合性液晶化合物、該液晶化合物を含む重合性液晶組成物、該液晶組成物を重合してなる光学異方性材料、ならびに光学素子を提供する。すなわち、本発明は以下の発明を提供する。
CH2=CR1−COO−(L)n−Ph−[(CH2)2]p−Ph−[(CH2)2]q−Cy−R2・・・(1)
ただし、式中の記号は以下の意味を示す。
R1:水素原子またはメチル基。
R2:炭素数1〜8のアルキル基。
L:1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、または−(CH2)kO−(ただし、kは2〜12の整数)。ただし、前記の1,4−フェニレン基およびトランス−1,4−シクロヘキシレン基は、該基中の水素原子がフッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。
n:0または1。
p、q:0または1。ただし、pが0の場合のqは1であり、pが1の場合のqは0である。
また、屈折率異方性を「Δn」と略記する。なお、以下における波長の記載は、一点の値で記載されていても、記載値±2nmの範囲にあることを意味する。
CH2=CR1−COO−(L)n−Ph−[(CH2)2]p−Ph−[(CH2)2]q−Cy−R2・・・(1)
R1は水素原子またはメチル基であり、水素原子が好ましい。R1が水素原子である場合、後述する化合物(1)を含む液晶組成物を光重合させて光学異方性材料および光学素子を得る際に、重合反応が速やかに進行するので好ましい。また、光重合反応によって得られる光学異方性材料および光学素子の特性が外部環境(温度等)の影響を受けにくく、リタデーションの面内分布が小さい利点もある。
Lは1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、または−(CH2)kO−(ただし、kは2〜12の整数)である。kは2〜12の整数であり、4〜8の整数が好ましい。
Lは1,4−フェニレン基または−(CH2)kO−であることが好ましい。
nは0または1である。
pおよびqは、0または1であり、pが0の場合のqは1であり、pが1の場合のqは0である。
(1)nが0の場合は、結晶−ネマチック相転移点が低く、化合物(1)以外の重合性液晶との相溶性に優れる。その結果、所望のΔn値を有する重合性液晶組成物の調製の自由度が拡大する。
(2)nが1の場合は、Lの種類により、以下の特性を示す。すなわち、
(2-1)Lが1,4−フェニレン基の場合は、化合物(1)のΔn値を大きくできる。
(2-2)Lがトランス−1,4−シクロヘキシレン基の場合は、化合物(1)の青色レーザー光の吸収を小さくできる。
(2-3)Lが−(CH2)kO−(ただし、kは2〜12の整数)の場合は、重合反応の前後におけるΔn値の低下が少なく、重合後の光学異方性材料におけるリターデーションの温度依存性が少ない。一般に重合性液晶を重合させると、重合反応の前後でΔn値が低下する傾向があるが、Lが−(CH2)kO−の場合は、Δn値の低下を抑制できる。すなわち、重合反応による液晶分子の配向が乱れを抑制できると考えられる。
また、p=1,q=0の場合の−Ph−(CH2)2−Ph−Cy−R2 と、p=0,q=1の場合の−Ph−Ph−(CH2)2−Cy−R2 とを比べたとき、前者の方が青色レーザー光に対する耐久性が高く、他の重合性液晶との相溶性が良く、後者の方がΔn値が大きくなる。
CH2=CR1−COO−Ph−Ph−(CH2)2−Ph−Cy−R2・・・(1A)
CH2=CR1−COO−Ph−Ph−(CH2)2−Cy−R2・・・(1B)
CH2=CR1−COO−Ph−(CH2)2−Ph−Cy−R2・・・(1C)
CH2=CR1−COO−(CH2)mO−Ph−Ph−(CH2)2−Cy−R2・・・(1D)
CH2=CR1−COO−(CH2)mO−Ph−(CH2)2−Ph−Cy−R2・・・(1E)
CH2=CH−COO−Ph−Ph−(CH2)2−Ph−Cy−(CH2)rH・・・(1Aa)
CH2=CH−COO−Ph−Ph−(CH2)2−Cy−(CH2)rH・・・(1Ba)
CH2=CH−COO−Ph−(CH2)2−Ph−Cy−(CH2)rH・・・(1Ca)
CH2=CH−COO−(CH2)mO−Ph−Ph−(CH2)2−Cy−(CH2)rH・・・(1Da)
