JP2008083511A - Liquid crystal composition, color filter and liquid crystal display apparatus using the same - Google Patents

Liquid crystal composition, color filter and liquid crystal display apparatus using the same Download PDF

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慎二 林
Yuji Nakatsugawa
雄二 中津川
Norihisa Moriya
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal composition which can form a retardation layer producing no sinking deformation when external force load is applied, such as strong pushing force by a finger is given on a touch panel when used as a liquid crystal display apparatus or strong load is given during manufacturing process or transportation, further to provide a color filter and a liquid crystal display apparatus equipped with the retardation layer. <P>SOLUTION: In the liquid crystal composition containing a cross-linking liquid crystal molecule, hydrophobic or hydrophilic inorganic fine particles are included to adjust the liquid crystal composition. Further a retardation layer 4 is formed in a color filter 1 by using the liquid crystal composition and further the color filter 1 equipped with the retardation layer 4 is used for the liquid crystal display apparatus. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶組成物、該液晶組成物よりなる位相差層を有するカラーフィルタ及び該カラーフィルタを用いた液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal composition, a color filter having a retardation layer made of the liquid crystal composition, and a liquid crystal display device using the color filter.

液晶表示装置は、薄型軽量、低消費電力という大きな利点を持つため、パーソナルコンピューターや携帯電話、電子手帳等の表示装置に積極的に用いられている。これらの液晶表示装置は、駆動液晶層に含まれる液晶(駆動液晶)分子の複屈折性を利用して光のスイッチングを行っている。   Since the liquid crystal display device has the great advantages of being thin and light and low power consumption, it is actively used in display devices such as personal computers, mobile phones, and electronic notebooks. These liquid crystal display devices perform light switching by utilizing the birefringence of liquid crystal (driving liquid crystal) molecules contained in the driving liquid crystal layer.

液晶表示装置でカラー表示を行う場合は、例えばR(赤)G(緑)B(青)の三色の色パターンを備えるカラーフィルタを液晶セルに対向して配置し、透過する可視光線を分光することでこれを行うことが一般的である。カラーフィルタはガラスなどの透明基板の上に色パターンを配列して構成されたものであるが、この透明基板を液晶セルの表示側基板と兼用することができる。これにより液晶表示装置全体の薄型化と部品点数の削減が図られている。   When performing color display with a liquid crystal display device, for example, a color filter having three color patterns of R (red), G (green), and B (blue) is arranged to face the liquid crystal cell, and the transmitted visible light is spectrally separated. It is common to do this. The color filter is configured by arranging a color pattern on a transparent substrate such as glass. This transparent substrate can also be used as a display side substrate of a liquid crystal cell. As a result, the entire liquid crystal display device is reduced in thickness and the number of parts is reduced.

上述のごとく、駆動液晶層に含まれる液晶(駆動液晶)分子の複屈折性を利用する液晶表示装置は、駆動液晶の複屈折性に由来する視野角依存性の問題が存在し、この問題を、光の位相差を補償する位相差層を用いて解決するべく、各種の位相差層を形成した部材として例えば位相差層形成フィルムが開発されている。この位相差層形成フィルムは通常、ポリアクリレート、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース等のフィルムの延伸によって作製される。そして、その位相差形成フィルムは、対面する表示側基板と駆動液晶側基板との間に液晶を封入した構造を備えた液晶セルの外側位置に、通常、設置される。即ち上記位相差形成フィルムは、液晶セルの外側位置に配置される位相差層として設置されるものである。   As described above, the liquid crystal display device using the birefringence of the liquid crystal (driving liquid crystal) molecules contained in the driving liquid crystal layer has a problem of viewing angle dependency due to the birefringence of the driving liquid crystal. In order to solve the problem by using a retardation layer that compensates for the retardation of light, for example, a retardation layer-forming film has been developed as a member in which various retardation layers are formed. This retardation layer forming film is usually produced by stretching a film of polyacrylate, polycarbonate, triacetyl cellulose or the like. The retardation forming film is usually installed at an outer position of a liquid crystal cell having a structure in which a liquid crystal is sealed between a facing display side substrate and a driving liquid crystal side substrate. That is, the retardation forming film is installed as a retardation layer disposed at an outer position of the liquid crystal cell.

ただし位相差層は上記したように液晶セルの外側位置に設置される場合に限られず、最近では架橋性液晶や高分子液晶を用いて液晶セルの内側に位相差層を設置する方法が提案されており(特許文献1)、液晶セルの内側に位相差層を設置する事で、高い機械的強度と耐熱性を得る事が出来る。   However, the retardation layer is not limited to the case where it is installed outside the liquid crystal cell as described above. Recently, a method of installing the retardation layer inside the liquid crystal cell using a crosslinkable liquid crystal or a polymer liquid crystal has been proposed. (Patent Document 1), a high mechanical strength and heat resistance can be obtained by providing a retardation layer inside the liquid crystal cell.

液晶セルの内側に設置された位相差層については、その機械強度をさらに向上させるため、位相差層表面に保護層を積層させる方法が提案されている(特許文献2)。さらに、特殊な骨格の重合性単量体を配向膜上で配向・硬化させることにより、高い硬度の位相差層を形成する方法も提案されている(特許文献3)。   As for the retardation layer installed inside the liquid crystal cell, a method of laminating a protective layer on the surface of the retardation layer has been proposed in order to further improve the mechanical strength (Patent Document 2). Furthermore, a method for forming a retardation layer having a high hardness by aligning and curing a polymerizable monomer having a special skeleton on an alignment film has also been proposed (Patent Document 3).

特開2000−221506号公報JP 2000-221506 A 特開2004−126534号公報JP 2004-126534 A 特開2005−309255号公報JP 2005-309255 A

近年では、いわゆるタッチパネル式の液晶表示装置が広く普及したことで、その表示パネルにユーザーが指で強い押圧力を与えることが頻繁に行われている。このとき液晶セルの厚さが局所的に減少して当該領域を透過する光に与えられる位相差量が低下し、光漏れや色調が変動することが問題となる。かかる沈み込み変形の問題は、カラーフィルタを駆動液晶側基板と組み合わせる作業工程中や、組み上げられた液晶表示装置の試験または搬送中にも発生しうる。   In recent years, since a so-called touch panel type liquid crystal display device has been widely used, a user often applies a strong pressing force to the display panel with a finger. At this time, the thickness of the liquid crystal cell is locally reduced, the amount of phase difference given to the light transmitted through the region is lowered, and there is a problem that the light leakage and the color tone fluctuate. Such a problem of subsidence deformation can also occur during the process of combining the color filter with the driving liquid crystal side substrate, or during the test or transport of the assembled liquid crystal display device.

上記の問題は、重合性の液晶分子を重合硬化させてなる位相差層が粘弾性体であって、着色層や透明基板などの他の構成部材に比べて圧縮弾性率が低く、応力の付与によって容易に変形すること、また所定以上の応力が負荷された場合は永久変形を生じるため負荷応力が除かれた後も当初形状に回復しないことに起因するものである。   The above problem is that the retardation layer formed by polymerizing and curing polymerizable liquid crystal molecules is a viscoelastic body, and has a lower compression elastic modulus than other components such as a colored layer and a transparent substrate, and stress is applied. This is due to the fact that it is easily deformed by the above, and that when a stress exceeding a predetermined value is applied, permanent deformation occurs, so that the original shape does not recover even after the applied stress is removed.

尚、上記特許文献2に提案された方法は位相差層を他の層によって保護するという技術思想に基づくものであるが、かかる方式を用いたとしても、液晶セルを押圧する外力が負荷された場合には、保護膜を介して位相差層にその負荷が伝達されることには変わりがないため、当該柱状体の周辺にはやはり位相差層の沈み込み変形が生じる。また当該方法では位相差層を保護するための保護膜を成膜するため必然的に製造工程が増加し、歩留まりが低下するとともに製造コストの上昇をもたらすという問題が有る。   The method proposed in Patent Document 2 is based on the technical idea that the retardation layer is protected by another layer. However, even if this method is used, an external force that presses the liquid crystal cell is loaded. In this case, since the load is transmitted to the retardation layer through the protective film, the retardation layer is also sunk and deformed around the columnar body. Further, in this method, since a protective film for protecting the retardation layer is formed, the number of manufacturing steps is inevitably increased, resulting in a decrease in yield and an increase in manufacturing cost.

また、上記特許文献3に提案された方法によれば位相差層自体の剛性を高めることができるため外力負荷時の沈み込み変形をある程度抑えることはできるものの、剛性の向上幅には限界があり、また特殊な分子骨格構造を備えた重合性単量体を材料として用いることを要する方法であるためその材料の合成が複雑であり、やはり製造コストの上昇が問題となる。   Further, according to the method proposed in Patent Document 3, although the rigidity of the retardation layer itself can be increased, subsidence deformation during external force loading can be suppressed to some extent, but there is a limit to the range of improvement in rigidity. Further, since this method requires the use of a polymerizable monomer having a special molecular skeleton structure as a material, the synthesis of the material is complicated, and an increase in manufacturing cost is also a problem.

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、すなわち表示パネルへの押圧荷重が与えられた場合も液晶セルの厚さを好適に維持することが可能であって、且つ、容易且つ安価に製造することのできる位相差層を形成することが可能な液晶組成物、該液晶組成部を用いて成形された位相差層を備えるカラーフィルタおよびこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, that is, the thickness of the liquid crystal cell can be suitably maintained even when a pressing load is applied to the display panel, and is easy and inexpensive. Provided are a liquid crystal composition capable of forming a retardation layer that can be produced, a color filter including a retardation layer formed using the liquid crystal composition portion, and a liquid crystal display device using the same. Objective.

本発明は、架橋性液晶分子を含有する液晶組成物に、疎水性または親水性の無機微粒子を添加した液晶組成物であれば、これを用いて基材上に位相差層を形成した際に、該位相差層の硬度を向上させることができるという知見に基づくものである。   In the present invention, when a liquid crystal composition containing a crosslinkable liquid crystal molecule is added with hydrophobic or hydrophilic inorganic fine particles, a retardation layer is formed on a substrate using the liquid crystal composition. This is based on the knowledge that the hardness of the retardation layer can be improved.

即ち本発明は、
(1)架橋性液晶分子と、少なくとも1種以上の疎水性無機微粒子とを含有することを特徴とする液晶組成物、
(2)架橋性液晶分子と、少なくとも1種以上の親水性無機微粒子とを含有することを特徴とする液晶組成物、
(3)架橋性液晶分子が、少なくとも1分子中に1個以上の(メタ)アクリロイル基を有する上記(1)または(2)に記載の液晶組成物、
(4)上記無機微粒子の平均粒子径が、500nm以下である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の液晶組成物、
(5)上記無機微粒子を、対配合物換算値で0.1重量%以上20重量%以下含有する上記(1)〜(4)のいずれかに記載の液晶組成物、
(6)シランカップリング剤を含有することを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の液晶組成物、
(7)光透過性を有する基板上に、着色層と位相差層が積層されており、且つ、位相差層が(1)〜(6)のいずれかに記載の液晶組成物を硬化させ形成したものであることを特徴とするカラーフィルタ、
(8)位相差層が、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の液晶組成物を基材面上に直接塗布して液晶塗布膜を形成し、前記液晶塗布膜の表面を光照射処理または熱処理して該液晶塗布膜中に存在する架橋性液晶分子を重合させ、これによって該液晶塗布膜を硬化させることにより形成されたものである、上記(7)に記載のカラーフィルタ、
(9)位相差層に含まれる架橋性液晶分子がホメオトロピック配向している上記(7)または(8)のいずれかに記載のカラーフィルタ、
(10)位相差層のユニバーサル硬度が300mN/mm2以上であることを特徴とする、上記(7)〜(9)のいずれかに記載のカラーフィルタ、
(11)対向する表示側基板と駆動液晶側基板の間に液晶材料を封入して駆動液晶層を形成している液晶表示装置であって、前記表示側基板が上記(7)〜(10)のいずれかに記載のカラーフィルタであることを特徴とする液晶表示装置、
を要旨とするものである。
That is, the present invention
(1) A liquid crystal composition comprising a crosslinkable liquid crystal molecule and at least one kind of hydrophobic inorganic fine particles,
(2) A liquid crystal composition comprising a crosslinkable liquid crystal molecule and at least one kind of hydrophilic inorganic fine particles,
(3) The liquid crystal composition according to the above (1) or (2), wherein the crosslinkable liquid crystal molecule has at least one (meth) acryloyl group in at least one molecule.
(4) The liquid crystal composition according to any one of (1) to (3), wherein an average particle size of the inorganic fine particles is 500 nm or less.
(5) The liquid crystal composition according to any one of (1) to (4), wherein the inorganic fine particles are contained in an amount of 0.1% by weight or more and 20% by weight or less in terms of a formulation.
(6) The liquid crystal composition according to any one of (1) to (5) above, which contains a silane coupling agent,
(7) A colored layer and a retardation layer are laminated on a light-transmitting substrate, and the retardation layer is formed by curing the liquid crystal composition according to any one of (1) to (6). A color filter characterized by
(8) The retardation layer directly coats the liquid crystal composition according to any one of the above (1) to (6) on the substrate surface to form a liquid crystal coating film, and the surface of the liquid crystal coating film is irradiated with light. The color filter according to the above (7), which is formed by polymerizing crosslinkable liquid crystal molecules present in the liquid crystal coating film by irradiation treatment or heat treatment, thereby curing the liquid crystal coating film,
(9) The color filter according to any one of (7) and (8), wherein the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the retardation layer are homeotropically aligned.
(10) The color filter according to any one of (7) to (9) above, wherein the retardation layer has a universal hardness of 300 mN / mm 2 or more,
(11) A liquid crystal display device in which a liquid crystal material is sealed between an opposing display side substrate and a driving liquid crystal side substrate to form a driving liquid crystal layer, wherein the display side substrate is the above (7) to (10). A liquid crystal display device characterized by being a color filter according to any one of
Is a summary.

尚、本明細書において用いられるいくつかの用語について以下のとおり定義する。
「液晶組成物」とは、少なくとも架橋性液晶分子と、無機微粒子とを含み、さらに位相差層を形成するために用いられる他の物質が配合された混合物である組成物、及び上記混合物を溶媒に溶解もしくは懸濁させて調製した溶液状態である組成物の両方を意味する。また本明細書中、特に上述した「溶液状態である組成物」である本発明の液晶組成物のことを、便宜上「液晶組成物溶液」とも呼ぶ。
In addition, some terms used in this specification are defined as follows.
“Liquid crystal composition” means a composition which is a mixture containing at least a crosslinkable liquid crystal molecule and inorganic fine particles and further mixed with other substances used for forming a retardation layer, and the above mixture as a solvent. It means both the composition in the solution state prepared by dissolving or suspending in the solution. In the present specification, the liquid crystal composition of the present invention which is the above-described “composition in a solution state” is also referred to as a “liquid crystal composition solution” for convenience.

「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」及び「メタアクリロイル基」の2つの官能基の総称として用いるものとする。尚、アクリロイル基の例としてはアクリレート基(アクリロイロキシ基)、メタアクリロイル基としてはメタクリレート基がある。   The “(meth) acryloyl group” is used as a general term for two functional groups, “acryloyl group” and “methacryloyl group”. Examples of acryloyl groups include acrylate groups (acryloyloxy groups), and methacryloyl groups include methacrylate groups.

「対配合物換算値」とは、本発明の液晶組成物が上記混合物である場合には、該混合物を構成する物質として配合される各配合物の総重量を100としたときの各配合物の重量比を意味し、本発明の液晶組成物が上記配合物を溶媒で溶解あるいは混合した溶液である場合には、溶液の重量から溶媒の重量を引いた重量(即ち、溶媒に溶解或いは懸濁する前の各配合物の総重量)を100としたときの各配合物の重量比を意味する。   “Comparison value of compound” means that when the liquid crystal composition of the present invention is the above mixture, each compound when the total weight of each compound formulated as a substance constituting the mixture is 100 In the case where the liquid crystal composition of the present invention is a solution obtained by dissolving or mixing the above-mentioned composition with a solvent, the weight obtained by subtracting the weight of the solvent from the weight of the solution (that is, dissolved or suspended in the solvent). It means the weight ratio of each compound when the total weight of each compound before turbidity is taken as 100.

