JP2017527845A

JP2017527845A - ゲスト−ホスト型液晶組成物

Info

Publication number: JP2017527845A
Application number: JP2017506996A
Authority: JP
Inventors: ユンリー、ジ; ヨンキム、シン; スーパク、ムン; ダエヒーリー、
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2036-07-04
Also published as: CN106715649A; KR20170004909A; CN106715649B; JP6500286B2; US10495797B2; US20170293058A1; KR102118367B1

Abstract

本出願は、液晶組成物、偏光素子及び偏光素子の用途に関する。本出願のゲストホスト型液晶組成物は、簡単なコーティング工程で偏光素子を製造できるので、製造費用を低減し、偏光素子の軽量薄形化が可能であると共に、高温環境のような苛酷な条件でも吸収スペクトル乃至透過スペクトルに変化がなく優れた耐熱安定性を示す偏光素子を製造できる。このような偏光素子は、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、電界放出表示装置、電子ペーパーを利用した表示装置、投射型表示装置または圧電セラミック表示装置などのような多様なディスプレイ装置に適用され得る。

Description

関連出願との相互引用
本出願は、２０１５年７月２日付け韓国特許出願第１０−２０１５−００９４６００号及び２０１６年７月４日付け韓国特許出願第１０−２０１６−００８４１８８号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。

技術分野
本出願は、ゲストホスト型液晶組成物、偏光素子及び偏光素子の用途に関する。

ディスプレイ装置において用いられる偏光素子は、例えば、ヨードが染着されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ；ＰｏｌｙＶｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ）フィルムとこれを保護する保護フィルム、例えばトリアセチルセルロース（ＴＡＣ；ＴｒｉＡｃｅｔｙｌＣｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルムの複合フィルム構造で形成されている。

最近、前記ヨード染着を用いたフィルム型多層素子の代案として、簡単なコーティング工程で形成する新しい概念の薄膜型高分子偏光フィルムの開発が模索されている。このような構造の単純化を用いた偏光フィルムの薄膜化と低価製造工程技術は、ＬＣＤコスト節減とフレキシブルディスプレイ具現のための核心技術であって、特許文献１（特開２０１０−１５２３５１号公報）のように、二色性染料と重合性液晶化合物を含む染料層をコーティングし、偏光素子を製造する技術が知られている。

しかしながら、偏光素子をディスプレイ装置に使用するためには、高温条件のような苛酷な条件下でも吸収スペクトルを維持できる物性が要求され、二色性染料を利用したコーティング型偏光素子は、耐熱安定性が劣るため、高温条件で染料分子が分解され、吸収スペクトルが変わる問題点があり、ディスプレイ装置に使用するには限界がある。これにより、最近、ディスプレイ装置分野において、耐熱安定性を確保できるコーティング型偏光素子の開発に対する研究が増加している傾向にある。

本出願は、ゲストホスト型液晶組成物、偏光素子及び偏光素子の用途を提供する。

本出願は、ゲストホスト型液晶組成物に関する。例示的なゲストホスト型液晶組成物は、アクリロイル系重合性官能基を含まない重合性液晶化合物及び二色性染料を含むことができる。本出願で、ゲストホスト型液晶組成物は、例えば、非等方性光吸収効果を示す偏光素子を形成できる特性を有する液晶組成物を意味する。ゲストホスト型液晶組成物は、例えば、後述するように、重合性液晶化合物の配列によって二色性染料が一緒に配列され、染料の整列方向に平行な光は吸収し、垂直な光は透過させることによって、非等方性光吸収効果を示す偏光素子を形成できる。

本出願の前記液晶組成物は、液晶層に重合された後にも優れた耐熱性を示すことができる。例えば、前記液晶組成物は、下記数式１を満たすことができる。

［数式１］
−２０≦１００×（Ｈ−Ｗ）／Ｗ≦２０

数式１で、Ｗは、前記重合性液晶化合物が重合された直後の前記染料の最大吸収波長を意味し、Ｈは、前記液晶化合物が重合された液晶組成物を１００℃で１００時間維持した後の前記染料の最大吸収波長を意味する。すなわち、液晶組成物は、前記数式１で計算される高温条件での染料の最大吸収波長変化率の絶対値が２０以下であることができる。

数式１で計算される染料の最大吸収波長変化率は、より具体的に、±１７．５の範囲内、±１５の範囲内、±１２．５の範囲内または±１０の範囲内であることができる。前記染料の最大吸収波長の変化率は、後述する実施例に記載された染料層の吸収スペクトルを測定することによって計算され得る。このような染料の最大吸収波長変化率は、数値が低いほど液晶組成物から製造された偏光素子の耐熱安定性を保証するものであって、その下限数値は、特に制限されない。

