JP2016531989A - 重合性液晶材料および重合した液晶膜 - Google Patents
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Abstract
Description
− プラスチック基板、例えばTAC、COP、またはカラーフィルタなどへの好ましい接着を示し、
− 別異の接着層の使用を必要とせず、
− 別異の配列層の使用を必要とせず、
− 改善された、一定したホメオトロピック配列を呈し、
− VIS光に対して高度に透過性(transparent)であり、かつ
− 特にはセル内適用の観点において、好ましく高温安定性を示す。
本明細書で用いられる、用語「ポリマー」は、1つまたは2つ以上の区別できるタイプの繰り返し単位(分子の最小構成単位)を包含する分子を意味するものと解されるであろう、そして周知の用語「オリゴマー」、「コポリマー」、「ホモポリマー」などを含む。さらには、用語ポリマーは、ポリマー自体に加えて、開始剤からの残留物、触媒およびかかるポリマーの合成に関与する他の要素も含むと理解されるであろうが、ここでかかる残留物はそこには共有結合的に組み入られていないものと解される。さらには、かかる残留物および他の要素は、通常は重合化後精製プロセス中に除去されるが、それらは一般には、容器間で、または溶媒もしくは分散媒間で移すときに、ポリマーとともに残存するように、ポリマーとともに混合する(mixed)かまたは交じり合わせる(co-mingled)。
Ee = dθ/dA (2)
He = Ee・t (3)
Δn = ne − no (4)
式中、neは異常光屈折率であり、およびn0は常光屈折率である、および平均屈折率nav.は以下の式により与えられる:
nav. = ((2no 2 + ne 2)/3)1/2 (5)
典型的には、接着促進剤は重合性LC材料中に分散させる。理論に十分に一致して、1つまたは2つ以上の一級アミノ基を含む(メタ)アクリルポリマーの側鎖は基板の表面と、非共有結合性相互作用により、化学的に相互作用することができると、考えられている。
R1は、−Hまたは−CmH2m+1を、好ましくはHまたはメチルを示し、
mは、1〜15の整数を示し、
R2は、それぞれかつ独立してかつそれぞれの出現において、1〜4個の炭素原子を有する直鎖アルキレン基を示し、および
nは、1〜10の整数を示す。
AHEW = (S1*N*S2*4000)/(F*V*W) (6)
式中、S1は(メタ)アクリルポリマーの量(g)であり、Nは(メタ)アクリルポリマーの固体含有量(重量%)であり、S2は希釈した(メタ)アクリルポリマー溶液の量(g)であり、Fは1/4N−PVSK溶液の力価であり、Vは滴定した1/4N−PVSK溶液の量(ml)であり、およびWは希釈したサンプル溶液の全重量(g)である。PVSK溶液は、コロイド滴定のためのポリビニル硫酸カルシウム溶液に対応し、これは、例えばWako Pure Chemical Industries, Ltd.から、商業的に入手可能である。
P−Sp−MG−R0 II
Pは、重合性基、好ましくはアクリル基、メタクリル基、ビニル基、ビニルオキシ基、プロペニルエーテル基、エポキシ基、オキセタン基またはスチレン基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
MGは、棒状形状のメソゲン基であり、これは好ましくは式Mから選択され、
Mは、−(A21−Z21)k−A22−(Z22−A23)l−であり、
A21〜A23は、それぞれの出現において互いに独立して、1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なる基Lにより任意に置換されている、アリール基、ヘテロアリール基、複素環基または脂環族基、好ましくは、1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なる基Lにより任意に置換されている、1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−フェニレン、1,4−ピリジン、1,4−ピリミジン、2,5−チオフェン、2,6−ジチエノ[3,2−b:2’3’−d]チオフェン、2,7−フルオリン、2,6−ナフタレン、2,7−フェナントレンであり、
Z21およびZ22はそれぞれの出現において互いに独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−S−CO−、−CO−S−、−O−COO−、−CO−NR01−、−NR01−CO−、−NR01−CO−NR02、−NR01−CO−O−、−O−CO−NR01−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR01−、−CY01=CY02−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、または単結合、好ましくは−COO−、−OCO−、−CO−O−、−O−CO−、−OCH2−、−CH2O−、−、−CH2CH2−、−(CH2)4−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合であり、
