JP2011133591A - Method for forming wide band cholesteric liquid crystal film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法に関する。詳細には、反射帯域巾が３００ｎｍ以上である広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a broadband cholesteric liquid crystal film. In detail, it is related with the manufacturing method of the broadband cholesteric liquid crystal film whose reflection bandwidth is 300 nm or more.
円偏光分離機能を有するコレステリック液晶は、液晶の螺旋の回転方向と円偏光方向とが一致し、波長が液晶の螺旋ピッチであるような円偏光の光だけを反射する選択反射特性を有する。この選択反射特性により、コレステリック液晶は輝度向上フィルムやカラーフィルターに利用されている。 A cholesteric liquid crystal having a circularly polarized light separation function has a selective reflection characteristic of reflecting only circularly polarized light whose wavelength is the spiral pitch of the liquid crystal with the rotational direction of the spiral of the liquid crystal coincident with the direction of circular polarization. Due to this selective reflection characteristic, cholesteric liquid crystals are used for brightness enhancement films and color filters.
しかし、コレステリック液晶の選択反射特性は特定の波長帯域のみに限定され、可視光線全域のカバーを行うのは困難である。 However, the selective reflection characteristics of cholesteric liquid crystal are limited to a specific wavelength band, and it is difficult to cover the entire visible light range.
コレステリック液晶の選択反射波長領域巾△λは、
△λ＝２λ・（ｎｅ−ｎｏ）／（ｎｅ＋ｎｏ）
ｎｏ：コレステリック液晶分子の正常光に対する屈折率
ｎｅ：コレステリック液晶分子の異常光に対する屈折率
λ：選択反射の中心波長
で表され、コレステリック液晶そのものの分子構造に依存する。
The selective reflection wavelength region width Δλ of the cholesteric liquid crystal is
Δλ = 2λ · (ne−no) / (ne + no)
no: Refractive index of cholesteric liquid crystal molecules with respect to normal light ne: Refractive index of cholesteric liquid crystal molecules with respect to extraordinary light λ: Represented by the center wavelength of selective reflection, which depends on the molecular structure of the cholesteric liquid crystal itself.
上記式より、ｎｅ−ｎｏを大きくすれば選択反射波長領域巾△λは広げられるが、ｎｅ−ｎｏは通常０．３以下である。この値を大きくすると液晶としての他の機能（配向特性、液晶温度など）が不十分となり実用が困難となる。したがって、現実には、選択反射波長領域巾△λは最も大きくても１５０ｎｍ程度となる。コレステリック液晶として実用可能なものの多くは、現状、３０〜１００ｎｍ程度である。 From the above formula, if ne-no is increased, the selective reflection wavelength region width Δλ is widened, but ne-no is usually 0.3 or less. If this value is increased, other functions as liquid crystal (alignment characteristics, liquid crystal temperature, etc.) become insufficient, making practical use difficult. Therefore, in practice, the selective reflection wavelength region width Δλ is about 150 nm at the maximum. Most of the practically usable cholesteric liquid crystals are about 30 to 100 nm at present.
また、選択反射中心波長λは、
λ＝（ｎｅ＋ｎｏ）Ｐ／２
Ｐ：コレステリック液晶一回転ねじれに要する螺旋ピッチ長
で表され、ピッチ一定であれば液晶分子の平均屈折率とピッチ長に依存する。
The selective reflection center wavelength λ is
λ = (ne + no) P / 2
P: It is represented by the helical pitch length required for one rotation of the cholesteric liquid crystal. If the pitch is constant, it depends on the average refractive index and the pitch length of the liquid crystal molecules.
そこで、可視光全域をカバーするために、異なる選択反射中心波長を有する複数層を積層する方法（例えば、特許文献１、２参照）や、特殊な条件下で紫外線重合することによってピッチ長を厚み方向で連続変化させて選択反射中心波長そのものの存在分布を形成する方法（例えば、特許文献３参照）が提案されている。 Therefore, in order to cover the entire visible light range, the pitch length is increased by a method of laminating a plurality of layers having different selective reflection center wavelengths (for example, refer to Patent Documents 1 and 2) or by ultraviolet polymerization under special conditions. A method has been proposed in which the presence distribution of the selective reflection center wavelength itself is formed by continuously changing the direction (for example, see Patent Document 3).
しかし、異なる選択反射中心波長を有する複数層を積層する方法では、工程数が多くなるという問題や、歩留まりが悪化するという問題が生じる。 However, in the method of laminating a plurality of layers having different selective reflection center wavelengths, there are problems that the number of processes is increased and that the yield is deteriorated.