CH2=CH−COO−(CH2)mO−Ph−(CH2)2−Ph−Cy−(CH2)rH・・・(1Ea)
CH2=C(CH3)−COO−Ph−Ph−(CH2)2−Ph−Cy−(CH2)rH・・・(1Ab)
CH2=C(CH3)−COO−Ph−(CH2)2−Ph−Cy−(CH2)rH・・・(1Cb)
CH2=C(CH3)−COO−(CH2)mO−Ph−Ph−(CH2)2−Cy−(CH2)rH・・・(1Db)
CH2=C(CH3)−COO−(CH2)mO−Ph−(CH2)2−Ph−Cy−(CH2)rH・・・(1Eb)
(式中の記号は前記と同じ意味を示す。)
式中のX1およびX2はハロゲン原子を、P1は水酸基の保護基を、R20 はアルキル基を示し、その他の記号は前記と同じ意味を示す。
X1およびX2は、ヨウ素原子、臭素原子、または塩素原子であることが好ましい。P1は、水酸基の保護に用いられる保護基であれば特に制限されず、tert−ブチルジメチルシリル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基等のトリアルキルシリル基が好ましい。R20 はメチル基、エチル基等の低級アルキル基であることが好ましい。
そして、該化合物(Q)と式CH2=CR1−C(O)Clで表される化合物とを反応させて化合物(1B)を得る。
他方、該化合物(Q)と式CH2=CR1−C(O)O−(CH2)k−Brで表される化合物とを反応させて化合物(1D)を得る。
X3は、ヨウ素原子、臭素原子、または塩素原子であることが好ましい。
そして、該化合物(X)と式CH2=CR1−C(O)Clで表される化合物とを反応させて化合物(1C)を得る。
他方、該化合物(X)と式CH2=CR1−C(O)O−(CH2)k−Brで表される化合物とを反応させて化合物(1E)を得ることができる。
式中のX4およびX5はハロゲン原子を示し、その他の記号は前記と同じ意味を示す。
X4およびX5は、ヨウ素原子、臭素原子、または塩素原子であることが好ましい。
また、2個のPhと1個のCyとを必ず含むことにより、Δn値を大きくしつつ、光の透過率を高くでき、結晶−ネマチック相転移点を低くでき、他の重合性液晶との相溶性を良好にできる。さらに、Cyを少なくとも1個有すること、および、−Ph−CO−構造を含まないこと、により、青色レーザー光の吸収が小さい。
−Ph−[(CH2)2]p−Ph−[(CH2)2]q−Cy−構造については、3個の環基のうちの2個が−CH2CH2−によって連結していることにより、Δn値の低下を抑制しつつ、結晶−ネマチック相転移点を低くできる。この構造のうち、p=0、q=1の場合、すなわち、−Ph−Ph−CH2CH2−Cy−構造を有する場合は、Δn値を高くできる。p=1、q=0の場合、すなわち、−Ph−CH2CH2−Ph−Cy−構造を有する場合は、共役が不連続になっていることにより、青色レーザー光の吸収を抑制し、レーザー光に対する耐久性の向上に寄与していると考えられる。
したがって、化合物(1)を用いることにより、青色レーザー光に対して充分な耐久性を有し、位相差等の特性にも優れる光学異方性材料および光学素子を提供できる。
CH2=CR3−COO−Ph−OCO−Cy−Z2−R4・・・(3A)
CH2=CR5−COO−Z3−Z4−R6・・・(3B)
CH2=CR7−COO−(CH2)s−O−Ph−Z5−R8・・・(3C)
CH2=CR9−COO−Z6−Z7−Z8−R10・・・(3D)
CH2=CR11−COO−(CH2)t−O−Ph−Z9−Z10−Z11−R12・・・(3E)
CH2=CR13−COO−Z12−Cy−Y−Cy−Ph−R14・・・(3F)
CH2=CR15−COO−Cy−Y−Cy−Ph−R16・・・(3G)
CH2=CR17−COO−Z13−Ph−C≡C−Ph−Cy−R18・・・(3H)
CH2=CR19−COO−Ph−C≡C−Ph−Z14−Z15−R20・・・(3I)
R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15、R17、R19:それぞれ独立に水素原子またはメチル基。
R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18、R20:それぞれ独立に炭素数1〜8のアルキル基。
