JP2008076915A - 光学異方性膜及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】広い視野角に対応可能なλ/4板として機能し得る光学異方性膜を提供する。
【解決手段】液晶状態での400nmおよび550nmでの屈折率の異方性の比α1が1.25未満である少なくとも一種の円盤状液晶化合物を含有する組成物を、該液晶化合物の分子を平均傾斜角が35〜85°である配向状態に固定して形成された光学異方性膜であり、該光学異方性膜の膜面の法線方向から測定した面内レターデーションReの値が550nmの光に対して、60nm〜220nmである光学異方性膜である。
【選択図】なし
【解決手段】液晶状態での400nmおよび550nmでの屈折率の異方性の比α1が1.25未満である少なくとも一種の円盤状液晶化合物を含有する組成物を、該液晶化合物の分子を平均傾斜角が35〜85°である配向状態に固定して形成された光学異方性膜であり、該光学異方性膜の膜面の法線方向から測定した面内レターデーションReの値が550nmの光に対して、60nm〜220nmである光学異方性膜である。
【選択図】なし
Description
本発明は、各種ディスプレイ(例えば、OA機器、携帯端末に利用される透過型、反射透過型液晶表示装置)、光ディスク用ピックアップに利用される、光学異方性膜、及び透過型、反射透過型等の液晶表示装置に関する。
λ/4板は、非常に多くの用途を有しており、既に反射型LCD、光ディスク用ピックアップやPS変換素子に使用されている。しかし、λ/4板と称していても、ある特定波長でλ/4を達成しているものが大部分である。より広い波長域でλ/4を達成するために光学異方性を有する2枚のポリマーフィルムを積層する技術が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。また、位相差がλ/4であるポリマーフィルムと位相差がλ/2であるポリマーフィルムとを遅相軸が交差した状態で貼り合わせてなる位相差板が提案されている(例えば、特許文献3参照)。さらに、レターデーション値が160〜320nmである位相差板を少なくとも2枚、その遅相軸が互いに平行でも直交でもない角度になるように積層してなる位相差板が提案されている(例えば、特許文献4参照)。これらの位相差板は、二枚のポリマーフィルムを使用して、広い波長領域でλ/4を達成している。一方、液晶性分子により形成された複数の光学異方性層を積層することにより、薄膜化した広帯域λ/4板についても開示されている。(例えば、特許文献5及び6参照)
特開平10−68816号公報
特開平10−90521号公報
特開平10−68816号公報
特開平10−90521号公報
特開2001−4837号公報
特開2000−321576号公報
しかしながら、これらの位相差板の例では、正面方向のレターデーションを適切な大きさにすることでλ/4板としての働きを持っているものの、液晶セル及び光学異方性層ともにレターデーションが視野角依存性を持っているために、斜め方向ではλ/4からのズレが生じ、結果としてコントラストの低下が生じる。すなわち、従来のλ/4板には、液晶セルを視野角補償する機能は盛り込まれておらず、より広い視野角に対応可能なλ/4板の提案が望まれている。
本発明は、広い視野角に対応可能なλ/4板として機能し得る光学異方性膜を提供することを課題とする。
また、本発明は、生産性が良好で、且つ広い視野角において高いコントラストの画像を表示可能な、液晶表示装置を提供することを課題とする。
本発明は、広い視野角に対応可能なλ/4板として機能し得る光学異方性膜を提供することを課題とする。
また、本発明は、生産性が良好で、且つ広い視野角において高いコントラストの画像を表示可能な、液晶表示装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
[1] 液晶状態での400nmおよび550nmでの屈折率の異方性の比α1が1.25未満である少なくとも一種の円盤状液晶化合物を含有する組成物を、該液晶化合物の分子を平均傾斜角が35〜85°である配向状態に固定して形成された光学異方性膜であり、該光学異方性膜の膜面の法線方向から測定した面内レターデーションReの値が550nmの光に対して、60nm〜220nmである光学異方性膜。
[2] 前記円盤状液晶化合物が、下記一般式(DI)又は下記一般式(I)で表される液晶性化合物である[1]の光学異方性膜;
[1] 液晶状態での400nmおよび550nmでの屈折率の異方性の比α1が1.25未満である少なくとも一種の円盤状液晶化合物を含有する組成物を、該液晶化合物の分子を平均傾斜角が35〜85°である配向状態に固定して形成された光学異方性膜であり、該光学異方性膜の膜面の法線方向から測定した面内レターデーションReの値が550nmの光に対して、60nm〜220nmである光学異方性膜。
[2] 前記円盤状液晶化合物が、下記一般式(DI)又は下記一般式(I)で表される液晶性化合物である[1]の光学異方性膜;
一般式(DI)
一般式(DI)中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に下記一般式(DI−A)、下記一般式(DI−B)又は下記一般式(DI−C)を表す;
一般式(DI−A)
(一般式(DI−A)中、A11、A12、A13、A14、A15及びA16は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し、X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、L11は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−又は−C≡C−を表し、L12は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及び−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し、上述の基が水素原子を含む基であるときは、該水素原子は置換基で置き換わってもよい。Q11はそれぞれ独立に、重合性基又は水素原子を表す。)
一般式(DI−B)
(一般式(DI−B)中、A21、A22、A23、A24、A25及びA26は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し、X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、L21は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−又は−C≡C−を表し、L22は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及び−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し、上述の基が水素原子を含む基であるときは、該水素原子は置換基で置き換わってもよい。Q21はそれぞれ独立に、重合性基又は水素原子を表す。)
一般式(DI−C)
(一般式(DI−C)中、A31、A32、A33、A34、A35及びA36は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し、X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、L31は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−又は−C≡C−を表し、L32は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及び−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し、上述の基が水素原子を含む基であるときは、該水素原子は置換基で置き換わってもよい。Q31はそれぞれ独立に、重合性基又は水素原子を表す。)
一般式(I)
一般式(I)中、Dはトリフェニレンを表し、n1は3〜6の整数を表し、R1、R2、R3、R4及びR5はそれぞれ、水素原子、炭素原子数が1〜20の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素原子数が3〜20の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素原子数が1〜20の置換もしくは無置換のアルコキシ基、炭素原子数が3〜20の置換もしくは無置換のアルケニルオキシ基、炭素原子数が6〜20の置換もしくは無置換のアリール基、炭素原子数が6〜20の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、又は炭素原子数が1〜20の置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基を表す。
一般式(DI−A)
一般式(DI−B)
一般式(DI−C)
一般式(I)
[3] 前記光学異方性膜の波長400nm及び550nmにおけるレターデーションReの比α2が1.25未満である[1]又は[2]の光学異方性膜。
[4] 前記液晶性化合物の分子の傾斜角が厚さ方向において変化している領域を少なくとも含む[1]〜[3]のいずれかの光学異方性膜。
[5] 前記組成物からなる層を二層以上含む[1]〜[4]のいずれかの光学異方性膜。
[6] 液晶セルと[1]〜[5]のいずれかの光学異方性膜とを少なくとも有する電圧印加時に黒表示を行う液晶表示装置であって、黒表示時の前記液晶セル中の液晶分子のダイレクターを液晶セル基板面に投影した軸の平均方向と、前記光学異方性膜中の円盤状液晶分子のダイレクターを液晶セル基板面に投影した軸の平均方向とが実質的に平行となる液晶表示装置。
[7] 背面に配置されたバックライトと、一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層と、カラーフィルタとを備えるとともに、反射部及び透過部を有する液晶表示装置であって、上記一対の基板間であって、且つ透過部の位置に[1]〜[5]のいずれかの光学異方性膜が配置され、且つ前記カラーフィルタの波長にあわせて前記光学異方性膜の位相差が互いに異なっている液晶表示装置。
[8] 前記光学異方性膜が、少なくとも一種の液晶性化合物を含有する流体を、インクジェット式の吐出ヘッドから表面に吐出及び乾燥して液晶相とし、液晶相の配向状態を固定して形成されたことを特徴とする[6]又は[7]の液晶表示装置。
[4] 前記液晶性化合物の分子の傾斜角が厚さ方向において変化している領域を少なくとも含む[1]〜[3]のいずれかの光学異方性膜。
[5] 前記組成物からなる層を二層以上含む[1]〜[4]のいずれかの光学異方性膜。
[6] 液晶セルと[1]〜[5]のいずれかの光学異方性膜とを少なくとも有する電圧印加時に黒表示を行う液晶表示装置であって、黒表示時の前記液晶セル中の液晶分子のダイレクターを液晶セル基板面に投影した軸の平均方向と、前記光学異方性膜中の円盤状液晶分子のダイレクターを液晶セル基板面に投影した軸の平均方向とが実質的に平行となる液晶表示装置。
[7] 背面に配置されたバックライトと、一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層と、カラーフィルタとを備えるとともに、反射部及び透過部を有する液晶表示装置であって、上記一対の基板間であって、且つ透過部の位置に[1]〜[5]のいずれかの光学異方性膜が配置され、且つ前記カラーフィルタの波長にあわせて前記光学異方性膜の位相差が互いに異なっている液晶表示装置。
[8] 前記光学異方性膜が、少なくとも一種の液晶性化合物を含有する流体を、インクジェット式の吐出ヘッドから表面に吐出及び乾燥して液晶相とし、液晶相の配向状態を固定して形成されたことを特徴とする[6]又は[7]の液晶表示装置。
本発明によれば、生産性が良好で、且つ広い視野角に対応可能なλ/4板として機能し得る光学異方性膜を提供することができる。
また、本発明によれば、広い視野角において高い輝度及び高いコントラストの画像を表示可能な、液晶表示装置を提供することができる。
また、本発明によれば、広い視野角において高い輝度及び高いコントラストの画像を表示可能な、液晶表示装置を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。本明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。また実質的に直交もしくは平行とは、厳密な角度±10°の範囲を意味する。
また、本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADHまたはWR(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。また、Rthは前記Reを、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
尚、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値(d)を基に、以下の式(1)及び式(2)よりRthを算出することもできる。
また、本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADHまたはWR(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。また、Rthは前記Reを、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
尚、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値(d)を基に、以下の式(1)及び式(2)よりRthを算出することもできる。