「位相差層」とは、光の位相差(リタデーション)変化に対して光学補償することができる位相差制御機能を有する層を意味する。   The “retardation layer” means a layer having a retardation control function capable of optically compensating for a change in retardation of light.

「ホメオトロピック配向」とは、位相差層を構成する液晶分子の光軸が基板面に対して垂直または略垂直に立ち上がっている配向状態をいう。また「位相差層がホメオトロピック配向している」とは、位相差層を構成する液晶分子が、ホメオトロピック配向していることをいう。尚、本発明において、液晶分子の理想的なホメオトロピック配向とは、位相差層の厚さ方向をz軸にしてxyz直交座標を想定したとき、x軸方向の屈折率nxとy軸方向の屈折率nyがほぼ同じ値になり、かつ測定角度が0°の時の位相差値が4nm以下の場合をいい、好ましくは3.5nm以下の場合をいい、より好ましくは3nm以下の場合をいう。   “Homeotropic alignment” refers to an alignment state in which the optical axes of liquid crystal molecules constituting the retardation layer rise perpendicularly or substantially perpendicularly to the substrate surface. Further, “the retardation layer is homeotropically aligned” means that liquid crystal molecules constituting the retardation layer are homeotropically aligned. In the present invention, the ideal homeotropic alignment of the liquid crystal molecules means that the xyz orthogonal coordinate is assumed in the x-axis direction when the xyz orthogonal coordinate is assumed with the thickness direction of the retardation layer as the z-axis. The case where the refractive index ny is substantially the same and the phase difference value when the measurement angle is 0 ° is 4 nm or less, preferably 3.5 nm or less, more preferably 3 nm or less. .

「疎水性無機微粒子」とは、無機微粒子の表面に水との親和性が非常に小さい無極性の原子団を有し、表面性状が疎水性を示す微粒子、あるいは微粒子表面の性状が疎水性となるよう表面処理された微粒子を意味する。   “Hydrophobic inorganic fine particles” are non-polar atomic groups having a very small affinity for water on the surface of inorganic fine particles, and the surface properties are hydrophobic, or the surface properties of the fine particles are hydrophobic. It means the fine particles that have been surface-treated.

「親水性無機微粒子」とは、無機微粒子の表面に水との相互作用の強い有極性の原子団を有し、表面性状が親水性を示す微粒子、あるいは微粒子表面の性状が親水性となるよう表面処理された微粒子を意味する。   “Hydrophilic inorganic fine particles” are polar particles having a strong interaction with water on the surface of inorganic fine particles, and the surface properties are hydrophilic, or the surface properties of the fine particles are hydrophilic. Means surface-treated fine particles.

本発明の液晶組成物は、架橋性液晶分子と、疎水性または親水性の無機微粒子とを含有している。かかる構成によれば、本発明の液晶組成物を基板面上に塗布して膜(液晶塗布膜)を製膜するとともに液晶塗布膜に含まれる架橋性液晶分子に予め定められた配向性を与え、液晶塗布膜中の架橋性液晶分子同士を重合させて該組成物を硬化させて位相差層となす場合、位相差層の優れた視野角改善機能を維持しつつ、無機微粒子によって位相差層の硬度を高めることができる。しかも、この液晶組成物により得られる位相差層は、容易に且つ安価に製造できるものであるとともに、長期にわたって機械強度に優れる。このため本発明の液晶組成物により位相差層を形成したカラーフィルタやこのカラーフィルタを表示側基板として用いた液晶表示装置は、長期間に亘って優れた視野角改善効果を発揮する。   The liquid crystal composition of the present invention contains crosslinkable liquid crystal molecules and hydrophobic or hydrophilic inorganic fine particles. According to this configuration, the liquid crystal composition of the present invention is applied onto the substrate surface to form a film (liquid crystal coating film), and a predetermined orientation is imparted to the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal coating film. In the case where the crosslinkable liquid crystal molecules in the liquid crystal coating film are polymerized to cure the composition to form a retardation layer, the retardation layer is formed by inorganic fine particles while maintaining the excellent viewing angle improvement function of the retardation layer. Can increase the hardness. In addition, the retardation layer obtained from the liquid crystal composition can be easily and inexpensively manufactured and has excellent mechanical strength over a long period of time. For this reason, a color filter in which a retardation layer is formed from the liquid crystal composition of the present invention and a liquid crystal display device using this color filter as a display-side substrate exhibit an excellent viewing angle improvement effect over a long period of time.

本発明の液晶組成物は、架橋重合可能な分子構造を有する架橋性液晶分子と、疎水性または親水性無機微粒子、及びシランカップリング剤とを含有する組成物である。   The liquid crystal composition of the present invention is a composition containing a crosslinkable liquid crystal molecule having a crosslinkable molecular structure, hydrophobic or hydrophilic inorganic fine particles, and a silane coupling agent.

(架橋性液晶分子について)
本発明の液晶組成物に用いられる架橋性液晶分子としては、架橋性を有するネマチック液晶分子(架橋性ネマチック液晶分子)などをあげることができる。架橋性ネマチック液晶分子としては例えば、1分子中に(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキタセン基、イソシアネート基等の重合性基を少なくとも1個有するモノマー、オリゴマー、ポリマー等が挙げられる。また、このような架橋性液晶分子として、より具体的には、下記化1に示す一般式(1)で表される化合物のうちの1種の化合物(化合物(I))、下記化2に示す一般式(2)で表される化合物のうちの1種の化合物(化合物(II))もしくは2種以上の混合物、化3、化4に示す化合物(化合物(III))のうちの1種の化合物或いは2種以上の混合物、またはこれらを組み合わせた混合物を用いることができる。
(About crosslinkable liquid crystal molecules)
Examples of the crosslinkable liquid crystal molecules used in the liquid crystal composition of the present invention include nematic liquid crystal molecules having crosslinkability (crosslinkable nematic liquid crystal molecules). Examples of the crosslinkable nematic liquid crystal molecules include monomers, oligomers, and polymers having at least one polymerizable group such as a (meth) acryloyl group, an epoxy group, an octacene group, and an isocyanate group in one molecule. More specifically, as such a crosslinkable liquid crystal molecule, one compound (compound (I)) of the compounds represented by the general formula (1) shown in the following chemical formula 1 is used. One of the compounds represented by the general formula (2) shown (compound (II)) or a mixture of two or more, or the compounds shown in chemical formulas 3 and 4 (compound (III)) These compounds, a mixture of two or more kinds, or a mixture of these can be used.

Figure 2008083511
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化1に示す一般式(1)において、R1およびR2は、それぞれに、水素またはメチル基を示すが、架橋性液晶分子が液晶相を示す温度の範囲をより広くするには少なくともR1及びR2のどちらか一方が水素であることが好ましく、両方が水素であることがより好ましい。また一般式(1)におけるX及び一般式(2)のYは、水素、塩素、臭素、ヨウ素、炭素数1〜4のアルキル基、メトキシ基、シアノ基またはニトロ基のいずれであってもよいが、塩素またはメチル基であることが好ましい。また、一般式(1)の分子鎖両端の(メタ)アクリロイロキシ基と芳香環と間のアルキレン基の鎖長を示すaおよびb並びに、一般式(2)におけるdおよびeは、それぞれ個別に2〜12の範囲で任意の整数をとり得るが、4〜10の範囲であることが好ましく、6〜9の範囲であることがさらに好ましい。a=b=0である一般式(1)の化合物(I)またはd=e=0である一般式(2)の化合物(II)は安定性に乏しく、加水分解を受けやすい上に、化合物(I)または(II)自体の結晶性が高い。また、aおよびbあるいはdおよびeがそれぞれ13以上である一般式(1)の化合物(I)または一般式(2)の化合物(II)は、等方相転移温度(TI)が低い。この理由から、これらの化合物は、どちらについても液晶性を安定的に示す温度範囲(液晶相を維持する温度範囲)が狭いものとなり、本発明の液晶組成物に用いるには好ましくない。 In the general formula (1) shown in Chemical formula 1, each of R 1 and R 2 represents hydrogen or a methyl group, but at least R 1 is required to broaden the temperature range in which the crosslinkable liquid crystal molecules exhibit a liquid crystal phase. And R 2 is preferably hydrogen, more preferably hydrogen. X in the general formula (1) and Y in the general formula (2) may be any of hydrogen, chlorine, bromine, iodine, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a methoxy group, a cyano group, or a nitro group. Is preferably a chlorine or methyl group. Moreover, a and b which show the chain length of the alkylene group between the (meth) acryloyloxy group and aromatic ring of the both ends of the molecular chain of General formula (1), and d and e in General formula (2) are respectively 2 Although an arbitrary integer can be taken in the range of -12, it is preferable that it is the range of 4-10, and it is further more preferable that it is the range of 6-9. The compound (I) of the general formula (1) in which a = b = 0 or the compound (II) of the general formula (2) in which d = e = 0 has poor stability and is easily hydrolyzed, and the compound (I) or (II) itself has high crystallinity. Further, the compound (I) of the general formula (1) or the compound (II) of the general formula (2) in which a and b or d and e are each 13 or more has a low isotropic phase transition temperature (TI). For these reasons, both of these compounds have a narrow temperature range (temperature range in which the liquid crystal phase is maintained) that stably exhibits liquid crystallinity, and are not preferable for use in the liquid crystal composition of the present invention.

液晶組成物に配合される架橋性液晶分子として、上記した化1、化2、化3、化4では重合性を備える液晶(重合性液晶)のモノマーを例示したが、重合性液晶のオリゴマーや重合性液晶のポリマー等を用いてもよく、これらについても、上記した化1、化2、化3、化4などのオリゴマーやポリマーなどといった公知なものを適宜選択して用いることができる。   As the crosslinkable liquid crystal molecules blended in the liquid crystal composition, the above-described chemical formula 1, chemical formula 2, chemical formula 3, and chemical formula 4 exemplify liquid crystal (polymerizable liquid crystal) monomers having polymerizable properties. Polymers or the like of polymerizable liquid crystals may be used. Also for these, known ones such as the above-described oligomers and polymers such as Chemical Formula 1, Chemical Formula 2, Chemical Formula 3, and Chemical Formula 4 can be appropriately selected and used.

位相差層の特性を示すリタデーション量及び配向特性は、架橋性液晶分子の複屈折Δnと、位相差層の膜厚により決定されるが、例えば、架橋性液晶分子をホメオトロピック配向させた位相差層を有する光学素子、いわゆる正のCプレートを形成する場合、架橋性液晶分子のΔnは0.03〜0.20程度が好ましく、0.05〜0.15程度が更に好ましい。   The retardation amount and the orientation characteristic indicating the characteristics of the retardation layer are determined by the birefringence Δn of the crosslinkable liquid crystal molecules and the film thickness of the retardation layer. For example, the retardation is obtained by homeotropically aligning the crosslinkable liquid crystal molecules. When forming an optical element having a layer, that is, a so-called positive C plate, Δn of the crosslinkable liquid crystal molecules is preferably about 0.03 to 0.20, and more preferably about 0.05 to 0.15.

本発明の液晶組成物を用いて位相差層を作成する場合においては、液晶組成物における架橋性液晶分子以外の配合物成分は、対配合物換算値で30重量%以下となるように添加することが望ましい。架橋性液晶分子以外の配合物成分が、対配合物換算値で30重量%以上添加されると、架橋性液晶分子の配向性が悪化する虞がある。ただし、このことは、後述するカイラル剤を添加して構成される液晶組成物を用いて所謂負のCプレートを作成するような場合等について、架橋性液晶分子以外の配合物成分が対配合物換算値で30重量%以上添加されて架橋性液晶分子の添加量が70重量%未満になること、を除外するものではない。   In the case of forming a retardation layer using the liquid crystal composition of the present invention, compound components other than the crosslinkable liquid crystal molecules in the liquid crystal composition are added so as to be 30% by weight or less in terms of the compound equivalent. It is desirable. If compound components other than the crosslinkable liquid crystal molecules are added in an amount of 30% by weight or more in terms of the compound, the orientation of the crosslinkable liquid crystal molecules may be deteriorated. However, this means that, in the case where a so-called negative C plate is prepared using a liquid crystal composition constituted by adding a chiral agent to be described later, a compound component other than the crosslinkable liquid crystal molecule is used as a counter compound. It does not exclude that 30% by weight or more in terms of conversion value is added and the addition amount of the crosslinkable liquid crystal molecules is less than 70% by weight.

(本発明における無機微粒子について)
本発明の液晶組成物には無機微粒子が配合される。この無機微粒子としては、その表面が疎水性を示すもの、あるいは親水性を示すものを用いることができる。液晶組成物に配合する際は、疎水性無機微粒子の一種以上、または親水性無機微粒子の一種以上を用いる。即ち、上記無機微粒子の具体的例示を以下に列記するが、それらは、1種のみで用いてもよいし、任意に選択された複数種を用いてもよい。ただし、液晶組成物を溶解させ液晶組成物溶液とする際に用いる溶媒との親和性の問題から、親水性無機微粒子と疎水性無機微粒子とを混合して配合することは望ましくない。
(Inorganic fine particles in the present invention)
The liquid crystal composition of the present invention contains inorganic fine particles. As the inorganic fine particles, those having a hydrophobic surface or a hydrophilic surface can be used. When blended in the liquid crystal composition, one or more hydrophobic inorganic fine particles or one or more hydrophilic inorganic fine particles are used. That is, specific examples of the inorganic fine particles are listed below, but they may be used alone or in a plurality of arbitrarily selected types. However, it is not desirable to mix and mix the hydrophilic inorganic particles and the hydrophobic inorganic fine particles because of the problem of affinity with the solvent used when dissolving the liquid crystal composition to obtain the liquid crystal composition solution.

本発明において用いられる無機材料よりなる微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化カルシウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウムまたは酸化アンチモン等が挙げられる。ITO、ATO等の導電性を有する無機微粒子を用いることで帯電防止性を兼ねることもできる。   Examples of the fine particles made of an inorganic material used in the present invention include silica, alumina, titania, zirconia, calcium oxide, tin oxide, indium oxide, cadmium oxide, and antimony oxide. By using conductive inorganic fine particles such as ITO and ATO, antistatic properties can also be achieved.

より具体的なシリカ微粒子の例としては、その表面性状が疎水性の微粒子としては、例えば、日本アエロジル社製の市販品シリカ粒子AEROSIL50、AEROSIL200、OX50、RM50、RY200、R−805、R−976、R−974、R−972、R−812、R−809、ヘキスト社製のHDKH−2000、HVK21、HVK−2150、H−2000/4、H−2050EP、H−200、キャボット社製の市販品TS−720、TS−530、TS−610、H−5、MS−5、日産化学社製のMEK−ST、スノーテックOL等が挙げられる。またその表面性状が親水性の微粒子としては、日本アエロジル社製の市販品シリカ粒子90G、200V、300CF等が挙げられる。   As more specific examples of silica fine particles, the fine particles whose surface properties are hydrophobic include, for example, commercially available silica particles AEROSIL50, AEROSIL200, OX50, RM50, RY200, R-805, R-976 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. , R-974, R-972, R-812, R-809, Hoechst's HDKH-2000, HVK21, HVK-2150, H-2000 / 4, H-2050EP, H-200, commercially available from Cabot Products TS-720, TS-530, TS-610, H-5, MS-5, MEK-ST manufactured by Nissan Chemical Co., Snowtech OL and the like. Examples of the fine particles having hydrophilic surface properties include commercially available silica particles 90G, 200V, and 300CF manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.