R0は、H、1〜20個のC原子、より好ましくは1〜15個のC原子を有するアルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニル、これらはフッ素により任意に置換されている、であるか、またはY0もしくはP−Sp−であり、
Y0は、F、Cl、CN、NO2、OCH3、OCN、SCN、1〜4個のC原子を有する任意にフッ素化されているアルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシ、または1〜4個のC原子を有する一フッ素化、オリゴフッ素化または多フッ素化アルキルもしくはアルコキシ、好ましくはF、Cl、CN、NO2、OCH3、または1〜4個のC原子を有する一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化アルキルもしくはアルコキシであり、
Y01およびY02はそれぞれかつ独立して、式Iにおいて上で定義した意味を有し、
R01およびR02はそれぞれかつ独立して、式Iにおいて上で定義した意味を有し、および
kおよびlはそれぞれかつ独立して、0、1、2、3または4、好ましくは0、1または2、最も好ましくは1である。
さらに好ましいカルビルまたはヒドロカルビル基は、C1〜C40アルキル、C2〜C40アルケニル、C2〜C40アルキニル、C3〜C40アリル、C4〜C40アルキルジエニル、C4〜C40ポリエニル、C6〜C40アリール、C6〜C40アルキルアリール、C6〜C40アリールアルキル、C6〜C40アルキルアリールオキシ、C6〜C40アリールアルキルオキシ、C2〜C40ヘテロアリール、C4〜C40シクロアルキル、C4〜C40シクロアルケニルなどである。特に好ましいのは、C1〜C22アルキル、C2〜C22アルケニル、C2〜C22アルキニル、C3〜C22アリル、C4〜C22アルキルジエニル、C6〜C12アリール、C6〜C20アリールアルキル、およびC2〜C20ヘテロアリールである。
からなる群から選択される。
alkylは、単結合、または1〜12個のC原子を有する直鎖または分枝アルキレン、ここにおいて1つまたは2つ以上の非隣接のCH2基は、互いに独立して、−C(Rx)=C(Rx)−、−C≡C−、−N(Rx)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−により、Oおよび/またはS原子が互いにへと直接的に結合しないように置き換えられていてもよく、およびここにおいて、加えて、1つまたは2つ以上のH原子はF、ClまたはCNにより置き換えられていてもよく、ここでRxは上述の意味を有し、および好ましくは上に定義されるR0を示す、を示し、
aaおよびbbはそれぞれ、互いに独立して、0、1、2、3、4、5または6を示し、
Xは、X’に対して示される意味の1つを有し、および
P1〜5はそれぞれ、互いに独立して、Pに対して上で示される意味の1つを有する。
Sp’は、1〜20個の、好ましくは1〜12個のC原子を有するアルキレン、これはF、Cl、Br、IまたはCNにより任意に単置換または多置換されており、およびここにおいて、加えて、1つまたは2つ以上の非隣接のCH2基はそれぞれ、互いに独立して、−O−、−S−、−NH−、−NR01−、−SiR01R02−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−NR01−CO−O−、−O−CO−NR01−、−NR01−CO−NR01−、−CH=CH−または−C≡C−により、Oおよび/またはS原子が互いにへと直接的に結合しないように置き換えられていてもよい、を示し、
X’は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR01−、−NR01−CO−、−NR01−CO−NR01−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR01−、−CY01=CY02−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合を示し、
R01およびR02はそれぞれ、互いに独立して、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、および
Y01およびY02はそれぞれ、互いに独立して、H、F、ClまたはCNであり、
X’は好ましくは、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR0−、−NR01−CO−、−NR01−CO−NR01−または単結合である。
P0は、多数回出現の場合は互いに独立して、重合性基、好ましくはアクリル、メタクリル、オキセタン、エポキシ、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテルまたはスチレン基であり、