他方、特殊な条件下で紫外線重合することによってピッチ長を厚み方向で連続変化させて選択反射中心波長そのものの存在分布を形成する方法は、コレステリック液晶組成物を紫外線露光で硬化させる際に、露光面側と出射面側の露光強度に差を付け、重合速度に差を付けることで、反応速度の異なる液晶組成物の組成比変化を厚み方向で設けるというものである。しかし、この方法では、長時間の紫外線照射を必要としたり、半硬化の状態で広帯域化した後に高強度の紫外線照射を行う本硬化工程を必要としたり、紫外線照射による硬化時における加熱をさらに必要とするなど、製造工程が複雑化するという問題が生じる。また、紫外線照射により、得られるフィルムに黄変が起こり、外観が悪くなるという問題が生じる。 On the other hand, the method of forming the existence distribution of the selective reflection center wavelength itself by continuously changing the pitch length in the thickness direction by ultraviolet polymerization under special conditions is performed when the cholesteric liquid crystal composition is cured by ultraviolet exposure. A difference in the exposure intensity between the surface side and the exit surface side and a difference in the polymerization rate are provided to change the composition ratio of the liquid crystal compositions having different reaction rates in the thickness direction. However, this method requires long-time ultraviolet irradiation, a main curing step in which high-intensity ultraviolet irradiation is performed after broadening the band in a semi-cured state, and further heating during curing by ultraviolet irradiation is required. There arises a problem that the manufacturing process becomes complicated. Moreover, yellowing occurs in the film obtained by ultraviolet irradiation, and the problem that an external appearance worsens arises.
本発明の目的は、反射帯域巾が３００ｎｍ以上である広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法であって、簡略化された工程からなるとともに、黄変のない良好な外観を有する広帯域コレステリック液晶フィルムを製造できる、広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is a method for producing a broadband cholesteric liquid crystal film having a reflection bandwidth of 300 nm or more, which comprises a simplified process and can produce a broadband cholesteric liquid crystal film having a good appearance without yellowing. Another object of the present invention is to provide a method for producing a broadband cholesteric liquid crystal film.
本発明の製造方法は、
反射帯域巾が３００ｎｍ以上である広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法であって、
重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）、および熱重合開始剤（ｃ）を含む液晶組成物を配向基材上に塗布する工程と、該液晶組成物の熱重合による広帯域化工程とを含み、
該液晶組成物中の該熱重合開始剤（ｃ）の含有割合が、重合性メソゲン化合物（ａ）および重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して０．２〜４重量部である。
好ましい実施形態においては、上記広帯域コレステリック液晶フィルムのピッチ長が、上記配向基材側から連続的に小さくなるように変化している。
The production method of the present invention comprises:
A method for producing a broadband cholesteric liquid crystal film having a reflection bandwidth of 300 nm or more,
Applying a liquid crystal composition containing a polymerizable mesogenic compound (a), a polymerizable chiral agent (b), and a thermal polymerization initiator (c) onto an alignment substrate, and broadening the band of the liquid crystal composition by thermal polymerization Process,
The content of the thermal polymerization initiator (c) in the liquid crystal composition is 0.2 to 4 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the polymerizable mesogenic compound (a) and the polymerizable chiral agent (b). is there.
In a preferred embodiment, the pitch length of the broadband cholesteric liquid crystal film changes so as to be continuously reduced from the alignment substrate side.
本発明によれば、反射帯域巾が３００ｎｍ以上である広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法であって、簡略化された工程からなるとともに、黄変のない良好な外観を有する広帯域コレステリック液晶フィルムを製造できる、広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a method for producing a broadband cholesteric liquid crystal film having a reflection bandwidth of 300 nm or more, comprising a simplified process and capable of producing a broadband cholesteric liquid crystal film having a good appearance without yellowing. A method for producing a broadband cholesteric liquid crystal film can be provided.
本発明の製造方法は、広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法である。 The production method of the present invention is a method for producing a broadband cholesteric liquid crystal film.
本発明の製造方法で得られる広帯域コレステリック液晶フィルムは、反射帯域巾が３００ｎｍ以上であり、非常に広い帯域の反射帯域巾を有する。本発明の製造方法で得られる広帯域コレステリック液晶フィルムの反射帯域巾は、好ましくは３５０ｎｍ以上、より好ましくは４００〜８００ｎｍである。 The broadband cholesteric liquid crystal film obtained by the production method of the present invention has a reflection bandwidth of 300 nm or more, and has a very wide reflection bandwidth. The reflection bandwidth of the broadband cholesteric liquid crystal film obtained by the production method of the present invention is preferably 350 nm or more, more preferably 400 to 800 nm.
本発明の製造方法は、重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）、および熱重合開始剤（ｃ）を含む液晶組成物を配向基材上に塗布する工程と、該液晶混合物の熱重合による広帯域化工程とを含む。 The production method of the present invention comprises a step of applying a liquid crystal composition comprising a polymerizable mesogenic compound (a), a polymerizable chiral agent (b), and a thermal polymerization initiator (c) on an alignment substrate, and the liquid crystal mixture. And a broadening process by thermal polymerization.
重合性メソゲン化合物（ａ）としては、任意の適切な重合性メソゲン化合物が採用され得る。例えば、特表２００２−５３３７４２（ＷＯ００／３７５８５）、ＥＰ３５８２０８（ＵＳ５２１１８７７）、ＥＰ６６１３７（ＵＳ４３８８４５３）、ＷＯ９３／２２３９７、ＥＰ０２６１７１２、ＤＥ１９５０４２２４、ＤＥ４４０８１７１、およびＧＢ２２８０４４５等に記載の重合性メソゲン化合物が使用できる。このような重合性メソゲン化合物の具体例としては、例えば、ＢＡＳＦ社の商品名ＬＣ２４２、Ｍｅｒｃｋ社の商品名Ｅ７、Ｗａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍ社の商品名ＬＣ−Ｓｉｌｌｉｃｏｎ−ＣＣ３７６７が挙げられる。 Any appropriate polymerizable mesogenic compound may be employed as the polymerizable mesogenic compound (a). For example, the polymerizable mesogenic compounds described in JP-T-2002-533742 (WO00 / 37585), EP358208 (US52111877), EP66137 (US4388453), WO93 / 22397, EP02661712, DE195504224, DE44081171, and GB2280445 can be used. Specific examples of such a polymerizable mesogenic compound include, for example, the trade name LC242 from BASF, the trade name E7 from Merck, and the trade name LC-Silicon-CC3767 from Wacker-Chem.
