JP2019003177A - 重合性液晶組成物および位相差板 - Google Patents

重合性液晶組成物および位相差板 Download PDF

Info

Publication number
JP2019003177A
JP2019003177A JP2018092468A JP2018092468A JP2019003177A JP 2019003177 A JP2019003177 A JP 2019003177A JP 2018092468 A JP2018092468 A JP 2018092468A JP 2018092468 A JP2018092468 A JP 2018092468A JP 2019003177 A JP2019003177 A JP 2019003177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
polymerizable liquid
group
crystal compound
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018092468A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7255975B2 (ja
Inventor
奈緒子 乾
Naoko Inui
奈緒子 乾
伸行 幡中
Nobuyuki Hatanaka
伸行 幡中
辰昌 葛西
Tatsumasa Kasai
辰昌 葛西
光 出▲崎▼
Hikari Desaki
光 出▲崎▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Publication of JP2019003177A publication Critical patent/JP2019003177A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7255975B2 publication Critical patent/JP7255975B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/38Polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3491Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having sulfur as hetero atom
    • C09K19/3497Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having sulfur as hetero atom the heterocyclic ring containing sulfur and nitrogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/38Polymers
    • C09K19/3833Polymers with mesogenic groups in the side chain
    • C09K19/3842Polyvinyl derivatives
    • C09K19/3852Poly(meth)acrylate derivatives
    • C09K19/3861Poly(meth)acrylate derivatives containing condensed ring systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3016Polarising elements involving passive liquid crystal elements
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/02Details
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/86Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/731Liquid crystalline materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group
    • C09K2019/0448Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the end chain group being a polymerizable end group, e.g. -Sp-P or acrylate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • C09K2323/03Viewing layer characterised by chemical composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2323/00Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
    • C09K2323/03Viewing layer characterised by chemical composition
    • C09K2323/031Polarizer or dye
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/8791Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

【課題】高強度の紫外線を照射した場合にも光学性能に変化を生じ難く、高度に重合させることが可能な重合性液晶組成物、および前記重合性液晶組成物の重合体から構成される液晶硬化層を含む、高い光学性能を有し、かつ、過酷な環境下においても性能変化が生じ難い位相差板を提供することを目的とする。【解決手段】2種以上の重合性液晶化合物を含んでなる重合性液晶組成物であって、前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cm2の紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、3000mJ/cm2の紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が正方向に変化する重合性液晶化合物(A)であり、前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cm2の紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,500,450)〕に対して3000mJ/cm2の紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,3000,450)〕が負方向に変化する重合性液晶化合物(B)である、重合性液晶組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、重合性液晶組成物、前記重合性液晶組成物の配向状態における重合体から構成される位相差板、および前記位相差板を備える楕円偏光板および有機EL表示装置に関する。
フラットパネルディスプレイ(FPD)に用いられる位相差板として、逆波長分散性を示す位相差板が知られている(特許文献1)。特に近年では、フラットパネルディスプレイの薄型化が求められており、重合性液晶化合物を配向状態で紫外線照射により硬化させて形成された液晶硬化層からなる位相差板が開発されている(特許文献2)。
特開2012−214801号公報 特開2015−163935号公報
近年、フラットパネルディスプレイは、カーナビゲーション装置やバックモニターなどの車載用の画像表示装置としても使用されるなど、その用途は広がっている。これに伴い、過酷な条件下でも性能変化が生じ難い位相差板が求められており、このような性能変化の生じ難い位相差板を得るためには、十分な紫外線を照射して、十分に硬化させることが望ましい。
しかしながら、逆波長分散性を示す重合性液晶化合物は、一般的に紫外線領域に極大吸収を有しており、重合性液晶化合物の重合率を高めるために高強度の紫外線を照射した場合、その光学特性に変化が生じることがあり、得られる位相差板の光学性能は必ずしも十分に満足できないことがあった。