Z2〜Z13:それぞれ独立に1,4−フェニレン基またはトランス−1,4−シクロヘキシレン基。ただし、Z6〜Z8 の少なくとも一つはトランス−1,4−シクロヘキシレン基である。Z9〜Z11 の少なくとも一つはトランス−1,4−シクロヘキシレン基であり、Z9 とZ10は同時に1,4−フェニレン基にならない。
Z14、Z15:1,4−フェニレン基またはトランス−1,4−シクロヘキシレン基であり、Z14が1,4−フェニレン基である場合のZ15はトランス−1,4−シクロヘキシレン基であり、Z14がトランス−1,4−シクロヘキシレン基である場合のZ15は1,4−フェニレン基である。
Y:−COO−または−OCO−。
s、t:それぞれ独立に1〜8の整数。
ただし、式中の記号は前記と同じ意味を示す。R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18、R20としては、直鎖構造であることが好ましい。
これらの化合物は1種または2種以上を用いることができる。
CH2=CH−COO−Ph−OCO−Cy−Ph−R4・・・(3Aa)
CH2=CH−COO−Ph−OCO−Cy−Cy−R4・・・(3Ab)
CH2=CH−COO−Cy−Cy−R6・・・(3Bc)
CH2=CH−COO−Ph−Cy−R6・・・(3Bd)
CH2=CH−COO−Ph−Ph−R6・・・(3Be)
CH2=CH−COO−(CH2)n−O−Ph−Cy−R8・・・(3Cf)
CH2=CH−COO−(CH2)n−O−Ph−Ph−R8・・・(3Cg)
CH2=CH−COO−Ph−Ph−Cy−R10・・・(3Dh)
CH2=CH−COO−Ph−Cy−Ph−R10・・・(3Dj)
CH2=CH−COO−(CH2)n−O−Ph−Ph−Cy−Ph−R12・・・(3Ek)
CH2=CR13−COO−Ph−Cy−OCO−Cy−Ph−R14・・・(3Fn)
CH2=CH−COO−Cy−COO−Cy−Ph−R16・・・(3Gp)
CH2=CH−COO−Cy−OCO−Cy−Ph−R16・・・(3Gq)
CH2=CR17−COO−Ph−Ph−C≡C−Ph−Cy−R18・・・(3Hr)
CH2=CR17−COO−Cy−Ph−C≡C−Ph−Cy−R18・・・(3Hs)
CH2=CR19−COO−Ph−C≡C−Ph−Ph−Cy−R20・・・(3It)
CH2=CR19−COO−Ph−C≡C−Ph−Cy−Ph−R20・・・(3Iu)
高分子液晶を製造するための液晶組成物は、重合性液晶を75質量%以上含む液晶組成物であり、90質量%以上含む液晶組成物が好ましい。この液晶組成物は、非液晶性の重合性化合物や非重合性の液晶化合物を含んでもよい。液晶組成物は、非液晶性重合性化合物や非重合性液晶化合物を実質的に含まず、重合性液晶を90質量%以上、特に95質量%以上含む液晶組成物が好ましい。本発明において、高分子液晶を製造するための液晶組成物は、液晶組成物中の全重合性液晶に対して化合物(1)を少なくとも5質量%含む液晶組成物が好ましい。
他の成分として二色性色素を使用する場合、液晶の総量は、液晶組成物に対して80〜99質量%が好ましく、82〜97質量%が特に好ましい。二色性色素の量は、液晶組成物に対して1〜20質量%が好ましく、3〜18質量%が特に好ましい。
他の成分として、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤等を使用する場合は、これらの成分の量は液晶組成物に対して5質量%以下が好ましく、2質量%以下が特に好ましい。この場合の液晶の総量は、液晶組成物に対して95〜100質量%が好ましく、98〜100質量%が特に好ましい。なお、重合開始剤の割合については後述する。
液晶組成物が液晶相を示す状態に保つためには、雰囲気温度をネマチック相−等方相相転移温度(Tc)以下にすればよいが、Tc に近い温度では液晶組成物のΔn値がきわめて小さいので、雰囲気温度の上限は(Tc−10)℃以下とすることが好ましい。
重合反応としては、光重合反応および熱重合反応等が挙げられ、光重合反応が好ましい。光重合反応に用いる光としては、紫外線または可視光線が好ましい。光重合反応を行う場合は光重合開始剤を用いることが好ましく、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ベンゾイン類、ベンジル類、ミヒラーケトン類、ベンゾインアルキルエーテル類、ベンジルジメチルケタール類、およびチオキサントン類等から適宜選択される。光重合開始剤は1種または2種以上を使用できる。光重合開始剤の量は、液晶組成物の全体量に対して0.1〜5質量%が好ましく、0.3〜2質量%が特に好ましい。