重合性メソゲン化合物（ａ）としては、例えば、特開２００３−２８７６２３号公報の段落００３５〜００４７に記載の液晶モノマーを好適に用いることができる。重合性メソゲン化合物（ａ）は、１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。 As the polymerizable mesogenic compound (a), for example, liquid crystal monomers described in paragraphs 0035 to 0047 of JP-A No. 2003-287623 can be suitably used. As the polymerizable mesogenic compound (a), only one type may be used, or two or more types may be used in combination.
上記液晶組成物中における重合性メソゲン化合物（ａ）の含有割合は、好ましくは７５〜９８重量％であり、より好ましくは８０〜９８．５重量％であり、さらに好ましくは８５〜９８重量％である。上記液晶組成物中における重合性メソゲン化合物（ａ）の含有割合が７５重量％未満である場合には、組成物が液晶状態を十分に呈さず、結果として、コレステリック配向が十分に形成されない場合がある。上記液晶組成物中における重合性メソゲン化合物（ａ）の含有割合が９８重量％を超える場合には、重合性カイラル剤（ｂ）の含有量が少なくなってしまい、ねじれが十分に付与されなくなるので、コレステリック配向が十分に形成されない場合がある。 The content of the polymerizable mesogenic compound (a) in the liquid crystal composition is preferably 75 to 98% by weight, more preferably 80 to 98.5% by weight, and still more preferably 85 to 98% by weight. is there. When the content of the polymerizable mesogenic compound (a) in the liquid crystal composition is less than 75% by weight, the composition may not exhibit a sufficient liquid crystal state, and as a result, cholesteric alignment may not be sufficiently formed. is there. When the content ratio of the polymerizable mesogen compound (a) in the liquid crystal composition exceeds 98% by weight, the content of the polymerizable chiral agent (b) decreases, and the twist is not sufficiently imparted. In some cases, the cholesteric orientation is not sufficiently formed.
重合性カイラル剤（ｂ）としては、液晶材料を所望のコレステリック構造に配向し得る任意の適切な材料が採用され得る。例えば、このようなカイラル剤のねじり力は、好ましくは１×１０−６ｎｍ−１・（ｗｔ％）−１以上であり、さらに好ましくは１×１０−５ｎｍ−１・（ｗｔ％）−１〜１×１０−２ｎｍ−１・（ｗｔ％）−１であり、最も好ましくは１×１０−４ｎｍ−１・（ｗｔ％）−１〜１×１０−３ｎｍ−１・（ｗｔ％）−１である。このようなねじり力を有する重合性カイラル剤を用いることにより、コレステリック配向固化層のらせんピッチを所望の範囲に制御することができ、その結果、選択反射の波長域を所望の範囲に制御することができる。 As the polymerizable chiral agent (b), any suitable material capable of aligning the liquid crystal material in a desired cholesteric structure can be adopted. For example, the twisting force of such a chiral agent is preferably 1 × 10 −6 nm −1 · (wt%) −1 or more, and more preferably 1 × 10 −5 nm −1 · (wt%) −. 1 to 1 × 10 −2 nm −1 · (wt%) −1 , most preferably 1 × 10 −4 nm −1 · (wt%) −1 to 1 × 10 −3 nm −1 · (wt %) -1 . By using a polymerizable chiral agent having such a twisting force, the helical pitch of the cholesteric alignment solidified layer can be controlled within a desired range, and as a result, the wavelength range of selective reflection can be controlled within a desired range. Can do.
重合性カイラル剤（ｂ）としては、例えば、特開２００３−２８７６２３号公報の段落００４８〜００５６に記載のカイラル剤を好適に用いることができる。重合性カイラル剤（ｂ）は、１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。 As the polymerizable chiral agent (b), for example, chiral agents described in paragraphs 0048 to 0056 of JP-A No. 2003-287623 can be suitably used. The polymerizable chiral agent (b) may be used alone or in combination of two or more.
上記液晶組成物中における重合性カイラル剤（ｂ）の含有割合は、好ましくは１〜２０重量％であり、より好ましくは１．５〜１５重量％であり、さらに好ましくは２〜１０重量％である。上記液晶組成物中における重合性カイラル剤（ｂ）の含有割合が１重量％未満である場合には、ねじれが十分に付与されなくなるので、コレステリック配向が十分に形成されない場合がある。上記液晶組成物中における重合性カイラル剤（ｂ）の含有割合が２０重量％を超える場合には、液晶状態を呈する温度範囲が非常に狭くなる。 The content of the polymerizable chiral agent (b) in the liquid crystal composition is preferably 1 to 20% by weight, more preferably 1.5 to 15% by weight, and further preferably 2 to 10% by weight. is there. When the content of the polymerizable chiral agent (b) in the liquid crystal composition is less than 1% by weight, the twist is not sufficiently imparted, so that the cholesteric alignment may not be sufficiently formed. When the content of the polymerizable chiral agent (b) in the liquid crystal composition exceeds 20% by weight, the temperature range exhibiting a liquid crystal state becomes very narrow.