本発明は、高強度の紫外線を照射した場合にも光学性能に変化を生じ難く、高度に重合させることが可能な重合性液晶組成物、および前記重合性液晶組成物の重合体から構成される液晶硬化層を含む、高い光学性能を有し、かつ、過酷な環境下においても性能変化が生じ難い位相差板を提供することを目的とする。
本発明は、以下の好適な態様[1]〜[14]を提供するものである。
[1]2種以上の重合性液晶化合物を含んでなる重合性液晶組成物であって、
前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が正方向に変化する重合性液晶化合物(A)であり、
前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,500,450)〕に対して3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,3000,450)〕が負方向に変化する重合性液晶化合物(B)である、重合性液晶組成物。
[2]前記重合性液晶化合物(A)が、下記式(1):
Figure 2019003177
〔式中、
Arは、置換基を有していてもよい二価の芳香族基であり、
1a、L2a、B1aおよびB2aはそれぞれ独立に、単結合または二価の連結基であって、炭素数1〜4のアルキレン基、−COO−、−OCO−、−O−、−S−、−ROR−、−RCOOR−、−ROCOR−、ROC=OOR−、−N=N−、−CR’=CR’−、または−C≡C−であり(ここで、Rはそれぞれ独立に単結合もしくは炭素数1〜4のアルキレン基を表し、R’はそれぞれ独立に炭素数1〜4のアルキル基または水素原子を表す)、
1aおよびG2aは、それぞれ独立に、二価の芳香族基または二価の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフルオロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基に置換されていてもよく、該二価の芳香族基または二価の脂環式炭化水素基を構成する炭素原子は、酸素原子、硫黄原子または窒素原子に置換されていてもよく、 E1aおよびE2aはそれぞれ独立に、炭素数1〜17のアルカンジイル基を表し、ここで、アルカンジイル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる−CH−は、−O−、−S−、−Si−で置換されていてもよく、
1aおよびP2aは、それぞれ独立に、水素原子または重合性基を表し(ただし、P1aおよびP2aのうちの少なくとも1つは重合性基である)、
およびlは、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、1≦k+lの関係を満たす(ここで、2≦k+lである場合、B1aおよびB2a、G1aおよびG2aは、それぞれ互いに同一であってもよく、異なっていてもよい)〕
で表される化合物であり、
前記重合性液晶化合物(B)が、下記式(2):
Figure 2019003177
〔式中、
Arは、置換基を有していてもよい二価の芳香族基であり、
1b、L2b、B1b、B2b、G1b、G2b、E1b、E2b、P1b、P2b、kおよびlは、それぞれ上記式(1)中のL1a、L2a、B1a、B2a、G1a、G2a、E1a、E2a、P1a、P2a、kおよびlと同じ意味を表す〕
で表される化合物であり、前記式(1)中のArで表される二価の芳香族基と前記式(2)中のArで表される二価の芳香族基が互いに異なる構造を有する、前記[1]に記載の重合性液晶組成物。
[3]前記式(1)および(2)中のArおよびArが、それぞれ、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選択される少なくとも2つのヘテロ原子を含む芳香族複素環を有する、置換基を有していてもよい二価の芳香族基である、前記[2]に記載の重合性液晶組成物。
[4]前記式(1)および(2)中のArおよびArが、それぞれ、π電子の数Nπが12以上22以下である芳香族基であり、かつ、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選択される少なくとも2つのヘテロ原子を含む芳香族複素環を有し、分子配向方向に対して略直交方向に立体配置する、前記[2]または[3]に記載の重合性液晶組成物。
[5]前記式(1)中、L1a=L2aかつG1a=G2aかつB1a=B2aかつE1a=E2aかつP1a=P2aかつk=lであり、前記式(2)中、L1b=L2bかつG1b=G2bかつB1b=B2bかつE1b=E2bかつP1b=P2bかつk=lである、前記[2]〜[4]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[6]前記式(1)中のArで示される芳香族基が、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、炭素原子および水素原子から構成され、式(2)中のArで示される芳香族基が、窒素原子、硫黄原子、炭素原子および水素原子から構成される、前記[2]〜[5]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[7]重合性液晶化合物(A)を、重合性液晶化合物(B)100モルに対して5〜80モル含む、前記[1]〜[6]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[8]2種以上の重合性液晶化合物に由来するモノマー単位を含んでなる液晶硬化層から構成される位相差板であって、
前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が正方向に変化する重合性液晶化合物(A)であり、
前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,500,450)〕に対して3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,3000,450)〕が負方向に変化する重合性液晶化合物(B)である、位相差板。
[9]前記2種以上の重合性液晶化合物に由来するモノマー単位を含んでなる液晶硬化層が、前記[1]〜[6]のいずれかに記載の重合性液晶組成物の配向状態における重合体から構成される、前記[7]に記載の位相差板。
[10]液晶硬化層が形成する三次元屈折率楕円体が一軸性を有する、前記[8]または[9]に記載の位相差板。
[11]液晶硬化層が形成する三次元屈折率楕円体が一軸性を有し、かつ、軸方向の主屈折率をne、主屈折率に対して垂直な平面内の任意の方向の屈折率をnoとしたとき、neの方向が液晶硬化層平面に対して平行、または液晶硬化層平面に対して垂直な方向となる、前記[8]〜[10]のいずれかに記載の位相差板。
[12]液晶硬化層が形成する三次元屈折率楕円体が一軸性を有し、かつ、軸方向の主屈折率をne、主屈折率に対して垂直な平面内の任意の方向の屈折率をnoとしたとき、neの方向が液晶硬化層平面に対して平行、または液晶硬化層平面に対して垂直な方向となり、下記式(I)および(II)で表される光学特性を有する、前記[8]〜[11]のいずれかに記載の位相差板。
Re(450)/Re(550)≦1.00 (I)
1.00≦Re(650)/Re(550) (II)
〔式中、Re(λ)は波長λにおける位相差値を示し、Re=(ne(λ)−no(λ))×dで表され、dは液晶硬化層の厚みを表す。〕
[13]前記[8]〜[11]のいずれかに記載の位相差板および偏光板から構成される楕円偏光板。
[14]前記[13]に記載の楕円偏光板を含む有機EL表示装置。
本発明によれば、高強度の紫外線を照射した場合にも光学性能に変化を生じ難く、高度に重合させることが可能な重合性液晶組成物、および前記重合性液晶組成物の重合体から構成される液晶硬化層を含む、高い光学性能を有し、かつ、過酷な環境下においても性能変化が生じ難い位相差板を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本発明の範囲はここで説明する実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で種々の変更をすることができる。
<重合性液晶組成物>