上記式中のRe(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値を表す。
上記式中のnxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表す。
測定されるフィルムが1軸または2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。Rthは前記Reを、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値をもとにKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。この算出されたnx、ny及びnzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。なお、本明細書において、特に断らない限り、測定波長は590nmであり、25℃、60%RHにおける測定値とする。
また、本明細書において、光学異方性膜中の円盤状液晶分子の平均傾斜角とは、光学異方性膜の一方の面(本発明の光学異方性膜においては配向膜表面)と光学異方性膜中の円盤状液晶分子の物理的な対象軸とのなす角度をチルト角θ1、および、他方の面(本発明の光学異方性膜においては空気界面)とのなす角度をチルト角θ2とし、その平均値((θ1+θ2)/2)として定義する。しかしながら、θ1および他方の面のチルト角θ2を、直接的にかつ正確に測定することは困難である。そこで本明細書においては、θ1およびθ2は、以下の手法で算出する。本手法は実際の配向状態を正確に表現していないが、光学フィルムのもつ一部の光学特性の相対関係を表す手段として有効である。
本手法では算出を容易にすべく、下記の2点を仮定し、光学異方性膜の2つの界面におけるチルト角とする。
1.光学異方性膜は円盤状化合物を含む層で構成された多層体と仮定する。さらに、それを構成する最小単位の層(円盤状化合物のチルト角は該膜内において一様と仮定)は光学的に一軸と仮定する。
2.各層のチルト角は光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化すると仮定する。
具体的な算出法は下記のとおりである。
(1)各層のチルト角が光学異方性膜の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化する面内で、光学異方性膜への測定光の入射角を変化させ、3つ以上の測定角でレターデーション値を測定する。測定および計算を簡便にするためには、光学異方性膜に対する法線方向を0°とし、−40°、0°、+40°の3つの測定角でレターデーション値を測定することが好ましい。このような測定は、KOBRA−21ADHおよびKOBRA−WR(王子計測器(株)製)、透過型のエリプソメーターAEP−100((株)島津製作所製)、M150およびM520(日本分光(株)製)、ABR10A(ユニオプト(株)製)で行うことができる。
(2)上記のモデルにおいて、各層の常光の屈折率をno、異常光の屈折率をne(neは各々すべての層において同じ値、noも同様とする)、および多層体全体の厚みをdとする。さらに各層におけるチルト方向とその層の一軸の光軸方向とは一致するとの仮定の元に、光学異方性層のレターデーション値の角度依存性の計算が測定値に一致するように、光学異方性層の一方の面におけるチルト角θ1および他方の面のチルト角θ2を変数としてフィッティングを行い、θ1およびθ2を算出する。
ここで、noおよびneは文献値、カタログ値等の既知の値を用いることができる。値が未知の場合はアッベ屈折計を用いて測定することもできる。光学異方性膜の厚みは、光学干渉膜厚計、走査型電子顕微鏡の断面写真等により測定数することができる。
本手法では算出を容易にすべく、下記の2点を仮定し、光学異方性膜の2つの界面におけるチルト角とする。
1.光学異方性膜は円盤状化合物を含む層で構成された多層体と仮定する。さらに、それを構成する最小単位の層(円盤状化合物のチルト角は該膜内において一様と仮定)は光学的に一軸と仮定する。
2.各層のチルト角は光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化すると仮定する。
具体的な算出法は下記のとおりである。
(1)各層のチルト角が光学異方性膜の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化する面内で、光学異方性膜への測定光の入射角を変化させ、3つ以上の測定角でレターデーション値を測定する。測定および計算を簡便にするためには、光学異方性膜に対する法線方向を0°とし、−40°、0°、+40°の3つの測定角でレターデーション値を測定することが好ましい。このような測定は、KOBRA−21ADHおよびKOBRA−WR(王子計測器(株)製)、透過型のエリプソメーターAEP−100((株)島津製作所製)、M150およびM520(日本分光(株)製)、ABR10A(ユニオプト(株)製)で行うことができる。
(2)上記のモデルにおいて、各層の常光の屈折率をno、異常光の屈折率をne(neは各々すべての層において同じ値、noも同様とする)、および多層体全体の厚みをdとする。さらに各層におけるチルト方向とその層の一軸の光軸方向とは一致するとの仮定の元に、光学異方性層のレターデーション値の角度依存性の計算が測定値に一致するように、光学異方性層の一方の面におけるチルト角θ1および他方の面のチルト角θ2を変数としてフィッティングを行い、θ1およびθ2を算出する。
ここで、noおよびneは文献値、カタログ値等の既知の値を用いることができる。値が未知の場合はアッベ屈折計を用いて測定することもできる。光学異方性膜の厚みは、光学干渉膜厚計、走査型電子顕微鏡の断面写真等により測定数することができる。
[光学異方性膜]
本発明の光学異方性膜は、液晶状態での400nmおよび550nmでの屈折率の異方性の比α1が1.25未満である少なくとも一種の円盤状液晶化合物を含有する組成物を、該液晶化合物の分子を平均傾斜角が35〜85°である配向状態に固定して形成された光学異方性膜であり、該光学異方性膜の膜面の法線方向から測定した面内レターデーションReの値が、550nmの光に対して60nm〜220nmであることを特徴とする。まず、本発明の光学異方性膜の形成に用いられる種々の材料について説明する。
本発明の光学異方性膜は、液晶状態での400nmおよび550nmでの屈折率の異方性の比α1が1.25未満である少なくとも一種の円盤状液晶化合物を含有する組成物を、該液晶化合物の分子を平均傾斜角が35〜85°である配向状態に固定して形成された光学異方性膜であり、該光学異方性膜の膜面の法線方向から測定した面内レターデーションReの値が、550nmの光に対して60nm〜220nmであることを特徴とする。まず、本発明の光学異方性膜の形成に用いられる種々の材料について説明する。
[円盤状液晶性化合物]
本発明の光学異方性膜は、液晶状態での400nmおよび550nmでの屈折率の異方性の比α1が1.25未満である円盤状液晶化合物を少なくとも一種を含有する組成物から形成される。α1は1.22以下であるのが好ましく、1.20以下であるのがより好ましい。α1は、円盤状液晶化合物の分子を垂直配向させた液晶層(厚み1μm)の屈折率異方性を各波長で測定して求めることができる。かかる円盤状液晶化合物の好ましい例としては、下記式(DI)又は(I)で表わされる円盤状液晶化合物が挙げられる。
本発明の光学異方性膜は、液晶状態での400nmおよび550nmでの屈折率の異方性の比α1が1.25未満である円盤状液晶化合物を少なくとも一種を含有する組成物から形成される。α1は1.22以下であるのが好ましく、1.20以下であるのがより好ましい。α1は、円盤状液晶化合物の分子を垂直配向させた液晶層(厚み1μm)の屈折率異方性を各波長で測定して求めることができる。かかる円盤状液晶化合物の好ましい例としては、下記式(DI)又は(I)で表わされる円盤状液晶化合物が挙げられる。
一般式(I)において、Dは円盤状コアである。円盤状コアは、該円盤状化合物の中心に位置し、その円盤面を構成する。円盤状コアは、円盤状液晶性分子の分子構造において、よく知られている概念である。円盤状液晶(Discotic Liquid Crystal)は、様々な文献(C.Destrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,page 111 (1981);日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B.Kohne et al.,Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.,page 1794(1985);J.Zhang et al.,J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page 2655(1994)等に記載されている。
以下に、円盤状コアの例を示す。各化合物中のYは下記一般式(VI)を意味する。下記一般式(VI)中のR1、R2、R3、R4及びR5は、前記一般式(I)のものと同義であり、好ましい範囲も同義である。
円盤状コア(D)は、トリフェニレン(Z4)であることが特に好ましい。
円盤状コア(D)は、Y(前記一般式(VI))以外の置換基を有していてもよい。円盤状コアが有していてもよい置換基の例は、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルバモイル基、スルファモイル基、メルカプト基、ウレイド基、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基、置換アリール基、複素環基、アルコキシ基、置換アルコキシ基、アリールオキシ基、置換アリールオキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、置換アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、置換アリールオキシカルボニル基、置換アミノ基、アミド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、置換アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、置換アリールオキシカルボニルアミノ基、置換カルバモイル基、スルホンアミド基、置換スルファモイル基、アルキルチオ基、置換アルキルチオ基、アリールチオ基、置換アリールチオ基、アルキルスルホニル基、置換アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、置換アリールスルホニル基、アルキルスルフィニル基、置換アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、置換アリールスルフィニル基、置換ウレイド基、リン酸アミド基、置換シリル基、アルコキシカルボニルオキシ基、置換アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基ならびに置換アリールオキシカルボニルオキシ基を含む。
円盤状コア(D)は、Y(前記一般式(VI))以外の置換基を有していてもよい。円盤状コアが有していてもよい置換基の例は、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルバモイル基、スルファモイル基、メルカプト基、ウレイド基、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基、置換アリール基、複素環基、アルコキシ基、置換アルコキシ基、アリールオキシ基、置換アリールオキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、置換アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、置換アリールオキシカルボニル基、置換アミノ基、アミド基、イミド基、アルコキシカルボニルアミノ基、置換アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、置換アリールオキシカルボニルアミノ基、置換カルバモイル基、スルホンアミド基、置換スルファモイル基、アルキルチオ基、置換アルキルチオ基、アリールチオ基、置換アリールチオ基、アルキルスルホニル基、置換アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、置換アリールスルホニル基、アルキルスルフィニル基、置換アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、置換アリールスルフィニル基、置換ウレイド基、リン酸アミド基、置換シリル基、アルコキシカルボニルオキシ基、置換アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基ならびに置換アリールオキシカルボニルオキシ基を含む。
アルキル基は、環状構造又は分岐構造を有していてもよい。アルキル基の炭素原子数は1〜30であることが好ましい。置換アルキル基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキル基の置換基の例は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基及び置換アルキニル基が除外される以外は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルケニル基は、環状構造又は分岐構造を有していてもよい。アルケニル基の炭素原子数は2〜30であることが好ましい。置換アルケニル基のアルケニル部分は、アルケニル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルケニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同様である。アルキニル基は、環状構造又は分岐構造を有していてもよい。アルキニル基の炭素原子数は2〜30であることが好ましい。置換アルキニル基のアルキニル部分は、アルキニル基と同様である。置換アルキニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリール基の炭素原子数は、6〜30であることが好ましい。置換アリール基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリール基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