熱重合開始剤（ｃ）としては、任意の適切な熱重合開始剤が採用され得る。例えば、２，２−アゾビスイソブチロニトリル、２，２−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ系化合物；ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジサクシニックアシッドパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド；ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド；ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルマレイン酸ヘミパーエステル等のパーオキシエステル；ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド；メチルエチルケトンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド；などの有機過酸化物が挙げられる。 Any appropriate thermal polymerization initiator can be adopted as the thermal polymerization initiator (c). For example, azo compounds such as 2,2-azobisisobutyronitrile and 2,2-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile); diacyl peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and disuccinic acid peroxide Dialkyl peroxides such as di-t-butyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, dicumyl peroxide; t-butyl peroxyacetate, t-butyl peroxypivalate, t-butyl peroxybenzoate, t Organic peroxides such as peroxyesters such as butyl maleic acid hemiperester; hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide and cumene hydroperoxide; ketone peroxides such as methyl ethyl ketone peroxide; And the like.
上記液晶組成物中における熱重合開始剤（ｃ）の含有割合は、重合性メソゲン化合物（ａ）および重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して０．２〜４重量部であり、好ましくは０．３〜４重量部、より好ましくは０．５〜３．５重量部、さらに好ましくは０．５〜３重量部である。重合性メソゲン化合物（ａ）および重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して熱重合開始剤（ｃ）の含有割合が０．２重量部未満である場合には、加熱時のラジカルの発生量が不十分なため、硬化が進行しないおそれがある。重合性メソゲン化合物（ａ）および重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して熱重合開始剤（ｃ）の含有割合が４重量部を超える場合には、液晶状態を呈する温度範囲が狭くなり、白濁しやすいうえに、ラジカル発生量が増大するために硬化速度が速くなり、広帯域化に必要なモノマーの拡散が不十分になるおそれがある。 The content ratio of the thermal polymerization initiator (c) in the liquid crystal composition is 0.2 to 4 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the polymerizable mesogenic compound (a) and the polymerizable chiral agent (b). , Preferably 0.3 to 4 parts by weight, more preferably 0.5 to 3.5 parts by weight, still more preferably 0.5 to 3 parts by weight. When the content ratio of the thermal polymerization initiator (c) is less than 0.2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total of the polymerizable mesogenic compound (a) and the polymerizable chiral agent (b), the radical during heating There is a risk that the curing will not proceed because of the insufficient amount of. When the content ratio of the thermal polymerization initiator (c) exceeds 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total of the polymerizable mesogenic compound (a) and the polymerizable chiral agent (b), the temperature range exhibiting a liquid crystal state is In addition to being narrow and easily clouded, the amount of radicals generated increases, so that the curing speed increases, and there is a possibility that the diffusion of monomers necessary for broadening the band becomes insufficient.
本発明の製造方法においては、熱重合によってコレステリック液晶を発現させるので、紫外線照射による重合を行う必要がない。したがって、上記液晶組成物は、光重合開始剤を含まない。 In the production method of the present invention, since cholesteric liquid crystal is expressed by thermal polymerization, it is not necessary to perform polymerization by ultraviolet irradiation. Therefore, the liquid crystal composition does not contain a photopolymerization initiator.
上記液晶組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の適切な添加剤を含んでいても良い。添加剤としては、例えば、老化防止剤、変性剤、界面活性剤、染料、顔料、変色防止剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。これらの添加剤は、１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。より具体的には、上記老化防止剤としては、例えば、フェノール系化合物、アミン系化合物、有機硫黄系化合物、ホスフィン系化合物が挙げられる。上記変性剤としては、例えば、グリコール類、シリコーン類やアルコール類が挙げられる。上記界面活性剤は、例えば、光学補償層の表面を平滑にするために添加され、例えば、シリコーン系、アクリル系、フッ素系の界面活性剤が挙げられる。 The liquid crystal composition may contain any appropriate additive as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the additive include an antioxidant, a modifier, a surfactant, a dye, a pigment, a discoloration inhibitor, and an ultraviolet absorber. These additives may be used alone or in combination of two or more. More specifically, examples of the anti-aging agent include phenol compounds, amine compounds, organic sulfur compounds, and phosphine compounds. Examples of the modifier include glycols, silicones, and alcohols. The surfactant is added, for example, to smooth the surface of the optical compensation layer, and examples thereof include silicone-based, acrylic-based, and fluorine-based surfactants.