本発明の重合性液晶組成物は、2種以上の重合性液晶化合物を含んでなる。本発明の重合性液晶組成物に含まれる重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種は、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、該重合性液晶化合物を単独で配向した状態において500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、該重合性液晶化合物を単独で配向した状態において3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕(以下、「ΔRe(450)」ともいう)が正方向に変化する重合性液晶化合物(A)である。また、本発明の重合性液晶組成物に含まれる重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種は、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、該重合性液晶化合物を単独で配向した状態において500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、該重合性液晶化合物を単独で配向した状態において3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が負方向に変化する重合性液晶化合物(B)である。
本発明において、重合性液晶化合物(A)および(B)はいずれも、対象とする重合性液晶化合物を単独で配向した状態で重合することにより得られる重合体が逆波長分散性を示す。逆波長分散性とは、短波長での面内位相差値の方が長波長での面内位相差値よりも大きくなる光学特性である。本発明において逆波長分散性を示す重合性液晶化合物とは、具体的には、重合性液晶化合物の配向状態の重合体が、下記式:
Re(450)<Re(550)<Re(650)
〔Re(λ)は波長λでの位相差板の正面リタデーションを表す〕
を満たす化合物を意味する。
さらに、本発明において逆波長分散性を示す重合性液晶化合物は、重合性液晶化合物の配向状態の重合体が下記式(I)および(II)を満たすことが好ましい。
Re(450)/Re(550)≦1.0 (I)
1.0≦Re(650)/Re(550) (II)
〔式中、Re(λ)は上記と同じ意味を表す。〕
また、本発明において、位相差値が「正方向に変化する」とは、対象となる重合性液晶化合物を単独で配向した状態において500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、該重合性液晶化合物を単独で配向した状態において3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が大きくなることを意味する。反対に、位相差値が「負方向に変化する」とは、前記位相差値〔R(A,500,450)〕に対して位相差値〔R(A,3000,450)〕が小さくなることを意味する。なお、本発明において、ΔRe(450)の変化が、絶対値で1.5nm以下、好ましくは1nm以下、より好ましくは0.5nm以下である場合、その重合性液晶化合物は、上記特定の紫外線照射条件下において位相差値が変化しない性質を有する化合物であるとする。
本発明において、重合性液晶化合物の位相差値〔R(A,500,450)〕は、所定量の重合開始剤および溶剤を添加した重合性液晶化合物を含む溶液を配向膜上に塗工した後、波長365nmの紫外線を波長365nmにおける積算光量が500mJ/cmになるように照射して得られる液晶硬化層の波長450nmの光に対する面内位相差値を測定することによって得られる値である。また、重合性液晶化合物の位相差値〔R(A,3000,450)〕は、前記位相差値〔R(A,500,450)〕を測定した液晶硬化層に対して、さらに波長365nmの紫外線を波長365nmにおける積算光量が2500mJ/cmになるように照射(すなわち、液晶硬化層の作製時に照射した紫外線と累計で、波長365nmにおける照射時の積算光量が3000mJ/cmになるように照射)した後の液晶硬化層の波長450nmの光に対する内面位相差値を測定することによって得られる値である。より具体的には、後述する実施例に記載の方法により測定される。
重合性液晶化合物、特に波長250〜400nmの紫外線領域に極大吸収を有する逆波長分散性を示す重合性液晶化合物では、紫外線を照射することによりその光学特性が変化することがある。上記特定条件下で重合性液晶化合物に紫外線を照射した場合のΔRe(450)が正方向に変化するか負方向に変化するかは、重合性液晶化合物の種類や分子構造等に起因して異なる。本発明は、個々の重合性液晶化合物が有する上記固有の光学特性に着目するものであり、重合性液晶組成物が、紫外線照射によりΔRe(450)が正方向に変化する重合性液晶化合物と、ΔRe(450)が負方向に変化する重合性液晶化合物とを含むことにより、紫外線を照射した場合の個々の重合性液晶化合物における光学特性変化が相殺され、紫外線照射時における重合性液晶組成物としての光学特性の変化を抑制できるものと考えられる。
本発明の重合性液晶組成物において、重合性液晶化合物(A)と重合性液晶化合物(B)の配合比率は、用いる個々の重合性液晶化合物が示す上記光学特性、すなわち、上記特定条件下で重合性液晶化合物に紫外線を照射した場合のΔRe(450)の値に基づき、正方向の面内位相差変化と負方向の面内位相差変化を打ち消すように適宜決定することができる。例えば、同量の重合性液晶化合物としてのΔRe(450)が+8nmである重合性液晶化合物(A)とΔRe(450)が−2nmである重合性液晶化合物(B)とを含む重合性液晶組成物においては、重合性化合物(A)と重合性化合物(B)とを2:8で含む場合に理論上ΔRe(450)の値が相殺される(0nmに近くなる)。したがって、本発明においては、重合性液晶化合物(A)および(B)の個々のΔRe(450)の値を考慮した上で、これらを含む重合性液晶組成物を配向した状態において500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値に対する、該重合性液晶組成物を配向した状態において3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値との差(ΔRe(450)の値)が0nmに近くなるよう、好ましくは例えば−1.5〜1.5nm、例えば−1〜1nmの範囲となるよう、重合性液晶化合物(A)および(B)の配合比率を決定することにより、高強度の紫外線を照射した場合にも光学性能に変化を生じ難く、高度に重合させることが可能な重合性液晶組成物を得ることができる。
本発明の一実施態様において、紫外線を照射した際の重合性液晶組成物の光学特性の変化を効果的に抑制することができることから、本発明の重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物(B)100モルに対して、重合性液晶化合物(A)を5〜80モル含むことが好ましく、7.5〜75モル含むことがより好ましく、10〜70モル含むことがさらに好ましい。
本発明において、重合性液晶組成物に含まれる重合性液晶化合物(A)および重合性液晶化合物(B)は、配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、位相差値〔R(A,500,450)〕に対して位相差値〔R(A,3000,450)〕がそれぞれ正方向または負方向に変化するものであれば、特に限定されることなく用いることができる。互いに相溶しやすく、均一な重合性液晶組成物を得やすいため、重合性液晶化合物(A)と重合性液晶化合物(B)は、互いに類似する構造を有していることが好ましい。本発明の重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物(A)および(B)として、それぞれ、1種のみを単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。
重合性液晶化合物(A)および重合性液晶化合物(B)は、逆波長分散性発現の観点から、それぞれ、分子形状が棒状の重合性液晶化合物であることが好ましい。分子形状が棒状の重合性液晶化合物とは、分子の長軸方向に回転後軸を有する液晶化合物のことであり、液晶相としてネマチック液晶相であっても、スメクチック液晶相であってもよい。
本発明において、重合性液晶化合物(A)は、波長250〜400nmの紫外線領域の光に対する光吸収を有し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が正方向に変化する重合性液晶化合物であって、下記式(1):
Figure 2019003177