支持体としては、ガラス製または樹脂製の透明基板に配向処理を施した支持体が好ましい。配向処理は、綿、羊毛、ナイロン、ポリエステル等の繊維で透明基板表面を直接ラビングする方法、透明基板表面にポリイミド配向膜を積層した後に該配向膜表面を上記繊維等でラビングする方法、透明基板表面に無機材料を斜方蒸着する方法等によって行うことが好ましい。
つぎに、配向処理が施された面にガラスビーズなどのスペーサを配置し、複数枚の支持体を所望の間隔に制御して対向させ、支持体間に液晶組成物を挟持した後に重合反応を行う。重合反応は、前記光学異方性材料を作製する場合の重合反応と同様に行うことができる。重合反応によって得られた光学素子は、支持体に挟持したまま用いてもよく、支持体から剥離して用いてもよい。
[例1−1]化合物(B1)の合成例
還流装置、撹拌機を装備した1Lの4つ口フラスコに化合物(A1)(21.6g)、tert−ブチルジメチルシリルクロリド(25g)、イミダゾール(1.00g)、およびテトラヒドロフラン(200mL)を加え、3時間反応を行った。反応終了後、水およびジエチルエーテルを加えて分液し、有機層を回収した。回収した有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液(40mL)で洗浄し、つぎに水洗し、再度有機層を回収した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧濾過によって無水硫酸マグネシウムを除去した。濾液を濃縮することによって粉末結晶を得た。この粉末結晶にジクロロメタンとヘキサンとの混合溶媒(90mL)を加えて再結晶を行い、化合物(B1)(34.3g)を得た。収率は90%であった。
還流装置、撹拌機、滴下装置を装備した500mLの4つ口フラスコに例1−6で得た化合物(H1)(1.8g)、トリエチルアミン(0.69g)、およびテトラヒドロフラン(300mL)を加えた。窒素気流下で、内温が20℃を超えないように氷冷しながら、アクリル酸クロリド(0.62g)を滴下し、24時間撹拌した。反応終了後、例1−1と同様に後処理および再結晶を行い、化合物(1A)を1.8gを得た。収率は90%であった。
1HNMR(400MHz、溶媒:CDCl3、内部標準:TMS)δ(ppm):0.90(t、3H)、1.2〜1.4(m、8H)、1.91(m、5H)、2.48(m、1H)、2.9(s、4H)、6.0〜6.7(m、3H)、7.1〜7.3(dd、8H)、7.4〜7.6(dd、4H)。
[例2−1]化合物(V)の合成例
5000mLの耐圧反応器に、例2−1で得た化合物(V1)(9.97g)、テトラヒドロフラン(200mL)、および10%パラジウム活性炭素(2.4g)を添加し、水素圧0.4MPa、反応温度60℃で、3時間撹拌した。反応終了後、セライト濾過することによって触媒を除去した。濾液を濃縮することによって粉末結晶を得た。この粉末結晶にヘキサン(100mL)を加えて再結晶を行い、化合物(W1)(9.99g)を得た。収率は99%であった。
還流装置、撹拌機、滴下装置を装備した500mLの4つ口フラスコに例2−2で得た化合物(W1)(10.8g)、およびジクロロメタン(300mL)を加えた。窒素気流下にて、1mol/Lの三臭化ホウ素−ジクロロメタン溶液(34mL)を30分間かけて滴下した。滴下操作は、内温が10℃を超えないように氷冷しながら行った。室温で2時間撹拌を続けた後、水およびジエチルエーテルを加えて分液し、有機層を回収した。回収した有機層を飽和炭酸ナトリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。減圧濾過によって無水硫酸マグネシウムを除去し、濾液を濃縮することによって粉末結晶を得た。ジクロロメタンとヘキサンとの混合溶媒(90mL)を用いて再結晶を行い、化合物(X1)(9.70g)を得た。収率は94%であった。