複素環基は、5員又は6員の複素環を有することが好ましい。複素環に、他の複素環、脂肪族環又は芳香族環が縮合していてもよい。複素環の複素原子は、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子であることが好ましい。複素環基は置換基を有していてもよい。複素環基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルコキシ基及び置換アルコキシ基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルコキシ基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。アリールオキシ基及び置換アリールオキシ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アシル基はホルミル又は−CO−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
アシルオキシ基はホルミルオキシ又は−O−CO−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
アシルオキシ基はホルミルオキシ又は−O−CO−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
アルコキシカルボニル基及び置換アルコキシカルボニル基のアルキル部分は、アルキル基と同様である。置換アルコキシカルボニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリールオキシカルボニル基及び置換アリールオキシカルボニル基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシカルボニル基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリールオキシカルボニル基及び置換アリールオキシカルボニル基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシカルボニル基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
置換アミノ基は、−NH−R又は−N(−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
アミド基は、−NH−CO−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
イミド基は、−N(−CO−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
アミド基は、−NH−CO−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
イミド基は、−N(−CO−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
アルコキシカルボニルアミノ基及び置換アルコキシカルボニルアミノ基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルコキシカルボニルアミノ基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同様である。
アリールオキシカルボニルアミノ基及び置換アリールオキシカルボニルアミノ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシカルボニルアミノ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同様である。
アリールオキシカルボニルアミノ基及び置換アリールオキシカルボニルアミノ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシカルボニルアミノ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同様である。
置換カルバモイル基は、−CO−NH−R又は−CO−N(−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
スルホンアミド基は、−NH−SO2−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。置換スルファモイル基は、−SO2−NH−R又は−SO2−N(−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
スルホンアミド基は、−NH−SO2−Rで表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。置換スルファモイル基は、−SO2−NH−R又は−SO2−N(−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
アルキルチオ基及び置換アルキルチオ基のアルキル部分は、アルキル基と同様である。置換アルキルチオ基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同様である。
アリールチオ基及び置換アリールチオ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールチオ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルキルスルホニル基及び置換アルキルスルホニル基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキルスルホニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリールチオ基及び置換アリールチオ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールチオ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルキルスルホニル基及び置換アルキルスルホニル基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキルスルホニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリールスルホニル基及び置換アリールスルホニル基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールスルホニル基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルキルスルフィニル基及び置換アルキルスルフィニル基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキルスルフィニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルキルスルフィニル基及び置換アルキルスルフィニル基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキルスルフィニル基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルキルスルフィニル基及び置換アルキルスルフィニル基のアルキル部分は、アルキル基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキルスルフィニル基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アルキルスルフィニル基及び置換アルキルスルフィニル基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アルキルスルフィニル基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
置換ウレイド基は、−NH−CO−NH−R又は−NH−CO−N(−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
リン酸アミド基は、−NH−O−P(=O)(−OH)−O−R又は−NH−O−P(=O)(−O−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
置換シリル基は、−SiH2−R、−SiH(−R)2又は−Si(−R)3で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
リン酸アミド基は、−NH−O−P(=O)(−OH)−O−R又は−NH−O−P(=O)(−O−R)2で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
置換シリル基は、−SiH2−R、−SiH(−R)2又は−Si(−R)3で表され、Rはアルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基、置換アルキニル基、アリール基又は置換アリール基である。
アルコキシカルボニルオキシ基及び置換アルコキシカルボニルオキシ基のアルキル部分は、アルキル基と同様である。置換アルコキシカルボニルオキシ基の置換基の例は、置換アルキル基の置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリールオキシカルボニルオキシ基及び置換アリールオキシカルボニルオキシ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシカルボニルオキシ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
アリールオキシカルボニルオキシ基及び置換アリールオキシカルボニルオキシ基のアリール部分は、アリール基と同義であり、好ましい範囲も同義である。置換アリールオキシカルボニルオキシ基の置換基の例は、円盤状コアの置換基の例と同義であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(I)において、n1は3〜20の整数であって、3〜15の整数であることが好ましく、3〜12の整数であることがより好ましく、3〜10の整数であることがさらに好ましく、4〜8の整数であることがさらにまた好ましく、6であることが最も好ましい。
一般式(I)において、R1、R2、R3、R4及びR5は水素原子又は置換基を表し、これらの例は円盤状コアの置換基の例と同様なものが挙げられる。また、R1、R2、R3、R4及びR5のいずれか二つが結合して環を形成していてもよく、例えば、脂肪族又は芳香族環があげられる。好ましくはR1、R2、R3及びR5は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、シアノ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基又はハロゲン原子である。
カルボニルオキシ基に対し、R2及びR3、R4及びR5は、シス・トランスの位置関係が存在する。シスとはシクロプロパン環面に対してカルボニルオキシ基と同方向に置換基が存在する状態であり、トランスとはシクロプロパン環面に対してカルボニルオキシ基と逆方向に置換基が存在する状態である。この位置関係は指定のない限り特には制限しない。
一般式(I)において、R1、R2、R3、R4及びR5の置換基の組み合わせにより、エナンチオマー及びジアステレオマー立体異性体が存在するが、これらは指定のない限り特には制限しない。
一般式(I)で表される円盤状化合物は、下記一般式(II)で表されることが好ましい。
一般式(II)
一般式(II)において、Dは円盤状コアである。n1は3〜20の整数である。R1、R2、R3及びR5は水素原子又は置換基を表し、互いに結合して環を形成していてもよい。mは1〜5の整数を表す。R6は置換基を表し、複数のR6が存在する時、それぞれ同じでも異なっていてもよく、互いに結合して環を形成していてもよい。
上記D、n1、R1、R2、R3及びR5は、一般式(I)で定義したD、n1、R1、R2、R3及びR5と同様であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(II)において、R6は置換基を表し、これらの例は円盤状コアの置換基の例と同様なものが挙げられる。好ましいR6の例は、ハロゲン原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニルオキシ基、置換もしくは無置換のアリールオキシカルボニルオキシ基又は置換もしくは無置換のアシルオキシ基である。さらに好ましくは、少なくとも1つのR6が置換アルキル基、置換アルコキシ基、置換アルコキシカルボニル基、置換アリール基、置換アリールオキシ基、置換アルコキシカルボニルオキシ基、置換アリールオキシカルボニルオキシ基又は置換アシルオキシ基であり、置換基の末端に重合性基を有する。
一般式(II)において、R6の置換位置は指定のない限り特に制限しない。好ましくは少なくとも1つのR6がパラ位に存在する。