で表される化合物であることが好ましい。重合性液晶化合物(A)が上記式(1)で表される構造を有する化合物であると、逆波長分散性を示し、広い波長域において一様の偏光変換が可能であり、表示装置に用いた場合に良好な表示特性を付与し得る重合性液晶組成物を得ることができる。
式(1)中、Arは、置換基を有していてもよい二価の芳香族基である。
1a、L2a、B1aおよびB2aはそれぞれ独立に、単結合または二価の連結基であって、炭素数1〜4のアルキレン基、−COO−、−OCO−、−O−、−S−、−ROR−、−RCOOR−、−ROCOR−、ROC=OOR−、−N=N−、−CR’=CR’−、または−C≡C−である。ここで、前記Rはそれぞれ独立に、単結合もしくは炭素数1〜4のアルキレン基を表し、R’はそれぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基または水素原子を表す。
1aおよびG2aはそれぞれ独立に、二価の芳香族基または二価の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフルオロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基に置換されていてもよく、該二価の芳香族基または二価の脂環式炭化水素基を構成する炭素原子は、酸素原子、硫黄原子または窒素原子に置換されていてもよい。
1aおよびE2aはそれぞれ独立に、炭素数1〜17のアルカンジイル基を表す。ここで、該アルカンジイル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる−CH−は、−O−、−S−、−Si−で置換されていてもよい。
1aおよびP2aはそれぞれ独立に、水素原子または重合性基を表し、P1aおよびP2aのうちの少なくとも1つは重合性基である。
およびlは、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、1≦k+lの関係を満たす。ここで、2≦k+lである場合、B1aおよびB2a、G1aおよびG2aは、それぞれ互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
1aおよびL2aはそれぞれ独立に、好ましくは、単結合、炭素数1〜4のアルキレン基、−O−、−S−、−ROR−、−RCOOR−、−ROCOR−、ROC=OOR−、−N=N−、−CR’=CR’−、または−C≡C−である。ここで、Rはそれぞれ独立に単結合または炭素数1〜4のアルキレン基を表し、R’はそれぞれ独立に炭素数1〜4のアルキル基または水素原子を表す。L1aおよびL2aはそれぞれ独立に、より好ましくは単結合、−OR’’−、−CH−、−CHCH−、−COOR’’−、または−OCOR’’−である。ここで、R’’はそれぞれ独立に単結合、−CH−、−CHCH−のいずれかを表す。L1aおよびL2aはそれぞれ独立に、さらに好ましくは単結合、−O−、−CHCH−、−COO−、−COOCHCH−または−OCO−である。式(1)中、L1aおよびL2aは互いに同一であっても異なっていてもよいが、重合性液晶化合物の製造が容易となり、製造コストを抑制することができる観点から、L1aとL2aが互いに同一であることが好ましい。なお、L1aとL2aが互いに同一であるとは、Arを中心としてみた場合のL1aとL2aの構造が互いに同一であることを意味する。以下、B1aとB2a、G1aとG2a、E1aとE2a、P1aとP2aにおける関係についても同様である。
1aおよびB2aはそれぞれ独立に、好ましくは、単結合、炭素数1〜4のアルキレン基、−O−、−S−、−ROR−、−RCOOR−、−ROCOR−、またはROC=OOR−である。ここで、Rはそれぞれ独立に単結合、または炭素数1〜4のアルキレン基を表す。B1aおよびB2aはそれぞれ独立に、より好ましくは単結合、−OR’’−、−CH−、−CHCH−、−COOR’’−、または−OCOR’’−である。
ここで、R’’はそれぞれ独立に単結合、−CH−、−CHCH−のいずれかを表す。B1aおよびB2aはそれぞれ独立に、さらに好ましくは単結合、−O−、−CHCH−、−COO−、−COOCHCH−、−OCO−または−OCOCHCH−である。式(1)中、B1aおよびB2aは互いに同一であっても異なっていてもよいが、重合性液晶化合物の製造が容易となり、製造コストを抑制することができる観点から、B1aとB2aが互いに同一であることが好ましい。
1aおよびG2aは、それぞれ独立に、好ましくは、ハロゲン原子および炭素数1〜4のアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換されていてもよい1,4−フェニレンジイル基、ハロゲン原子および炭素数1〜4のアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも1つの置換基で置換されていてもよい1,4−シクロヘキサンジイル基であり、より好ましくはメチル基で置換された1,4−フェニレンジイル基、無置換の1,4−フェニレンジイル基または無置換の1,4−trans−シクロヘキサンジイル基であり、特に好ましくは無置換の1,4−フェニレンジイル基または無置換の1,4−trans−シクロへキサンジイル基である。式(1)中、G1aおよびG2aは互いに同一であっても異なっていてもよいが、重合性液晶化合物の製造が容易となり、製造コストを抑制することができる観点から、G1aとG2aが互いに同一であることが好ましい。G1aおよびG2aが複数存在する場合、そのうち少なくとも1つが二価の脂環式炭化水素基であることが好ましい。また、L1aまたはL2aに結合するG1aおよびG2aのうち少なくとも1つは二価の脂環式炭化水素基であることがより好ましく、特に、良好な液晶性を示すことから、L1aまたはL2aに結合するG1aおよびG2aのいずれもが1,4−trans−シクロヘキサンジイル基であることがさらに好ましい。
1aおよびE2aはそれぞれ独立に、炭素数1〜17のアルカンジイル基が好ましく、炭素数4〜12のアルカンジイル基がより好ましい。式(1)中、E1aおよびE2aは互いに同一であっても異なっていてもよいが、重合性液晶化合物の製造が容易となり、製造コストを抑制することができる観点から、E1aとE2aが互いに同一であることが好ましい。
およびlは、逆波長分散性発現の観点から2≦k+l≦6の範囲が好ましく、k+l=4であることが好ましく、対称構造となるためk=2かつl=2であることがより好ましい。
1aまたはP2aで表される重合性基としては、エポキシ基、ビニル基、ビニルオキシ基、1−クロロビニル基、イソプロペニル基、4−ビニルフェニル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、オキシラニル基、およびオキセタニル基等が挙げられる。中でも、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニルオキシ基、オキシラニル基およびオキセタニル基が好ましく、アクリロイルオキシ基がより好ましい。式(1)中、P1aおよびP2aは互いに同一であっても異なっていてもよいが、重合性液晶化合物の製造が容易となり、製造コストを抑制することができる観点から、E1aとE2aが互いに同一であることが好ましい。
重合性液晶化合物の製造が容易となり、製造コストを抑制することができる観点から、L1a=L2aかつG1a=G2aかつB1a=B2aかつE1a=E2aかつP1a=P2aかつk=lであることがより好ましい。
Arは、置換基を有していてもよい二価の芳香族基である。本発明において芳香族基とは、平面性を有する環状構造の基であり、該環構造が有するπ電子数がヒュッケル則に従い[4n+2]個(nは整数を表す)であるものをいい、−N=や−S−等のヘテロ原子を含んで環構造を形成している場合、これらヘテロ原子上の非共有結合電子対を含めてヒュッケル則を満たし、芳香族性を有するものを含む。
Arで表される置換基を有していてもよい芳香族基は、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素環または置換基を有していてもよい芳香族複素環を有することが好ましい。
前記芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられ、ベンゼン環、ナフタレン環等が挙げられる。前記芳香族複素環としては、フラン環、ベンゾフラン環、ピロール環、インドール環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、トリアゾール環、トリアジン環、ピロリン環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環、チエノチアゾール環、オキサゾール環、ベンゾオキサゾール環、およびフェナンスロリン環等が挙げられる。Arに窒素原子が含まれる場合、当該窒素原子はπ電子を有することが好ましい。