本明細書で、「重合性液晶化合物」は、液晶性を示すことができる部位、例えばメソゲン（ｍｅｓｏｇｅｎ）骨格などを含み、重合性官能基を一つ以上含む化合物を意味する。本出願の液晶組成物は、前述したように、重合性官能基として、アクリロイル系重合性官能基を含まない重合性液晶化合物を含むことができる。本出願でアクリロイル系重合性官能基は、例えば、ラジカル反応によって重合可能な官能基を代表する意味であって、例えば、アクリロイル基またはメタクリロイル基を含む意味であることができる。

本出願の液晶組成物は、アクリロイル系重合性官能基を含まない重合性液晶化合物を主成分として含むことができる。本明細書で、用語「主成分」は、組成物内に約７０重量％以上、約７５重量％以上、約８０重量％以上、約８５重量％以上、約９０重量％以上または約９５重量％以上含まれるものを意味する。

アクリロイル系重合性官能基を含まない重合性液晶化合物として、例えば、陽イオン重合性液晶化合物を使用できる。本出願で陽イオン重合性液晶化合物は、例えば、陽イオン重合反応によって重合可能な官能基を少なくとも一つ以上有する液晶化合物を意味する。このような陽イオン重合性官能基としては、例えば、エポキシ基が例示できる。陽イオン重合性液晶化合物は、例えば、前記エポキシ基を１個含む単官能性重合性液晶化合物であるか、または前記エポキシ基を２個以上、例えば、２個〜１０個、２個〜８個、２個〜６個、２個〜５個、２個〜４個、２個〜３個または２個含む多官能性重合性液晶化合物であることができる。

重合性液晶化合物としては、例えば、下記化学式１で表示される化合物を使用できる。

前記化学式１で、Ａは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ_１〜Ｒ_１０は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、エポキシ基、シアノ基、−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは下記化学式２の置換基であり、且つＲ_１〜Ｒ_１０のうち少なくとも一つは、エポキシ基、シアノ基、−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは下記化学式２の置換基であるか、Ｒ_１〜Ｒ_５のうち隣接する２個の置換基またはＲ_６〜Ｒ_１０のうち隣接する２個の置換基は、互いに連結され、−Ｏ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成し、前記Ｑは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、エポキシ基である：

前記化学式２で、Ｂは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ_１１〜Ｒ_１５は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、エポキシ基、シアノ基または−Ｏ−Ｑ−Ｐであり、且つＲ_１１〜Ｒ_１５のうち少なくとも一つは、エポキシ基、シアノ基、または−Ｏ−Ｑ−Ｐであるか、Ｒ_１１〜Ｒ_１５のうち隣接する２個の置換基は、互いに連結され、−Ｏ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成し、前記Ｑは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、エポキシ基である。

前記化学式１及び２で、隣接する２個の置換基は互いに連結され、−Ｏ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成するということは、隣接する２個の置換基が互いに連結され、全体的に−Ｏ−Ｑ−Ｐで置換されたナフタレン骨格を形成することを意味する。

前記化学式２でＢの左側の「−」は、Ｂが化学式１のベンゼンに直接連結されていることを意味する。

前記化学式１及び２で用語「単一結合」は、ＡまたはＢで表示される部分に別途の原子が存在しない場合を意味する。例えば、化学式１でＡが単一結合の場合、Ａの両側のベンゼンが直接連結され、ビフェニル（ｂｉｐｈｅｎｙｌ）構造を形成できる。

前記化学式１及び２で、ハロゲンとしては、塩素、臭素またはヨードなどが例示され得る。

本明細書で用語「アルキル基」は、特に別途規定しない限り、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４の直鎖または分岐鎖アルキル基または炭素数３〜２０、炭素数３〜１６または炭素数４〜１２のシクロアルキル基を意味する。前記アルキル基は、任意的に一つ以上の置換基により置換され得る。

本明細書で用語「アルコキシ基」は、特に別途規定しない限り、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４のアルコキシ基を意味する。前記アルコキシ基は、直鎖、分岐鎖または環状であることができる。また、前記アルコキシ基は、任意的に一つ以上の置換基により置換され得る。

また、本明細書で用語「アルキレン基またはアルキリデン基」は、特に別途規定しない限り、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４のアルキレン基またはアルキリデン基を意味する。前記アルキレン基またはアルキリデン基は、直鎖、分岐鎖または環状であることができる。また、前記アルキレン基またはアルキリデン基は、任意的に一つ以上の置換基により置換され得る。