一般式(II)において、カルボニルオキシ基に対して、R5には、シス・トランスの位置関係が存在する。この位置関係は指定のない限り特には制限しない。好ましくはシスである。
一般式(II)において、カルボニルオキシ基に対して、R5には、シス・トランスの位置関係が存在する。この位置関係は指定のない限り特には制限しない。好ましくはシスである。
本発明の円盤状化合物、例えば、一般式(I)で表される円盤状化合物は、重合性基を有していてもよい。重合性基を有する円盤状化合物(重合性円盤状化合物)は、重合反応により円盤状化合物の円盤面が配向している状態を固定することができる。
一般式(I)で表される化合物が重合性基を有する場合、R4は置換アルキル基、置換アルコキシ基、置換アリール基又は置換アリールオキシ基であって、各置換基の末端に重合性基を有することが好ましい。
重合性円盤状化合物は、さらに、下記一般式(III)で表されることが好ましい。
一般式(I)で表される化合物が重合性基を有する場合、R4は置換アルキル基、置換アルコキシ基、置換アリール基又は置換アリールオキシ基であって、各置換基の末端に重合性基を有することが好ましい。
重合性円盤状化合物は、さらに、下記一般式(III)で表されることが好ましい。
一般式(III)において、Dは円盤状コアである。n1は3〜20の整数を表す。R1、R2、R3及びR5は、それぞれ、水素原子又は置換基をあらわし、互いに結合して環を形成していてもよい。
D、n1、R1、R2、R3及びR5は、一般式(I)で定義したD、n1、R1、R2、R3及びR5と同様であり、好ましい範囲も同義である。
D、n1、R1、R2、R3及びR5は、一般式(I)で定義したD、n1、R1、R2、R3及びR5と同様であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(III)において、Lは酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアリーレン基、及びそれらの組み合わせから選ばれる2価の連結基である。
アルキレン基は、環状構造又は分岐構造を有していてもよい。アルキレン基の炭素原子数は1〜30であることが好ましい。
置換アルキレン基のアルキレン部分は、アルキレン基と同様である。置換アルキレン基の置換基の例は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基及び置換アルキニル基が除外される以外は、一般式(I)で説明した円盤状コアの置換基の例と同様である。
アリーレン基の炭素原子数は、1〜30であることが好ましい。アリーレン基は、フェニレン又はナフチレンであることが好ましく、フェニレンであることがさらに好ましく、p−フェニレンであることが最も好ましい。
置換アリーレン基のアリーレン部分は、アリーレン基と同様である。置換アリーレン基の置換基の例は、一般式(I)で説明した円盤状コアの置換基の例と同様である。
一般式(III)において、Qは重合性基である。重合性基は、エポキシ基又はエチレン性不飽和基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和基(例、ビニル、1−プロペニル、イソプロペニル)であることが最も好ましい。
アルキレン基は、環状構造又は分岐構造を有していてもよい。アルキレン基の炭素原子数は1〜30であることが好ましい。
置換アルキレン基のアルキレン部分は、アルキレン基と同様である。置換アルキレン基の置換基の例は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基及び置換アルキニル基が除外される以外は、一般式(I)で説明した円盤状コアの置換基の例と同様である。
アリーレン基の炭素原子数は、1〜30であることが好ましい。アリーレン基は、フェニレン又はナフチレンであることが好ましく、フェニレンであることがさらに好ましく、p−フェニレンであることが最も好ましい。
置換アリーレン基のアリーレン部分は、アリーレン基と同様である。置換アリーレン基の置換基の例は、一般式(I)で説明した円盤状コアの置換基の例と同様である。
一般式(III)において、Qは重合性基である。重合性基は、エポキシ基又はエチレン性不飽和基であることがさらに好ましく、エチレン性不飽和基(例、ビニル、1−プロペニル、イソプロペニル)であることが最も好ましい。
本発明の円盤状化合物として、特に、好ましい円盤状化合物は、下記一般式(IV)で表されるトリフェニレン化合物である。
一般式(IV)において、D1はトリフェニレンを表し、n1は3〜6の整数を表し、R1、R2、R3、R4及びR5は、それぞれ、水素原子、炭素原子数が1〜20の置換もしくは無置換のアルキル基、炭素原子数が3〜20の置換もしくは無置換のアルケニル基、炭素原子数が1〜20の置換もしくは無置換のアルコキシ基、炭素原子数が3〜20の置換もしくは無置換のアルケニルオキシ基、炭素原子数が6〜20の置換もしくは無置換のアリール基又は炭素原子数が6〜20の置換もしくは無置換のアリールオキシ基、炭素原子数が1〜20の置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基である。各基の定義及び例は、一般式(I)と同様であり、好ましい範囲も同義である。
一般式(IV)において、R1、R2、R3及びR5は、それぞれ、水素原子、メチル基、エチル基、メチルオキシ基、エチルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子又は置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基であるのが好ましい。
一般式(IV)において、好ましくはR4が、炭素原子数が6〜20の置換もしくは無置換のアリール基である。一般式(IV)において、好ましくはR4が、カルボニルオキシ基に対して、トランスである。
一般式(IV)において、好ましくはR4が、炭素原子数が6〜20の置換もしくは無置換のアリール基である。一般式(IV)において、好ましくはR4が、カルボニルオキシ基に対して、トランスである。
一般式(IV)で表されるトリフェニレン化合物は、重合性基を有することができる。重合性基を有するトリフェニレン化合物(重合性トリフェニレン化合物)は、重合反応によりトリフェニレンからなる円盤面が配向している状態を固定することができる。
一般式(IV)で表されるトリフェニレン化合物が重合性基を有する場合、R4は炭素原子数が2〜20の置換アルキル基、炭素原子数が2〜20の置換アルコキシ基、炭素原子数が6〜20の置換アリール基又は炭素原子数が6〜20の置換アリールオキシ基であって、置換基の末端に重合性基を有することが好ましい。
上記一般式(IV)には、不斉炭素原子が存在するため、ジアステレオマーやエナンチオマーが存在するが、本発明においてはこれらを区別せず、すべて含まれるものとする。つまり、構造の記述方法により立体異性体を区別しないこととする。
一般式(IV)で表されるトリフェニレン化合物が重合性基を有する場合、R4は炭素原子数が2〜20の置換アルキル基、炭素原子数が2〜20の置換アルコキシ基、炭素原子数が6〜20の置換アリール基又は炭素原子数が6〜20の置換アリールオキシ基であって、置換基の末端に重合性基を有することが好ましい。
上記一般式(IV)には、不斉炭素原子が存在するため、ジアステレオマーやエナンチオマーが存在するが、本発明においてはこれらを区別せず、すべて含まれるものとする。つまり、構造の記述方法により立体異性体を区別しないこととする。
以下に、一般式(I)で表される円盤状化合物の例を示す。なお、それぞれの例示化合物を表すとき、該例示化合物の横に記載されている数値(x)をもって、例示化合物(x)と示す。
一般式(DI)中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表す。
Y11、Y12及びY13がメチンの場合、メチンの水素原子は置換基で置き換わってもよい。メチンが有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ハロゲン原子及びシアノ基を好ましい例として挙げることができる。これらの置換基の中では、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基がさらに好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜12アルコキシカルボニル基、炭素数2〜12アシルオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基がより好ましい。
Y11、Y12及びY13は、いずれもメチンであることがより好ましく、メチンは無置換であることがさらに好ましい。
Y11、Y12及びY13は、いずれもメチンであることがより好ましく、メチンは無置換であることがさらに好ましい。
R11、R12及びR13は、それぞれ独立に下記一般式(DI−A)、下記一般式(DI−B)又は下記一般式(DI−C)を表す。波長分散性を小さくしようとする場合、一般式(DI−A)又は一般式(DI−C)が好ましく、一般式(DI−A)がより好ましい。R11、R12及びR13は、R11=R12=R13であることが好ましい。
一般式(DI−A)中、A11、A12、A13、A14、A15及びA16は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表す。
A11及びA12は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
A13、A14、A15及びA16は、それらのうち、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。さらに、メチンは無置換であることが好ましい。
A11、A12、A13、A14、A15又はA16がメチンの場合の置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数2〜16のアルキニル基、炭素原子数1〜16のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜16のアルコキシ基、炭素原子数2〜16のアシル基、炭素原子数1〜16のアルキルチオ基、炭素原子数2〜16のアシルオキシ基、炭素原子数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアルキル置換カルバモイル基及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
A11及びA12は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
A13、A14、A15及びA16は、それらのうち、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。さらに、メチンは無置換であることが好ましい。
A11、A12、A13、A14、A15又はA16がメチンの場合の置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数2〜16のアルキニル基、炭素原子数1〜16のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜16のアルコキシ基、炭素原子数2〜16のアシル基、炭素原子数1〜16のアルキルチオ基、炭素原子数2〜16のアシルオキシ基、炭素原子数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアルキル置換カルバモイル基及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
一般式(DI−B)中、A21、A22、A23、A24、A25及びA26は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表す。
A21及びA22は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
A23、A24、A25及びA26は、それらのうち、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。
A21、A22、A23、A24、A25又はA26がメチンの場合の置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数2〜16のアルキニル基、炭素原子数1〜16のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜16のアルコキシ基、炭素原子数2〜16のアシル基、炭素原子数1〜16のアルキルチオ基、炭素原子数2〜16のアシルオキシ基、炭素原子数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアルキル置換カルバモイル基及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
A21及びA22は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
A23、A24、A25及びA26は、それらのうち、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。
A21、A22、A23、A24、A25又はA26がメチンの場合の置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数2〜16のアルキニル基、炭素原子数1〜16のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜16のアルコキシ基、炭素原子数2〜16のアシル基、炭素原子数1〜16のアルキルチオ基、炭素原子数2〜16のアシルオキシ基、炭素原子数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアルキル置換カルバモイル基及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