またより具体的なチタン微粒子の例としては、その表面性状が疎水性の微粒子としては、例えば、日本アエロジル社製の市販品T−805、テイカ社製の市販品MT−100S、MT−100T、チタン工業社製のST−455、石原産業社製の市販品TTO−51C、TTO−55C、日産化学社製の市販品MEK−ST、MIBK−ST等が挙げられる。またその表面性状が親水性の微粒子としては、例えば、日本アエロジル社製の市販品P25、テイカ社製の市販品MT−100SA、MT−500H、MT−500SAS、MT−600SA、チタン工業社製ST−495M、石原産業社製の市販品TTO−51A、TTO−55A、日産化学社製の市販品MA−ST−M、IPA−ST等が挙げられる。   Further, as examples of more specific titanium fine particles, as the fine particles whose surface properties are hydrophobic, for example, commercially available product T-805 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., commercially available products MT-100S and MT-100T manufactured by Teika Co., Ltd. Examples include ST-455 manufactured by Titanium Industry Co., Ltd., commercial products TTO-51C and TTO-55C manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., and commercial products MEK-ST and MIBK-ST manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. Examples of the fine particles having hydrophilic surface properties include, for example, commercially available product P25 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., commercially available products MT-100SA, MT-500H, MT-500SAS, MT-600SA manufactured by Teika, and ST manufactured by Titanium Industry Co., Ltd. -495M, commercial products manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. TTO-51A, TTO-55A, commercial products manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. MA-ST-M, IPA-ST, and the like.

またより具体的なアルミナ微粒子の例としては、例えば、日本アエロジル社製の市販品Alu C(親水性)が挙げられる。   As a more specific example of alumina fine particles, for example, a commercial product Alu C (hydrophilic) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. may be mentioned.

尚、無機微粒子を表面処理して、その表面性状を疎水性とする方法は、従来公知の方法であれば、適宜採用することができる。例えば、カップリング剤等を用いて化学的に微粒子の表面をCH3グループで覆う処理を行うことができる。また同様に、微粒子を表面処理して、その表面性状を親水性とする方法についても、従来公知の方法を適宜採用してよい。 In addition, as long as the method of surface-treating inorganic fine particles and making the surface property hydrophobic is a conventionally well-known method, it can employ | adopt suitably. For example, the surface of the fine particles can be chemically covered with a CH 3 group using a coupling agent or the like. Similarly, a conventionally known method may be appropriately employed as a method for surface-treating fine particles to make the surface property hydrophilic.

上記無機微粒子と、本発明の液晶組成物を溶解させ液晶組成物溶液を調製する際に用いられる溶媒との関係においては、特に好ましい組合せが存在する。即ち、溶媒として有機系溶剤を用いる場合には、特に疎水性無機微粒子が配合された液晶組成物を用いることが望ましく、一方、アルコール系などの親水性基と親和性の高い溶剤を用いる場合には、特に親水性無機微粒子が配合された液晶組成物を用いることが望ましい。   A particularly preferred combination exists in the relationship between the inorganic fine particles and the solvent used in preparing the liquid crystal composition solution by dissolving the liquid crystal composition of the present invention. That is, when an organic solvent is used as a solvent, it is particularly desirable to use a liquid crystal composition in which hydrophobic inorganic fine particles are blended. On the other hand, when a solvent having a high affinity with a hydrophilic group such as an alcohol is used. In particular, it is desirable to use a liquid crystal composition containing hydrophilic inorganic fine particles.

本願発明の液晶組成物は、主として位相差制御機能を発揮する位相差層を形成するために用いられるため、該液晶組成物に添加される無機微粒子は、光透過性が優れ、あるいは光散乱の原因とならないことが望ましい。この観点から、透過性に優れるシリカ微粒子が好ましい。尚、本発明において「シリカ」とは、純粋な化学種としての二酸化ケイ素(SiO2)を含み、さらにケイ素の存在状態にかかわりなく、試料中に含まれる全ケイ素分、例えばケイ酸塩、ケイ酸、二酸化ケイ素等の総称を意味する。 Since the liquid crystal composition of the present invention is mainly used to form a retardation layer that exhibits a retardation control function, the inorganic fine particles added to the liquid crystal composition have excellent light transmittance or light scattering. It is desirable not to cause it. From this viewpoint, silica fine particles having excellent permeability are preferable. In the present invention, “silica” includes silicon dioxide (SiO 2 ) as a pure chemical species, and further, regardless of the presence of silicon, the total silicon content contained in the sample, for example, silicate, silica This is a general term for acids, silicon dioxide, and the like.

本発明に用いられる微粒子は、その平均粒子径が500nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより望ましく、50nm以下であることがさらに望ましく、20nm以下であることが特に好ましい。
微粒子の平均粒子径が大きくなると、液晶組成物に含有される架橋性液晶分子の配向が乱れる虞がある。しかしかかる場合には、以下の方法によりこの問題を解消しうる。即ち、架橋性液晶分子の予定する配向を良好にもたらすための手段として、配向膜を設け、あるいは助剤等を添加することができる。より具体的には、例えば、架橋性液晶分子をホメオトロピック配向させる場合には、後述する垂直配向助剤や、シランカップリング剤等を液晶組成物にさらに添加することが有効である。
架橋性液晶分子の配向の乱れの問題は、特に微粒子の平均粒子径が500nmを上回るときに生じることが多いが、500nm以下の平均粒子径を示す微粒子を本発明の液晶組成物に用いる場合であっても、より良好な配向を示す位相差層を得るために、上述する配向助剤の添加等の配向を助ける手段を用いてもよい。
The fine particles used in the present invention preferably have an average particle size of 500 nm or less, more preferably 100 nm or less, still more preferably 50 nm or less, and particularly preferably 20 nm or less.
When the average particle diameter of the fine particles is increased, the orientation of the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal composition may be disturbed. However, in such a case, this problem can be solved by the following method. That is, as a means for satisfactorily bringing the planned alignment of the crosslinkable liquid crystal molecules, an alignment film can be provided, or an auxiliary agent or the like can be added. More specifically, for example, when the crosslinkable liquid crystal molecules are homeotropically aligned, it is effective to further add a vertical alignment aid, a silane coupling agent, and the like described later to the liquid crystal composition.
The problem of disorder of the orientation of the crosslinkable liquid crystal molecules often occurs particularly when the average particle diameter of the fine particles exceeds 500 nm. However, when the fine particles having an average particle diameter of 500 nm or less are used in the liquid crystal composition of the present invention. Even in such a case, in order to obtain a retardation layer exhibiting better orientation, means for assisting orientation such as addition of the above-described orientation aid may be used.

本発明の液晶分子における無機微粒子の配合量は、対配合物換算値で1重量%以上20重量%以下であることが望ましい。
特に上記配合量の上限は、対配合物換算値で好ましくは20重量%以下、より好ましくは15重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下、特に好ましくは6重量%以下であることが望ましい。尚、無機微粒子の配合量が多くなると微粒子同士の凝集が起こり、これにより位相差層の硬度向上効果が所期の目的どおりに得られない可能性がある。かかる凝集の現象は、特に微粒子を15重量%を上回る量で液晶組成物に配合した際に多く見られる傾向にある。上記凝集は、公知の分散剤を液晶組成物にさらに添加させることによって防止し得る。凝集の問題がなく、この観点からは分散剤の添加を必要としないという理由からは、特に微粒子の配合量は、15重量%以下、特には6重量%以下であることが好ましい。
The compounding amount of the inorganic fine particles in the liquid crystal molecules of the present invention is preferably 1% by weight or more and 20% by weight or less in terms of the compound equivalent.
In particular, the upper limit of the blending amount is preferably 20% by weight or less, more preferably 15% by weight or less, still more preferably 10% by weight or less, and particularly preferably 6% by weight or less in terms of the amount of the compound. In addition, when the compounding quantity of inorganic fine particle increases, aggregation of fine particles will occur, and there exists a possibility that the hardness improvement effect of a phase difference layer may not be obtained as intended. Such a phenomenon of aggregation tends to be frequently observed particularly when the fine particles are blended in the liquid crystal composition in an amount exceeding 15% by weight. The aggregation can be prevented by further adding a known dispersant to the liquid crystal composition. From the viewpoint that there is no problem of agglomeration and the addition of a dispersant is not necessary from this point of view, the blending amount of the fine particles is preferably 15% by weight or less, particularly 6% by weight or less.

一方、本発明における微粒子の配合量の下限は、対配合物換算値で好ましくは1重量%以上、より好ましくは1.5重量%以上、さらに好ましくは2重量%以上、特に好ましくは3重量%以上である。上記配合量が1重量%程度であっても、これを用いて形成された位相差層の硬度を向上させる効果は得られるが、用いる微粒子によっては、架橋性液晶分子の予定する配向を乱し、光学特性を低下させる場合がある。したがって、位相差層の硬度向上効果が得られ、且つ良好な光学特性を維持するという観点からは、微粒子の配合量は、1.5重量%以上が好ましく、3重量%以上であることがより好ましい。   On the other hand, the lower limit of the amount of fine particles in the present invention is preferably 1% by weight or more, more preferably 1.5% by weight or more, still more preferably 2% by weight or more, and particularly preferably 3% by weight in terms of the amount of the compound. That's it. Even if the blending amount is about 1% by weight, the effect of improving the hardness of the retardation layer formed using the same can be obtained, but depending on the fine particles used, the expected alignment of the crosslinkable liquid crystal molecules may be disturbed. In some cases, the optical characteristics are deteriorated. Therefore, from the viewpoint of obtaining the effect of improving the hardness of the retardation layer and maintaining good optical properties, the blending amount of the fine particles is preferably 1.5% by weight or more, and more preferably 3% by weight or more. preferable.

(シランカップリング剤について)
本発明の液晶組成物にはシランカップリング剤を配合することができる。シランカップリング剤としては、主として、スルフィド基を含有するシランカップリング剤、メルカプト基を含有するシランカップリング剤、アミノ基を含有するシランカップリング剤又は(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤の1種又は2種以上を用いることができる。
(About silane coupling agents)
A silane coupling agent can be blended in the liquid crystal composition of the present invention. As the silane coupling agent, mainly, a silane coupling agent containing a sulfide group, a silane coupling agent containing a mercapto group, a silane coupling agent containing an amino group, or a silane coupling agent having a (meth) acryloyl group. 1 type (s) or 2 or more types can be used.

ところで、液晶組成物に含有される架橋性液晶分子は、該液晶組成物を基材上面、あるいは配向膜上に直接塗布した後、光照射、あるいは熱処理などにより重合反応が起こり、これによって互いに架橋し、所望の配向を示す。ここで、該液晶組成物、或いはこれを基材上に塗布して形成される塗布膜中に、一定の大きさの混入物が存在する結果、該混入物が、位相差層を構成する架橋性液晶分子の配向を乱す場合がある。
従って本発明の液晶組成物において、無機微粒子の存在により、該液晶組成物に含有される架橋性液晶分子の配向を乱す虞がある場合には、上記無機微粒子の粒子径や、表面処理等の種々の要素を勘案して微粒子を決定することが望ましい。あるいは、別の手段として、上記シランカップリング剤を添加することにより用いられる無機微粒子の選択の幅を広げることが可能である。
By the way, the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal composition are subjected to a polymerization reaction by light irradiation or heat treatment after the liquid crystal composition is directly applied on the upper surface of the substrate or the alignment film, thereby cross-linking each other. And exhibit the desired orientation. Here, as a result of the presence of contaminants of a certain size in the liquid crystal composition or a coating film formed by coating the liquid crystal composition on a substrate, the contaminants form a cross-linking that constitutes the retardation layer. The orientation of the liquid crystalline molecules may be disturbed.
Therefore, in the liquid crystal composition of the present invention, when there is a possibility that the alignment of the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal composition is disturbed due to the presence of the inorganic fine particles, the particle diameter of the inorganic fine particles, surface treatment, etc. It is desirable to determine the fine particles in consideration of various factors. Alternatively, as another means, it is possible to broaden the selection range of the inorganic fine particles used by adding the silane coupling agent.

即ち、本発明者らは、架橋性液晶分子を含有する液晶組成物に上記シランカップリング剤を添加すると、該液晶組成物を用いて位相差層を形成する際に、該位相差層を構成する架橋性液晶分子を非常に良好に配向させることができるという知見を得ている(例えば、特願2006−164105号)。該知見をもとに、本発明者らがさらに鋭意研究した結果、上記混入物が存在した場合であっても、上記シランカップリング剤が予め添加された液晶組成物であれば、上述する配向の乱れを抑制できるということがわかった。
したがって、本発明の液晶組成物へのシランカップリング剤の添加は、無機微粒子を含有する本発明の液晶組成物を用いて形成される位相差層において、該位相差層の硬度を向上させ、且つ架橋性液晶分子の配向が良好に示されるために、用いられる無機微粒子の選択の幅を広げるという有利な結果をもたらす。
That is, when the silane coupling agent is added to a liquid crystal composition containing a crosslinkable liquid crystal molecule, the inventors configure the retardation layer when forming the retardation layer using the liquid crystal composition. It has been found that crosslinkable liquid crystal molecules can be aligned very well (for example, Japanese Patent Application No. 2006-164105). Based on this knowledge, the present inventors conducted further diligent research. As a result, even if the above-mentioned contaminants are present, the above-described alignment can be used as long as the liquid crystal composition has the silane coupling agent added in advance. It was found that the disturbance of the can be suppressed.
Therefore, the addition of the silane coupling agent to the liquid crystal composition of the present invention improves the hardness of the phase difference layer in the phase difference layer formed using the liquid crystal composition of the present invention containing inorganic fine particles, In addition, since the orientation of the crosslinkable liquid crystal molecules is well shown, an advantageous result of widening the selection range of the inorganic fine particles to be used is brought about.

本発明に用いられるシランカップリング剤の具体的な例として、メルカプト系シランカップリング剤としては、例えば、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学社製KBM−802)、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製KBM−803、東芝シリコーン社製TSL8380)、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン(Gelest社製SIM6475.0)、11−メルカプトウンデシルトリメトキシシラン(Gelest社製SIM6480.0)、メルカプトメチルメチルジエトキシシラン(Gelest社製SIM6473.0)、S−(オクタノイル)メルカプトプロピルトリエトキシシラン(Gelest社製SIM6704.0)等を挙げることができる。
またスルフィド系シランカップリング剤としては、例えば、ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]テトラスルフィド(信越化学社製KBE−846)、ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]ジスルフィド(Gelest社製SIB1824.6)、ビス[m-(2−トリエトキシシリルエチル)トリル]ポリスルフィド(Gelest社製SIB1820.5)等を挙げることができる。
またアミノ系シランカップリング剤としては、例えば、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学社製KBM−602、東芝シリコーン社製TSL8345)、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製KBM−603、東芝シリコーン社製TSL8340)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学社製KBE−603、東芝シリコーン社製TSL8331)、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製KBM−903)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学社製KBE−903)、3−トリエトキシシリル−N−(1、3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン(信越化学社製KBE−9103)、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製KBM−573)等を挙げることができる。
また(メタ)アクリロイル系シランカップリング剤としては、例えば、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学社製KBM−502、東芝シリコーン社製TSL8375)、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製KBM−503、東芝シリコーン社製TSL8370)、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン(信越化学社製KBE−502)、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン(信越化学社製KBE−503)、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学社製KBM−5103)、(3−アクリロキシプロピル)トリメトキシシラン(Gelest社製SIA0200.0)、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン(Gelest社製6482.0)、メタクリロキシメチルトリメトキシシラン(Gelest社製6483.0)等を挙げることができる。
シランカップリング剤は同系の異なる2種以上、あるいは異なる系の2種以上を組み合わせて用いることができるが、本発明において用いるシランカップリング剤として、特に位相差層における架橋性液晶分子の垂直配向を良好に実現させるという観点からは、アミノ基を有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。
Specific examples of the silane coupling agent used in the present invention include, for example, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane (KBM-802 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 3-mercaptopropyltrimethoxy as mercapto-based silane coupling agents. Silane (KBS-803 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., TSL8380 manufactured by Toshiba Silicone), 3-mercaptopropyltriethoxysilane (SIM6475.0 manufactured by Gelest), 11-mercaptoundecyltrimethoxysilane (SIM6480.0 manufactured by Gelest), Examples thereof include mercaptomethylmethyldiethoxysilane (SIM 6473.0 manufactured by Gelest), S- (octanoyl) mercaptopropyltriethoxysilane (SIM 6704.0 manufactured by Gelest), and the like.
Examples of the sulfide-based silane coupling agent include bis [3- (triethoxysilyl) propyl] tetrasulfide (KBE-846 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), bis [3- (triethoxysilyl) propyl] disulfide (Gelest). SIB1824.6), bis [m- (2-triethoxysilylethyl) tolyl] polysulfide (SIB1820.5 manufactured by Gelest), and the like.
Examples of the amino silane coupling agent include N-2 (aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane (KBM-602 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., TSL8345 manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.), N-2 (aminoethyl) 3 -Aminopropyltrimethoxysilane (KBE-603 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., TSL8340 manufactured by Toshiba Silicone), 3-aminopropyltriethoxysilane (KBE-603 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., TSL8331 manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.), 3-aminopropyltri Methoxysilane (Shin-Etsu Chemical KBM-903), 3-aminopropyltriethoxysilane (Shin-Etsu Chemical KBE-903), 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine (Shin-Etsu) Chemicals KBE-9103), N-phenyl-3- Mino trimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM-573), and the like.
Examples of the (meth) acryloyl-based silane coupling agent include 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane (KBM-502 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., TSL8375 manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.), 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). KBM-503 manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. TSL8370), 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane (KBE-502 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 3-methacryloxypropyltriethoxysilane (KBE-503 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 3-acryloxypropyltrimethoxysilane (KBE-5103 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), (3-acryloxypropyl) trimethoxysilane (SIA0200.0 manufactured by Gelest), methacryloxymethyltriethoxysilane (64 manufactured by Gelest) 2.0), it can be exemplified methacryloxy methyl trimethoxy silane (Gelest Inc. 6483.0) or the like.
Two or more different silane coupling agents or a combination of two or more different silane coupling agents can be used. As the silane coupling agent used in the present invention, the vertical alignment of crosslinkable liquid crystal molecules, particularly in the retardation layer. From the standpoint of realizing the above well, it is preferable to use a silane coupling agent having an amino group.