また、本明細書でアルケニル基は、特に別途規定しない限り、炭素数２〜２０、炭素数２〜１６、炭素数２〜１２、炭素数２〜８または炭素数２〜４のアルケニル基を意味する。前記アルケニル基は、直鎖、分岐鎖または環状であることができる。また、前記アルケニル基は、任意的に一つ以上の置換基により置換され得る。

本明細書で特定の官能基に置換されていてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、オキソ基、オキセタニル基、チオール基、エポキシ基またはシアノ基などが例示され得、好ましくは、エポキシ基で置換されていることが良い。

液晶組成物は、また、前述したように、二色性染料を含むことができる。本出願で染料は、例えば、可視光領域、例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の範囲内で少なくとも一部または全体範囲内の光を集中的に吸収及び／または変形させることができる物質を意味し、二色性染料は、可視光領域の少なくとも一部または全体範囲で光の異方性吸収が可能な物質を意味する。

二色性染料としては、例えば、いわゆるゲストホスト型液晶素子を形成できると知られたもの、例えば、重合性液晶化合物の配向によって配向され得る特性を有すると知られた公知の染料を選択して使用できる。このような二色性染料としては、また、例えば、可視光領域、例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内で最大吸光度を有する染料を使用できる。このような染料は、例えば、シアン染料、アントラキノン染料、アクリジン染料、シアニン染料及びナフタレン染料のうち一つ以上の染料を使用できるが、これに制限されるものではない。

二色性染料としては、また、異色比（ｄｉｃｈｒｏｉｃｒａｔｉｏ）、すなわち異方性染料の長軸方向に平行な偏光の吸収を、前記長軸方向に垂直の方向に平行な偏光の吸収で割った値が５以上、６以上、７以上、８以上、９以上または１０以上の染料を使用できる。前記染料は、可視光領域の波長範囲内、例えば、約３８０ｎｍ〜７００ｎｍまたは約４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲内で少なくとも一部の波長またはいずれか一つの波長で前記異色比を満たすことができる。前記異色比の上限は、例えば２０以下、１８以下、１６以下または１４以下程度であることができる。

液晶組成物内の二色性染料の含量は、目的する物性を損傷させない範囲内で適宜選択され得る。例えば、二色性染料は、重合性液晶化合物１００重量部に対して０．１重量部〜２０重量部の範囲内の比率で含まれることができる。より具体的に、二色性染料は、重合性化合物１００重量部に対して０．１重量部以上、１重量部以上、２重量部以上、３重量部以上、４重量部以上、５重量部以上、６重量部以上、７重量部以上、８重量部以上、９重量部以上または１０重量部以上の範囲で含まれることができ、また、重合性化合物１００重量部に対して２０重量部以下、１９重量部以下、１８重量部以下、１７重量部以下、１６重量部以下、１５重量部以下、１４重量部以下、１３重量部以下、１２重量部以下または１１重量部以下の範囲で含まれることができる。

液晶組成物は、重合性液晶化合物として陽イオン重合性液晶化合物を含む場合、陽イオン開始剤をさらに含むことができる。このような陽イオン開始剤としては、オニウム塩（ｏｎｉｕｍｓａｌｔ）または有機金属塩（ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓａｌｔ）系のイオン化陽イオン開始剤または有機シランまたは潜在性硫酸（ｌａｔｅｎｔｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄ）系やその他の非イオン性化合物などのような非イオン性陽イオン開始剤を使用できる。オニウム塩系の開始剤としては、ジアリールヨードニウム塩（ｄｉａｒｙｌｉｏｄｏｎｉｕｍｓａｌｔ）、トリアリールスルホニウム塩（ｔｒｉａｒｙｌｓｕｌｆｏｎｉｕｍｓａｌｔ）またはアリールジアゾニウム塩（ａｒｙｌｄｉａｚｏｎｉｕｍｓａｌｔ）などが例示され得、有機金属塩系の開始剤としては、鉄アレン（ｉｒｏｎａｒｅｎｅ）などが例示され得、有機シラン系の開始剤としては、ｏ−ニトリルベンジルトリアリールシリルエーテル（ｏ−ｎｉｔｒｏｂｅｎｚｙｌｔｒｉａｒｙｌｓｉｌｙｌｅｔｈｅｒ）、トリアリールシリルペロキシド（ｔｒｉａｒｙｌｓｉｌｙｌｐｅｒｏｘｉｄｅ）またはアシルシラン（ａｃｙｌｓｉｌａｎｅ）などが例示され得、潜在性硫酸系の開始剤としては、ａ−スルホニルオキシケトンまたはａ−ヒドロキシメチルベンゾインスルホネートなどが例示され得るが、これに制限されるものではない。また、前記陽イオン開始剤としては、ヨード系の開始剤と光増感剤の混合物を使用することもできる。このような光増感剤としては、アントラセン化合物、ピレン化合物、カルボニル化合物、有機硫黄化合物、過硫化物、レドックス化合物、アゾ及びジアゾ化合物、ハロゲン化合物または光還元性色素などが例示され得る。