本発明の製造方法において、上記液晶組成物は、そのまま配向基材上に塗布しても良いし、溶媒に溶解または分散させて配向基材上に塗布しても良い。このような溶媒としては、例えば、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、塩化メチレン、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化炭化水素類、フェノール、ｐ−クロロフェノール、ｏ−クロロフェノール、ｍ−クレゾール、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾールなどのフェノール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、ｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、２−メチル−２，４−ペンタンジオールのようなアルコール系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドのようなアミド系溶媒、アセトニトリル、ブチロニトリルのようなニトリル系溶媒、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンのようなエーテル系溶媒、あるいは二硫化炭素、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等が挙げられる。これらの溶媒は、１種のみ用いても良いし、２種以上を併用しても良い。 In the production method of the present invention, the liquid crystal composition may be applied onto the alignment substrate as it is, or may be applied to the alignment substrate after being dissolved or dispersed in a solvent. Examples of such a solvent include halogenated hydrocarbons such as chloroform, dichloromethane, carbon tetrachloride, dichloroethane, tetrachloroethane, methylene chloride, trichloroethylene, tetrachloroethylene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene, phenol, p-chlorophenol, o- Phenolic compounds such as chlorophenol, m-cresol, o-cresol, p-cresol, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, methoxybenzene, 1,2-dimethoxybenzene, acetone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl Ketone solvents such as isobutyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-pyrrolidone and N-methyl-2-pyrrolidone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, t-butyl alcohol Alcohol, glycerin, ethylene glycol, triethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol, dipropylene glycol, alcohol solvents such as 2-methyl-2,4-pentanediol, dimethylformamide, dimethylacetamide Examples thereof include amide solvents such as acetonitrile, nitrile solvents such as acetonitrile and butyronitrile, ether solvents such as diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, carbon disulfide, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
上記配向基材としては、液晶を配向させることができる任意の適切な基材が採用され得る。代表的には、各種プラスチックフィルムが挙げられる。プラスチックとしては、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）等のポリオレフィン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース系プラスチックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。これらのプラスチックを延伸したものも挙げられる。また、アルミ、銅、鉄等の金属製基板、セラミック製基板、ガラス製基板等の表面に、上記のようなプラスチックフィルムやシートを配置したものも挙げられる。また、上記基材あるいは上記プラスチックフィルムまたはシートの表面にＳｉＯ２斜方蒸着膜を形成したものも挙げられる。配向基材の厚みは、好ましくは５μｍ〜５００μｍであり、さらに好ましくは１０μｍ〜２００μｍであり、最も好ましくは１５μｍ〜１５０μｍである。このような厚みであれば、基材として十分な強度を有するので、例えば、製造時に破断する等の問題の発生を防止できる。 As the alignment substrate, any appropriate substrate capable of aligning liquid crystal can be adopted. Typically, various plastic films are mentioned. Examples of the plastic include polyolefins such as triacetyl cellulose (TAC), polyethylene, polypropylene, poly (4-methylpentene-1), polyimide, polyimide amide, polyether imide, polyamide, polyether ether ketone, polyether ketone, Polyketone sulfide, polyethersulfone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyacetal, polycarbonate, polyarylate, acrylic resin, polyvinyl alcohol, polypropylene, cellulosic plastics, epoxy resin, phenol Examples thereof include resins. The thing which extended | stretched these plastics is also mentioned. Moreover, what has arrange | positioned the above plastic films and sheet | seats on the surfaces, such as metal board | substrates, such as aluminum, copper, and iron, a ceramic board | substrate, a glass board | substrate, is mentioned. Also include those formed with SiO 2 oblique deposition film on the substrate or the plastic film or the surface of the sheet. The thickness of the alignment substrate is preferably 5 μm to 500 μm, more preferably 10 μm to 200 μm, and most preferably 15 μm to 150 μm. If it is such thickness, since it has sufficient intensity | strength as a base material, generation | occurrence | production of problems, such as a fracture | rupture at the time of manufacture, can be prevented, for example.
本発明の製造方法において、配向基材上への上記液晶組成物の塗布は、任意の適切な塗布方法を採用し得る。例えば、キャスト法などが挙げられる。 In the production method of the present invention, any appropriate application method can be adopted for applying the liquid crystal composition onto the alignment substrate. For example, the casting method etc. are mentioned.
上記液晶組成物の塗布厚みは、得られる広帯域コレステリック液晶フィルムの厚みとして、好ましくは３〜２０μｍ、より好ましくは３〜１５μｍ、さらに好ましくは３〜１０μｍ、特に好ましくは４〜１０μｍである。上記厚みが３μｍより薄いと、得られる広帯域コレステリック液晶フィルムにおいて反射帯域巾を３００ｎｍ以上とするだけの螺旋ピッチが形成できないおそれがある。上記厚みが２０μｍより厚いと、配向規制力が十分に作用できずに配向不良が生じるおそれがある。 The coating thickness of the liquid crystal composition is preferably 3 to 20 μm, more preferably 3 to 15 μm, still more preferably 3 to 10 μm, and particularly preferably 4 to 10 μm, as the thickness of the obtained broadband cholesteric liquid crystal film. If the thickness is less than 3 μm, the resulting broadband cholesteric liquid crystal film may not be able to form a spiral pitch sufficient to make the reflection bandwidth 300 nm or more. If the thickness is larger than 20 μm, the alignment regulating force cannot sufficiently act and there is a possibility that alignment failure occurs.
本発明の製造方法においては、上記液晶組成物の熱重合による広帯域化工程を含む。 The production method of the present invention includes a broadening step by thermal polymerization of the liquid crystal composition.