還流装置、撹拌機、滴下装置を装備した500mLの4つ口フラスコに例2−3で得た化合物(X1)(1.5g)、トリエチルアミン(0.69g)、およびテトラヒドロフラン(300mL)を加えた。窒素気流下で、内温が20℃を超えないように氷冷しながら、アクリル酸クロリド(0.62g)を滴下し、24時間撹拌した。反応終了後、例1−7と同様に後処理および再結晶を行い、化合物(1C)(1.5g)を得た。収率は90%であった。
1HNMR(400MHz、溶媒:CDCl3、内部標準:TMS)δ(ppm):0.88(t、3H)、1.2〜1.9(m、13H)、2.43(m、1H)、2.84(s、4H)、5.7〜6.3(m、3H)、7.1〜7.3(dd、4H)、7.4〜7.6(dd、4H)。
還流装置、撹拌機、滴下装置を装備した500mLの4つ口フラスコに例2−1〜例2−3と同様にして得た化合物(X1)(1.5g)、CH2=CH−COO−(CH2)6−Br(1.41g)、炭酸カリウム(1.0g)、ヨウ化カリウム(0.10g)、およびアセトン(100mL)を加え、60℃で24時間撹拌した。反応終了後、例1−7と同様に後処理および再結晶を行い、化合物(1E)(1.5g)を得た。収率は70%であった。
1HNMR(400MHz、溶媒:CDCl3、内部標準:TMS)δ(ppm):0.88(t、3H)、1.2〜1.9(m、17H)、2.43(m、1H)、2.84(s、4H)、3.7(t、2H)、3.9(t、2H)、5.7〜6.3(m、3H)、7.1〜7.3(dd、4H)、7.4〜7.6(dd、4H)。
[例4−1]化合物(P1)の合成例
この濾液をジクロロメタン/ヘキサン(1/1、容量比)を展開液としたカラムクロマトグラフィーにより精製を行い、目的物を含む画分を得た。この画分を濃縮することによって粉末結晶を得た。これにジクロロメタン−ヘキサン(9:1、容量比)(90mL)を加え再結晶を行い、化合物(P1)(5.2g)を得た。収率は64%であった。
還流装置、攪拌器、滴下装置を装備した500mLの4つ口フラスコに、例4−1で得た化合物(P1)(5g)、およびジクロロメタン(300mL)を加え、氷冷しながら窒素気流下にて、三臭化ホウ素/ジクロロメタン溶液(17mL)を内温が10℃を超えないように30分間かけて滴下した。室温にて2時間撹拌を続けた後、水、ジエチルエーテルを加え、有機相を抽出した。得られた有機相を飽和炭酸ナトリウム溶液で洗浄し、さらに、無水硫酸マグネシウムを加えた後、減圧濾過を行った。
この濾液からエーテルを留去させ粉末結晶を得た。これにジクロロメタンとヘキサンとの混合溶媒(5:5、容量比)(90mL)を加え再結晶を行い、化合物(Q1)(4.5g)を得た。収率は94%であった。
化合物(1B)の結晶相からネマチック相への相転移温度は155℃、ネマチック相から等方相への相転移温度は198℃(外挿値)であった。また、化合物(1B)の90℃における波長589nmのレーザー光に対するΔnは0.194(外挿値)であった。
1HNMR(400MHz、溶媒:CDCl3、内部標準:TMS)δ(ppm):0.96(t、3H)、1.1〜1.4(m、14H)、1.58(m、2H)、2.55(t、2H)、5.9〜6.7(m、3H)、7.0〜7.3(dd、4H)、7.4〜7.6(dd、4H)。
化合物(1D)の結晶相からネマチック相への相転移温度は150℃、ネマチック相から等方相への相転移温度は198℃(外挿値)であった。また、化合物(1D)の90℃における波長589nmのレーザー光に対するΔnは0.1348(外挿値)であった。
1HNMR(400MHz、溶媒:CDCl3、内部標準:TMS)δ(ppm):0.91(t、3H)、1.2〜1.5(m、18H)、1.50(m、2H)、1.57(m、2H)、1.71(m、2H)、2.55(t、2H)、3.94(t、2H)、4.15(t、2H)、5.9〜6.7(m、3H)、6.8〜7.2(dd、4H)、7.4〜7.6(dd、4H)。
例1で得た化合物(1A)、下記化合物(3Bc−3)、および下記化合物(3Bc−5)を14:14:13(モル比)で混合して、液晶組成物Aを得た。
液晶組成物Aは71℃でネマチック相を示した。またネマチック相から等方相への相転移温度は124℃以上であった。
つぎに、液晶組成物Aに光重合開始剤を液晶組成物Aに対して、0.5質量%添加し、液晶組成物A1を得た。
例4で得た化合物(1B)、化合物(3Bc−3)、および化合物(3Bc−5)を2:1:1(モル比)で混合し液晶組成物Bを得た。