陽イオン開始剤の含量は、目的する重合程度によって適宜調節され得、例えば、陽イオン重合性液晶化合物１００重量部に対して０．１重量部〜２０重量部範囲内の比率で含まれることができる。より具体的に、陽イオン開始剤は、重合性化合物１００重量部に対して０．１重量部以上、１重量部以上、２重量部以上、３重量部以上、４重量部以上、５重量部以上、６重量部以上、７重量部以上、８重量部以上、９重量部以上または１０重量部以上の範囲で含まれることができ、また、重合性化合物１００重量部に対して２０重量部以下、１９重量部以下、１８重量部以下、１７重量部以下、１６重量部以下、１５重量部以下、１４重量部以下、１３重量部以下、１２重量部以下または１１重量部以下の範囲で含まれることができる。

本出願は、また、偏光素子に関する。偏光素子は、例えば、前述したゲストホスト型液晶組成物の重合層を含むことができる。すなわち、偏光素子は、アクリロイル系重合性官能基を含まない重合性液晶化合物及び二色性染料を含むホストゲスト型液晶組成物の重合層を含むことができる。したがって、偏光素子において重合性液晶化合物及び二色性染料に対する内容は、前記液晶組成物の項目で記述した内容が同一に適用され得る。

このような偏光素子は、優れた耐熱性を示すことができる。例えば、偏光素子は、下記数式１を満たすことができる。下記数式１に対する具体的な内容も、前記液晶組成物の項目で記述した内容が同一に適用され得る。

［数式１］
−２０≦１００×（Ｈ−Ｗ）／Ｗ＝２０

数式１で、Ｗは、前記重合性液晶化合物が重合された直後の前記染料の最大吸収波長であり、Ｈは、前記液晶化合物が重合された液晶組成物を１００℃で１００時間維持した後の前記染料の最大吸収波長である。

重合層は、例えば、アクリロイル系重合性官能基を含まない重合性液晶化合物及び二色性染料を含む偏光物質のコーティング層であることができる。前記重合性液晶化合物は、例えば、陽イオン重合性液晶化合物、より具体的に、エポキシ基のような陽イオン重合性官能基を有する液晶化合物であることができる。このような偏光素子は、例えば、簡単なコーティング工程で製造され得るので、低価で製造できると共に、構造の単純化を用いた素子の薄膜化が可能である。

重合層の厚さは、目的する偏光素子の用途によって適宜選択され得、例えば、０．５μｍ〜１０μｍ，１μｍ〜９μｍ，２μｍ〜８μｍ，３μｍ〜７μｍまたは４μｍ〜６μｍの厚さを有することができるが、これに制限されるものではない。

重合層は、例えば、重合性液晶化合物を重合された状態で含むことができる。本出願で重合性液晶化合物が重合された状態で含まれているということは、前記液晶化合物が重合され、層内で液晶高分子の主鎖または側鎖のような骨格を形成している状態を意味する。重合層は、また、重合性液晶化合物を水平配向された状態で含むことができる。本出願で水平配向は、重合された液晶化合物を含む重合層の光軸が重合層の平面に対して約０度〜約２５度、約０度〜約１５度、約０度〜約１０度、約０度〜約５度または約０度の傾斜角を有する場合を意味する。本出願で光軸は、例えば、入射光が当該領域を透過するときの進相軸または遅相軸を意味する。また、二色性染料も、前記重合性液晶化合物の配向方向によって配向された状態で重合層内に含まれることができる。

偏光素子は、配向膜をさらに含むことができ、前記配向膜は、重合層と隣接するように配置され得る。図１は、重合層１０１と、前記重合層に隣接する配向膜１０２とを含む偏光素子を例示的に示す。配向膜としては、隣接する重合層内の液晶化合物及び／または二色性染料に対して配向能を有するものであれば、特別な制限なしに選択して使用できる。例えば、ラビング配向膜のように接触式配向膜であるか、または光配向膜化合物を含み、例えば、直線偏光の照射などのような非接触式方式によって配向特性を示すことができるものとして公知された配向膜を使用できる。