A0は、多数回出現の場合は互いに独立して、1,4−フェニレン、これは1つ、2つ、3つまたは4つの基Lにより任意に置換されている、またはトランス−1,4−シクロヘキシレンであり、
Z0は、多数回出現の場合は互いに独立して、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−C≡C−、−CH=CH−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合であり、
tは、多数回出現の場合は互いに独立して、0、1、2または3であり、
uおよびvは、互いに独立して、0、1または2であり、
wは、0または1であり、
xおよびyは、互いに独立して0であるか、または独立してもしくは異なって1〜12の整数であり、
zは、0または1、隣接するxまたはyが0の場合はzは1である、であり、
加えて、ここで、ベンゼンおよびナフタレン環は加えて、1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なっている基Lで置換されていることができる。
パラメーターR0、Y0、R01、R02およびLは、式IIで上に与えられるのと同じ意味を有する。
a) 1種または2種以上の単反応性、二反応性または多反応性重合性メソゲン性化合物、
b) 側鎖に1つまたは2つ以上の一級アミノ基を含む、(メタ)アクリル側鎖ポリマーから選択される、1種または2種以上の接着促進剤、
c) 1種または2種以上の光開始剤、
d) 任意に、1種または2種以上の界面面活性剤、
e) 任意に、1種または2種以上の安定剤、
f) 任意に、1種または2種以上の、単反応性、二反応性または多反応性重合性非メソゲン性化合物、
g) 任意に、光重合を開始するのに用いられる波長において吸収極大を示す、1種または2種以上の色素、
h) 任意に、1種または2種以上の連鎖移動剤、
i) 任意に、1種または2種以上の安定剤
を含む。
a) 1種または2種以上の単反応性重合性メソゲン性化合物、好ましくは30〜95重量%、非常に好ましくは50〜90重量%の量で、好ましくは式II−1および/またはII−7で表される化合物から選択される、
b) 1種または2種以上の二反応性または多反応性重合性メソゲン性化合物、好ましくは20〜60重量%、より好ましくは25〜55重量%の量で、好ましくは式II−6および/またはII−7で表される化合物から選択される、
c) 1種または2種以上の接着促進剤、好ましくは0.1〜3重量%、非常に好ましくは0.1〜1重量%の量で、好ましくはNK−380および/またはNK−350から選択される、
d) 任意に、1種または2種以上の光開始剤、好ましくは3〜20重量%、非常に好ましくは5〜15重量%の量で、
e) 任意に、1種または2種以上の界面活性剤、および
f) 任意に、1種または2種以上の安定剤
を含む。
− 基板上に、本明細書に記載される重合性LC材料の層を提供すること、
− 該重合性LC材料を重合化すること、および
− 任意に、該基板から該重合したLC材料を除去すること、および/または任意に、他の基板上にそれを提供すること
による、前記方法に関する。
ポリマー膜の光学的適用のためには、好ましくは0.5〜10μm、非常に好ましくは1〜5μm、特には1〜3μmの厚さを有する。
δ(λ) = (2πΔn・d)/λ (7)
式中、(Δn)は膜の複屈折であり、(d)は膜の厚さであり、およびλは入射ビームの波長である。
Δn = sinΘ / sinΨ (8)
式中、sinΘは膜における入射角または光学軸のティルト角であり、sinΨは対応する反射角である。
重合性LC混合物M1を、以下のように配合する。
M1をPGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート)に、30%の濃度で溶解させる。
M1を、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート)中に、30%の濃度で溶解させる。
M1をPGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート)に、30%の濃度で溶解させる。
サンプルの230℃までへの3時間の加熱後、膜はなおも、クラックのない、良好な均一な配列を示す。
TAC基板上への配列および接着
M1を、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート)中に、30%の濃度で溶解させる。
M1をPGEMA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート)中に、30%の濃度で溶解させる。
M1をPGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート)中に、30%の濃度で溶解させる。
重合性LC混合物M2を、以下のとおり配合する。