一般式(DI−C)中、A31、A32、A33、A34、A35及びA36は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表す。
A31及びA32は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
A33、A34、A35及びA36は、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。
A31、A32、A33、A34、A35又はA36がメチンの場合、メチンは置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数2〜16のアルキニル基、炭素原子数1〜16のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜16のアルコキシ基、炭素原子数2〜16のアシル基、炭素原子数1〜16のアルキルチオ基、炭素原子数2〜16のアシルオキシ基、炭素原子数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアルキル置換カルバモイル基及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
A31及びA32は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
A33、A34、A35及びA36は、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。
A31、A32、A33、A34、A35又はA36がメチンの場合、メチンは置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数2〜16のアルキニル基、炭素原子数1〜16のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜16のアルコキシ基、炭素原子数2〜16のアシル基、炭素原子数1〜16のアルキルチオ基、炭素原子数2〜16のアシルオキシ基、炭素原子数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアルキル置換カルバモイル基及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
一般式(DI−A)中のL11、一般式(DI−B)中のL21、一般式(DI−C)中のL31はそれぞれ独立して、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−又は−C≡C−を表す。好ましくは、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−であり、より好ましくは、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CH2−である。上述の基が水素原子を含む基であるときは、該水素原子は置換基で置き換わってもよい。このような置換基として、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、炭素原子数2〜6のアシル基、炭素原子数1〜6のアルキルチオ基、炭素原子数2〜6のアシルオキシ基、炭素原子数2〜6のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜6のアルキルで置換されたカルバモイル基及び炭素原子数2〜6のアシルアミノ基が好ましい例として挙げられ、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6のアルキル基がより好ましい。
一般式(DI−A)中のL12、一般式(DI−B)中のL22、一般式(DI−C)中のL32はそれぞれ独立して、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及び−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。ここで、−NH−、−CH2−、−CH=CH−の水素原子は、置換基で置換されていてもよい。このような置換基として、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜6のアルコキシ基、炭素原子数2〜6のアシル基、炭素原子数1〜6のアルキルチオ基、炭素原子数2〜6のアシルオキシ基、炭素原子数2〜6のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜6のアルキルで置換されたカルバモイル基及び炭素原子数2〜6のアシルアミノ基が好ましい例として挙げられ、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6のアルキル基がより好ましい。
L12、L22、L32はそれぞれ独立して、−O−、−C(=O)−、−CH2−、−CH=CH−及び−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれることが好ましい。
L12、L22、L32はそれぞれ独立して、炭素数1〜20であることが好ましく、炭素数2〜14であることがより好ましい。炭素数2〜14が好ましく、−CH2−を1〜16個有することがより好ましく、−CH2−を2〜12個有することがさらに好ましい。
L12、L22、L32はそれぞれ独立して、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及び−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれ、かつ炭素数1〜20である二価の連結基であることが好ましい。なお該炭素数は、炭素数2〜14が好ましく、−CH2−を1〜16個有することがより好ましく、−CH2−を2〜12個有することがさらに好ましい。
一般式(DI−A)中のQ11、一般式(DI−B)中のQ21、一般式(DI−C)中のQ31はそれぞれ独立して重合性基又は水素原子を表す。本発明の化合物を光学補償フィルムのような位相差の大きさが熱により変化しないものが好ましい光学フィルム等に用いる場合には、Q11、Q21、Q31は重合性基であることが好ましい。重合反応は、付加重合(開環重合を含む)又は縮合重合であることが好ましい。すなわち、重合性基は、付加重合反応又は縮合重合反応が可能な官能基であることが好ましい。以下に重合性基の例を示す。
さらに、重合性基は付加重合反応が可能な官能基であることが特に好ましい。そのような重合性基としては、重合性エチレン性不飽和基又は開環重合性基が好ましい。
重合性エチレン性不飽和基の例としては、下記の式(M−1)〜(M−6)が挙げられる。
式(M−3)、(M−4)中、Rは水素原子又はアルキル基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。
上記式(M−1)〜(M−6)の中、(M−1)又は(M−2)が好ましく、(M−1)がより好ましい。
上記式(M−1)〜(M−6)の中、(M−1)又は(M−2)が好ましく、(M−1)がより好ましい。
開環重合性基は、環状エーテル基が好ましく、エポキシ基又はオキセタニル基がより好ましく、エポキシ基が最も好ましい。
以下に、一般式(DI)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
前記組成物中には、前記一般式(I)又は(DI)で表される円盤状液晶化合物の他に、他の円盤状液晶化合物を含有させてもよい。円盤状液晶性化合物の例については、上記列挙した文献に記載がある。
また、前記組成物は、重合性組成物であるのが好ましく、そのためには重合性の成分(円盤状液晶化合物が重合性である場合は、別途添加する必要はない)、及び重合開始剤を少なくとも含有しているのが好ましい。重合開始剤としては、光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)及びオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
光重合開始剤の使用量は、組成物中(塗布液の場合は固形分)の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。
光重合開始剤の使用量は、組成物中(塗布液の場合は固形分)の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。
その他、前記組成物中には、重合開始剤を増感するための増感剤、塗布液として調製する場合の塗布性の良化に寄与する界面活性剤、及び液晶分子の配向を促進する配向促進剤を添加してもよい。
本発明の光学異方性膜は、前記組成物を塗布液として調製し、該塗布液を支持体等の表面に塗布・乾燥して、円盤状液晶分子を所望の配向状態とした後、かかる配向状態を重合等により固定して形成することができる。前記塗布液の調製には、有機溶媒が好ましく用いられる。前記有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライド及びケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。塗布液の塗布は、公知の方法(例、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。
また、本発明の光学異方性膜は、前記組成物を、インク等の流体として調製し、該流体をインクジェット式の吐出ヘッドから、支持体等の表面に吐出及び乾燥して液晶相とし、液晶相の配向状態を固定して形成することもできる。この方法によれば、極小面積の光学異方性膜を形成可能であるので、例えば、液晶セル内(いわゆるインセル)にカラーフィルタの各着色層に応じて光学異方性膜を微細な領域に分割して形成するのに有用である。また、それぞれインクの組成をかえることによって、又はそれぞれの膜厚をかえる(例えば、インクの吐出量をかえることで)ことによって、カラーフィルタの波長に応じて、レターデーションが最適化された光学異方性膜を形成することができる点でも有用である。
視野角拡大の点において、カラーフィルタ各色のレターデーションはレターデーションを波長で割った値に2πを乗じた値が、カラーフィルタのR,G,B波長ごとに、いずれの色においても50°〜130°であることが好ましく、60°〜125°であることがより好ましく、65〜120°であることがよりさらに好ましい。
視野角拡大の点において、カラーフィルタ各色のレターデーションはレターデーションを波長で割った値に2πを乗じた値が、カラーフィルタのR,G,B波長ごとに、いずれの色においても50°〜130°であることが好ましく、60°〜125°であることがより好ましく、65〜120°であることがよりさらに好ましい。
前記組成物が光重合開始剤を含有する場合は、光照射により重合を開始する。光照射には、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜50J/cm2であることが好ましく、100〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
本発明の光学異方性膜の厚さについては特に制限はないが、0.1〜10μmであることが好ましく、0.5〜5μmであることがさらに好ましい。なお、膜の厚さは、光学異方性膜の諸特性に影響を与え、選択する円盤状液晶化合物の種類によっては、所定の条件を満足する光学異方性膜を形成するために、膜厚を厚くする必要がある場合もある。上記一般式(I)又は(DI)で表される円盤状液晶化合物を用いた場合は、0.5〜2.5μm程度に薄膜とした場合も、平均傾斜角が前記範囲であり、且つ波長550nmにおけるReが60〜220nmの光学異方性膜とすることができる。
本発明の光学異方性膜の厚さについては特に制限はないが、0.1〜10μmであることが好ましく、0.5〜5μmであることがさらに好ましい。なお、膜の厚さは、光学異方性膜の諸特性に影響を与え、選択する円盤状液晶化合物の種類によっては、所定の条件を満足する光学異方性膜を形成するために、膜厚を厚くする必要がある場合もある。上記一般式(I)又は(DI)で表される円盤状液晶化合物を用いた場合は、0.5〜2.5μm程度に薄膜とした場合も、平均傾斜角が前記範囲であり、且つ波長550nmにおけるReが60〜220nmの光学異方性膜とすることができる。
なお、本発明の光学異方性膜を作製する際に、円盤状液晶化合物の分子を所望の配向状態とするため、配向膜を利用してもよい。配向膜の好ましい例には、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール系の配向膜やポリイミド系配向膜又は光配向膜が含まれる。
本発明の光学異方性膜において、前記円盤状液晶化合物の分子は、平均傾斜角35〜85°で配向した状態に固定されている。本発明の光学異方性膜において、円盤状液晶分子の平均傾斜角は、35゜〜85゜であり、好ましくは37゜〜70゜、さらに好ましくは40゜〜60゜である。平均傾斜角が35゜〜85゜の範囲であると、λ/4板としての良好な光学特性となる。また光学異方性膜が2層以上からなる場合は、光学異方性膜全体として平均傾斜角が上記範囲であればよく、個々の層の平均傾斜角が全て前記範囲であることを要求するものではない。