配向膜は、例えば、光配向膜であってもよく、前記光配向膜は、光配向性化合物を含むことができる。本出願で用語「光配向性化合物」は、光の照射を通じて所定方向に整列（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｌｌｙｏｒｄｅｒｅｄ）され、前記整列状態で隣接する液晶化合物などをも所定方向に配向させることができる化合物を意味する。配向性化合物は、単分子化合物、単量体性化合物、オリゴマー性化合物または高分子性化合物であることができる。

光配向性化合物は、光感応性残基（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅｍｏｉｅｔｙ）を含む化合物であることができる。液晶化合物の配向に使用され得る光配向性化合物は、多様に公知されている。光配向性化合物としては、例えば、トランス−シス光異性化（ｔｒａｎｓ−ｃｉｓｐｈｏｔｏｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）によって整列される化合物；鎖切断（ｃｈａｉｎｓｃｉｓｓｉｏｎ）または光酸化（ｐｈｏｔｏ−ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）などのような光分解（ｐｈｏｔｏ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）によって整列される化合物；［２＋２］添加環化（［２＋２］ｃｙｃｌｏａｄｄｉｔｉｏｎ）、［４＋４］添加環化または光二量化（ｐｈｏｔｏｄｉｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）などのような光架橋または光重合によって整列される化合物；光フリーズ再配列（ｐｈｏｔｏ−Ｆｒｉｅｓｒｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）によって整列される化合物または開環／閉環（ｒｉｎｇｏｐｅｎｉｎｇ／ｃｌｏｓｕｒｅ）反応によって整列される化合物などを使用できる。トランス−シス光異性化によって整列される化合物としては、例えば、スルホ化ジアゾ染料（ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄｄｉａｚｏｄｙｅ）またはアゾ高分子（ａｚｏｐｏｌｙｍｅｒ）などのアゾ化合物やスチルベン化合物（ｓｔｉｌｂｅｎｅｓ）などが例示され得、光分解によって整列される化合物としては、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ−１，２，３，４−ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）、芳香族ポリシランまたはポリエステル、ポリスチレンまたはポリイミドなどが例示され得る。また、光架橋または光重合によって整列される化合物としては、シンナメート（ｃｉｎｎａｍａｔｅ）化合物、クマリン（ｃｏｕｍａｒｉｎ）化合物、シンナムアミド（ｃｉｎｎａｍａｍｉｄｅ）化合物、テトラヒドロフタルイミド（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｐｈｔｈａｌｉｍｉｄｅ）化合物、マレイミド（ｍａｌｅｉｍｉｄｅ）化合物、ベンゾフェノン化合物またはジフェニルアセチレン（ｄｉｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｙｌｅｎｅ）化合物や光感応性残基としてカルコニル（ｃｈａｌｃｏｎｙｌ）残基を有する化合物（以下、カルコン化合物）またはアントラセニル（ａｎｔｈｒａｃｅｎｙｌ）残基を有する化合物（以下、アントラセニル化合物）などが例示され得、光フリーズ再配列によって整列される化合物としては、ベンゾアート（ｂｅｎｚｏａｔｅ）化合物、ベンゾアミド（ｂｅｎｚｏａｍｉｄｅ）化合物、メタアクリルアミドアリール（メタ）アクリレート（ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｍｉｄｏａｒｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）化合物などの芳香族化合物が例示され得、開環／閉環反応によって整列する化合物としては、スピロピラン化合物などのように［４＋２］π電子システム（［４＋２］π ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｙｓｔｅｍ）の開環／閉環反応によって整列する化合物などが例示され得るが、これに制限されるものではない。

光配向性化合物は、単分子化合物、単量体性化合物、オリゴマー性化合物または高分子性化合物であるか、前記光配向性化合物と高分子のブレンド（ｂｌｅｎｄ）形態であることができる。前記でオリゴマー性または高分子性化合物は、前記記述した光配向性化合物から誘導された残基または前記記述した光感応性残基を主鎖内または側鎖に有することができる。

光配向性化合物から誘導された残基または光感応性残基を有するか、前記光配向性化合物と混合できる高分子としては、ポリノルボルネン、ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアクリレート、ポリ（メタ）アクリレート、ポリイミド、ポリアミド酸（ｐｏｌｙ（ａｍｉｃａｃｉｄ））、ポリマレイミド、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルエーテル、ポリビニルエステル、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリアクリルニトリルまたはポリメタクリルニトリルなどが例示され得るが、これに制限されるものではない。