スルフィド基を含有するシランカップリング剤、(メタ)アクリロイル基を有するシランカップリング剤、メルカプト基を含有するシランカップリング剤のいずれか1種又は2種以上を併用する場合、組成物中の配合量は、対配合物換算値で1〜20重量%となるように添加してよいが、1〜10重量%、より好ましくは1〜5重量%となるように添加する。
尚、本明細書の以下の記載において、特に断りなく「重量%」と記載するときは、本発明の組成物における対配合物換算値を意味するものとする。上記シランカップリング剤を1重量%以上添加することによって、位相差層に十分な配向安定性を付与することが可能であり、また添加量を20重量%以下とすることで、シランカップリング剤の添加により位相差層中の液晶分子の配向不良、あるいは位相差層の電気信頼性の低下を無視できる程度に抑えることができる。
本発明の液晶組成物に用いられる架橋性液晶分子とシランカップリング剤との配合比は、好ましくは、架橋性液晶分子100重量部に対し、シランカップリング剤2.0重量部〜9.5重量部である。
When one or more of a silane coupling agent containing a sulfide group, a silane coupling agent having a (meth) acryloyl group, and a silane coupling agent containing a mercapto group are used in combination, the formulation in the composition The amount may be added so as to be 1 to 20% by weight in terms of the compound, but it is added so as to be 1 to 10% by weight, more preferably 1 to 5% by weight.
In addition, in the following description of this specification, when it describes as "weight%" without a notice, it shall mean the conversion value with respect to a compound in the composition of this invention. By adding 1% by weight or more of the silane coupling agent, it is possible to impart sufficient alignment stability to the retardation layer, and when the addition amount is 20% by weight or less, the silane coupling agent Thus, it is possible to suppress the alignment failure of the liquid crystal molecules in the retardation layer or the decrease in the electrical reliability of the retardation layer to a negligible level.
The compounding ratio of the crosslinkable liquid crystal molecules and the silane coupling agent used in the liquid crystal composition of the present invention is preferably 2.0 parts by weight to 9.5 parts of the silane coupling agent with respect to 100 parts by weight of the crosslinkable liquid crystal molecules. Parts by weight.

上記アミノ系シランカップリング剤の配合量は、一般的には、対配合物換算値で0.01〜20重量%、好ましくは0.01〜5重量%、さらに好ましくは0.01〜2重量%、特に好ましくは0.1〜2重量%となるような量とする。上記シランカップリング剤を0.01重量%以上添加することによって、位相差層に十分な配向安定性を付与することが可能であり、また添加量を20重量%以下とすることで、シランカップリング剤の添加により位相差層中の液晶分子の配向不良、あるいは位相差層の電気信頼性の低下を無視できる程度に抑えることができる。
本発明の液晶組成物に用いられる架橋性液晶分子とシランカップリング剤との配合比は、好ましくは、架橋性液晶分子100重量部に対し、シランカップリング剤0.5重量部〜5.5重量部である。
The amount of the amino silane coupling agent is generally 0.01 to 20% by weight, preferably 0.01 to 5% by weight, and more preferably 0.01 to 2% by weight in terms of the compound. %, Particularly preferably 0.1 to 2% by weight. By adding 0.01% by weight or more of the silane coupling agent, it is possible to impart sufficient alignment stability to the retardation layer, and by adding 20% by weight or less, By adding the ring agent, it is possible to suppress a poor alignment of liquid crystal molecules in the retardation layer or a decrease in electrical reliability of the retardation layer to a negligible level.
The compounding ratio of the crosslinkable liquid crystal molecules and the silane coupling agent used in the liquid crystal composition of the present invention is preferably 0.5 parts by weight to 5.5 parts by weight of the silane coupling agent with respect to 100 parts by weight of the crosslinkable liquid crystal molecules. Parts by weight.

(重合開始剤について)
液晶組成物には、通常は、光重合開始剤などの重合開始剤が配合される。光重合開始剤としては、ラジカル重合性開始剤を使用することができる。ラジカル重合性開始剤は紫外線のエネルギーによりフリーラジカルを発生する化合物であって、例えばベンゾイン、ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン誘導体又はそれらのエステルなどの誘導体;キサントン並びにチオキサントン誘導体;クロロスルフォニル、クロロメチル多核芳香族化合物、クロロメチル複素環式化合物、クロロメチルベンゾフェノン類などの含ハロゲン化合物;トリアジン類;フルオレノン類;ハロアルカン類;光還元性色素と還元剤とのレドックスカップル類;有機硫黄化合物;過酸化物等が挙げられる。また、光重合開始剤としては、イルガキュアー184、イルガキュアー369、イルガキュアー651、イルガキュアー907(いずれもチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)、ダロキュアー(メルク社製)、アデカ1717(旭電化工業株式会社製)、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール(黒金化成株式会社製)等のケトン系、ビイミダゾール系化合物等が好ましい。これらの重合開始剤は、1種のみ又は2種以上を組み合わせて用いることができる。2種以上を併用する場合には、吸収分光特性を阻害しないように、吸収波長の異なる重合開始剤を組み合わせるのが好ましい。
(About polymerization initiator)
In the liquid crystal composition, a polymerization initiator such as a photopolymerization initiator is usually blended. As the photopolymerization initiator, a radical polymerizable initiator can be used. Radical polymerizable initiators are compounds that generate free radicals by the energy of ultraviolet rays, for example, benzophenone derivatives such as benzoin and benzophenone or derivatives thereof; xanthone and thioxanthone derivatives; chlorosulfonyl, chloromethyl polynuclear aromatic compounds Halogen-containing compounds such as chloromethyl heterocyclic compounds and chloromethylbenzophenones; triazines; fluorenones; haloalkanes; redox couples of a photoreductive dye and a reducing agent; organic sulfur compounds; It is done. As photopolymerization initiators, Irgacure 184, Irgacure 369, Irgacure 651, Irgacure 907 (all manufactured by Ciba Specialty Chemicals), Darocur (Merck), Adeka 1717 (Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) Company-made), 2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,5,4′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole (manufactured by Kurokin Kasei Co., Ltd.), etc. Etc. are preferred. These polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types together, it is preferable to combine polymerization initiators having different absorption wavelengths so as not to inhibit the absorption spectral characteristics.

光重合開始剤は、液晶組成物中の架橋性液晶分子の配向性能を損なわない範囲で添加することが必要であり、一般的には、対配合物換算値で0.01〜15重量%、好ましくは0.1〜12重量%、より好ましくは0.5〜10重量%となるように添加される。   The photopolymerization initiator needs to be added within a range that does not impair the alignment performance of the crosslinkable liquid crystal molecules in the liquid crystal composition, and is generally 0.01 to 15% by weight in terms of the formulation, Preferably, it is added in an amount of 0.1 to 12% by weight, more preferably 0.5 to 10% by weight.

尚、液晶組成物には、重合禁止剤も添加されることがあるが、これにより液晶組成物の保存安定性をより向上させることができる。また、液晶組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で光重合開始剤の他に、増感剤、界面活性剤なども適宜添加することができる。   In addition, although a polymerization inhibitor may be added to the liquid crystal composition, the storage stability of the liquid crystal composition can be further improved. In addition to the photopolymerization initiator, a sensitizer, a surfactant and the like can be appropriately added to the liquid crystal composition as long as the object of the present invention is not impaired.

(位相差層について)
本発明の液晶組成物は、基材上に直接塗布し、該液晶組成物中に含有される架橋性液晶分子を架橋させることによって、複屈折率の制御機能を有する位相差層を形成することができる。上記基材の塗布面側は、光透過性を有する基板面であってもよいし、あるいは他の構成層、例えば着色層面、あるいは配向膜面などであってもよい。そして、光透過性を有する基板上に、着色層と位相差層とが、この順で、あるいは逆順で形成されることによって、本発明のカラーフィルタが形成される。上記カラーフィルタは、液晶表示装置においてカラー化を可能とするとともに、複屈折率の制御機能を発揮する光学素子として用いることができる。尚、本発明のカラーフィルタには、上記基板、位相差層、着色層以外の層が、更に積層されることを除外するものではない。
(About retardation layer)
The liquid crystal composition of the present invention is applied directly on a substrate, and a cross-linkable liquid crystal molecule contained in the liquid crystal composition is crosslinked to form a retardation layer having a birefringence control function. Can do. The coated surface side of the base material may be a light-transmitting substrate surface, or may be another constituent layer such as a colored layer surface or an alignment film surface. Then, the color filter of the present invention is formed by forming the colored layer and the retardation layer in this order or in the reverse order on the substrate having optical transparency. The color filter can be used as an optical element that enables colorization in a liquid crystal display device and exhibits a birefringence control function. The color filter of the present invention does not exclude that layers other than the substrate, the retardation layer, and the colored layer are further laminated.

本発明の液晶組成物を用いて、該液晶組成物に含有される架橋性液晶分子を垂直配向(ホメオトロピック配向)させて固定化することにより、液晶分子の光軸が位相差層の法線方向を向くとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を位相差層の法線方向に有する、いわゆる正のCプレートを形成することができる。かかる場合には、該組成物を公知の垂直配向膜を用いることにより組成物中の架橋性液晶分子を垂直配向させることができる。また架橋性液晶分子の垂直配向状態をより安定、確実なものにするため、上記垂直配向膜と組み合わせて、あるいは単独で、液晶組成物に更に垂直配向助剤が配合されていてもよい。
上記垂直配向助剤は、架橋性液晶分子をホメオトロピック配向させる場合に、架橋性液晶分子の配向状態をより安定、確実なものにする効果を奏するものである。上記垂直配向助剤としては、垂直に整列したアルキル鎖またはフルオロカーボン鎖を有する表面カップリング剤、例えばレシチンまたは第四級アンモニウム界面活性剤、例えばHTAB(ヘキサデシル−トリメチルアンモニウムブロミド)、DMOAP(N,N−ジメチル−N−オクタデシル−3−アミノプロピルトリメトキシシリルクロリド)またはN−パーフルオロオクチルスルホニル−3−アミノプロピルトリメチルアンモニウムヨージド、シランポリマー、長鎖アルキルアルコールなどを具体的に挙げることができる。
By using the liquid crystal composition of the present invention and fixing the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal composition by vertical alignment (homeotropic alignment), the optical axis of the liquid crystal molecules is normal to the retardation layer. It is possible to form a so-called positive C plate that faces the direction and has an extraordinary ray refractive index larger than the ordinary ray refractive index in the normal direction of the retardation layer. In such a case, the crosslinkable liquid crystal molecules in the composition can be vertically aligned by using a known vertical alignment film. In order to make the vertical alignment state of the crosslinkable liquid crystal molecules more stable and reliable, a vertical alignment assistant may be further added to the liquid crystal composition in combination with the above vertical alignment film or alone.
The vertical alignment aid has an effect of making the alignment state of the crosslinkable liquid crystal molecules more stable and reliable when the crosslinkable liquid crystal molecules are homeotropically aligned. The vertical alignment aids include surface coupling agents having vertically aligned alkyl or fluorocarbon chains, such as lecithin or quaternary ammonium surfactants such as HTAB (hexadecyl-trimethylammonium bromide), DMOAP (N, N Specific examples include (dimethyl-N-octadecyl-3-aminopropyltrimethoxysilyl chloride) or N-perfluorooctylsulfonyl-3-aminopropyltrimethylammonium iodide, silane polymer, and long-chain alkyl alcohol.

垂直配向助剤は、対配合物換算値で0.1〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%となるように配合される。特に好ましい垂直配向助剤の配合量は、対配合物換算値で0.8〜2重量%となる量である。配合物成分全重量に対する垂直配向助剤の含有率が重量比率で0.1重量%未満の場合、液晶組成物に含まれる架橋性液晶分子に対するホメオトロピック配向性の付与に十分に寄与しない場合があり、また10重量%を超える場合は、液晶組成物における架橋性液晶分子の配向性能が却って阻害され、架橋性液晶分子同士を架橋重合させて液晶組成物を硬化させる際に、硬化速度の低下や架橋密度の低下をきたすといった問題を生じる虞がある。   The vertical alignment aid is blended so as to be 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, in terms of the compound. The blending amount of the vertical alignment aid is particularly preferably 0.8 to 2% by weight in terms of blending value. When the content of the vertical alignment aid relative to the total weight of the composition component is less than 0.1% by weight, it may not sufficiently contribute to imparting homeotropic alignment to the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal composition. Yes, when the content exceeds 10% by weight, the alignment performance of the crosslinkable liquid crystal molecules in the liquid crystal composition is disturbed, and when the liquid crystal composition is cured by crosslinking polymerization of the crosslinkable liquid crystal molecules, the curing rate decreases. There is a risk of causing problems such as lowering the crosslink density.

また上記正のCプレートを作成する場合には、本発明の液晶組成物において上述するシランカップリング剤の配合による配向性向上効果が特に良好であり、さらに該シランカップリング剤と上記垂直配向助剤とを両方配合させてもよい。上記垂直配向助剤及び/またはシランカップリング剤が配合された液晶組成物によれば、該液晶組成物を用いて位相差層を形成した際に、非常に安定して良好なホメオトロピック配向が得られるため、位相差層の配向を促すための配向膜の形成を省略することが可能であり、工程数の減少、層厚を薄膜化の点でも有利である。   Further, when the positive C plate is prepared, the effect of improving the alignment by the above-described blending of the silane coupling agent in the liquid crystal composition of the present invention is particularly good, and the silane coupling agent and the vertical alignment aid are further improved. Both agents may be blended. According to the liquid crystal composition in which the vertical alignment aid and / or the silane coupling agent is blended, when the retardation layer is formed using the liquid crystal composition, a very stable and good homeotropic alignment is obtained. Therefore, the formation of an alignment film for promoting the alignment of the retardation layer can be omitted, which is advantageous in terms of reducing the number of steps and reducing the layer thickness.