本発明の光学異方性膜において、円盤状液晶分子は、傾斜角が厚さ方向に変化する例えば、ネマチックハイブリッド配向状態に固定された領域を有しているのが好ましい。「ネマチックハイブリッド配向」とは、液晶性分子がネマチック配向しているとともに、液晶性分子の平均角が膜上面と下面とで異なっている配向形態をいう。本発明の光学異方性膜では、円盤状液晶分子の平均角が上面近傍と下面近傍とで異なる、好ましくは、少なくとも5°以上の差がある、ネマチックハイブリッド配向状態に固定された領域を有しているのが好ましい。前記領域においては、傾斜角は、厚さ方向に連続的に変化しているのが好ましい。本発明の光学異方性膜の一態様は、膜中において、円盤状液晶分子が、その傾斜角が一方の面から他方の面に向かって連続的に増加している、ネマチックハイブリッド配向状態に固定された態様である。
本発明の光学異方性膜において、円盤状液晶分子は、傾斜角が厚さ方向で変化していない、均一なネマチック配向状態に固定された領域を有していてもよい。例えば、円盤状液晶分子が、その円盤面を膜面に対してほぼ垂直について一様に配向した均一なネマチック配向状態に固定された領域を有していてもよい。本発明の光学異方性膜の一態様は、上記ハイブリッド配向状態に固定された層と、上記均一なネマチック配向状態に固定された層との積層体の態様である。なお、前記一般式(I)又は(DI)で表される円盤状液晶化合物を用いると、かかる態様の光学異方性膜を容易に作製できる。具体的には、前記円盤状化合物を含有する組成物を支持体等の表面に塗布して、下面から上面に向かって傾斜角が連続的に変化しているネマチックハイブリッド配向状態に固定した層(以下、「ネマチックハイブリッド配向液晶層」という場合がある)を形成した後、この層の上面に前記組成物をさらに塗布すると、配向膜等を利用しなくても、ネマチックハイブリッド配向液晶層の上界面近傍に存在する円盤状液晶分子の配向の影響を受けて、その上に配置された円盤状液晶分子が高い傾斜角で配向する傾向がある。その結果、ネマチックハイブリッド配向液晶層の上に、高い傾斜角の均一なネマチック配向の液晶層を形成することができる。
本発明の光学異方性膜は、膜面の法線方向から測定した面内レターデーションReの値が550nmの光に対して、60nm〜220nmであり、80〜200nmであるのが好ましく、100〜180nmであるのがより好ましい。
また、本発明の光学異方性膜の波長400nm及び550nmにおけるレターデーションReの比α2も、1.25未満であるのが好ましく、1.22以下であるのがより好ましく、1。20以下であるのがさらに好ましい。
本発明の光学異方性膜は、λ/4板として単独で、又は他の位相差板や偏光板と一体化した部材として液晶表示装置に組み込むことができる。以下、本発明の光学異方性膜を利用した液晶表示装置について説明する。
[液晶表示装置]
本発明の光学異方性膜は、単独で液晶表示装置にλ/4板として用いてもよい。また、λ/2板と機能し得る、光学異方性層もしくは高分子フィルム等と積層して、位相差板として液晶表示装置に組み込むこともできる。また、本発明の光学異方性膜もしくはこれを含む位相差板と偏光子とを組み合わせた楕円偏光板として、液晶表示装置に組み込むこともできる。
[液晶表示装置]
本発明の光学異方性膜は、単独で液晶表示装置にλ/4板として用いてもよい。また、λ/2板と機能し得る、光学異方性層もしくは高分子フィルム等と積層して、位相差板として液晶表示装置に組み込むこともできる。また、本発明の光学異方性膜もしくはこれを含む位相差板と偏光子とを組み合わせた楕円偏光板として、液晶表示装置に組み込むこともできる。
本発明の光学異方性膜とともに用いるλ/2板については、特に制限はなく、λ/2板として機能し得る、種々の公知の光学異方性層及び/又は高分子フィルム等を用いることができる。前記λ/2板の一例は、波長550nmにおける位相差が200〜350nmで、且つNzファクター=(nx−nz)/(nx−ny)が0.5〜2.0を示す。前記λ/2板の一態様は、正の光学異方性を持つ液晶性分子が水平配向してなる光学異方性膜であり、また延伸したポリマーフィルムである。前記λ/2板が高分子フィルムである場合は、本発明の光学異方性膜を、該高分子フィルムを支持体として、その上に光学異方性層として形成してもよい。また、本発明の光学異方性膜を含む位相差板は、さらに他の光学異方性層を含んでいてもよい。他の光学異方性層の好ましい例は、波長589.3nmにおける厚み方向のレターデーションRthが0〜300nmの光学異方性層である。該光学異方性層も、液晶性分子及び高分子(例えばトリアセチルセルロース及び/又は環状ポリオレフィン)のいずれの材料から形成されたものであってもよい。
液晶セルのモードについては特に制限されず、TN(Twisted Nematic)方式、STN(SuperTwisted Nematic)方式、ECB(Electrically Controlled Birefringence)方式、IPS(In−Plane Switching)方式、VA(Vertical Alignment)方式、MVA(Multidomain Vertical Alignment)方式、PVA(Patterned Vertical Alignment)方式、OCB(Optically Compensated Birefringence)方式、HAN(Hybrid Aligned Nematic)方式、ASM(Axially Symmetric Aligned Microcell)方式、ハーフトーングレイスケール方式、ドメイン分割方式、あるいは強誘電性液晶、反強誘電性液晶を利用した表示方式等の各種の方式が挙げられる。また、液晶セルの駆動方式も特に制限はなく、STN−LCD等に用いられるパッシブマトリクス方式、並びにTFT(Thin Film Transistor)電極、TFD(Thin Film Diode)電極等の能動電極を用いるアクティブマトリクス方式、プラズマアドレス方式等のいずれの駆動方式であってもよい。カラーフィルタを使用しないフィールドシーケンシャル方式であってもよい。
特に電圧印加時に黒表示になる表示装置が有効に視野角を広げられる点において、より好ましい。
特に電圧印加時に黒表示になる表示装置が有効に視野角を広げられる点において、より好ましい。
本発明の光学異方性膜、又はそれを含む位相差板もしくは楕円偏光板は、電圧印加時に黒表示を行う液晶表示装置に用いられるのが好ましい。黒表示時の前記液晶セル中の液晶分子のダイレクターを液晶セル基板面に投影した軸の平均方向と、前記光学異方性膜中の円盤状液晶分子のダイレクターを液晶セル基板面に投影した軸の平均方向とが実質的に平行となるように配置するのが好ましい。
本発明の光学異方性膜又はそれを含む位相差板は、一般的には、透過型及び反射透過型液晶表示装置の液晶セルと偏光子との間に配置される。また、いわゆるインセルと呼ばれる構成であってもよく、即ち、本発明の光学異方性膜又はそれを含む位相差板を、液晶セル内に配置してもよい。インセルタイプの反射透過型液晶表示装置の一態様は、背面に配置されたバックライトと、一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層と、カラーフィルタとを備えるとともに、反射部及び透過部を有する液晶表示装置であって、上記一対の基板間であって、且つ透過部の位置に本発明の光学異方性膜又はそれを含む位相差板が配置され、且つ前記カラーフィルタの波長にあわせて前記光学異方性膜の位相差が互いに異なっている液晶表示装置である。かかる構成においては、上記した通り、光学異方性膜は、インクジェット方式を利用して、液晶セルの基板に直接形成するのが好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。
[実施例1]
(ディスコティック液晶化合物 DLB−1の合成)
下記スキームに従って合成した。
[実施例1]
(ディスコティック液晶化合物 DLB−1の合成)
下記スキームに従って合成した。
(DLB−1Aの合成)
3−シアノ安息香酸クロライド2.5gをテトラヒドロフラン(THF)20mlに溶解させ、5−クロロ−1−ペンタノール1.3ml、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)3.0mlを添加後、室温で1時間撹拌した。反応液に水を加えて酢酸エチルで抽出し、有機層を減圧濃縮した。残渣をメタノール(MeOH)100mlに溶解させ、50%ヒドロキシルアミン溶液2.8mlを添加後、40°で1時間撹拌した。冷却後、反応液に水を加え、析出した結晶を濾別、乾燥し、DLB−1Aを3.4g得た。
3−シアノ安息香酸クロライド2.5gをテトラヒドロフラン(THF)20mlに溶解させ、5−クロロ−1−ペンタノール1.3ml、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)3.0mlを添加後、室温で1時間撹拌した。反応液に水を加えて酢酸エチルで抽出し、有機層を減圧濃縮した。残渣をメタノール(MeOH)100mlに溶解させ、50%ヒドロキシルアミン溶液2.8mlを添加後、40°で1時間撹拌した。冷却後、反応液に水を加え、析出した結晶を濾別、乾燥し、DLB−1Aを3.4g得た。
(DLB−1Bの合成)
DLB−1A3.4gをジメチルアセトアミド(DMAc)10mlに溶解させ、ピリジン1.2ml、トリメシン酸クロライド1.2gを添加後、120°で1時間撹拌した。冷却後、メタノールを添加し、析出した結晶を濾取、乾燥し、DLB−1Bを3.9g得た。
DLB−1A3.4gをジメチルアセトアミド(DMAc)10mlに溶解させ、ピリジン1.2ml、トリメシン酸クロライド1.2gを添加後、120°で1時間撹拌した。冷却後、メタノールを添加し、析出した結晶を濾取、乾燥し、DLB−1Bを3.9g得た。
(DLB−1の合成)
DLB−1B3.9gをジメチルアセトアミド50mlに溶解させ、炭酸カリウム3.7g、ヨウ化ナトリウム2.0g、アクリル酸1.9mlを添加後、100°で3時間撹拌した。反応液に水を加え、析出した結晶をろ過により濾取した。カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、DLB−1を3.0g得た。得られたDLB−1のNMRスペクトルは以下の通りである。
DLB−1B3.9gをジメチルアセトアミド50mlに溶解させ、炭酸カリウム3.7g、ヨウ化ナトリウム2.0g、アクリル酸1.9mlを添加後、100°で3時間撹拌した。反応液に水を加え、析出した結晶をろ過により濾取した。カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、DLB−1を3.0g得た。得られたDLB−1のNMRスペクトルは以下の通りである。
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):1.60(6H、m)、1.80−1.90(12H、m)、4.25(6H、t)、4.45(6H、t)、5.80(3H、dd)、6.15(3H、dd)、6.40(3H、dd)、7.65(3H、t)、8.25(3H、d)、8.45(3H、d)、8.90(3H、s)、9.30(3H、s)。
得られたDLB−1の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき86°付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、142°を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、DLB−1は86°から142°の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分った。この液晶を1μmの厚さで垂直配向させ100℃の液晶状態で位相差を測定したところ400nmで161nmであり屈折率異方性が0.161、550nmで140nmであり屈折率異方性が0.140で屈折率の異方性の比α1が1.15であることが分かった。
(位相差板の作製)
厚さ60μmのトリアセチルセルロースフィルムを光学異方性層C1として用いた。このトリアセチルセルロースフィルムは、複屈折計(王子計測機器(株)製KOBRA−21ADH)で測定した589.3nmにおけるRth値は80nmであった。このトリアセチルセルロースフィルムの片面をけん化処理し、下記の組成の配向膜塗布液を塗布した。60℃の温風で60秒、さらに100℃の温風で120秒乾燥し、膜を形成した。次に、形成した膜に、ラビング処理(1500rpmで回転しているラビング布によるラビング処理)を施して配向膜とした。
厚さ60μmのトリアセチルセルロースフィルムを光学異方性層C1として用いた。このトリアセチルセルロースフィルムは、複屈折計(王子計測機器(株)製KOBRA−21ADH)で測定した589.3nmにおけるRth値は80nmであった。このトリアセチルセルロースフィルムの片面をけん化処理し、下記の組成の配向膜塗布液を塗布した。60℃の温風で60秒、さらに100℃の温風で120秒乾燥し、膜を形成した。次に、形成した膜に、ラビング処理(1500rpmで回転しているラビング布によるラビング処理)を施して配向膜とした。
配向膜塗布液H1の組成
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下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド 0.5質量部
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下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド 0.5質量部
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この配向膜のラビング処理面上に、下記の組成の塗布液をスピンコート塗布、乾燥、及び110℃で90秒加熱(配向熟成)し、さらに90℃にて紫外線照射して厚さ2.3μmの光学異方性層B1を形成した。
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光学異方性層B1の塗布液組成
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ディスコティック液晶性化合物DLB−1 93質量部