NK−380を、M2の1重量%で、溶液に添加する。得られた溶液をTAC上にスピンコートし(2,000RPM;30s)、光重合する(20mWcm−2、60s、N2)。
Claims (16)
- 1種または2種以上の重合性メソゲン性化合物および少なくとも1種の接着促進剤を含む、重合性液晶(LC)材料であって、該接着促進剤が、側鎖に1つまたは2つ以上の一級アミノ基を含む(メタ)アクリル側鎖ポリマーから選択されることを特徴とする、前記重合性LC材料。
- 請求項1に記載の重合性LC材料であって、接着促進剤が、式I
R1は、−Hまたは−CmH2m+1を示し、
mは、1〜15の整数を示し、
R2はそれぞれかつ独立して、かつそれぞれの出現において、1〜4個の炭素原子を有する直鎖アルキレン基を示し、
nは、1〜10の整数を示す、
で表される少なくとも1つのサブユニットを含む(メタ)アクリル側鎖ポリマーから選択されることを特徴とする、前記重合性LC材料。 - 請求項2に記載の重合性LC材料であって、接着促進剤が、式Iで表される繰り返し単位であって、式中R2がメチレンまたはエチレンを示す、該繰り返し単位を含む、メタ(アクリル)ポリマーから選択されることを特徴とする、前記重合性LC材料。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の重合性LC材料であって、接着促進剤が300〜2000g/eqの範囲のアミン水素当量を有することを特徴とする、前記重合性LC材料。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の重合性LC材料であって、接着促進剤が0.1〜3.0mmol/gの範囲のアミン価を有することを特徴とする、前記重合性LC材料。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の重合性LC材料であって、重合性メソゲン性化合物が1種または2種以上の単反応性、二反応性および/または多反応性重合性メソゲン性化合物から選択されることを特徴とする、前記重合性LC材料。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の重合性LC材料から得ることができる、ポリマー膜。
- 請求項7に記載のポリマー膜であって、LC材料がホメオトロピックに配列していることを特徴とする、前記ポリマー膜。
- 請求項7または8に記載のポリマー膜であって、以下のステップ
− 請求項1〜6のいずれか一項に記載の重合性LC材料の層を、基板上に提供すること、
− 該LC材料を重合すること、および
− 任意に、重合したLC材料を基板から除去すること、および/または任意に、それを他の基板上に提供すること
を含む方法により得ることができることを特徴とする、前記ポリマー膜。 - 重合性ポリマー材料から得られた、ポリマー膜の、基板、膜または表面への接着を増加させる方法であって、1種または重合性接着促進剤を、重合前に、請求項1〜6のいずれか一項に記載の重合性LC材料に添加することによる、前記方法。
- 請求項10に記載の方法であって、基板が、TACおよびCOP基板またはカラーフィルタから選択されることを特徴とする、前記方法。
- 請求項10または11に記載の方法であって、重合性LC材料が請求項1〜6のいずれか一項に定義されるものであることを特徴とする、前記方法。
- 請求項7〜9のいずれか一項に記載のポリマー膜または請求項1〜6のいずれか一項に記載の重合性LC材料の、光学的、電気光学的、情報ストレージ、装飾およびセキュリティー用途における使用であって、例えば液晶ディスプレイ、3Dディスプレイ、投射システム、偏光板、補償板、配列層、円偏光板、カラーフィルタ、装飾画像、液晶顔料、空間的に変化する反射色を有する反射膜、多色画像、偽造不可能な文書、例えば身分証明またはクレジットカードまたは紙幣など、における、前記使用。
- 請求項7〜9のいずれか一項に記載の少なくとも1つのポリマー膜または請求項1〜6のいずれか一項に記載の重合性LC材料を含む、光学コンポーネントまたはデバイス、偏光板、パターン化リターダー、補償板、配列層、円偏光板、カラーフィルタ、装飾画像、液晶レンズ、液晶顔料、空間的に変化する反射色を有する反射膜、装飾のための多色画像または情報ストレージ。
- 請求項7〜9のいずれか一項に記載の少なくとも1つのポリマー膜、または請求項1〜6のいずれか一項に記載の重合性LC材料、または請求項13に記載の少なくとも1つのコンポーネントを含む、液晶ディスプレイ。
- 請求項7〜9のいずれか一項に記載の少なくとも1つのポリマー膜または請求項1〜6のいずれか一項に記載の重合性LC材料、または請求項13に記載の少なくとも1つのコンポーネントを含む、認証、照合またはセキュリティーマーキング、セキュリティー使用のための着色または多色画像、偽造不可能なオブジェクトまたは有価文書、例えば身分証明またはクレジットカードまたは紙幣など。
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