また本発明の液晶組成物を用いて形成される位相差層を、架橋性液晶分子の光軸が位相差層と並行するとともに常光線屈折率よりも大きな異常光線屈折率を位相差層の面内方向に有する、いわゆる正のAプレートとして形成することができる。かかる場合、ラビング処理などを施した水平配向膜による配向規制力を架橋性液晶分子に負荷するか、または空気界面に対する架橋性液晶分子の表面自由エネルギーを抑制するためのレベリング剤を位相差層用液晶組成物に添加することで該分子を水平配向させることができる。   Further, the retardation layer formed by using the liquid crystal composition of the present invention has an extraordinary ray refractive index larger than the ordinary ray refractive index while the optical axis of the crosslinkable liquid crystal molecules is parallel to the retardation layer. It can be formed as a so-called positive A plate having an inward direction. In such a case, a leveling agent is applied to the phase difference layer to suppress the surface free energy of the crosslinkable liquid crystal molecules with respect to the air interface by applying the alignment regulating force by the horizontal alignment film subjected to the rubbing treatment to the crosslinkable liquid crystal molecules. By adding to the liquid crystal composition, the molecules can be horizontally aligned.

さらにまた本発明の液晶組成物を用いて、架橋性液晶分子の光軸が位相差層と並行するとともに常光線屈折率よりも小さな異常光線屈折率を位相差層の法線方向に有する、いわゆる負のCプレートを作成することができる。上記負のCプレートは、該液晶組成物に含有される架橋性液晶分子にコレステリック規則性を付与してカイラルネマチック液晶構造を実現させた位相差層を意味する。具体的には、上記正のAプレートと同様に架橋性液晶分子を水平配向させた上に、公知のカイラル剤を添加するとよい。尚、本発明で用いるカイラル剤は、特に架橋性を有することを必須とするものではないが、得られる位相差層の熱安定性等を考慮すると、位相差層用液晶組成物に含まれる架橋性液晶分子と重合し、架橋性液晶分子にコレステリック規則性を付与した状態を固定化することが可能な架橋性能を有するカイラル剤を用いることが好ましい。そのようなカイラル剤としては、特に、その分子構造の両末端に架橋性官能基が存在するものが、位相差層の耐熱性を向上させる上でより好ましい。   Furthermore, by using the liquid crystal composition of the present invention, the optical axis of the crosslinkable liquid crystal molecules is parallel to the retardation layer and has an extraordinary ray refractive index smaller than the ordinary ray refractive index in the normal direction of the retardation layer. A negative C-plate can be created. The negative C plate means a retardation layer in which a chiral nematic liquid crystal structure is realized by imparting cholesteric regularity to crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal composition. Specifically, a known chiral agent may be added after horizontally aligning the crosslinkable liquid crystal molecules in the same manner as the positive A plate. The chiral agent used in the present invention does not necessarily have a crosslinking property, but in consideration of the thermal stability of the obtained retardation layer, the crosslinking contained in the liquid crystal composition for the retardation layer. It is preferable to use a chiral agent having a crosslinking ability that can be immobilized with a state in which the cholesteric regularity is imparted to the crosslinkable liquid crystal molecules by polymerizing with the crosslinkable liquid crystal molecules. As such a chiral agent, those having a crosslinkable functional group at both ends of the molecular structure are more preferable for improving the heat resistance of the retardation layer.

上記カイラル剤としては、分子内に光学活性な部位を有する低分子量化合物で、分子量1500以下の化合物であることが好ましい。また化1に示す化合物(I)、化2に示す化合物(II)や化3、化4に示す化合物(III)と溶液状態或いは溶融状態で相溶性を有し、かつ架橋性ネマチック液晶の分子の液晶性を損なうことなく螺旋ピッチを誘起できるものが好ましい。   The chiral agent is preferably a low molecular weight compound having an optically active site in the molecule and having a molecular weight of 1500 or less. Also, the compound of the compound (I) shown in Chemical formula 1, the compound (II) shown in Chemical formula 2, and the compound (III) shown in Chemical formula 3 and Chemical formula 4 are compatible with each other in a solution state or a molten state, and are crosslinkable nematic liquid crystal molecules. Those capable of inducing a helical pitch without impairing the liquid crystallinity of these are preferred.

本発明で使用可能なカイラル剤としては、例えば1つもしくは2つ以上の不斉炭素を有する化合物、キラルなアミン、キラルなスルフォキシド等のようにヘテロ原子上に不斉点がある化合物、またはクムレン、ビナフトール等の軸不斉を持つ化合物等が挙げられる。選択したカイラル剤の性質によっては、ネマチック規則性の破壊、配向性の低下を招き、また非重合性のカイラル剤の場合には架橋性液晶分子の重合による硬化性能を低下させる事態を招くばかりか、液晶組成物を用いて形成される位相差層の電気的信頼性を低下させる事態を招く虞があり、更に光学活性な部位を有するカイラル剤の多量使用はコストアップを招く。従って本発明で用いるカイラル剤としては、少量でも架橋性液晶分子の配向に螺旋ピッチを誘発させる効果の大きなカイラル剤を選択することが好ましく、特に分子内に軸不斉を有する低分子化合物の使用が好ましい。なお、カイラル剤としては、より具体的には、例えばMerck社製S−811等の市販のものを用いることができる。   Examples of the chiral agent that can be used in the present invention include a compound having one or more asymmetric carbons, a compound having an asymmetric point on a heteroatom such as a chiral amine, a chiral sulfoxide, or the like. And compounds having axial asymmetry such as binaphthol. Depending on the nature of the selected chiral agent, it may cause nematic regularity breakage and orientation degradation, and in the case of non-polymerizable chiral agent, it will not only cause the curing performance to deteriorate due to polymerization of crosslinkable liquid crystal molecules. In addition, there is a risk of reducing the electrical reliability of the retardation layer formed using the liquid crystal composition, and the use of a large amount of a chiral agent having an optically active site increases the cost. Accordingly, as the chiral agent used in the present invention, it is preferable to select a chiral agent having a large effect of inducing a helical pitch in the orientation of the crosslinkable liquid crystal molecules even in a small amount, and in particular, the use of a low molecular compound having axial asymmetry in the molecule. Is preferred. More specifically, as the chiral agent, for example, a commercially available product such as S-811 manufactured by Merck can be used.

カイラル剤の配合量の最適範囲は、螺旋ピッチ誘起能力や、最終的に得ようとする位相差層に含まれる架橋性液晶分子のコレステリック規則性の程度などを考慮して適宜決められ、架橋性液晶分子の種類等により大きく異なる。具体的には、カイラル剤は、一般的に、対配合物換算値で0.01〜30重量%、好ましくは0.1〜20重量%、更に好ましくは0.5〜15重量%となるように配合される。特に好ましいカイラル剤の配合量は、対配合物換算値で1〜15重量%となる量である。配合物成分中におけるカイラル剤の含有率が0.01重量%未満の場合、液晶組成物に含まれる架橋性液晶分子に対して十分にコレステリック規則性を付与できない場合があり、また30重量%を超える場合は、液晶組成物における架橋性液晶分子の配向性能が阻害され、架橋性液晶分子同士を架橋重合させて液晶組成物を硬化させる際に、硬化速度の低下や架橋密度の低下をきたすといった問題を生じる虞がある。   The optimum range of the amount of the chiral agent is appropriately determined in consideration of the ability to induce helical pitch and the degree of cholesteric regularity of the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the finally obtained retardation layer. It varies greatly depending on the type of liquid crystal molecules. Specifically, the chiral agent is generally 0.01 to 30% by weight, preferably 0.1 to 20% by weight, and more preferably 0.5 to 15% by weight in terms of the compound. Is blended into A particularly preferable amount of the chiral agent is 1 to 15% by weight in terms of the compound. When the content of the chiral agent in the composition component is less than 0.01% by weight, the cholesteric regularity may not be sufficiently imparted to the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal composition. In the case of exceeding, the alignment performance of the crosslinkable liquid crystal molecules in the liquid crystal composition is hindered, and when the liquid crystal composition is cured by crosslinking polymerization of the crosslinkable liquid crystal molecules, the curing rate is lowered or the crosslinking density is lowered. May cause problems.

(溶媒について)
本発明の液晶組成物は、これを構成する架橋性液晶分子などの各成分を混合して形成されてもよいし、適宜、溶媒に懸濁や溶解させた状態にして形成されていてもよい。液晶組成物が溶媒に溶解した液晶組成物溶液の状態であると、基材面に対する液晶組成物の塗布性を向上させることができる。上記溶媒としては上述した架橋性液晶やシランカップリング剤等といった配合物成分を溶解することが可能であり、かつ塗布する相手側素材の性能を阻害しないものであれば特に限定されるものではない。
(About solvent)
The liquid crystal composition of the present invention may be formed by mixing components such as the crosslinkable liquid crystal molecules constituting the liquid crystal composition, or may be formed in a state of being suspended or dissolved in a solvent as appropriate. . When the liquid crystal composition is in a state of a liquid crystal composition solution dissolved in a solvent, the coating property of the liquid crystal composition on the substrate surface can be improved. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve compound components such as the above-described crosslinkable liquid crystal and silane coupling agent and does not impair the performance of the counterpart material to be applied. .

上記溶媒としては、具体的には、ベンゼン、トルエン、キシレン、n−ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン等の炭化水素類、メトキシベンゼン、1,2−ジメトキシベンゼン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン等のケトン類、酢酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、t−ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン、モノアセチン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等のアルコール類、フェノール、パラクロロフェノール等のフェノール類等の1種又は2種以上が使用可能である。単一種の溶媒を使用しただけでは、架橋性液晶モノマー等の配合物成分の溶解性が不充分である場合や、塗布する相手方の素材が侵される虞がある場合等には、2種以上の溶媒を混合使用することにより、これらの不都合を回避することができる。上記した溶媒のなかにあって、単独溶媒として好ましいものは、炭化水素系溶媒とグリコールモノエーテルアセテート系溶媒であり、混合溶媒として好ましいものは、エーテル類又はケトン類と、グリコール類とを混合した混合系溶媒である。複屈折率機能層組成液の配合物成分の濃度は、複屈折率機能層組成液に用いる配合物成分の溶媒への溶解性や複屈折率機能層に望まれる層厚み等により異なるが、通常は1〜60重量%、好ましくは3〜40重量%の範囲である。   Specific examples of the solvent include hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, n-butylbenzene, diethylbenzene, and tetralin, ethers such as methoxybenzene, 1,2-dimethoxybenzene, and diethylene glycol dimethyl ether, acetone, and methyl ethyl ketone. , Ketones such as methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 2,4-pentanedione, esters such as ethyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, γ-butyrolactone, 2- Amido solvents such as pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride Halogen solvents such as dichloroethane, tetrachloroethane, trichloroethylene, tetrachloroethylene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene, t-butyl alcohol, diacetone alcohol, glycerin, monoacetin, ethylene glycol, triethylene glycol, hexylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethyl One type or two or more types of alcohols such as cellsolve and butylcellsolve and phenols such as phenol and parachlorophenol can be used. If only one type of solvent is used and the solubility of the compound components such as the crosslinkable liquid crystal monomer is insufficient, or if there is a risk that the material of the other side to be coated may be affected, two or more types of solvents may be used. These disadvantages can be avoided by mixing the solvents. Among the above-mentioned solvents, hydrocarbon solvents and glycol monoether acetate solvents are preferable as the sole solvent, and preferable solvents are ethers or ketones and glycols mixed. It is a mixed solvent. The concentration of the compound component of the birefringence functional layer composition liquid varies depending on the solubility of the compound component used in the birefringence functional layer composition liquid in the solvent and the layer thickness desired for the birefringence functional layer. Is in the range of 1 to 60% by weight, preferably 3 to 40% by weight.

本発明の液晶組成物によれば、これを基板に塗布して位相差層を形成して光学素子となすことができる。この光学素子は、液晶表示装置に組み込まれて視野角を調整するための位相差補償機能を発揮可能な素子として用いることができる。   According to the liquid crystal composition of the present invention, it can be applied to a substrate to form a retardation layer to form an optical element. This optical element can be used as an element that can be incorporated in a liquid crystal display device and can exhibit a phase difference compensation function for adjusting a viewing angle.

また、本発明の液晶組成物によれば、液晶表示装置を構成する部材に直接に位相差層を形成することができ、例えば位相差層は、液晶表示装置を構成するカラーフィルタに設けることができる。このようにしても、位相差層は、液晶表示装置において視野角を調整するための位相差補償機能を発揮することができる。   Further, according to the liquid crystal composition of the present invention, a retardation layer can be directly formed on a member constituting the liquid crystal display device. For example, the retardation layer is provided on a color filter constituting the liquid crystal display device. it can. Even in this case, the retardation layer can exhibit a retardation compensation function for adjusting the viewing angle in the liquid crystal display device.

次に、位相差層を設けたカラーフィルタについて図面に基づき説明する。   Next, a color filter provided with a retardation layer will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明におけるカラーフィルタの一実施態様を示す。
このカラーフィルタ1は、基板2表面上に、ブラックマトリクス5(BM)、赤(R)のサブ画素6、緑(G)のサブ画素7、青(B)のサブ画素8を設けて着色層3を形成して、さらに着色層3の表面に、位相差層4を積層することにより形成される。またさらに、位相差層4の表面に任意の間隔で配列される複数のスペーサ9が形成されてなる。
FIG. 1 shows one embodiment of a color filter in the present invention.
The color filter 1 is provided with a black matrix 5 (BM), a red (R) sub-pixel 6, a green (G) sub-pixel 7, and a blue (B) sub-pixel 8 on the surface of the substrate 2 to provide a colored layer. 3 is formed, and the retardation layer 4 is further laminated on the surface of the colored layer 3. Furthermore, a plurality of spacers 9 arranged at arbitrary intervals are formed on the surface of the retardation layer 4.

基板2は、光透過性を有する透明で光学的に等方性のものであることが好ましいが、必要に応じて光学的に異方性を備えた領域や遮光性を備えた領域を局所的に設けることもできる。また光透過率はカラーフィルタの用途に応じて適宜選定可能である。   The substrate 2 is preferably transparent and optically isotropic with light transmission, but if necessary, a region having optical anisotropy or a region having light shielding properties is locally applied. It can also be provided. The light transmittance can be appropriately selected according to the use of the color filter.

基板2は、具体的には、ガラス、シリコン、もしくは石英等といった無機物質に基づく基材の他、有機物質に基づく基材(有機基材)を用いることができる。有機基材としては例えば、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、もしくはシンジオタクティック・ポリスチレン等、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、もしくはポリエーテルニトリル等、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリシクロヘキセン、もしくはポリノルボルネン系樹脂等、または、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリプロピレン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、もしくは熱可塑性ポリイミド等からなるものを挙げることができるが、一般的なプラスチックからなるものも使用可能である。基板2の厚さについても、用途に応じて、例えば5μm〜3mm程度のものが使用される。   Specifically, the substrate 2 may be a base material (organic base material) based on an organic material in addition to a base material based on an inorganic material such as glass, silicon, or quartz. Examples of organic base materials include acrylic resins such as polymethyl methacrylate, polyamide, polyacetal, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, triacetyl cellulose, or syndiotactic polystyrene, polyphenylene sulfide, polyether ketone, poly Ether ether ketone, fluororesin, or polyether nitrile, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polycyclohexene, polynorbornene resin, or the like, or polysulfone, polyethersulfone, polypropylene, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, Examples thereof include polyether ketones or thermoplastic polyimides. It can be used those composed of specific plastics. Also about the thickness of the board | substrate 2, the thing of about 5 micrometers-3 mm is used according to a use, for example.

基板2上には、予め定められた位置やパターンで、ブラックマトリクス5(BM)が設けられ、さらに、赤(R)のサブ画素6、緑(G)のサブ画素7、青(B)のサブ画素8を順次設けられ、ブラックマトリクス5(BM)と、赤(R)のサブ画素6と、緑(G)のサブ画素7と、青(B)のサブ画素8とで着色層3が形成される。   A black matrix 5 (BM) is provided on the substrate 2 in a predetermined position and pattern, and further, a red (R) subpixel 6, a green (G) subpixel 7, and a blue (B) subpixel. Sub-pixels 8 are sequentially provided, and the colored layer 3 is formed by a black matrix 5 (BM), a red (R) sub-pixel 6, a green (G) sub-pixel 7, and a blue (B) sub-pixel 8. It is formed.