下記のディスコティック液晶性化合物D−1 7質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
メチルエチルケトン 200質量部
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光学異方性層B1の塗布液組成
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ディスコティック液晶性化合物DLB−1 93質量部
下記のディスコティック液晶性化合物D−1 7質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
メチルエチルケトン 200質量部
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作製した光学異方性層B1をクロスニコル下での目視観察では配向欠陥は認められなく、高い配向均一性を示していた。
この光学異方性層B1(本発明の光学異方性膜)を、同一の方法でガラス上に作製し、その光学性能を確かめたところ、この光学異方性層B1は、ラビング方向と直交する方向に遅相軸を有していた。また、400nmおよび550nmにおける膜面法線方向からのレターデーション値は、それぞれ177nm及び150nmであり屈折率の異方性の比α2が1.18であることが分かった。続いて正面レターデーションRe及び遅相軸を回転軸として±40度サンプルを傾斜させたときのレターデーションReを測定し、光学異方性層の平均傾斜角を算出したところ平均傾斜角48°で、ディスコティック液晶性分子がハイブリッド配向していることがわかった。
この光学異方性層B1(本発明の光学異方性膜)を、同一の方法でガラス上に作製し、その光学性能を確かめたところ、この光学異方性層B1は、ラビング方向と直交する方向に遅相軸を有していた。また、400nmおよび550nmにおける膜面法線方向からのレターデーション値は、それぞれ177nm及び150nmであり屈折率の異方性の比α2が1.18であることが分かった。続いて正面レターデーションRe及び遅相軸を回転軸として±40度サンプルを傾斜させたときのレターデーションReを測定し、光学異方性層の平均傾斜角を算出したところ平均傾斜角48°で、ディスコティック液晶性分子がハイブリッド配向していることがわかった。
次に、一軸延伸したアートンフィルム(JSR製)を光学異方性層A1(いわゆるλ/2板)として用いた。光軸はフィルム平面と平行であり、550nmで測定したレターデーション値は260nmであり、Nzファクターは1.0であった。
上記作製した光学異方性層B1と光学異方性層C1の積層体と、光学異方性層A1であるアートンフィルムとを粘着剤で貼り合せた。このとき、光学異方性層A1、光学異方性層B1、光学異方性層C1の順になるようにし、光学異方性層A1と光学異方性層B1の遅相軸は60°交差するように貼合した。
(楕円偏光板の作製)
厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して偏光膜を得た。ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤としてケン化処理したトリアセチルセルロースフィルムと貼り合わせ、両面がトリアセチルセルロースによって保護された偏光板を得た。ここで用いたトリアセチルセルロースフィルムのRth値は30nmであった。
厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して偏光膜を得た。ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤としてケン化処理したトリアセチルセルロースフィルムと貼り合わせ、両面がトリアセチルセルロースによって保護された偏光板を得た。ここで用いたトリアセチルセルロースフィルムのRth値は30nmであった。
次いで、上記作製した位相差板(光学異方性層A1、光学異方性層B1及び光学異方性層C1の積層体)と偏光板とを粘着剤で貼り合せ楕円偏光板1を作製した。このとき、光学異方性層A1と偏光板が接するように貼り合わせ、偏光板の透過軸と光学異方性層A1、光学異方性層B1の遅相軸とのなす角はそれぞれ75°、15°であった。即ち、作製した楕円偏光板は、図1に示す層構成を有し、図2中のβが15°、αが60°の楕円偏光板であった。
(液晶表示装置の作製)
上記作製した楕円偏光板をそれぞれ組み込んだECB反射透過型の表示装置を作製した。
まず、一対の0.7mmの厚みのガラス基板をギャップ4μmで対向配置した。観察者側のガラス基板には、ITO電極、他方のガラス基板にはITO電極の対向電極として凹凸をつけたアルミ反射電極を形成した。上下基板の対向面に、ポリイミド膜の表面をラビング処理した配向膜を形成した。上下基板のそれぞれの配向膜のラビング角度は平行(ねじれ角度0度)にした。ガラス基板のギャップに、Δn=0.086、誘電率異方性が+10.0のネマチック液晶を注入し、液晶セルを作製した。
上記作製した楕円偏光板をそれぞれ組み込んだECB反射透過型の表示装置を作製した。
まず、一対の0.7mmの厚みのガラス基板をギャップ4μmで対向配置した。観察者側のガラス基板には、ITO電極、他方のガラス基板にはITO電極の対向電極として凹凸をつけたアルミ反射電極を形成した。上下基板の対向面に、ポリイミド膜の表面をラビング処理した配向膜を形成した。上下基板のそれぞれの配向膜のラビング角度は平行(ねじれ角度0度)にした。ガラス基板のギャップに、Δn=0.086、誘電率異方性が+10.0のネマチック液晶を注入し、液晶セルを作製した。
この液晶セルを用いて、図3に示す層構成の液晶表示装置を作製した。液晶セルLCの下側に、作製した楕円偏光板1を、光学異方性層B1のダイレクター方向(遅相軸と直交方向)が、液晶セルLCの上下基板のラビング方向と平行になるように配置した。即ち、黒表示時の液晶セルLC中の液晶分子のダイレクターを層平行面に投影した軸の平均方向と、前記第1の光学異方性層中のハイブリッド配向したディスコティック液晶性分子のダイレクターを層平行面に投影した方向とが実質的に平行となる様に貼り合わせた。
また、光学異方性層A1として用いたアートンフィルムと同様のものでレターデーションがそれぞれ150nmの光学異方性層D、260nmの光学異方性層Eの2枚をDとEの遅相軸が60°で交差するように積層し、さらに直線偏光板P2を、その透過軸と光学異方性層Eの遅相軸が15°で交差するようにして貼り合わせた積層体を作製し、この積層体を、光学異方性層Dの遅相軸が液晶セルLCの上下基板のラビング方向と平行になるように配置した。図3に、液晶セル上側の光学異方性層Dの遅相軸d、光学異方性層Eの遅相軸e、及び偏光板P2の透過軸p2の関係を示した。作製した液晶表示装置では、光学異方性層Eの遅相軸eと、直線偏光板P2の透過軸p2との交差角度βが15°であり、光学異方性層Eの遅相軸eと光学異方性層Dの遅相軸dとの交差角αは60°であった。
続いて、カラー液晶表示装置用冷陰極管バックライトとしては、BaMg2Al16O27:Eu,Mnと、LaPO4:Ce,Tbとを重量比50:50で混合した蛍光体を緑色(G)、Y2O3:Euを赤色(R)、BaMgAl10O17:Euを青色(B)として、任意の色調を持つ白色の三波長蛍光ランプを作製した。このバックライト上に拡散板と集光板を置いた上に、このようにして液晶表示装置1を作製した。
[実施例2]
(位相差板の作製)
実施例1中の光学異方性層B1の作製において、配向膜上に、下記の組成の塗布液をスピンコート塗布、乾燥、及び110℃で加熱(配向熟成)し、さらに紫外線照射して厚さ重合後の膜の厚さ0.80μmの光学異方性層を形成した。さらにこの上に下記の組成の塗布液をスピンコート塗布、乾燥、及び加熱(配向熟成)し、同様に紫外線照射して、総合厚さ1.6μmの光学異方性層B2(本発明の光学異方性膜)を形成した。それぞれの配向熟成に要した時間は30秒以下であり、またクロスニコル下での目視観察では配向欠陥は認められなく、高い配向均一性を示していた。
(位相差板の作製)
実施例1中の光学異方性層B1の作製において、配向膜上に、下記の組成の塗布液をスピンコート塗布、乾燥、及び110℃で加熱(配向熟成)し、さらに紫外線照射して厚さ重合後の膜の厚さ0.80μmの光学異方性層を形成した。さらにこの上に下記の組成の塗布液をスピンコート塗布、乾燥、及び加熱(配向熟成)し、同様に紫外線照射して、総合厚さ1.6μmの光学異方性層B2(本発明の光学異方性膜)を形成した。それぞれの配向熟成に要した時間は30秒以下であり、またクロスニコル下での目視観察では配向欠陥は認められなく、高い配向均一性を示していた。
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光学異方性層B2の塗布液組成
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ディスコティック液晶性化合物DLB−1 93質量部
ディスコティック液晶性化合物D−1 7質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
メチルエチルケトン 300質量部
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光学異方性層B2の塗布液組成
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ディスコティック液晶性化合物DLB−1 93質量部
ディスコティック液晶性化合物D−1 7質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
メチルエチルケトン 300質量部
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光学異方性層B2を、同一の方法でガラス上に作製し、その光学性能を確かめたところ、この光学異方性層B2は、ラビング方向と直交する方向に遅相軸を有していた。400nmおよび550nmにおける正面からのレターデーション値は、それぞれ179nm及び150nmであり屈折率の異方性の比α2が1.19であることが分かった。また正面レターデーションRe及び遅相軸を回転軸として±40度サンプルを傾斜させたときのレターデーションReを測定し、光学異方性層の平均傾斜角を算出したところ平均傾斜角は72°であることがわかった。
実施例1の光学異方性層B1を光学異方性層B2に変更した以外は、実施例1と同様にして、楕円偏光板2及び液晶表示装置2を作製した。
[実施例3]
(配向膜塗布液H2の調製)
市販のポリアミック酸溶液(SE−150、日産化学(株)製)を固形分濃度が2wt%になるようにNメチルピロリドンで希釈して調製し、孔径30μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、配向層用塗布液H2として用いた。
市販のポリアミック酸溶液(SE−150、日産化学(株)製)を固形分濃度が2wt%になるようにNメチルピロリドンで希釈して調製し、孔径30μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、配向層用塗布液H2として用いた。
(光学異方性層B3の塗布液調製)
以下の化合物及び上記に例示の化合物を用いて下記に質量部で配合比率を示した組成で組成物を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、ハイブリッド配向光学異方性層B3用塗布液B3として用いた。
以下の化合物及び上記に例示の化合物を用いて下記に質量部で配合比率を示した組成で組成物を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、ハイブリッド配向光学異方性層B3用塗布液B3として用いた。
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光学異方性層B3の塗布液組成
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ディスコティック液晶性化合物DLB−1 100質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
メチルエチルケトン 200質量部
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光学異方性層B3の塗布液組成
────────────────────────────────────
ディスコティック液晶性化合物DLB−1 100質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
メチルエチルケトン 200質量部
────────────────────────────────────
(配向層の作製)
別途用意した反射電極と透過光領域が形成されたバックライト側TFT付基板S1に、上記で得られた配向層用塗布液H2をピエゾ方式のヘッドを用いて、透過部に対応した凹部に打滴、乾燥し、その後100℃で1分間加熱してバックライト側基板S1を形成した。配向層は0.1μmであった。続いて、形成した配向層をラビング処理した。
別途用意した反射電極と透過光領域が形成されたバックライト側TFT付基板S1に、上記で得られた配向層用塗布液H2をピエゾ方式のヘッドを用いて、透過部に対応した凹部に打滴、乾燥し、その後100℃で1分間加熱してバックライト側基板S1を形成した。配向層は0.1μmであった。続いて、形成した配向層をラビング処理した。
(光学異方性層B3の作製)