上記熱重合における加熱温度は７０〜１５０℃であり、好ましくは８０〜１４０℃、より好ましくは８０〜１３０℃である。上記熱重合における加熱温度が７０℃より低いと、熱重合開始剤によるラジカルの発生が少なく、硬化が進行しないおそれがある。上記熱重合における加熱温度が１５０℃より高いと、液晶が等方相に相転移してしまい、選択反射を発現しないおそれがある。 The heating temperature in the thermal polymerization is 70 to 150 ° C, preferably 80 to 140 ° C, more preferably 80 to 130 ° C. When the heating temperature in the thermal polymerization is lower than 70 ° C., there is little generation of radicals due to the thermal polymerization initiator, and curing may not proceed. If the heating temperature in the thermal polymerization is higher than 150 ° C., the liquid crystal may transition to an isotropic phase and may not exhibit selective reflection.
上記熱重合の加熱時間は、好ましくは２分以上、より好ましくは２〜３０分、さらに好ましくは２〜２０分である。上記熱重合における加熱時間が２分より短いと、熱重合開始剤からのラジカル発生量が不十分になるおそれがある。また、上記熱重合における加熱時間が長すぎると、製造工程が長くなり、ロールツーロールに適さないおそれがある。 The heating time of the thermal polymerization is preferably 2 minutes or more, more preferably 2 to 30 minutes, and further preferably 2 to 20 minutes. If the heating time in the thermal polymerization is shorter than 2 minutes, the amount of radicals generated from the thermal polymerization initiator may be insufficient. Moreover, when the heating time in the said thermal polymerization is too long, a manufacturing process will become long and there exists a possibility that it may not be suitable for a roll-to-roll.
上記熱重合は、好ましくは、酸素濃度５体積％以下の酸素を含有する不活性ガス雰囲気下で行う。この酸素濃度は、より好ましくは４体積％以下、さらに好ましくは３体積％以下、特に好ましくは２．５体積％以下、最も好ましくは２体積％以下である。この酸素濃度の下限は、好ましくは０体積％を超えた値である。上記酸素濃度が５体積％を超えると、熱重合開始剤から発生したラジカルが酸素に捕捉され、硬化が進行しないおそれがある。他方、上記酸素濃度が０体積％の場合、空気面での酸素阻害がないため、基材面との反応速度差がつきにくく、広帯域化が起こらないおそれがある。 The thermal polymerization is preferably performed in an inert gas atmosphere containing oxygen having an oxygen concentration of 5% by volume or less. This oxygen concentration is more preferably 4% by volume or less, further preferably 3% by volume or less, particularly preferably 2.5% by volume or less, and most preferably 2% by volume or less. The lower limit of the oxygen concentration is preferably a value exceeding 0% by volume. If the oxygen concentration exceeds 5% by volume, radicals generated from the thermal polymerization initiator may be trapped by oxygen and curing may not proceed. On the other hand, when the oxygen concentration is 0% by volume, there is no inhibition of oxygen on the air surface, so that a difference in reaction rate with the substrate surface is difficult to occur, and there is a possibility that a broad band will not occur.
上記不活性ガスとしては、任意の適切な不活性ガスを採用し得る。例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトン等が挙げられる。これらの中でも、窒素が最も汎用性が高いので好ましい。 Any appropriate inert gas can be adopted as the inert gas. For example, nitrogen, argon, helium, neon, xenon, krypton, and the like can be given. Among these, nitrogen is preferable because it has the highest versatility.
本発明の製造方法で得られる広帯域コレステリック液晶フィルムは、好ましくは、そのピッチ長が、配向基材側から連続的に小さくなるように変化している。このピッチ長は、配向基材側とその反対側との差が、好ましくは少なくとも２５０ｎｍであり、より好ましくは少なくとも３００ｎｍである。なお、ピッチ長は、広帯域コレステリック液晶フィルムの断面ＴＥＭ像から読み取ることができる。 The wide-band cholesteric liquid crystal film obtained by the production method of the present invention preferably has a pitch length that changes continuously from the alignment substrate side. The pitch length is preferably such that the difference between the alignment substrate side and the opposite side is at least 250 nm, more preferably at least 300 nm. The pitch length can be read from a cross-sectional TEM image of the broadband cholesteric liquid crystal film.