ブラックマトリクス5は、基板2面上に各色のサブ画素(着色サブ画素)6、7、8の配置される位置に対応する領域を、平面視上、個々の着色サブ画素6、7、8ごとに区画化するように形成される。   The black matrix 5 is an area corresponding to the position where the sub-pixels (colored sub-pixels) 6, 7, 8 of each color are arranged on the surface of the substrate 2, for each colored sub-pixel 6, 7, 8 in plan view. It is formed so as to be partitioned.

このブラックマトリクス5は、例えば、金属クロム薄膜やタングステン薄膜等、遮光性又は光吸収性を有する金属薄膜を所定形状に基板2面にパターニングすることにより、形成することができる。また、ブラックマトリクス5は、黒色樹脂等の有機材料を所定形状に印刷することによりを形成することも可能である。   The black matrix 5 can be formed by patterning a light-shielding or light-absorbing metal thin film such as a metal chromium thin film or a tungsten thin film on the surface of the substrate 2 in a predetermined shape. The black matrix 5 can also be formed by printing an organic material such as a black resin in a predetermined shape.

着色層3を構成する赤(R)のサブ画素6、緑(G)のサブ画素7、青(B)のサブ画素8は、それぞれ赤色、緑色、青色各々についての着色材料を溶媒に分散させた着色材料分散液の塗膜を、例えばフォトリソグラフィー法で、所定形状にパターニングすることで形成されるほか、着色サブ画素の各色に対応する着色材料を分散させた溶液(着色材料分散液)を所定形状に塗布することによってもパターニングできる。この着色材料分散液の塗布のパターニング形態としては、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型等種々なパターンを適宜選択することができる。   The red (R) sub-pixel 6, the green (G) sub-pixel 7, and the blue (B) sub-pixel 8 constituting the coloring layer 3 are each made by dispersing coloring materials for red, green, and blue in a solvent, respectively. In addition to being formed by patterning the coating film of the colored material dispersion liquid into a predetermined shape by, for example, photolithography, a solution (coloring material dispersion liquid) in which the coloring material corresponding to each color of the colored sub-pixel is dispersed is formed. Patterning can also be performed by applying in a predetermined shape. As a patterning pattern for applying the coloring material dispersion, various patterns such as a stripe type, a mosaic type, and a triangle type can be appropriately selected.

ただし本発明においては、カラーフィルタ1の用途や光学的な仕様によってはブラックマトリクス5を不要とする場合もあり、また用いる場合も矩形格子状のほか、ストライプ状や三角格子状などに形成する場合もある。   However, in the present invention, the black matrix 5 may not be necessary depending on the use of the color filter 1 and optical specifications, and when it is used, in addition to a rectangular lattice shape, a stripe shape or a triangular lattice shape may be used. There is also.

また着色層3を構成する色パターンについても、RGB方式の三色の場合のほか、その補色系であるCMY方式とすることも可能であり、さらに単色もしくは二色の場合、または四色以上の場合なども採りうる。   The color pattern constituting the colored layer 3 can also be a CMY system that is a complementary color system in addition to the RGB system of three colors, and further, in the case of a single color or two colors, or more than four colors. Cases can also be taken.

位相差層4は、本発明の液晶組成物を用いて次のように製膜して形成されたものである。   The retardation layer 4 is formed by forming a film as follows using the liquid crystal composition of the present invention.

着色層3の表面上に、本発明の液晶組成物を塗布して液晶塗布膜を形成させる。液晶組成物の塗布には、例えばグラビア印刷法、オフセット印刷法、凸版印刷法、スクリーン印刷法、転写印刷法、静電印刷法、無版印刷法といった各種印刷方法や、グラビアコート法、ロールコート法、ナイフコート法、エアナイフコート法、バーコート法、ディップコート法、キスコート法、スプレーコート法、ダイコート法、コンマコート法、インクジェット法、スピンコート法、スリットコート法などの方法といった塗工方法やこれらを組合せた方法を適宜用いることができる。   On the surface of the colored layer 3, the liquid crystal composition of the present invention is applied to form a liquid crystal coating film. For the application of the liquid crystal composition, for example, gravure printing, offset printing, relief printing, screen printing, transfer printing, electrostatic printing, plateless printing, gravure coating, roll coating, etc. Coating methods such as coating method, knife coating method, air knife coating method, bar coating method, dip coating method, kiss coating method, spray coating method, die coating method, comma coating method, ink jet method, spin coating method, slit coating method, etc. A combination of these methods can be used as appropriate.

この液晶塗布膜の形成にあたり、予め着色層3の表面に対して、UV(紫外線)を照射する処理(UV洗浄処理)や、コロナ放電を作用させる処理(コロナ処理)などが施されると、着色層3の濡れ性が向上し、着色層3と液晶塗布膜との接触をより緊密にすることができて好ましい。   In forming the liquid crystal coating film, when the surface of the colored layer 3 is preliminarily subjected to a process of irradiating UV (ultraviolet light) (UV cleaning process) or a process of applying corona discharge (corona process), The wettability of the colored layer 3 is improved, and the contact between the colored layer 3 and the liquid crystal coating film can be made closer, which is preferable.

着色層3上に液晶塗布膜が形成されると、液晶塗布膜に含まれる架橋性液晶分子に予め定められた配向性を付与して架橋性液晶分子を架橋重合させる。   When the liquid crystal coating film is formed on the colored layer 3, the crosslinkable liquid crystal molecules are crosslinked and polymerized by imparting a predetermined orientation to the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal coating film.

例えば、液晶塗布膜を正のCプレートとしての機能を有する位相差層4となす場合には、液晶塗布膜中の架橋性液晶分子をホメオトロピック配向させて架橋性液晶分子同士を重合させる。架橋性液晶分子にホメオトロピック配向を付与することは、赤外線で加熱する手段などを用いて液晶塗布膜を加熱して、その液晶塗布膜の温度を、その中に含まれる架橋性液晶が液晶相となる温度(液晶相温度)以上、架橋性液晶が等方相(液体相)となる温度未満にすることで実施できる。   For example, when the liquid crystal coating film is used as the retardation layer 4 having a function as a positive C plate, the crosslinkable liquid crystal molecules are polymerized by homeotropic alignment of the crosslinkable liquid crystal molecules in the liquid crystal coating film. Giving homeotropic alignment to the crosslinkable liquid crystal molecules means that the liquid crystal coating film is heated by means of heating with infrared rays, etc., and the temperature of the liquid crystal coating film is changed so that the crosslinkable liquid crystal contained therein has a liquid crystal phase. The temperature (liquid crystal phase temperature) is equal to or higher than the temperature at which the crosslinkable liquid crystal becomes the isotropic phase (liquid phase).

また、液晶塗布膜中で配向を付与された架橋性液晶分子同士の重合(架橋重合)は、液晶組成物に含まれる架橋液晶分子や光重合開始剤などの感光波長の光を液晶塗布膜の表面に照射することで進行させることができる。このとき、液晶塗布膜に照射される光の波長は、液晶組成物の吸収波長に応じて適宜選択されるが、一般的には200〜500nm程度である。なお、液晶塗布膜に照射される光は、単色光に限らず、光重合開始剤の感光波長を含む一定の波長域を持った光であってもよい。尚、液晶塗布膜を位相差層4となすにあたり、液晶塗布膜に光を照射して架橋性液晶分子の架橋重合反応を進行させたうえ、さらに、オーブンなどを用いて液晶塗布膜の焼成が行われてもよい。このような焼成を行うことで、位相差層4に含まれる架橋性液晶分子の重合反応を促進させることができる。   In addition, the polymerization (crosslinking polymerization) between the crosslinkable liquid crystal molecules imparted with alignment in the liquid crystal coating film is performed by using light having a photosensitive wavelength such as a cross-linked liquid crystal molecule or a photopolymerization initiator contained in the liquid crystal composition. It can be advanced by irradiating the surface. At this time, the wavelength of light applied to the liquid crystal coating film is appropriately selected according to the absorption wavelength of the liquid crystal composition, but is generally about 200 to 500 nm. The light applied to the liquid crystal coating film is not limited to monochromatic light, and may be light having a certain wavelength range including the photosensitive wavelength of the photopolymerization initiator. In addition, in making the liquid crystal coating film into the retardation layer 4, the liquid crystal coating film is irradiated with light to advance the crosslinking polymerization reaction of the crosslinkable liquid crystal molecules, and the liquid crystal coating film is further baked using an oven or the like. It may be done. By performing such firing, the polymerization reaction of the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the retardation layer 4 can be promoted.

このように、液晶塗布膜に含まれる架橋性液晶分子が重合されることによって、該架橋性液晶分子が所望の方向に配向した状態で固定された位相差層4が形成される。   Thus, the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal coating film are polymerized to form the retardation layer 4 fixed in a state where the crosslinkable liquid crystal molecules are aligned in a desired direction.

位相差層4の表面に形成されるスペーサ9は、例えば、多官能アクリレートを含有するアクリル系、及びアミド系又はエステル系ポリマー等の材料からなり光硬化可能な感光性塗料を、位相差層4上に塗布してこれを乾燥させ、スペーサ9の形成を予定する位置に対応したパターンを形成したマスクを介して露光した後、現像してスペーサ形成予定位置以外の感光性塗料を取り除き、スペーサ形成予定位置に残された感光性塗料を焼成することにより形成することができる。
上記スペーサ9は、多官能アクリレートを含有するアクリル系、アミド系又はエステル系ポリマー等の材料からなる光硬化性の感光性塗料を、位相差層4、着色層3または保護層などの他の上に塗布してこれを乾燥させ、さらにスペーサ9の形成予定位置に対応したマスクパターンを介して該塗料を露光硬化させた後、未硬化部分をエッチング除去し、さらに全体を焼成することにより形成される。
The spacer 9 formed on the surface of the retardation layer 4 is made of, for example, a photo-curable photosensitive paint made of a material such as an acrylic-based and amide-based or ester-based polymer containing a polyfunctional acrylate. It is applied and dried, exposed through a mask having a pattern corresponding to the position where the spacer 9 is to be formed, and then developed to remove the photosensitive paint other than the position where the spacer is to be formed, thereby forming the spacer. It can be formed by baking the photosensitive paint left at the predetermined position.
The spacer 9 is made of a photo-curable photosensitive paint made of a material such as an acrylic, amide or ester polymer containing a polyfunctional acrylate, on the other of the retardation layer 4, the colored layer 3 or the protective layer. It is formed by applying to the substrate and drying it, further exposing and curing the paint through a mask pattern corresponding to the position where the spacer 9 is to be formed, etching away the uncured portion, and firing the whole. The

尚、本発明のカラーフィルタにおいて、スペーサ9は、必須の構成の構造ではなく、スペーサ9を省力した別の態様のカラーフィルタの実施も可能である。また、スペーサ9は、図1に示すとおり、位相差層4の上面に形成されるだけではなく、基板、位相差層、着色層の順に積層されるカラーフィルタにおいては、該着色層の上面、あるいは、位相差層4の上面にさらに積層される層(例えば保護層など)の上面に形成することができる。   In the color filter of the present invention, the spacer 9 is not an indispensable structure, and another embodiment of the color filter that saves the spacer 9 can be implemented. Further, as shown in FIG. 1, the spacer 9 is not only formed on the upper surface of the retardation layer 4, but in the color filter laminated in the order of the substrate, the retardation layer, and the colored layer, the upper surface of the colored layer, Or it can form on the upper surface of the layer (for example, protective layer etc.) further laminated | stacked on the upper surface of the phase difference layer 4. FIG.

上記保護層としては、多官能アクリレートを含有するアクリル系、アミド系もしくはエステル系ポリマー等の材料からなる透明樹脂材料、または多官能エポキシを含有するアクリル系、アミド系もしくはエステル系ポリマー等の材料からなる透明樹脂塗料を基材の表面に塗布し、さらにこれを乾燥および硬化させて形成することができる。保護層の硬化には、透明樹脂材料の性質に応じて例えばUV光を照射するなどの方法を採ることができる。   The protective layer is made of a transparent resin material made of a material such as an acrylic, amide or ester polymer containing a polyfunctional acrylate, or a material such as an acrylic, amide or ester polymer containing a polyfunctional epoxy. The transparent resin paint to be formed can be applied to the surface of the base material and further dried and cured to form the transparent resin paint. For the curing of the protective layer, for example, a method of irradiating with UV light can be employed according to the properties of the transparent resin material.

図1に示すカラーフィルタ1においては、着色層3上面に位相差層4が形成された態様を用いて本発明を説明したが、かかる態様は本発明のカラーフィルタを制限するものではなく、例えば基板上面に、まず位相差層を形成し、さらに該位相差層上面に着色層を形成してもよい。   In the color filter 1 shown in FIG. 1, although this invention was demonstrated using the aspect in which the phase difference layer 4 was formed in the colored layer 3 upper surface, this aspect does not restrict | limit the color filter of this invention, for example, A retardation layer may be first formed on the upper surface of the substrate, and a colored layer may be further formed on the upper surface of the retardation layer.

本発明のカラーフィルタ1は、位相差層4のユニバーサル硬度(UHC)が、300mN/mm2以上であることが好ましく、より好ましくは350mN/mm2以上、更に好ましくは400mN/mm2以上の硬度であることが望ましい。位相差層4の硬度が、上記好ましい範囲を示すものであれば、例えば該位相差層を備える本発明のカラーフィルタをタッチパネル方式の液晶表示装置用部材として用いたときに、ユーザーが強い押圧力で画面をタッチした場合であっても、位相差層の局所的な変形を防止することができ、位相差量の低下により光漏れや色調の変動の問題を防止することができる。また上記カラーフィルタを用いて行う作業工程中や、該カラーフィルタを備える液晶表示装置の搬送中などにおいて外部から表示画面に圧力がかかった際にでも、同様に、位相差層の局部的な変形を防止することができる。従って、本発明における位相差層の硬度は、上記観点からは、硬ければ硬い方がよい。 The color filter 1 of the present invention, the universal hardness of the phase difference layer 4 (UH C) is preferably at 300 mN / mm 2 or more, more preferably 350mN / mm 2 or more, more preferably 400 mN / mm 2 or more Hardness is desirable. If the hardness of the phase difference layer 4 shows the said preferable range, when using the color filter of this invention provided with this phase difference layer as a member for liquid crystal display devices of a touch panel system, for example, a user has a strong pressing force Even when the screen is touched, local deformation of the retardation layer can be prevented, and the problem of light leakage and color tone variation can be prevented by reducing the amount of retardation. Similarly, even when a pressure is applied to the display screen from the outside during a work process using the color filter or during transportation of a liquid crystal display device including the color filter, the local deformation of the retardation layer is similarly performed. Can be prevented. Accordingly, the hardness of the retardation layer in the present invention is preferably as long as it is hard from the above viewpoint.

尚、本発明において述べる位相差層の層硬度は、所謂、ユニバーサル硬度を意味するものであり、その測定方法はビッカース圧子(四角錐形状)を装着した(株)フィッシャー・インスツルメンツ製フィッシャースコープH−100を用いて、室温で、上記位相差層面に、厚み方向に0.3mN/秒の割合で3mNまで荷重をかけ、5秒間保持した後に、厚み方向に0.3mN/秒の割合で荷重を取り除き、荷重負荷0mNの状態でさらに5秒保持した後の変形量(μm)を測定し、位相差層のユニバーサル硬度を測定することができる。
尚、試験片の位相差層の厚みの不均一を考慮して、一試験につき、複数個所において同条件で測定し、得られた結果の平均を該試験片のユニバーサル硬度とする。
In addition, the layer hardness of the retardation layer described in the present invention means so-called universal hardness, and the measuring method thereof is a Fisherscope H-manufactured by Fisher Instruments Co., Ltd. equipped with a Vickers indenter (square pyramid shape). Using 100, a load was applied to the retardation layer surface at a rate of 0.3 mN / sec in the thickness direction up to 3 mN at room temperature, held for 5 seconds, and then loaded at a rate of 0.3 mN / sec in the thickness direction. The deformation (μm) after removing and holding for 5 seconds in a state where the load is 0 mN can be measured to measure the universal hardness of the retardation layer.
In consideration of the non-uniform thickness of the retardation layer of the test piece, measurement is performed under the same conditions at a plurality of locations for each test, and the average of the obtained results is defined as the universal hardness of the test piece.