液晶組成物Bは63℃でネマチック相を示した。またネマチック相から等方相への相転移温度は124℃以上であった。
つぎに、液晶組成物Bに光重合開始剤を液晶組成物Bに対して、0.5質量%添加し、液晶組成物B1を得た。
例2で得た化合物(1C)、化合物(3Bc−3)、および化合物(3Bc−5)を8:1:1(モル比)で混合し液晶組成物Cを得た。
液晶組成物Cは55℃でネマチック相を示した。またネマチック相から等方相への相転移温度は124℃以上であった。
つぎに、液晶組成物Cに光重合開始剤を液晶組成物Cに対して、0.5質量%添加し、液晶組成物C1を得た。
例5で得た化合物(1D)、化合物(3Bc−3)、および化合物(3Bc−5)を2:1:1(モル比)で混合し液晶組成物Dを得た。
液晶組成物Dは55℃でネマチック相を示した。またネマチック相から等方相への相転移温度は108.7℃であった。
つぎに、液晶組成物Dに光重合開始剤を液晶組成物Dに対して、0.5質量%添加し、液晶組成物D1を得た。
例3で得た化合物(1E)、化合物(3Bc−3)、および化合物(3Bc−5)を2:1:1(モル比)で混合し液晶組成物Eを得た。
液晶組成物Eは室温でネマチック相を示した。またネマチック相から等方相への相転移温度は88.6℃であった。
つぎに、液晶組成物Eに光重合開始剤を液晶組成物Eに対して、0.5質量%添加し、液晶組成物E1を得た。
[例11−1]光学素子Aの作製例
縦5cm、横5cm、厚さ0.5mmのガラス基板にポリイミド溶液をスピンコータで塗布して乾燥した後、ナイロンクロスで一定方向にラビング処理して支持体を作製した。
配向処理を施した面が向かい合うように、2枚の支持体を接着剤を用いて貼り合わせてセルを作製した。接着剤には、直径4μmのガラスビーズを添加し、支持体の間隔が4μmになるように調整した。
つぎに、前記セル内に、例6で調製した液晶組成物A1を105℃で注入した。80℃において、強度80mW/cm2の紫外線を積算光量が5300mJ/cm2となるよう照射して光重合反応を行って光学素子Aを得た。光学素子Aは基板のラビング方向に水平配向していた。光学素子Aは可視域で透明であり、散乱も認められなかった。また、波長589nmのレーザー光に対するΔnは0.036であった。
例11−1aで得た光学素子AについてKrレーザー(波長407nm、413nmのマルチモード)を照射し、青色レーザー光曝露加速試験を行った。照射条件は、温度60℃、積算曝露エネルギー16W・hour/mm2とした。加速試験前のΔnに対する試験後のΔnの低下率は2%未満であったことから、光学素子Aは青色レーザー光に対する耐久性に優れることを確認した。
[例12−1]光学素子Bの作製例
液晶組成物としてB1を用いること以外は例11−1と同様にして光学素子Bを得た。ただし露光は100℃において行った。光学素子Bは基板のラビング方向に水平配向していた。光学素子Bは可視域で透明であり、散乱も認められなかった。また、波長589nmのレーザー光に対するΔnは0.0593であった。
例12−1で得た光学素子Bについて例11−2と同様の方法で青色レーザー光曝露加速試験を行った。ただし積算曝露エネルギーは17W・hour/mm2とした。加速試験前のΔnに対する試験後のΔnの低下率は1%未満であったことから、光学素子Bは青色レーザー光に対する耐久性に優れることを確認した。
[例13−1]光学素子Cの作製例
液晶組成物としてC1を用い、紫外線照射を90℃において行う以外は例11−1と同様にして光学素子Cを得た。光学素子Cは基板のラビング方向に水平配向していた。光学素子Cは可視域で透明であり、散乱も認められなかった。また、波長589nmのレーザー光に対するΔnは0.0510であった。
例13−1で得た光学素子Cについて例11−2と同様の方法で青色レーザー光曝露加速試験を行った。ただし積算曝露エネルギーは18W・hour/mm2とした。加速試験前のΔnに対する試験後のΔnの低下率は1%未満であったことから、光学素子Cは青色レーザー光に対する耐久性に優れることを確認した。
[例14−1]光学素子Dの作製例
液晶組成物としてD1を用い、紫外線照射を90℃において行う以外は例11−1と同様にして光学素子Dを得た。光学素子Dは基板のラビング方向に水平配向していた。光学素子Dは可視域で透明であり、散乱も認められなかった。また、波長589nmのレーザー光に対するΔnは0.0582であった。