上記で得られた光学異方性層B3の塗布液を基板S1にピエゾ方式のヘッドを用いて、配向層を形成した基板の凹部に打滴した。溶媒乾燥後に、120℃で加熱配向熟成して均一な液晶相を有する層を形成した。それぞれの配向熟成に要した時間は80秒以下であり、またクロスニコル下での目視観察では配向欠陥は認められなく、高い配向均一性を示していた。次に90℃に下げ、この層に対して、酸素濃度0.3%以下の窒素雰囲気下において、超高圧水銀ランプを用いてUVを照射(照度200mW/cm2、照射量800mJ/cm2)してハイブリッド配向状態を固定化し、光学異方性層B3を形成した。
R、G、B各画素に対応する位相差の調整は光学異方性層用塗布液の打滴量を制御することによって形成される光学異方性層の厚みを変えることによって行った。各基板におけるR、G、B各画素に対応する光学異方性層の厚さはそれぞれ1.2μm、1.7μm、2.2μmであった。
上記で得られた光学異方性層B3の塗布液を基板S1にピエゾ方式のヘッドを用いて、配向層を形成した基板の凹部に打滴した。溶媒乾燥後に、120℃で加熱配向熟成して均一な液晶相を有する層を形成した。それぞれの配向熟成に要した時間は80秒以下であり、またクロスニコル下での目視観察では配向欠陥は認められなく、高い配向均一性を示していた。次に90℃に下げ、この層に対して、酸素濃度0.3%以下の窒素雰囲気下において、超高圧水銀ランプを用いてUVを照射(照度200mW/cm2、照射量800mJ/cm2)してハイブリッド配向状態を固定化し、光学異方性層B3を形成した。
R、G、B各画素に対応する位相差の調整は光学異方性層用塗布液の打滴量を制御することによって形成される光学異方性層の厚みを変えることによって行った。各基板におけるR、G、B各画素に対応する光学異方性層の厚さはそれぞれ1.2μm、1.7μm、2.2μmであった。
(位相差測定)
別途平板ガラス板上に同様に形成した光学異方性層B3について、B(450nm)、G(550nm)、R(650nm)、に対応する波長λにおける正面レターデーションRe及び遅相軸を回転軸として±40度サンプルを傾斜させたときのレターデーションReを測定し、光学異方性層の平均傾斜角を算出したところB、G、Rに対応する波長λにおける位相差はそれぞれ134nm、164nm、194nmであった。また、位相角度はいずれの波長でも107°であり平均傾斜角度は48°であった。またGに対応する光学異方性層の400nmにおける正面からのレターデーション値は、173nmであり屈折率の異方性の比α2が1.15であることが分かった。
別途平板ガラス板上に同様に形成した光学異方性層B3について、B(450nm)、G(550nm)、R(650nm)、に対応する波長λにおける正面レターデーションRe及び遅相軸を回転軸として±40度サンプルを傾斜させたときのレターデーションReを測定し、光学異方性層の平均傾斜角を算出したところB、G、Rに対応する波長λにおける位相差はそれぞれ134nm、164nm、194nmであった。また、位相角度はいずれの波長でも107°であり平均傾斜角度は48°であった。またGに対応する光学異方性層の400nmにおける正面からのレターデーション値は、173nmであり屈折率の異方性の比α2が1.15であることが分かった。
(液晶表示装置の形成)
別途用意したカラーフィルタ基板上に透明電極膜(膜厚2000Å)をITOのスパッタリングにより形成した。更にその上にポリイミドの配向膜を設けアンチパラレルラビング処理を施した。次に粒子径4.1μmのガラスビーズを散布した。さらにカラーフィルタの画素群の周囲に設けられたブラックマトリックスの外枠に相当する位置に、スペーサ粒子を含有するエポキシ樹脂のシール剤を印刷し、カラーフィルタ基板とバックライト側TFT付基板S1とを組み合わせて10kg/cmの圧力で貼り合わせた。次いで、貼り合わされたガラス基板を150℃、90分で熱処理し、シール剤を硬化させ、基板積層体を得た。この基板積層体を真空下で脱気し、その後大気圧に戻して2枚のガラス基板の間隙に誘電率が+10で、Δnが0.086の液晶を注入し、ECBモードの液晶セルを得た。
別途用意したカラーフィルタ基板上に透明電極膜(膜厚2000Å)をITOのスパッタリングにより形成した。更にその上にポリイミドの配向膜を設けアンチパラレルラビング処理を施した。次に粒子径4.1μmのガラスビーズを散布した。さらにカラーフィルタの画素群の周囲に設けられたブラックマトリックスの外枠に相当する位置に、スペーサ粒子を含有するエポキシ樹脂のシール剤を印刷し、カラーフィルタ基板とバックライト側TFT付基板S1とを組み合わせて10kg/cmの圧力で貼り合わせた。次いで、貼り合わされたガラス基板を150℃、90分で熱処理し、シール剤を硬化させ、基板積層体を得た。この基板積層体を真空下で脱気し、その後大気圧に戻して2枚のガラス基板の間隙に誘電率が+10で、Δnが0.086の液晶を注入し、ECBモードの液晶セルを得た。
この液晶セルの視認者側に位相差が250nmと97nmの二枚のシクロオレフィン製の延伸位相差フィルムと(株)サンリッツ製の偏光板HLC2−2518を貼り付けた。さらに、液晶セルのバックライト側にも上記偏光板を液晶セルに貼り付け液晶パネルを形成した。これらの位相差フィルムの遅相軸や偏光板の吸収軸の方位の関係は、バックライト側偏光板の吸収軸方位を90°とした場合、液晶セル中の液晶を基板面にダイレクターを投影した方位角は45°、光学異方性層B3の液晶を基板面にダイレクターを投影した方位角は45°、上記位相差が97nmの位相差フィルムの遅相軸方位が49°、上記位相差が250nmの位相差フィルムの遅相軸方位が347°、視認者側偏光板の吸収軸方位を151°になるように形成した。
続いて、カラー液晶表示装置用冷陰極管バックライトとしては、BaMg2Al16O27:Eu,Mnと、LaPO4:Ce,Tbとを重量比50:50で混合した蛍光体を緑色(G)、Y2O3:Euを赤色(R)、BaMgAl10O17:Euを青色(B)として、任意の色調を持つ白色の三波長蛍光ランプを作製した。このバックライト上に拡散板と集光板を置いた上に、上記偏光板を付与した液晶パネルを設置しECB反射透過型液晶表示装置を作製した。
このようにしてECB反射透過型液晶表示装置3を作製した。
このようにしてECB反射透過型液晶表示装置3を作製した。
[比較例]
(位相差板の作製)
光学異方性層B1形成に用いた塗布液を、以下の組成の塗布液に代え、重合後の膜の厚さを4.9μmにした以外は、実施例1と同様にして光学異方性層B1の代わりに光学異方性層B4を形成した。この配向熟成には10分も要し、またクロスニコル下での目視観察では複数の配向欠陥が認められた。
(位相差板の作製)
光学異方性層B1形成に用いた塗布液を、以下の組成の塗布液に代え、重合後の膜の厚さを4.9μmにした以外は、実施例1と同様にして光学異方性層B1の代わりに光学異方性層B4を形成した。この配向熟成には10分も要し、またクロスニコル下での目視観察では複数の配向欠陥が認められた。
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光学異方性層B4の塗布液組成
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ディスコティック液晶性化合物D−1 90質量部
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 10質量部
下記の含フッ素ポリマー(A) 0.4質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
メチルエチルケトン 150質量部
────────────────────────────────────
光学異方性層B4の塗布液組成
────────────────────────────────────
ディスコティック液晶性化合物D−1 90質量部
エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート
(V#360、大阪有機化学(株)製) 10質量部
下記の含フッ素ポリマー(A) 0.4質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
メチルエチルケトン 150質量部
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この光学異方性層B4を、同一の方法でガラス上に作製し、その光学性能を確かめたところ、この光学異方性層B4は、ラビング方向と直交する方向に遅相軸を有していた。400nmおよび550nmにおける正面からのレターデーション値は、それぞれ222nm及び150nmであり屈折率の異方性の比α2が1.48であることが分かった。また正面レターデーションRe及び遅相軸を回転軸として±40度サンプルを傾斜させたときのレターデーションReを測定し、光学異方性層の平均傾斜角を算出したところ平均傾斜角48°で、ディスコティック液晶性分子がハイブリッド配向していることがわかった。
またこの液晶性化合物D−1を1μmの厚さで垂直配向させ160℃の液晶状態で位相差を測定したところ400nmで120nmであり屈折率異方性が0.120、550nmで80nmであり屈折率異方性が0.080で屈折率の異方性の比α1が1.50であることが分かった。
実施例1において、光学異方性層B1を光学異方性層B4に変更した以外は、まったく実施例1と同様にして楕円偏光板4、および液晶表示装置4を作製した。
[評価]
(視野角測定)
(視野角測定)
続いて、暗室下で、分光放射輝度計を用いて、反射透過型液晶表示装置の透過輝度の測定を行った。このときの観察角度は液晶表示装置を水平に置いたまま、法線から0〜80°の方向に極角を10°毎で固定し、それぞれの角度で液晶表示装置の方位角を10°毎に変えながら輝度を液晶表示装置の ON時とOFF時のそれぞれ測定し、ON時とOFF時の輝度の比であるコントラスト比を算出した。全ての極角、方位角でのコントラスト比を全方位について 足し合わせ、これを測定点総数の281で割った値は、実施例の液晶表示装置1〜3では、それぞれ138、142、188であり、比較例の液晶表示装置4では110であった。この値が大きいほど広い視野角で大きなコントラスト比を持っていることになり、本発明の実施例の液晶表示装置1〜3は、比較例の液晶表示装置4と比較して、広い視野角で高いコントラストを示すことがわかった。
A 光学異方性層C1
B 光学異方性層B1(本発明の光学異方性膜)
C 光学異方性層A1
P 直線偏光膜
P1 下側直線偏光膜
P2 上側直線偏光膜
T1 直線偏光膜の保護フィルム
T2 直線偏光膜の保護フィルム
LC 液晶セル
D アートンフィルム(150nm)からなる上側光学異方性層
E アートンフィルム(260nm)からなる上側光学異方性層
a 光学異方性層C1の遅相軸
b 光学異方性層B1の遅相軸
d アートンフィルム(150nm)からなる上側光学異方性層の遅相軸
e アートンフィルム(260nm)からなる上側光学異方性層の遅相軸
p1、p2 偏光透過軸
B 光学異方性層B1(本発明の光学異方性膜)
C 光学異方性層A1
P 直線偏光膜
P1 下側直線偏光膜
P2 上側直線偏光膜
T1 直線偏光膜の保護フィルム
T2 直線偏光膜の保護フィルム
LC 液晶セル
D アートンフィルム(150nm)からなる上側光学異方性層
E アートンフィルム(260nm)からなる上側光学異方性層
a 光学異方性層C1の遅相軸
b 光学異方性層B1の遅相軸
d アートンフィルム(150nm)からなる上側光学異方性層の遅相軸
e アートンフィルム(260nm)からなる上側光学異方性層の遅相軸
p1、p2 偏光透過軸
Claims (8)
- 液晶状態での400nmおよび550nmでの屈折率の異方性の比α1が1.25未満である少なくとも一種の円盤状液晶化合物を含有する組成物を、該液晶化合物の分子を平均傾斜角が35〜85°である配向状態に固定して形成された光学異方性膜であり、該光学異方性膜の膜面の法線方向から測定した面内レターデーションReの値が550nmの光に対して、60nm〜220nmである光学異方性膜。
- 前記円盤状液晶化合物が、下記一般式(DI)又は下記一般式(I)で表される液晶性化合物である請求項1に記載の光学異方性膜;
一般式(DI)
一般式(DI−A)
一般式(DI−B)
一般式(DI−C)
一般式(I)
- 前記光学異方性膜の波長400nm及び550nmにおけるレターデーションReの比α2が1.25未満である請求項1又は2に記載の光学異方性膜。
- 前記液晶性化合物の分子の傾斜角が厚さ方向において変化している領域を少なくとも含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学異方性膜。
- 前記組成物からなる層を二層以上含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学異方性膜。
- 液晶セルと請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学異方性膜とを少なくとも有する電圧印加時に黒表示を行う液晶表示装置であって、黒表示時の前記液晶セル中の液晶分子のダイレクターを液晶セル基板面に投影した軸の平均方向と、前記光学異方性膜中の円盤状液晶分子のダイレクターを液晶セル基板面に投影した軸の平均方向とが実質的に平行となる液晶表示装置。
- 背面に配置されたバックライトと、一対の基板と、該一対の基板に挟持された液晶層と、カラーフィルタとを備えるとともに、反射部及び透過部を有する液晶表示装置であって、上記一対の基板間であって、且つ透過部の位置に請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学異方性膜が配置され、且つ前記カラーフィルタの波長にあわせて前記光学異方性膜の位相差が互いに異なっている液晶表示装置。
- 前記光学異方性膜が、少なくとも一種の液晶性化合物を含有する流体を、インクジェット式の吐出ヘッドから表面に吐出及び乾燥して液晶相とし、液晶相の配向状態を固定して形成されたことを特徴とする請求項6又は7に記載の液晶表示装置。
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