中でも、Arは、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選択される少なくとも2つのヘテロ原子を含む芳香族複素環を有することが好ましく、チアゾール環またはベンゾチアゾール環を有することがより好ましく、ベンゾチアゾール環を有することがさらに好ましい。なお、Arが窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選択される少なくとも2つのヘテロ原子を含む芳香族複素環を有する場合、前記芳香族複素環は、式(1)中のL1aおよびL2bと直接結合して二価の芳香族基を構成していてもよく、L1aおよびL2bと直接結合する二価の芳香族基の置換基として含まれていてもよいが、前記芳香族複素環を含むAr基全体が分子配向方向に対して略直交方向に立体配置していることが好ましい。
式(1)中、Arで表される二価の芳香族基に含まれるπ電子の合計数Nπは、好ましくは12以上であり、より好ましくは16以上である。また、好ましくは22以下であり、より好ましくは20以下である。
Arで表される芳香族基としては、例えば、下記式(Ar−1)〜(Ar−22)で表される基が挙げられる。
Figure 2019003177
式(Ar−1)〜式(Ar−22)中、*印は連結部を表し、Z、ZおよびZは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルキルスルフィニル基、炭素数1〜12のアルキルスルホニル基、カルボキシル基、炭素数1〜12のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルキルチオ基、炭素数1〜12のN−アルキルアミノ基、炭素数2〜12のN,N−ジアルキルアミノ基、炭素数1〜12のN−アルキルスルファモイル基または炭素数2〜12のN,N−ジアルキルスルファモイル基を表す。
およびQは、それぞれ独立に、−CR2’3’−、−S−、−NH−、−NR2’−、−CO−または−O−を表し、R2’およびR3’は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。
およびJは、それぞれ独立に、炭素原子、または窒素原子を表す。
、YおよびYは、それぞれ独立に、置換されていてもよい芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。
およびWは、それぞれ独立に、水素原子、シアノ基、メチル基またはハロゲン原子を表し、mは0〜6の整数を表す。
、YおよびYにおける芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ビフェニル基等の炭素数6〜20の芳香族炭化水素基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。芳香族複素環基としては、フリル基、ピロリル基、チエニル基、ピリジニル基、チアゾリル基、ベンゾチアゾリル基等の窒素原子、酸素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を少なくとも1つ含む炭素数4〜20の芳香族複素環基が挙げられ、フリル基、チエニル基、ピリジニル基、チアゾリル基、ベンゾチアゾリル基が好ましい。
、YおよびYは、それぞれ独立に、置換されていてもよい多環系芳香族炭化水素基または多環系芳香族複素環基であってもよい。多環系芳香族炭化水素基は、縮合多環系芳香族炭化水素基、または芳香環集合に由来する基をいう。多環系芳香族複素環基は、縮合多環系芳香族複素環基、または芳香環集合に由来する基をいう。
、ZおよびZは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜12のアルコキシ基であることが好ましく、Zは、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、シアノ基がさらに好ましく、ZおよびZは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、メチル基、シアノ基がさらに好ましい。
およびQは、−NH−、−S−、−NR2’−、−O−が好ましく、R2’は水素原子が好ましい。中でも−S−、−O−、−NH−が特に好ましい。
式(Ar−16)〜(Ar−22)において、Yは、これが結合する窒素原子およびZと共に、芳香族複素環基を形成していてもよい。芳香族複素環基としては、Arが有していてもよい芳香族複素環として前記したものが挙げられるが、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピロリン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、インドール環、キノリン環、イソキノリン環、プリン環、ピロリジン環等が挙げられる。この芳香族複素環基は、置換基を有していてもよい。また、Yは、これが結合する窒素原子およびZと共に、前述した置換されていてもよい多環系芳香族炭化水素基または多環系芳香族複素環基であってもよい。例えば、ベンゾフラン環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環等が挙げられる。
式(Ar−1)〜(Ar−22)の中でも、式(Ar−6)および式(Ar−7)が分子の安定性の観点から好ましい。中でも、下記式(1−1−A)で表される二価の芳香族基であることがより好ましい。
Figure 2019003177
〔式中、Q、Y、ZおよびZは、前記と同じ意味を有する。〕
前記式(1−1−A)で表される二価の芳香族基としては、例えば下記式(1−1−1)〜式(1−1−18)で表される芳香族基が挙げられる。
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
は、置換されていてもよい多環系芳香族炭化水素基または多環系芳香族複素環基である。「多環式芳香族炭化水素基」は、少なくとも2個の芳香環を有する芳香族炭化水素基を意味し、2個以上の芳香環が縮合して形成される縮合芳香族炭化水素基および2個以上の芳香環が結合して形成される芳香族炭化水素基が挙げられる。「多環式芳香族複素環基」は、少なくとも1個の複素芳香環を有し、芳香環および複素芳香環からなる群から選ばれる少なくとも1個の環を有する芳香族複素環基を意味し、1個以上の芳香族複素環と芳香環および複素芳香環からなる群から選ばれる1個以上の環とが縮合して形成される芳香族複素環基および少なくとも1個の複素芳香環と芳香環および複素芳香環からなる群から選ばれる少なくとも1個の環とが結合して形成される芳香族複素環基が挙げられる。
多環式芳香族炭化水素基および多環式芳香族複素環基は無置換であってもよいし、置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、炭素数1〜6のアルキルスルフィニル基、炭素数1〜6のアルキルスルホニル基、カルボキシ基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルスルファニル基、炭素数1〜4のN−アルキルアミノ基、炭素数2〜8のN,N−ジアルキルアミノ基、スルファモイル基、炭素数1〜6のN−アルキルスルファモイル基および炭素数2〜12のN,N−ジアルキルスルファモイル基が挙げられる。
は、例えば、下記式(Y−1)〜式(Y−7)で表されるいずれかの基であることが好ましく、式(Y−1)または式(Y−4)で表されるいずれかの基であることがより好ましい。
Figure 2019003177
前記式(Y−1)〜式(Y−7)中、*部は連結部を表し、Zは、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、ニトロキシキド基、スルホン基、スルホキシド基、カルボキシル基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のチオアルキル基、炭素数2〜8のN,N−ジアルキルアミノ基または炭素数1〜4のN−アルキルアミノ基を表す。
およびVは、それぞれ独立に、−CO−、−S−、−NR−、−O−、−Se−または−SO−を表す。
〜Wは、それぞれ独立に、−C=または−N=を表す。