配向性化合物に含まれることができる高分子としては、代表的には、ポリノルボルネンシンナメート、ポリノルボルネンアルコキシシンナメート、ポリノルボルネンアリロイルオキシシンナメート、ポリノルボルネンフッ素化シンナメート、ポリノルボルネン塩素化シンナメートまたはポリノルボルネンジシンナメートなどが例示され得るが、これに制限されるものではない。

偏光素子は、また、基材層をさらに含むことができ、前記基材層は、例えば、重合層の一面に形成されていてもよい。図２は、重合層１０１と、前記重合層の一面に形成された基材層２０１とを含む偏光素子を例示的に示す。または、偏光素子が基材層及び配向膜をすべてさらに含む場合、図３に示されたように、基材層２０１、配向膜１０２及び重合層１０１を順に含むことができる。

基材層としては、特別な制限なしに公知の素材を使用できる。例えば、ガラスフィルム、結晶性または非結晶性シリコンフィルム、石英またはＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）フィルムなどの無機系フィルムやプラスチックフィルムなどを使用できる。基材層としては、また、光学的に等方性である基材層または位相差層のように光学的に異方性である基材層を使用できる。

プラスチック基材層としては、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）；ノルボルネン誘導体などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）；ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））；ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）；ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）；ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）；ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）；ＤＡＣ（ｄｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）；Ｐａｃ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）；ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）；ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）；ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）；ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）；ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）；ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）；ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）；ＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）または非晶質フッ素樹脂などを含む基材層を使用できるが、これに制限されるものではない。基材層には、必要に応じて、金、銀、二酸化ケイ素または一酸化ケイ素などのケイ素化合物のコーティング層や、反射防止層などのコーティング層が存在してもよい。

本出願は、また、偏光素子の製造方法に関する。偏光素子の製造方法は、例えば、基材層の一面にコーティングされた前述した液晶組成物を重合させることを含むことができる。前記製造方法で基材層及び液晶組成物に対する内容は、前記液晶組成物及び偏光素子の項目で記述した内容が同一に適用され得る。

基材層上に液晶組成物のコーティング方法は、特に制限されず、例えば、ロールコーティング、印刷法、インクジェットコーティング、スリットノズル法、バーコーティング、コンマコーティング、スピンコーティングまたはグラビアコーティングなどのような公知のコーティング方式を用いたコーティングによって行われることができる。

液晶組成物の重合方法は、特に制限されず、公知の液晶化合物重合方法によって行われることができる。例えば、重合性液晶化合物が陽イオン重合性官能基を有する液晶組成物の場合、公知の陽イオン重合反応によって重合され得る。例えば、陽イオン重合反応が開始されるように適正温度を維持する方式や適切な活性エネルギー線を照射する方式によって行われることができる。適正温度での維持及び活性エネルギー線の照射が同時に要求される場合、前記工程は順次または同時に進行され得る。前記で活性エネルギー線の照射は、例えば、高圧水銀ランプ、無電極ランプまたはキセノンランプ（ｘｅｎｏｎｌａｍｐ）などを使用して行うことができ、照射される活性エネルギー線の波長、光度または光量などの条件は、前記陽イオン重合性液晶化合物の重合が適切に行われることができる範囲で選択され得る。

本出願は、また、偏光素子の用途に関する。例示的な偏光素子は、ディスプレイ装置に含まれて有用に使用され得る。ディスプレイ装置としては、液晶表示装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置、無機ＥＬ表示装置、電界放出表示装置（ＦＥＤ；ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）、表面電界放出表示装置（ＳＰＥＤ；ＳｕｒｆａｃｅＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）、電子ペーパー（電子インクや電気泳動素子）を利用した表示装置、プラズマ表示装置、投射型表示装置［例えば、回折格子ライトバルブ（ＧＬＶ；ｇｒａｔｉｎｇｌｉｇｈｔｖａｌｖｅ）表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を有する表示装置］及び圧電セラミック表示装置などを例示できるが、これに制限されるものではない。液晶表示装置は、例えば、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、直視型液晶表示装置または投射型液晶表示装置であることができる。また、このようなディスプレイ装置は、２次元画像を表示する表示装置であるかまたは３次元画像を表示する立体表示装置であってもよい。前記のようなディスプレイ装置を構成する方式は、特に制限されず、前記偏光素子が使用される限り、通常的な方式が適用され得る。