本発明の製造方法で得られる広帯域コレステリック液晶フィルムは、上記のように、好ましくは、ピッチ長が一方の側から連続的に狭くなるように変化しているグランジャン構造を有する。長ピッチ長側には連続的または不連続的に、赤外領域の反射を示すピッチ長の螺旋構造または螺旋がほぼ解消された層を有することが好ましい。本発明の製造方法で得られる広帯域コレステリック液晶フィルムにおいて、長ピッチ長の螺旋構造または螺旋がほぼ解消された層は、正面からの入射光に対して光学的に５０〜４５０ｎｍの位相差値を有する位相差層であることが好ましい。このように、本発明の製造方法で得られる広帯域コレステリック液晶フィルムは、好ましくは、グランジャン構造を有し、コレステリック液晶として可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）において選択反射を示す部分を有するとともに、選択反射を示す部分とは全く異なるピッチの層を長ピッチ長側に有している。この層は光学的な特性として位相差層となり得る。その位相差値は、好ましくは、５０〜４５０ｎｍの間で制御可能である。たとえば、この位相差値が１００〜１６０ｎｍとなるときは、コレステリック液晶フィルムを通過する可視光域の光は直線偏光を示し得る。一方、位相差値が２００〜４００ｎｍとなるときは、コレステリック液晶を透過した円偏光の状態とは逆の回転の円偏光の状態に変換し得る。これにより、広帯域コレステリック液晶フィルムの有する位相差層の位相差値によって、透過光の偏光状態を自由にコントロールすることが可能である。したがって、本発明の製造方法で得られる広帯域コレステリック液晶フィルムは、使用する液晶ディスプレイのモードに合わせた偏光板として使用することができる。 As described above, the broadband cholesteric liquid crystal film obtained by the production method of the present invention preferably has a Grandjean structure in which the pitch length changes continuously from one side. On the long pitch length side, it is preferable to have a helical structure having a pitch length exhibiting reflection in the infrared region, or a layer in which the spiral is substantially eliminated, continuously or discontinuously. In the broadband cholesteric liquid crystal film obtained by the production method of the present invention, the long pitch length spiral structure or the layer in which the spiral is substantially eliminated has an optical retardation value of 50 to 450 nm with respect to the incident light from the front. A retardation layer is preferred. As described above, the broadband cholesteric liquid crystal film obtained by the production method of the present invention preferably has a Grand Jean structure, and has a portion exhibiting selective reflection in the visible region (380 to 780 nm) as the cholesteric liquid crystal, and selective reflection. A layer having a pitch completely different from that of the portion showing is provided on the long pitch long side. This layer can be a retardation layer as an optical property. The phase difference value is preferably controllable between 50 and 450 nm. For example, when the retardation value is 100 to 160 nm, the light in the visible light range that passes through the cholesteric liquid crystal film can exhibit linearly polarized light. On the other hand, when the phase difference value is 200 to 400 nm, it can be converted into a circularly polarized state of rotation opposite to the circularly polarized state transmitted through the cholesteric liquid crystal. Thereby, the polarization state of transmitted light can be freely controlled by the retardation value of the retardation layer of the broadband cholesteric liquid crystal film. Therefore, the broadband cholesteric liquid crystal film obtained by the production method of the present invention can be used as a polarizing plate in accordance with the mode of the liquid crystal display to be used.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。実施例における評価方法は下記の通りである。また、特に明記しない限り、実施例における「部」および「％」は重量基準である。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by these Examples. Evaluation methods in the examples are as follows. Unless otherwise specified, “parts” and “%” in the examples are based on weight.
＜反射スペクトルの測定＞
得られたコレステリック液晶フィルムをガラスに転写して測定用サンプルとし、日立ハイテク社製のＵ−４１００を用いて測定した。
＜黄変の評価＞
日立ハイテク社製のＵ−４１００を用い、ＹＩ値を測定した。ＹＩ値が１以下の場合を黄変なしと判断した。
＜窒素ガス中の酸素濃度の調整＞
金属製の密閉可能な容器の開口部から、酸素濃度計のセンサー部を差込み、窒素ガスを封入しながら容器内の酸素濃度を測定した。所望の酸素濃度まで低下したところで、センサーを抜き、窒素ガスの封入をやめ、開口部を閉じた。
<Measurement of reflection spectrum>
The obtained cholesteric liquid crystal film was transferred to glass to obtain a measurement sample, which was measured using U-4100 manufactured by Hitachi High-Tech.
<Evaluation of yellowing>
The YI value was measured using U-4100 manufactured by Hitachi High-Tech. When the YI value was 1 or less, it was determined that there was no yellowing.
<Adjustment of oxygen concentration in nitrogen gas>
A sensor part of an oximeter was inserted from an opening of a metal sealable container, and the oxygen concentration in the container was measured while nitrogen gas was sealed. When the oxygen concentration decreased to the desired level, the sensor was removed, nitrogen gas sealing was stopped, and the opening was closed.
〔実施例１〕
重合性メソゲン化合物（ａ）としてＬＣ２４２（ＢＡＳＦ社製）９７．５重量部、重合性カイラル剤（ｂ）としてＬＣ７５６（ＢＡＳＦ社製）２．５重量部、および熱重合開始剤（ｃ）としてＶ−６５（和光純薬工業社製）０．５重量部からなる混合物のシクロペンタノン溶液（３０重量％固体含有量）を調製した。
上記溶液を延伸ポリエチレンテレフタレート基材にキャストし、酸素濃度０．５体積％の酸素を含有する窒素ガス雰囲気下で、１００℃で１０分間、熱重合を行い、広帯域コレステリック液晶フィルム（１）を得た。
結果を表１に示した。
[Example 1]
97.5 parts by weight of LC242 (manufactured by BASF) as the polymerizable mesogenic compound (a), 2.5 parts by weight of LC756 (manufactured by BASF) as the polymerizable chiral agent (b), and V as the thermal polymerization initiator (c) A cyclopentanone solution (30 wt% solid content) of a mixture comprising 0.5 parts by weight of −65 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was prepared.
The above solution was cast on a stretched polyethylene terephthalate substrate, and thermal polymerization was performed at 100 ° C. for 10 minutes in a nitrogen gas atmosphere containing oxygen having an oxygen concentration of 0.5 vol% to obtain a broadband cholesteric liquid crystal film (1). It was.
The results are shown in Table 1.
〔実施例２〕
熱重合開始剤（ｃ）の量を１．０重量部とした以外は、実施例１と同様に行い、広帯域コレステリック液晶フィルム（２）を得た。
結果を表１に示した。
[Example 2]
A broadband cholesteric liquid crystal film (2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the thermal polymerization initiator (c) was 1.0 part by weight.