ただし、V、VおよびW〜Wのうち少なくとも1つは、S、N、OまたはSeを含む基を表す。
は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を表す。
aは、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。
bは、それぞれ独立に、0〜2の整数を表す。
式(Y−1)〜式(Y−7)で表されるいずれかの基は、下記式(Y−1)〜式(Y−16)で表されるいずれかの基であることが好ましく、下記式(Y−1)〜式(Y−6)で表されるいずれかの基であることがより好ましく、式(Y−1)または式(Y−3)で表される基であることが特に好ましい。なお、*部は連結部を表す。
Figure 2019003177
式(Y−1)〜式(Y−16)中、Z、a、b、V、VおよびW〜Wは、上記と同じ意味を表す。
Figure 2019003177
式(Y−1)〜式(Y−6)中、Z、a、b、V、VおよびWは、上記と同じ意味を表す。
としては、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のアルキルスルフィニル基、炭素数1〜6のアルキルスルホニル基、カルボキシル基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数1〜6のN−アルキルアミノ基、炭素数2〜12のN,N−ジアルキルアミノ基、炭素数1〜6のN−アルキルスルファモイル基、炭素数2〜12のN,N−ジアルキルスルファモイル基等が挙げられる。中でも、ハロゲン原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、シアノ基、ニトロ基、スルホン基、ニトロキシキド基、カルボキシル基、トリフルオロメチル基、メトキシ基、チオメチル基、N,N−ジメチルアミノ基、N−メチルアミノ基が好ましく、ハロゲン原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、シアノ基、ニトロ基、トリフルオロメチル基がより好ましく、メチル基、エチル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が特に好ましい。
ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルキルスルフィニル基、炭素数1〜6のアルキルスルホニル基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数1〜6のN−アルキルアミノ基、炭素数2〜12のN,N−ジアルキルアミノ基、炭素数1〜6のN−アルキルスルファモイル基および炭素数2〜12のN,N−ジアルキルスルファモイル基としては、先に例示したものと同様のものが挙げられる。
およびVは、それぞれ独立に、−S−、−NR−または−O−であることが好ましい。
〜Wは、それぞれ独立に、−C=または−N=であることが好ましい。
、VおよびW〜Wのうち少なくとも1つは、S、NまたはOを含む基を表すことが好ましい。
aは0または1であることが好ましい。bは0であることが好ましい。
の具体例として、例えば、下記式(ar−1)〜式(ar−840)で表される基が挙げられる。なお、*部は連結部を表し、Meはメチル基を、Etはエチル基を表す。
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Arで表される芳香族基として、以下の式(Ar−23)で示される基も挙げられる。
Figure 2019003177
式(Ar−23)中、*、Z、Z、QおよびQは前記と同じ意味を示し、Uは置換基が結合していてもよい第14属〜第16属の非金属原子を示す。第14属〜第16属の非金属原子としては、例えば炭素原子、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が挙げられ、好ましくは=O、=S、=NR’および=C(R’)R’などが挙げられる。置換基R’としては、例えば水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、アルケニル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシ基、炭素数1〜6のアルキルスルフィニル基、炭素数1〜6のアルキルスルホニル基、炭素数1〜6のフルオロアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルスルファニル基、炭素数1〜6のN−アルキルアミノ基、炭素数2〜12のN,N−ジアルキルアミノ基、炭素数1〜6のN−アルキルスルファモイル基、炭素数2〜12のジアルキルスルファモイル基などが挙げられ、非金属原子が炭素原子(C)である場合における2つのR’は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
本発明において、式(1)で表される重合性液晶化合物として、具体的には以下のような化合物が挙げられる。
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
本発明において、重合性液晶化合物(B)は、波長250〜400nmの紫外線領域の光に対する光吸収を有し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が負方向に変化する重合性液晶化合物であって、下記式(2):
Figure 2019003177

で示される化合物であることが好ましい。重合性液晶化合物(B)が上記式(1)で表される構造を有する化合物であると、逆波長分散性を示し、広い波長域において一様の偏光変換が可能であり、表示装置に用いた場合に良好な表示特性を付与し得る重合性液晶組成物を得ることができる。
式(2)中、Arは置換基を有していてもよい二価の芳香族基であり、L1b、L2b、B1b、B2b、G1b、G2b、E1b、E2b、P1b、P2b、kおよびlは、それぞれ上記式(1)中のL1a、L2a、B1a、B2a、G1a、G2a、E1a、E2a、P1a、P2a、kおよびlと同じ意味を表す。
前記式(2)におけるL1b、L2b、B1b、B2b、G1b、G2b、E1b、E2b、P1b、P2b、kおよびlの好適な置換基としては、それぞれ上記式(1)中のL1a、L2a、B1a、B2a、G1a、G2a、E1a、E2a、P1a、P2a、kおよびlにおけるものと同じものが挙げられる。本発明の重合性液晶組成物が、式(1)で表される重合性液晶化合物(A)と式(2)で表される重合性液晶化合物(B)とを含む場合、式(1)中のL1a、L2a、B1a、B2a、G1a、G2a、E1a、E2a、P1a、P2a、kおよびlは、それぞれ、式(2)中のL1b、L2b、B1b、B2b、G1b、G2b、E1b、E2b、P1b、P2b、kおよびlと異なっていても同じであってもよいが、重合性液晶化合物の作り分けが容易となること、および互いに相溶し易く、均一な重合性組成物を得やすくなり、均一な位相差板を形成することができることから、式(1)中のL1a、L2a、B1a、B2a、G1a、G2a、E1a、E2a、P1a、P2a、kおよびlは、それぞれ、式(2)中のL1b、L2b、B1b、B2b、G1b、G2b、E1b、E2b、P1b、P2b、kおよびlと同じであることが好ましい。
前記式(2)におけるArで表される置換基を有していてもよい二価の芳香族基としては、上記式(1)中のArとして例示したものと同じものが挙げられる。
重合性液晶化合物(A)および(B)として、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が正方向に変化するか負方向に変化するかは、通常、重合性液晶化合物の分子構造により決まり、特に、上記式(1)または(2)で表される重合性液晶化合物においてはArまたはArの有する分子構造によって決まると考えられる。このため、本発明の重合性液晶組成物が、上記式(1)で表される重合性液晶化合物および上記式(2)で表される重合性液晶化合物を含む場合、通常、前記式(2)中のArで表される二価の芳香族基は前記式(1)中のArで表される二価の芳香族基と異なる構造を有する。