本出願のゲストホスト型液晶組成物は、簡単なコーティング工程で偏光素子を製造できるので、製造費用を低減し、偏光素子の軽量薄形化が可能であると共に、高温環境のような苛酷な条件でも吸収スペクトル乃至透過スペクトルに変化がなく優れた耐熱安定性を示す偏光素子を製造できる。このような偏光素子は、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、電界放出表示装置、電子ペーパーを利用した表示装置、投射型表示装置または圧電セラミック表示装置などのような多様なディスプレイ装置に適用され得る。

例示的な偏光素子の模式図である。例示的な偏光素子の模式図である。例示的な偏光素子の模式図である。実施例及び比較例の耐熱安定性評価結果を示す。

以下、実施例及び比較例により前記偏光素子を具体的に説明するが、本出願の範囲が下記提示された内容によって制限されるものではない。

実施例１
プラスチック基板（ＴＡＣ）の一面に光配向膜形成用組成物を乾燥後の厚さが約２００Åになるようにコーティングし、８０℃のオーブンで２分間乾燥させた。前記で光配向膜形成用組成物としては、ポリ（５−ノルボルネン−２−メチル（４−メトキシシンナメート））２重量部、極性バインダーとしてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１重量部及び光開始剤（Ｉｇａｃｕｒｅ９０７、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社製、スイス）０．５重量部を溶媒（トルエン）約９６．８重量部に溶解させて製造した配向膜前駆体組成物を使用した。前記光配向膜形成用組成物を乾燥した後、紫外線（１００ｍＷ／ｃｍ^２）を３ｍ／ｍｉｎの速度で照射し、配向処理を行った。

引き続いて、配向処理された配向層上にアゾ系シアン染料（Ｇ−４７２、ハヤバラ社製、吸収波長：６００ｎｍ）１重量部、重合性液晶化合物ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ−ｄｉ［４−（２，３−ｅｐｏｘｙｐｒｏｐｙｌｏｘｙ）ｂｅｎｚｏａｔｅ］２０重量部及び陽イオン開始剤Ｔｒｉａｒｙｌｓｕｌｆｏｎｉｕｍｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅｓａｌｔｓ、ｍｉｘｅｄ５０％ｉｎｐｒｏｐｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製）１重量部を含む液晶組成物を約１．５μｍの乾燥厚さとなるように塗布し、下部の配向層の配向によって配向させた後、紫外線（３００ｍＷ／ｃｍ^２）を１０ｍ／ｍｉｎの速度で照射し、液晶を架橋及び重合させて、偏光素子を製造した。

比較例１
重合性液晶化合物としてラジカル重合性液晶化合物であるＡｃｒｙｌａｔｅＲＭ（ＬＣ２４２、ＢＡＳＦ社製）を使用したことを除いて、実施例１と同一の方法を行い、偏光素子を製造した。

試験例１：耐熱安定性評価
実施例１及び比較例１で製造された偏光素子に対して、１０ｍｍ×１０ｍｍ（横×縦）サイズにカットし、試験片を製作した後、Ｎ＆ＫＡｎａｌｙｅｒ装置を利用して波長による吸光度を測定し、前記偏光素子を１００℃で１００時間高温条件に放置した後、さらに波長による吸光度を測定した。このように測定された実施例１及び比較例１の偏光素子の吸収スペクトルを図４に示した。

図４に示されたように、耐熱前には、実施例１及び比較例１の偏光素子がいずれも類似した吸収スペクトルを示す。しかし、耐熱後、実施例１の偏光素子は、吸収スペクトルを維持する一方で、比較例１の偏光素子は、最大吸光度を示す波長が約５８０ｎｍから約４００ｎｍに変わることを確認できる。比較例１のように、アクリロイル系重合性基を含む液晶化合物を使用する場合、ラジカル重合反応を起こす過程で残っているラジカルが高温条件でアゾ系染料の脆弱な部分を攻撃し、染料分子を分解させて、吸光度が短波長側に移動する一方で、実施例１のように陽イオン重合性基を有する液晶化合物を使用する場合、ラジカルによる染料分解がないため、アゾ系染料を使用した場合、安定した高温耐久性を確保できる。これより、実施例による偏光素子は、高温条件でも吸収スペクトルの変化なしに耐熱安定性に優れていることが分かる。

試験例２：耐熱光特性評価
実施例１及び比較例１で製造された偏光素子を１０ｍｍ×１０ｍｍ（横×縦）サイズにカットし、試験片を製作した後、ＪａｓｃｏＳｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒＶ−７１００装備を利用して耐熱前と後の波長による透過スペクトルを測定することによって、耐熱光特性を評価し、その結果を下記表１に整理した。