例14−1で得た光学素子Dについて例11−2と同様の方法で青色レーザー光曝露加速試験を行った。ただし積算曝露エネルギーは9W・hour/mm2とした。加速試験前のΔnに対する試験後のΔnの低下率は2%未満であったことから、光学素子Dは青色レーザー光に対する耐久性に優れることを確認した。
[例15−1]光学素子Eの作製例
液晶組成物としてE1を用い、紫外線照射を室温で行う以外は例11−1と同様にして光学素子Eを得た。光学素子Eは基板のラビング方向に水平配向していた。光学素子Eは可視域で透明であり、散乱も認められなかった。また、波長589nmのレーザー光に対するΔnは0.0679であった。
例15−1で得た光学素子Eについて例11−2と同様の方法で青色レーザー光曝露加速試験を行った。ただし積算曝露エネルギーは7W・hour/mm2とした。加速試験前のΔnに対する試験後のΔnの低下率は2%未満であったことから、光学素子Eは青色レーザー光に対する耐久性に優れることを確認した。
[例16−1]液晶組成物の調製例
下記化合物(4a)、下記化合物(4b)、下記化合物(4c)、下記化合物(4d)を1:1:1:1(質量比)で混合し、液晶組成物Fを調製した。つぎに、液晶組成物Fに光重合開始剤を液晶組成物Fに対して0.5質量%添加し、液晶組成物F1を得た。
液晶組成物A1を、例16−1で得た液晶組成物F1に変更する以外は、例11−1と同様の方法で光学素子Fを得た。波長589nmのレーザー光に対するΔnは0.046であった。また、光学素子Fは可視光領域で透明であり、散乱も認められなかった。
光学素子Fに対して例11−2と同様の方法で青色レーザー光曝露加速試験を行った。加速試験前のΔnに対する試験後のΔnの低下率は30%であった。また、試験後の波長405nmのレーザー光の透過率は試験前の60%に低下していた。
Claims (8)
- 下式(1)で表される重合性液晶化合物。
CH2=CR1−COO−(L)n−Ph−[(CH2)2]p−Ph−[(CH2)2]q−Cy−R2・・・(1)
ただし、式中の記号は以下の意味を示す。
R1:水素原子またはメチル基。
R2:炭素数1〜8のアルキル基。
L:1,4−フェニレン基、トランス−1,4−シクロヘキシレン基、または−(CH2)kO−(ただし、kは2〜12の整数)。ただし、前記の1,4−フェニレン基およびトランス−1,4−シクロヘキシレン基は、該基中の水素原子がフッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。
n:0または1。
p、q:0または1。ただし、pが0の場合のqは1であり、pが1の場合のqは0である。 - 前記式(1)で表される重合性液晶化合物から選ばれる2種以上の化合物を含むか、または、前記式(1)で表される重合性液晶化合物の1種以上と前記式(1)で表される重合性液晶化合物以外の重合性液晶化合物の1種以上とを含むことを特徴とする重合性液晶組成物。
- 前記式(1)で表される重合性液晶化合物と前記式(1)で表される重合性液晶化合物以外の重合性液晶化合物との合計含有量が、液晶組成物に対して90質量%以上である請求項2に記載の重合性液晶組成物。
- 液晶組成物中の全重合性液晶化合物に対する前記式(1)で表される重合性液晶化合物の割合が20モル%以上である、請求項2または3に記載の重合性液晶組成物。
- 請求項2〜4のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物を、該液晶組成物が液晶相を示す状態で、かつ液晶が配向した状態で重合させてなる光学異方性材料。
- 光学異方性材料が波長300〜450nmのレーザー光を透過させて使用する光学異方性材料である、請求項5に記載の光学異方性材料。
- 請求項2〜4のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物を、1対の支持体間に挟持し、該液晶組成物が液晶相を示す状態で、かつ液晶が配向した状態で重合させてなる光学素子。
- 光学素子が波長300〜450nmのレーザー光を透過させて使用する光学素子である、請求項7に記載の光学素子。
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