必ずしも限定されるものではないが、式(1)中のArで表される芳香族基が、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、炭素原子および水素原子から構成される場合、上記紫外線照射条件下における位相差値は正方向に変化する傾向にあることから、本発明の重合性液晶組成物において、式(1)中のArで表される芳香族基は、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、炭素原子および水素原子から構成される二価の芳香族基であることが好ましい。また、前記式(1−1−A)中のQが−S−であり、Yがアルケニル構造を有する多環式芳香族複素環を有する芳香族基であることがより好ましい。アルケニル構造を有すると、光酸化反応を受け、アルケニル部分が酸化されて位相差値が増加(正方向に変化)する傾向がある。
一方、必ずしも限定されるものではないが、式(2)中のArで表される芳香族基が、窒素原子、硫黄原子、炭素原子および水素原子から構成される場合、上記紫外線照射条件下における位相差値は負方向に変化する傾向にあることから、本発明の重合性液晶組成物において、式(2)中のArbで表される芳香族基は、窒素原子、硫黄原子、炭素原子および水素原子から構成される二価の芳香族基であることが好ましい。また、前記式(1−1−A)中のQが−S−であり、Yがアルケニル構造を有さない多環式芳香族複素環を有する芳香族基であることがより好ましく、Yがアルケニル構造を有さず、ヘテロ原子を2つ含む多環式芳香族複素環を有する芳香族基であることがさらに好ましく、Yがアルケニル構造を有さず、五員環と六員環の縮合環であり、五員環部分にヘテロ原子を2つ含む多環式芳香族複素環を有する芳香族基であることが特に好ましい。
式(1)または式(2)で表される重合性液晶化合物(A)または(B)の製造方法は、特に限定されず、Methoden der Organischen Chemie、Organic Reactions、OrganicSyntheses、Comprehensive Organic Synthesis、新実験化学講座等に記載されている公知の有機合成反応(例えば、縮合反応、エステル化反応、ウイリアムソン反応、ウルマン反応、ウイッティヒ反応、シッフ塩基生成反応、ベンジル化反応、薗頭反応、鈴木−宮浦反応、根岸反応、熊田反応、檜山反応、ブッフバルト−ハートウィッグ反応、フリーデルクラフト反応、ヘック反応、アルドール反応等)を、その構造に応じて、適宜組み合わせることにより、製造することができる。
例えば、式(1)中のL1aおよびL1bが−COO−である下記式(A−1):
Figure 2019003177
で表される重合性液晶化合物(式中のk=lの場合)は、
式(B):
HO−Ar−OH (B)
で表されるアルコール化合物(B)と、
式(C):
Figure 2019003177

で表されるカルボン酸化合物(C)とのエステル化反応を行うことにより製造することができる。なお、前記式(A−1)、(B)および(C)におけるAr、B1a、B2a、G1a、G2a、E1a、E2a、P1a、P2a、kおよびlは、上記式(1)で規定されたものと同一である。
アルコール化合物(B)としては、所望する式(1)で表される重合性液晶化合物における芳香族基Arに対応する芳香族基Arに対して2つのヒドロキシル基が結合した化合物であればよい。芳香族基Arとしては、先に規定したものと同じであり、例えば、前記式(Ar−1)〜(Ar−22)において2つの*部がヒドロキシル基である化合物が挙げられる。
カルボン酸化合物(C)としては、例えば以下の化合物が挙げられる。
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
Figure 2019003177
アルコール化合物(B)とカルボン酸化合物(C)とのエステル化反応は、好ましくは縮合剤の存在下において行われる。縮合剤の存在下でエステル化反応を行うことにより、エステル化反応を効率良く迅速に行うことができる。
縮合剤としては、1−シクロヘキシル−3−(2−モルホリノエチル)カルボジイミドメト−パラ−トルエンスルホネート、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(水溶性カルボジイミド:WSCとして市販)、ビス(2、6−ジイソプロピルフェニル)カルボジイミドおよび、ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド等のカルボジイミド化合物、2−メチル−6−ニトロ安息香酸無水物、2,2’−カルボニルビス−1H−イミダゾール、1,1’−オキサリルジイミダゾール、ジフェニルホスフォリルアジド、1(4−ニトロベンゼンスルフォニル)−1H−1、2、4−トリアゾール、1H−ベンゾトリアゾール−1−イルオキシトリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロホスフェート、1H−ベンゾトリアゾール−1−イルオキシトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロホスフェート、N,N,N’,N’−テトラメチル−O−(N−スクシンイミジル)ウロニウムテトラフルオロボレート、N−(1,2,2,2−テトラクロロエトキシカルボニルオキシ)スクシンイミド、N−カルボベンゾキシスクシンイミド、O−(6−クロロベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムテトラフルオロボレート、O−(6−クロロベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート、2−ブロモ−1−エチルピリジニウムテトラフルオロボレート、2−クロロ−1,3−ジメチルイミダゾリニウムクロリド、2−クロロ−1,3−ジメチルイミダゾリニウムヘキサフルオロホスフェート、2−クロロ−1−メチルピリジニウムアイオダイド、2−クロロ−1−メチルピリジニウム パラ−トルエンスルホネート、2−フルオロ−1−メチルピリジニウム パラ−トルエンスルホネートおよびトリクロロ酢酸ペンタクロロフェニルエステル等が挙げられる。
縮合剤は、好ましくは、カルボジイミド化合物、2,2’−カルボニルビス−1H−イミダゾール、1,1’−オキサリルジイミダゾール、ジフェニルホスフォリルアジド、1H−ベンゾトリアゾール−1−イルオキシトリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロホスフェート、1H−ベンゾトリアゾール−1−イルオキシトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロホスフェート、N,N,N’,N’−テトラメチル−O−(N−スクシンイミジル)ウロニウムテトラフルオロボレート、N−(1,2,2,2−テトラクロロエトキシカルボニルオキシ)スクシンイミド、O−(6−クロロベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート、2−クロロ−1,3−ジメチルイミダゾリニウムクロリド、2−クロロ−1,3−ジメチルイミダゾリニウムヘキサフルオロホスフェート、2−クロロ−1−メチルピリジニウムアイオダイドおよび2−クロロ−1−メチルピリジニウム パラ−トルエンスルホネートである。
縮合剤は、より好ましくは、カルボジイミド化合物、2,2’−カルボニルビス−1H−イミダゾール、1H−ベンゾトリアゾール−1−イルオキシトリピロリジノホスホニウムヘキサフルオロホスフェート、1H−ベンゾトリアゾール−1−イルオキシトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロホスフェート、N,N,N’,N’−テトラメチル−O−(N−スクシンイミジル)ウロニウムテトラフルオロボレート、O−(6−クロロベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート、2−クロロ−1,3−ジメチルイミダゾリニウムクロリドおよび2−クロロ−1−メチルピリジニウムアイオダイドであり、さらに好ましくは、経済性の観点から、カルボジイミド化合物である。
カルボジイミド化合物の中でも、好ましくは、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(水溶性カルボジイミド:WSCとして市販)および、ビス(2、6−ジイソプロピルフェニル)カルボジイミドである。
縮合剤の使用量は、アルコール化合物(B)1モルに対して、通常2〜4モルである。
エステル化反応では、さらに、N−ヒドロキシスクシンイミド、ベンゾトリアゾール、パラニトロフェノール、3,5−ジブチル−4−ヒドロキシトルエン等を添加剤として加えて混合してもよい。添加剤の使用量は、アルコール化合物(B)1モルに対して、好ましくは0.01〜1.5モルである。