表１に示されたように、アクリロイル系重合性基を含む液晶化合物をコーティングした比較例１の偏光素子の場合、単板透過度（Ｔｓ：１個の偏光板の透過率）が６００ｎｍ波長で初期３１．５％から１００℃及び１００時間以後に６７．１％に約５３％変化し、最小透過を示す波長が６００ｎｍから４６０ｎｍに移動した。これに対し、エポキシ系重合性基を含む液晶化合物をコーティングした実施例１の偏光素子の場合、Ｔｓが同じ６００ｎｍ領域で初期３９．６％から耐熱後に４２．６％に約７％の変化率を示した。また、中心波長が従来６００ｎｍで移動が全くないことを確認した。これにより、偏光素子の耐熱光特性も、陽イオン重合性液晶化合物を使用した場合がさらに優れていることが分かる。

Claims

陽イオン重合性液晶化合物及び二色性染料を含み、下記数式１を満たすゲストホスト型液晶組成物：
［数式１］
−２０≦１００×（Ｈ−Ｗ）／Ｗ≦２０
数式１で、Ｗは、前記重合性液晶化合物が重合された直後の前記染料の最大吸収波長であり、Ｈは、前記液晶化合物が重合された液晶組成物を１００℃で１００時間維持した後の前記染料の最大吸収波長である。
前記陽イオン重合性液晶化合物は、陽イオン重合性官能基としてエポキシ基を有する、請求項１に記載のゲストホスト型液晶組成物。
重合性液晶化合物は、下記化学式１の化合物である、請求項１または２に記載のゲストホスト型液晶組成物：
前記化学式１で、Ａは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ_１〜Ｒ_１０は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、エポキシ基、シアノ基、−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは下記化学式２の置換基であり、且つＲ_１〜Ｒ_１０のうち少なくとも一つは、エポキシ基、シアノ基、−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは下記化学式２の置換基であるか、Ｒ_１〜Ｒ_５のうち隣接する２個の置換基またはＲ_６〜Ｒ_１０のうち隣接する２個の置換基は、互いに連結され、−Ｏ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成し、前記Ｑは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、エポキシ基である：
前記化学式２で、Ｂは、単一結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ_１１〜Ｒ_１５は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、エポキシ基、シアノ基または−Ｏ−Ｑ−Ｐであり、且つＲ_１１〜Ｒ_１５のうち少なくとも一つは、エポキシ基、シアノ基、または−Ｏ−Ｑ−Ｐであるか、Ｒ_１１〜Ｒ_１５のうち隣接する２個の置換基は、互いに連結され、−Ｏ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成し、前記Ｑは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、エポキシ基である。
二色性染料の最大吸収波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長範囲内にある、請求項１から３のいずれか一項に記載のゲストホスト型液晶組成物。
二色性染料は、シアン染料、アントラキノン染料、アクリジン染料、シアニン染料及びナフタレン染料のうち一つ以上の染料を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のゲストホスト型液晶組成物。
二色性染料は、重合性液晶化合物１００重量部に対して０．１重量部〜２０重量部の比率で含まれる、請求項１から５のいずれか一項に記載のゲストホスト型液晶組成物。
陽イオン開始剤をさらに含む、請求項２に記載のゲストホスト型液晶組成物。
陽イオン重合性液晶化合物及び二色性染料を含むゲストホスト型液晶組成物の重合層を含み、下記数式１を満たす偏光素子：
［数式１］
−２０≦１００×（Ｈ−Ｗ）／Ｗ＝２０
数式１で、Ｗは、前記重合性液晶化合物が重合された直後の前記染料の最大吸収波長であり、Ｈは、前記液晶化合物が重合された液晶組成物を１００℃で１００時間維持した後の前記染料の最大吸収波長である。
重合層は、陽イオン重合性液晶化合物及び二色性染料を含む、請求項８に記載の偏光物質のコーティング層である偏光素子。
重合層は、厚さが０．５μｍ〜１０μｍの範囲内にある、請求項８または９に記載の偏光素子。
重合性液晶化合物は、水平配向された状態で重合層に含まれている、請求項８から１０のいずれか一項に記載の偏光素子。
重合層と隣接する配向膜をさらに含む、請求項８から１１のいずれか一項に記載の偏光素子。
配向膜は、光配向膜である、請求項１２に記載の偏光素子。
重合層の一面に形成される基材層をさらに含む、請求項８から１３のいずれか一項に記載の偏光素子。
基材層の一面にコーティングされた請求項１から７のいずれか一項に記載の液晶組成物を重合させることを含む偏光素子の製造方法。
請求項８から１４のいずれか一項に記載の偏光素子を含むディスプレイ装置。