位相差層上面に着色層あるいは他の層が形成されるカラーフィルタにおいて、上記ユニバーサル硬度を測定する際は、位相差層の、透明基板側ではない側において積層される着色層などのほかの層を剥離し、透明基板側とは反対側に位相差層表面を露出させることで、上記ユニバーサル硬度を測定することができる。   In a color filter in which a colored layer or other layer is formed on the upper surface of the retardation layer, when measuring the universal hardness, other layers such as a colored layer laminated on the side of the retardation layer that is not on the transparent substrate side Is removed, and the surface of the retardation layer is exposed on the side opposite to the transparent substrate side, whereby the universal hardness can be measured.

本発明のカラーフィルタ1は、図2に示すように、対向する2枚の基板(表示側基板12、駆動液晶側基板たる駆動用回路側基板13)との間に液晶材料(駆動用液晶材料14)を封入して駆動液晶層を形成して構成される液晶セル15に直線偏向板23、32などを適宜配して形成される液晶表示装置11において、その液晶表示装置11の観察者側(図中上方に相当)に設置される表示側基板12として用いることができる。図2の例の場合、カラーフィルタ1の位相差層4は、上記のように架橋性液晶分子が透明な基板2(透明基板ということがある)に対して例えばホメオトロピック配向した状態で固定化された正のCプレートを構成している。   As shown in FIG. 2, the color filter 1 of the present invention has a liquid crystal material (driving liquid crystal material) between two opposing substrates (a display side substrate 12 and a driving circuit side substrate 13 as a driving liquid crystal side substrate). 14) In the liquid crystal display device 11 formed by appropriately arranging the linear deflection plates 23, 32, etc. in the liquid crystal cell 15 formed by enclosing the drive liquid crystal layer and enclosing the liquid crystal display device 11, the observer side of the liquid crystal display device 11 It can be used as the display-side substrate 12 installed (corresponding to the upper part in the figure). In the case of the example of FIG. 2, the retardation layer 4 of the color filter 1 is fixed in a state where, for example, the crosslinkable liquid crystal molecules are homeotropically aligned with respect to the transparent substrate 2 (sometimes referred to as a transparent substrate). The positive C plate is formed.

駆動用回路側基板13には、透明基板31のインセル側(駆動用液晶材料14の封入される側)に駆動用回路33と、これにより電圧の負荷量を制御される駆動用電極34とが設けられている。   The driving circuit side substrate 13 includes a driving circuit 33 on the in-cell side of the transparent substrate 31 (side on which the driving liquid crystal material 14 is sealed), and a driving electrode 34 that controls the voltage load. Is provided.

なお、液晶表示装置11がIPSモードの場合には、表示側基板12の直線偏光板23と、駆動用回路側基板13の直線偏光板32とは、互いの透過軸が直交するように配されている。   When the liquid crystal display device 11 is in the IPS mode, the linearly polarizing plate 23 of the display side substrate 12 and the linearly polarizing plate 32 of the driving circuit side substrate 13 are arranged so that their transmission axes are orthogonal to each other. ing.

また、液晶表示装置11には、必要に応じて、表示側基板12と直線偏向板23に挟まれるように、透明導電膜21や介在させ、また、正のAプレート22のような位相差フィルム20を介在させてもよく、さらに負のCプレートを介在させてもよい。   Further, in the liquid crystal display device 11, if necessary, a transparent conductive film 21 is interposed so as to be sandwiched between the display side substrate 12 and the linear deflection plate 23, and a retardation film such as a positive A plate 22 is interposed. 20 may be interposed, and a negative C plate may be further interposed.

本発明のカラーフィルタ1によれば、位相差層4はカラーフィルタ1の透明基板2と、駆動用回路側基板13を構成する透明基板31との間に挟まれるように、液晶セルの内側に配置され、いわゆるインセル型の位相差層4を備えた液晶表示装置を形成することができる。   According to the color filter 1 of the present invention, the retardation layer 4 is disposed inside the liquid crystal cell so as to be sandwiched between the transparent substrate 2 of the color filter 1 and the transparent substrate 31 constituting the driving circuit side substrate 13. It is possible to form a liquid crystal display device that is disposed and includes a so-called in-cell type retardation layer 4.

実施例1
下記化8に示す化合物(a)〜(d)の混合物を架橋性液晶分子として用い、重合禁止剤としてBHT(2,6−ジーtert−ブチルー4−ヒドロキシトルエン)、重合開始剤としてイルガキュアー907、その他添加剤としてドデカノールを用い、これらを混合して下記組成の組成物(組成物A)を作製した。組成物Aは、特表2004−524385号公報の記載に準じて作製した。
Example 1
A mixture of compounds (a) to (d) shown in the following chemical formula 8 is used as a crosslinkable liquid crystal molecule, BHT (2,6-di-tert-butyl-4-hydroxytoluene) as a polymerization inhibitor, and Irgacure 907 as a polymerization initiator. In addition, dodecanol was used as an additive, and these were mixed to prepare a composition (Composition A) having the following composition. Composition A was produced according to the description in JP-T-2004-524385.

Figure 2008083511
Figure 2008083511

組成物Aの構成
化合物(a) 32.67重量%
化合物(b) 18.67重量%
化合物(c) 21.00重量%
化合物(d) 21.00重量%
ドデカノール 1.02重量%
BHT 0.04重量%
イルガキュアー907 5.60重量%
Component A of composition A (a) 32.67% by weight
Compound (b) 18.67% by weight
Compound (c) 21.00% by weight
Compound (d) 21.00% by weight
Dodecanol 1.02% by weight
BHT 0.04% by weight
Irgacure 907 5.60% by weight

上記組成物Aに対して、微粒子としてシリカ粉末(日本アエロジル社製T−RM50、粒径40nm、疎水性)を、対配合物換算値で5重量%となる量添加し、さらに、溶媒としてのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)で溶解し、配合物成分濃度が20重量%の液晶組成物溶液を得た。ここに、この配合物成分濃度とは、液晶組成物溶液の全重量に対する、溶媒を除いた配合物成分全体の重量比率を示している。   To the composition A, silica powder (T-RM50 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size 40 nm, hydrophobic) is added as fine particles in an amount of 5% by weight with respect to the formulation, and as a solvent. It melt | dissolved with propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), and obtained the liquid crystal composition solution whose compounding component density | concentration is 20 weight%. Here, the compounding component concentration indicates the weight ratio of the entire compounding component excluding the solvent with respect to the total weight of the liquid crystal composition solution.

ガラス基板(コーニング社製、1737ガラス)(寸法:縦100mm×横100mm×厚み0.7mm)をスピンコーター(ミカサ社製、1H−360S)にセットし、このガラス基板上に上記で得られた液晶組成物をスピンコーティングして液晶塗布膜を製膜し、これを減圧乾燥した。次いで、液晶塗布膜を形成したガラス基板に対して、超高圧水銀灯を有する紫外線照射装置(ハリソン東芝ライティング社製、「TOSCURE 751」)により紫外線(365nm)を20mW/cm2で10秒間照射して液晶塗布膜に含まれる架橋性液晶分子を架橋重合させ、次いでオーブンを用いて230℃で30分間焼成して液晶塗布膜を位相差層(膜厚1.5μm)となし、ガラス基板に位相差層を形成した光学素子を得て実施例1とした。 A glass substrate (manufactured by Corning, 1737 glass) (dimensions: length 100 mm × width 100 mm × thickness 0.7 mm) was set on a spin coater (manufactured by Mikasa, 1H-360S), and obtained on the glass substrate as described above. The liquid crystal composition was spin-coated to form a liquid crystal coating film, which was dried under reduced pressure. Next, the glass substrate on which the liquid crystal coating film was formed was irradiated with ultraviolet rays (365 nm) at 20 mW / cm 2 for 10 seconds by an ultraviolet irradiation device having an ultrahigh pressure mercury lamp (“TOSCURE 751” manufactured by Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.). The crosslinkable liquid crystal molecules contained in the liquid crystal coating film are cross-linked and polymerized, and then baked at 230 ° C. for 30 minutes using an oven to form the liquid crystal coating film as a retardation layer (film thickness: 1.5 μm). An optical element having a layer formed thereon was obtained as Example 1.

得られた光学素子に形成された位相差層につき、架橋性液晶分子の配向状態、および硬度を測定した。   For the retardation layer formed in the obtained optical element, the alignment state and hardness of the crosslinkable liquid crystal molecules were measured.

(評価1)架橋性液晶分子の配向状態(配向性)
光学素子に形成された位相差層に含まれる架橋性液晶分子の配向状態は、波長589nmの光が位相差層を通過した際に生じる位相差を次のように測定することによって評価した。なお、位相差層の測定は、大塚電子製のRETS−1250AVを用いて実施された。
(Evaluation 1) Alignment state of crosslinkable liquid crystal molecules (alignment)
The alignment state of the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the retardation layer formed in the optical element was evaluated by measuring the retardation produced when light having a wavelength of 589 nm passed through the retardation layer as follows. The retardation layer was measured using RETS-1250AV manufactured by Otsuka Electronics.

図3に示すように、光学素子の位相差層の表面S上に互いに直交するx軸とy軸をとるとともにx軸とy軸に対して垂直なz軸を想定した。そして、z軸方向およびz軸に対してx軸方向及びy軸方向に傾斜する方向について光学素子の位相差を測定した。また、x軸方向に傾斜する方向について測定された場合、y軸方向に傾斜する方向について測定された場合、光学素子に生じる位相差がz軸を基準として対称性を示しているか否かを測定した。これらの測定結果に基づき、架橋性液晶分子が良好にホメオトロピック配向をしているか否かという配向性の良否を、次のように評価した。結果については表1に示す。尚、実施例1を例に、位相差がx軸方向、y軸方向ともに対称性を示し、且つ、z軸方向の位相差の値が4nm以下であることを示すグラフを図4として示す。   As shown in FIG. 3, an x-axis and a y-axis orthogonal to each other are assumed on the surface S of the retardation layer of the optical element, and a z-axis perpendicular to the x-axis and the y-axis is assumed. And the phase difference of the optical element was measured about the z-axis direction and the direction inclined in the x-axis direction and the y-axis direction with respect to the z-axis. In addition, when measured in the direction tilted in the x-axis direction, when measured in the direction tilted in the y-axis direction, it is measured whether or not the phase difference generated in the optical element exhibits symmetry with respect to the z-axis. did. Based on these measurement results, the quality of the orientation as to whether or not the crosslinkable liquid crystal molecules are homeotropically oriented was evaluated as follows. The results are shown in Table 1. In addition, taking Example 1 as an example, a graph showing that the phase difference is symmetrical in both the x-axis direction and the y-axis direction and the value of the phase difference in the z-axis direction is 4 nm or less is shown in FIG.

位相差はx軸方向、y軸方向ともに対称性を示し、且つ、z軸方向の位相差の値が4nm以下 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・○
位相差はx軸方向、y軸方向ともに対称性を示す、又は、z軸方向の位相差の値が4nm以下、についていずれか一方を満たす ・・・・ △
位相差はx軸方向、y軸方向ともに対称性に乱れがあり、且つ、z軸方向の位相差の値が4nmより大きい ・・・・・・・・・・・・・ ×
The phase difference exhibits symmetry in both the x-axis direction and the y-axis direction, and the phase difference value in the z-axis direction is 4 nm or less.
The phase difference is symmetric in both the x-axis direction and the y-axis direction, or the phase difference value in the z-axis direction satisfies 4 nm or less.
The phase difference is disturbed in symmetry in both the x-axis direction and the y-axis direction, and the value of the phase difference in the z-axis direction is larger than 4 nm.

なお、上記の位相差4nmの基準に関し、クロスニコルに配した2枚の偏光版の間で位相差を生じさせ、2枚の偏光板を光が透過するか否かを調べた場合に、目視上、光の透過が確認できない程度に収まる位相差の基準値が4nmである。   In addition, regarding the reference of the above-mentioned retardation of 4 nm, when a phase difference is generated between two polarizing plates arranged in crossed Nicols and light is transmitted through the two polarizing plates, it is visually checked. In addition, the reference value of the phase difference that falls within such a range that light transmission cannot be confirmed is 4 nm.

(評価2)微粒子の凝集の有無について
微粒子の配合比率によっては、位相差層に微粒子の凝集体が発生する場合がある。この位相差層中に発生する微粒子の凝集体の有無は、光学顕微鏡を用い、目視により確認した。
(Evaluation 2) Presence or absence of aggregation of fine particles Depending on the mixing ratio of the fine particles, an aggregate of fine particles may be generated in the retardation layer. The presence or absence of fine particle aggregates generated in the retardation layer was visually confirmed using an optical microscope.

(評価3)位相差層の硬度(層硬度)
実施例1で得られた位相差膜に対し、ビッカース圧子(四角錐形状)を装着した(株)フィッシャー・インスツルメンツ製フィッシャースコープH−100を用いて、室温で厚み方向に0.3mN/秒の割合で3mNまで荷重をかけ、5秒間保持した後に、厚み方向に0.3mN/秒の割合で荷重を取り除き、荷重負荷0mNの状態でさらに5秒保持した後の変形量(μm)を測定し、位相差層のユニバーサル硬度を測定した。結果を表1に示す。
(Evaluation 3) Retardation layer hardness (layer hardness)
For the retardation film obtained in Example 1, a Fischer Instruments H-100 manufactured by Fisher Instruments Co., Ltd. equipped with a Vickers indenter (quadrangular pyramid shape) was used, and the thickness was 0.3 mN / sec in the thickness direction at room temperature. After applying a load up to 3 mN and holding it for 5 seconds, remove the load at a rate of 0.3 mN / sec in the thickness direction, and measure the deformation (μm) after holding for another 5 seconds with the load applied at 0 mN. The universal hardness of the retardation layer was measured. The results are shown in Table 1.

実施例2
微粒子として、チタン粉末(日本アエロジル社製T−805、粒径21nm、疎水性)を用いた以外は、実施例1と同様にして液晶組成物溶液を調製し、これを用いて位相差層を形成した光学素子を作製して実施例2とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性、微粒子の凝集の有無及び層硬度について評価した。結果を表1に示す
Example 2
A liquid crystal composition solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that titanium powder (T-805 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size 21 nm, hydrophobic) was used as the fine particles, and this was used to form a retardation layer. The formed optical element was produced as Example 2. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation, presence / absence of aggregation of fine particles, and layer hardness were measured. evaluated. The results are shown in Table 1.

実施例3
微粒子として、シリカ粉末(日本アエロジル社製R−972、粒径16nm、疎水性)を用いたこと以外は、実施例1と同様に液晶組成物溶液を調製して、これを用いて位相差層を形成し、光学素子を作製して実施例3とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性、微粒子の凝集の有無及び層硬度について評価した。結果を表1に示す。
Example 3
A liquid crystal composition solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that silica powder (R-972 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size of 16 nm, hydrophobic) was used as the fine particles, and this was used to form a retardation layer. And an optical element was manufactured as Example 3. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation, presence / absence of aggregation of fine particles, and layer hardness were measured. evaluated. The results are shown in Table 1.

比較例1
微粒子を用いなかった以外は実施例1と同様にして液晶組成物溶液を調製し、これを用いて位相差層を形成した光学素子を作製して比較例1とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性、微粒子の凝集の有無及び層硬度について評価した。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
A liquid crystal composition solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that fine particles were not used, and an optical element in which a retardation layer was formed using this was prepared as Comparative Example 1. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinked liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation, presence / absence of fine particle aggregation, and layer hardness were evaluated. did. The results are shown in Table 1.