The results are shown in Table 1.
〔実施例３〕
熱重合開始剤（ｃ）の量を２．０重量部とした以外は、実施例１と同様に行い、広帯域コレステリック液晶フィルム（３）を得た。
結果を表１に示した。
Example 3
A broadband cholesteric liquid crystal film (3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the thermal polymerization initiator (c) was 2.0 parts by weight.
The results are shown in Table 1.
〔実施例４〕
熱重合開始剤（ｃ）の量を３．０重量部とした以外は、実施例１と同様に行い、広帯域コレステリック液晶フィルム（４）を得た。
結果を表１に示した。
Example 4
A broadband cholesteric liquid crystal film (4) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the thermal polymerization initiator (c) was changed to 3.0 parts by weight.
The results are shown in Table 1.
〔比較例１〕
熱重合開始剤（ｃ）を用いなかった以外は、実施例１と同様に行い、広帯域コレステリック液晶フィルム（Ｃ１）を得た。
結果を表２に示した。
[Comparative Example 1]
A broadband cholesteric liquid crystal film (C1) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the thermal polymerization initiator (c) was not used.
The results are shown in Table 2.
〔比較例２〕
熱重合開始剤（ｃ）の量を０．１重量部とした以外は、実施例１と同様に行い、広帯域コレステリック液晶フィルム（Ｃ２）を得た。
結果を表２に示した。
[Comparative Example 2]
A broadband cholesteric liquid crystal film (C2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the thermal polymerization initiator (c) was 0.1 parts by weight.
The results are shown in Table 2.
〔比較例３〕
熱重合開始剤（ｃ）の量を５．０重量部とした以外は、実施例１と同様に行い、広帯域コレステリック液晶フィルム（Ｃ３）を得た。
結果を表２に示した。
[Comparative Example 3]
A broadband cholesteric liquid crystal film (C3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of the thermal polymerization initiator (c) was 5.0 parts by weight.
The results are shown in Table 2.
〔比較例４〕
重合性メソゲン化合物（ａ）としてＬＣ２４２（ＢＡＳＦ社製）９７．５重量部、重合性カイラル剤（ｂ）としてＬＣ７５６（ＢＡＳＦ社製）２．５重量部、および光重合開始剤としてＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７（チバ・ジャパン社製）５．０重量部からなる混合物のシクロペンタノン溶液（３０重量％固体含有量）を調製した。
上記溶液を延伸ポリエチレンテレフタレート基材にキャストし、１００℃で２分間乾燥させて溶媒を除去した。その後、１００℃に加熱しながら、配向基材側より、酸素濃度２１体積％の酸素を含有する窒素ガス雰囲気下で、紫外線を６ｍＷ／ｃｍ２で５分間照射し、広帯域コレステリック液晶フィルム（Ｃ４）を得た。
結果を表２に示した。
[Comparative Example 4]
97.5 parts by weight of LC242 (manufactured by BASF) as the polymerizable mesogenic compound (a), 2.5 parts by weight of LC756 (manufactured by BASF) as the polymerizable chiral agent (b), and IRGACURE907 (Ciba A cyclopentanone solution (30 wt% solid content) of a mixture consisting of 5.0 parts by weight (Japan) was prepared.
The solution was cast on a stretched polyethylene terephthalate substrate and dried at 100 ° C. for 2 minutes to remove the solvent. Then, while heating to 100 ° C., the broad-band cholesteric liquid crystal film (C4) was irradiated with ultraviolet rays at 6 mW / cm 2 for 5 minutes in an atmosphere of nitrogen gas containing oxygen with an oxygen concentration of 21% by volume from the alignment substrate side. Got.
The results are shown in Table 2.
本発明の製造方法で得られる広帯域コレステリック液晶フィルムは、ＩＲフィルター、バンドパスフィルター、ＵＶ反射膜、輝度向上フィルム、調光フィルム、位相差板、ノッチフィルターなどに好適に用いられる。
The broadband cholesteric liquid crystal film obtained by the production method of the present invention is suitably used for an IR filter, a bandpass filter, a UV reflection film, a brightness enhancement film, a light control film, a retardation plate, a notch filter, and the like.
Claims (2)
重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）、および熱重合開始剤（ｃ）を含む液晶組成物を配向基材上に塗布する工程と、該液晶組成物の熱重合による広帯域化工程とを含み、
該液晶組成物中の該熱重合開始剤（ｃ）の含有割合が、重合性メソゲン化合物（ａ）および重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して０．２〜４重量部である、
広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法。 A method for producing a broadband cholesteric liquid crystal film having a reflection bandwidth of 300 nm or more,
Applying a liquid crystal composition containing a polymerizable mesogenic compound (a), a polymerizable chiral agent (b), and a thermal polymerization initiator (c) onto an alignment substrate, and broadening the band of the liquid crystal composition by thermal polymerization Process,
The content of the thermal polymerization initiator (c) in the liquid crystal composition is 0.2 to 4 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the polymerizable mesogenic compound (a) and the polymerizable chiral agent (b). is there,
A method for producing a broadband cholesteric liquid crystal film.
The manufacturing method according to claim 1, wherein a pitch length of the broadband cholesteric liquid crystal film changes so as to be continuously reduced from the alignment substrate side.
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