Figure 2008083511
Figure 2008083511

これらの実施例1から3、及び比較例1により、本発明の液晶組成物によれば、この液晶組成物を用いて形成された位相差層につき、位相差層に含まれる架橋液晶分子の配向性を保持しつつ、その位相差層の硬度を向上させることができることが判る。   According to the liquid crystal composition of the present invention according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the alignment of the cross-linked liquid crystal molecules contained in the retardation layer with respect to the retardation layer formed using the liquid crystal composition. It can be seen that the hardness of the retardation layer can be improved while maintaining the properties.

実施例4〜実施例7
微粒子として、シリカ粉末(日本アエロジル社製、R−972、粒径16nm、疎水性)の配合量を対配合物換算値で1重量%、3重量%、15重量%、20重量%にそれぞれ変更した以外は、実施例1と同様にして液晶組成物溶液を調製し、これを用いて位相差層を形成した光学素子を作製し、順に、実施例4、実施例5、実施例6、実施例7とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性、微粒子の凝集の有無及び層硬度について評価した。尚、シリカ粉末の配合量の変化にともない、上記組成物Aの配合量も表2に示すとおり調整した。結果を表2に示す。
Example 4 to Example 7
As fine particles, the amount of silica powder (Nippon Aerosil Co., Ltd., R-972, particle size 16 nm, hydrophobic) was changed to 1% by weight, 3% by weight, 15% by weight, and 20% by weight, respectively, in terms of the compound equivalent. Except for the above, a liquid crystal composition solution was prepared in the same manner as in Example 1, and an optical element in which a retardation layer was formed using the liquid crystal composition solution was prepared, and in order, Example 4, Example 5, Example 6, and Example 7 was adopted. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation, presence / absence of aggregation of fine particles, and layer hardness were measured. evaluated. The amount of the composition A was adjusted as shown in Table 2 along with the change in the amount of silica powder. The results are shown in Table 2.

Figure 2008083511
Figure 2008083511

実施例4〜7により非常に少量の微粒子の添加によっても、位相差層の硬度向上効果が得られることが示された。ただし、液晶組成物に微粒子を1重量%添加した実施例4では、位相差層の配向にやや乱れが生じる傾向にあることがわかった。また微粒子の添加量が20重量%と多い実施例7では、微粒子の凝集が確認された。   Examples 4 to 7 show that the hardness enhancement effect of the retardation layer can be obtained even by adding a very small amount of fine particles. However, in Example 4 in which 1% by weight of fine particles were added to the liquid crystal composition, it was found that the alignment of the retardation layer tends to be somewhat disturbed. In Example 7 where the amount of fine particles added was as high as 20% by weight, aggregation of the fine particles was confirmed.

次に、粒径が異なる微粒子を用い、液晶組成物を調製し、以下のとおり光学素子を得て、これらを実施例8から実施例11とした。 Next, liquid crystal compositions were prepared using fine particles having different particle diameters, and optical elements were obtained as follows. These were designated as Examples 8 to 11.

実施例8
実施例3にさらにメルカプト系シランカップリング剤として3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学社製KBM−802)を2重量%用いたこと以外は実施例3と同様にして位相差層を形成した光学素子を作製して実施例8とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性と層硬度について評価した。結果を表3に示す。
Example 8
A retardation layer was formed in the same manner as in Example 3 except that 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane (KBM-802 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was further used in Example 3 as a mercapto-based silane coupling agent. An optical element was produced as Example 8. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation and layer hardness were evaluated. The results are shown in Table 3.

尚、シランカップリング剤の添加により、組成物Aの配合量を表3に示すとおり調整した。以下、実施例9から11において同様である。   In addition, the compounding quantity of the composition A was adjusted as shown in Table 3 by addition of the silane coupling agent. The same applies to Examples 9 to 11 below.

実施例9
微粒子として、シリカ粉末(日本アエロジル社製R−974、粒径12nm、疎水性)を用い、さらにメルカプト系シランカップリング剤として3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学社製KBM−802)を2重量%用いたこと以外は実施例3と同様にして位相差層を形成した光学素子を作製して実施例9とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定するし、その配向性と層硬度について評価した。結果を表3に示す。
Example 9
Silica powder (R-974 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size 12 nm, hydrophobic) is used as the fine particles, and 2-mercaptopropylmethyldimethoxysilane (KBM-802 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is used as the mercapto-based silane coupling agent. An optical element having a retardation layer was produced in the same manner as in Example 3 except that wt% was used, and Example 9 was obtained. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation and layer hardness were evaluated. The results are shown in Table 3.

実施例10
微粒子として、シリカ粉末(日産化学社製MEK−ST、粒径20nm、疎水性)を用い、さらにアミノ系シランカップリング剤として3−エトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン(信越化学社製KBE−9103)を1重量%用いたこと以外は実施例3と同様にして位相差層を形成した光学素子を作製して実施例10とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性と層硬度について評価した。結果を表3に示す。
Example 10
Silica powder (MEK-ST manufactured by Nissan Chemical Industries, particle size 20 nm, hydrophobic) is used as fine particles, and 3-ethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine is used as an amino-based silane coupling agent. An optical element having a retardation layer was produced in the same manner as in Example 3 except that 1 wt% (KBE-9103 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation and layer hardness were evaluated. The results are shown in Table 3.

実施例11
微粒子として、シリカ粉末(日産化学社製スノーテックOL、粒径50nm、疎水性)を用い、さらにアミノ系シランカップリング剤として3−エトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン(信越化学社製KBE−9103)を3重量%用いたこと以外は実施例1と同様にして位相差層を形成した光学素子を作製して実施例11とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性と層硬度について評価した。結果を表3に示す。
Example 11
Silica powder (Snowtech OL manufactured by Nissan Chemical Industries, particle size 50 nm, hydrophobic) is used as fine particles, and 3-ethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine is used as an amino-based silane coupling agent. An optical element having a retardation layer formed in the same manner as in Example 1 except that 3% by weight (KBE-9103 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used was prepared as Example 11. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation and layer hardness were evaluated. The results are shown in Table 3.

実施例12
微粒子として、アミノ系シランカップリング剤を用いなかったこと以外は実施例11と同様にして位相差層を形成した光学素子を作製して実施例12とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性と層硬度について評価した。結果を表3に示す。
Example 12
An optical element in which a retardation layer was formed in the same manner as in Example 11 except that no amino-based silane coupling agent was used as fine particles was prepared as Example 12. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation and layer hardness were evaluated. The results are shown in Table 3.

Figure 2008083511
Figure 2008083511

実施例8から12によれば、添加される微粒子の粒径が異なる場合であっても、良好に硬度向上効果が得られることが示された。   According to Examples 8 to 12, it was shown that even when the particle diameters of the added fine particles are different, the effect of improving the hardness can be obtained satisfactorily.

また実施例10及び実施例11によれば、微粒子を添加したことにより、位相差層の配向が乱れた場合であっても、シランカップリング剤の添加により、該配向の乱れが改善されることが示された。   Further, according to Example 10 and Example 11, even when the orientation of the retardation layer is disturbed due to the addition of fine particles, the disorder of the orientation is improved by the addition of the silane coupling agent. It has been shown.

次に、用いる微粒子の表面性状の異なる実施例及び参考例を用いて、これらの微粒子の作用を比較した。   Next, the effect | action of these microparticles | fine-particles was compared using the Example and reference example from which the surface property of the microparticles | fine-particles to be used differs.

実施例13
微粒子として、シリカ粉末(日本アエロジル社製R−202、粒径14nm、疎水性)を用いたこと以外は、実施例3と同様に液晶組成物溶液を調製して、これを用いて位相差層を形成し、光学素子を作製して実施例13とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性と層硬度について評価した。結果を表4示す。
Example 13
A liquid crystal composition solution was prepared in the same manner as in Example 3 except that silica powder (R-202 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size: 14 nm, hydrophobic) was used as the fine particles. And an optical element was manufactured as Example 13. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation and layer hardness were evaluated. Table 4 shows the results.

実施例14
微粒子として、シリカ粉末(日本アエロジル社製R−812、粒径7nm、疎水性)を用いたこと以外は、実施例3と同様に液晶組成物溶液を調製して、これを用いて位相差層を形成し、光学素子を作製して実施例14とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性と層硬度について評価した。結果を表4に示す。
Example 14
A liquid crystal composition solution was prepared in the same manner as in Example 3 except that silica powder (R-812 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size: 7 nm, hydrophobic) was used as the fine particles. And an optical element was manufactured as Example 14. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation and layer hardness were evaluated. The results are shown in Table 4.

参考例1
微粒子として、シリカ粉末(日本アエロジル社製90G、粒径20nm、親水性)を用いたこと以外は、実施例3と同様に液晶組成物溶液を調製して、これを用いて位相差層を形成し、光学素子を作製して参考例1とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性と層硬度について評価した。結果を表4に示す。
Reference example 1
A liquid crystal composition solution was prepared in the same manner as in Example 3 except that silica powder (90G manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size 20 nm, hydrophilic property) was used as the fine particles, and a retardation layer was formed using this. Then, an optical element was fabricated and used as Reference Example 1. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation and layer hardness were evaluated. The results are shown in Table 4.

参考例2
微粒子として、シリカ粉末(日本アエロジル社製200V、粒径12nm、親水性)を用いたこと以外は、実施例3と同様に液晶組成物溶液を調製して、これを用いて位相差層を形成し、光学素子を作製して参考例2とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性と層硬度について評価した。結果を表4に示す。
Reference example 2
A liquid crystal composition solution was prepared in the same manner as in Example 3 except that silica powder (200 V, particle size 12 nm, hydrophilic property, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) was used as the fine particles, and a retardation layer was formed using this. Then, an optical element was fabricated and used as Reference Example 2. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation and layer hardness were evaluated. The results are shown in Table 4.

参考例3
微粒子として、シリカ粉末(日本アエロジル社製300CF、粒径7nm、親水性)を用いたこと以外は、実施例3と同様に液晶組成物溶液を調製して、これを用いて位相差層を形成し、光学素子を作製して参考例3とした。得られた光学素子の位相差層につき、実施例1と同様にして、架橋性液晶分子の配向状態、および位相差層の硬度を測定し、その配向性と層硬度について評価した。結果を表4に示す。
Reference example 3
A liquid crystal composition solution was prepared in the same manner as in Example 3 except that silica powder (300CF manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size: 7 nm, hydrophilic) was used as the fine particles, and this was used to form a retardation layer. Then, an optical element was fabricated and used as Reference Example 3. For the retardation layer of the obtained optical element, the orientation state of the crosslinkable liquid crystal molecules and the hardness of the retardation layer were measured in the same manner as in Example 1, and the orientation and layer hardness were evaluated. The results are shown in Table 4.

Figure 2008083511
Figure 2008083511

実施例3、13、14、及び参考例1から3により、液晶組成物における微粒子の添加効果は、該液晶組成物を溶解するために用いた溶媒との組合せによって、異なることが示唆された。   From Examples 3, 13, and 14 and Reference Examples 1 to 3, it was suggested that the effect of adding fine particles in the liquid crystal composition differs depending on the combination with the solvent used to dissolve the liquid crystal composition.

即ち、添加量が等しく、粒子径もほぼ同等のものを用いた場合であっても、微粒子の表面性状が親水性であり、且つ有機性溶媒(PGMEA)を使用した参考例1から3では、位相差層の配向に乱れが生じ、また微粒子の凝集が確認され、目的とする位相差層の硬度向上効果についても、実施例1、13、14ほどの効果が得られなかった。   That is, even in the case where the addition amount is the same and the particle size is almost the same, in Reference Examples 1 to 3 in which the surface property of the fine particles is hydrophilic and an organic solvent (PGMEA) is used, The orientation of the retardation layer was disturbed, the aggregation of fine particles was confirmed, and the effects of improving the hardness of the target retardation layer were not as good as those of Examples 1, 13, and 14.

本発明における液晶組成物を用いたカラーフィルタの一実施例を説明するための概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating one Example of the color filter using the liquid-crystal composition in this invention. 本発明におけるカラーフィルタを用いた液晶表示装置の一実施例を説明するための概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating one Example of the liquid crystal display device using the color filter in this invention. 位相差層の位相差測定方向を測定する方向を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the direction which measures the phase difference measurement direction of a phase difference layer. 実施例1について、ホメオトロピック配向した位相差層の測定角と位相差との関係を示したグラフである。4 is a graph showing the relationship between the measurement angle of the homeotropically aligned retardation layer and the retardation of Example 1;

符号の説明Explanation of symbols

1 カラーフィルタ
2 基板
3 着色層
4 位相差層
5 ブラックマトリクス
6、7、8 サブ画素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Color filter 2 Board | substrate 3 Colored layer 4 Phase difference layer 5 Black matrix 6, 7, 8 Sub pixel

Claims (11)

架橋性液晶分子と、少なくとも1種以上の疎水性無機微粒子とを含有することを特徴とする液晶組成物。   A liquid crystal composition comprising a crosslinkable liquid crystal molecule and at least one or more types of hydrophobic inorganic fine particles. 架橋性液晶分子と、少なくとも1種以上の親水性無機微粒子とを含有することを特徴とする液晶組成物。 A liquid crystal composition comprising a crosslinkable liquid crystal molecule and at least one hydrophilic inorganic fine particle. 架橋性液晶分子が、少なくとも1分子中に1個以上の(メタ)アクリロイル基を有する請求項1または2に記載の液晶組成物。   The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the crosslinkable liquid crystal molecule has at least one (meth) acryloyl group in at least one molecule. 上記無機微粒子の平均粒子経が、500nm以下である請求項1〜3のいずれかに記載の液晶組成物。   The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the average particle size of the inorganic fine particles is 500 nm or less. 上記無機微粒子を、対配合物換算値で0.1重量%以上20重量%以下含有する請求項1〜4のいずれかに記載の液晶組成物。   The liquid crystal composition according to claim 1, wherein the inorganic fine particles are contained in an amount of 0.1% by weight or more and 20% by weight or less in terms of a compound. シランカップリング剤を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶組成物。   The liquid crystal composition according to claim 1, further comprising a silane coupling agent. 光透過性を有する基板上に、着色層と位相差層が積層されており、且つ、位相差層が請求項1〜6のいずれかに記載の液晶組成物を硬化させ形成したものであることを特徴とするカラーフィルタ。   A colored layer and a retardation layer are laminated on a substrate having optical transparency, and the retardation layer is formed by curing the liquid crystal composition according to claim 1. A color filter characterized by 位相差層が、請求項1〜6のいずれかに記載の液晶組成物を基材面上に直接塗布して液晶塗布膜を形成し、前記液晶塗布膜の表面を光照射処理または熱処理して該液晶塗布膜中に存在する架橋性液晶分子を重合させ、これによって該液晶塗布膜を硬化させることにより形成されたものである、請求項7に記載のカラーフィルタ。   A retardation layer is formed by directly applying the liquid crystal composition according to claim 1 on a substrate surface to form a liquid crystal coating film, and subjecting the surface of the liquid crystal coating film to light irradiation treatment or heat treatment. The color filter according to claim 7, wherein the color filter is formed by polymerizing crosslinkable liquid crystal molecules present in the liquid crystal coating film and thereby curing the liquid crystal coating film. 位相差層に含まれる架橋性液晶分子がホメオトロピック配向している請求項7または8に記載のカラーフィルタ。   The color filter according to claim 7 or 8, wherein the crosslinkable liquid crystal molecules contained in the retardation layer are homeotropically aligned. 位相差層のユニバーサル硬度が300mN/mm2以上であることを特徴とする、請求項7〜9のいずれかに記載のカラーフィルタ。 The color filter according to claim 7, wherein the retardation layer has a universal hardness of 300 mN / mm 2 or more. 対向する表示側基板と駆動液晶側基板の間に液晶材料を封入して駆動液晶層を形成している液晶表示装置であって、前記表示側基板が請求項7〜10のいずれかに記載のカラーフィルタであることを特徴とする液晶表示装置。   A liquid crystal display device in which a liquid crystal material is sealed between an opposing display side substrate and a driving liquid crystal side substrate to form a driving liquid crystal layer, wherein the display side substrate is according to any one of claims 7 to 10. A liquid crystal display device which is a color filter.
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