エステル化反応は、触媒の存在下で行ってもよい。触媒としては、N,N−ジメチルアミノピリジン、N,N−ジメチルアニリン、ジメチルアンモニウムペンタフルオロベンゼンスルホナート等が挙げられる。中でも、N,N−ジメチルアミノピリジンおよび、N,N−ジメチルアニリンが好ましく、N,N−ジメチルアミノピリジンがより好ましい。触媒の使用量は、アルコール化合物(B)1モルに対して、好ましくは0.01〜0.5モルである。
エステル化反応は、通常、溶媒中で行われる。溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトンまたはメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒;ペンタン、ヘキサンまたはヘプタンなどの脂肪族炭化水素溶媒;トルエン、キシレン、ベンゼンまたはクロロベンゼンなどの芳香族炭化水素溶媒;アセトニトリルなどのニトリル系溶媒;テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンなどのエーテル系溶媒;乳酸エチルなどのエステル系溶媒;クロロホルム、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素溶媒;ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミドなどの非プロトン性極性溶媒;などが挙げられる。これら有機溶媒は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。
溶媒は、反応収率や生産性の観点から、好ましくはペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、ベンゼン、クロロベンゼン、クロロホルム、ジクロロメタン等の非極性有機溶剤であり、より好ましくは、トルエン、キシレン、ベンゼン、クロロベンゼン、クロロホルム、ジクロロメタンである。これら有機溶剤は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。
カルボン酸化合物(C)の使用量は、アルコール化合物(B)1モルに対して、好ましくは2〜10モル、より好ましくは2〜5モルであり、さらに好ましくは2〜3モルである。
溶媒の使用量は、アルコール化合物(B)とカルボン酸化合物(C)との合計1質量部に対して、好ましくは0.5〜50質量部であり、より好ましくは1〜20質量部であり、さらに好ましくは2〜10質量部である。
エステル化反応の温度は、反応収率や生産性の観点から、好ましくは−20〜120℃であり、より好ましくは−20〜60℃であり、さらに好ましくは−10〜20℃である。また、エステル化反応の時間は、反応収率や生産性の観点から、好ましくは1分〜72時間であり、より好ましくは1〜48時間であり、さらに好ましくは1〜24時間である。得られた懸濁液から、ろ過やデカンテーション等の方法により重合性液晶化合物を得ることができる。
本発明の重合性液晶組成物において、重合性液晶化合物(A)と重合性液晶化合物(B)の配合比率は、用いる個々の重合性液晶化合物が示す上記光学特性、すなわち、上記特定条件下で重合性液晶化合物に紫外線を照射した場合のΔRe(450)の値に基づき、正方向の面内位相差変化と負方向の面内位相差変化を打ち消すように適宜決定することができる。紫外線を照射した際の重合性液晶組成物の光学特性の変化を効果的に抑制することができることから、本発明の重合性液晶組成物は、特に、前記式(2)で表される重合性液晶化合物(B)100モルに対して、前記式(1)で表される重合性液晶化合物(A)を5〜80モル含むことが好ましく、7.5〜70モル含むことがより好ましく、10〜70モル含むことがさらに好ましい。
本発明の重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物(A)および(B)として、それぞれ、1種のみを単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。さらに、本発明の重合性液晶組成物は、重合性液晶化合物(A)および(B)以外の重合性液晶化合物を含んでいてもよい。そのような重合性液晶化合物としては、例えば、紫外線領域に光吸収を有さず、上記紫外線照射条件下において位相差値が変化しない重合性液晶化合物が挙げられる。必ずしも限定されるものではないが、その具体例として多くの正波長分散性を示す重合性液晶化合物が挙げられ、例えば、液晶便覧(液晶便覧編集委員会編、丸善(株)平成12年10月30日発行)の「3.8.6 ネットワーク(完全架橋型)」、「6.5.1 液晶材料 b.重合性ネマチック液晶材料」に記載された化合物の中で重合性基を有する化合物等を用いることができる。また、これらの重合性液晶化合物として市販の製品を用いてもよい。
本発明の重合性液晶組成物が重合性液晶化合物(A)および(B)以外の重合性液晶化合物を含む場合、その含有量は、重合性液晶化合物(A)および(B)の合計100質量部に対して40質量部以下であることが好ましく、30質量部以下であることがより好ましく、20質量部以下であることがさらに好ましい。このような分子構造の異なる液晶化合物を、この範囲を大きく超えて含む場合、相分離することがあり、外観を著しく損なうおそれがあり、好ましくない。一実施態様において、本発明の重合性液晶組成物は重合性液晶化合物(A)および(B)以外の重合性液晶化合物を含まない。
本発明の重合性液晶組成物は重合開始剤を含むことが好ましい。重合開始剤は、熱または光の寄与によって反応活性種を生成し、重合性液晶等の重合反応を開始し得る化合物である。反応活性種としては、ラジカル、カチオンまたはアニオン等の活性種が挙げられる。中でも反応制御が容易であるという観点から、光照射によってラジカルを発生する光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン化合物、ベンゾフェノン化合物、ベンジルケタール化合物、α−ヒドロキシケトン化合物、α−アミノケトン化合物、トリアジン化合物、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩が挙げられる。具体的には、イルガキュア(Irgacure、登録商標)907、イルガキュア184、イルガキュア651、イルガキュア819、イルガキュア250、イルガキュア369、イルガキュア379、イルガキュア127、イルガキュア2959、イルガキュア754、イルガキュア379EG(以上、BASFジャパン株式会社製)、セイクオールBZ、セイクオールZ、セイクオールBEE(以上、精工化学株式会社製)、カヤキュアー(kayacure)BP100(日本化薬株式会社製)、カヤキュアーUVI−6992(ダウ社製)、アデカオプトマーSP−152、アデカオプトマーSP−170、アデカオプトマーN−1717、アデカオプトマーN−1919、アデカアークルズNCI−831、アデカアークルズNCI−930(以上、株式会社ADEKA製)、TAZ−A、TAZ−PP(以上、日本シイベルヘグナー社製)およびTAZ−104(三和ケミカル社製)が挙げられる。
本発明において、重合性液晶組成物は少なくとも1種類の光重合開始剤を含むことが好ましく、1種類若しくは2種類の光重合開始剤を含むことがより好ましい。
光重合開始剤は、光源から発せられるエネルギーを十分に活用でき、生産性に優れるため、極大吸収波長が300nm〜400nmであると好ましく、300nm〜380nmであるとより好ましく、中でも、α−アセトフェノン系重合開始剤、オキシム系光重合開始剤が好ましい。
α−アセトフェノン化合物としては、2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルスルファニルフェニル)プロパン−1−オン、2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−2−ベンジルブタン−1−オンおよび2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−2−(4−メチルフェニルメチル)ブタン−1−オン等が挙げられ、より好ましくは2−メチル−2−モルホリノ−1−(4−メチルスルファニルフェニル)プロパン−1−オンおよび2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−2−ベンジルブタン−1−オンが挙げられる。α−アセトフェノン化合物の市販品としては、イルガキュア369、379EG、907(以上、BASFジャパン(株)製)およびセイクオールBEE(精工化学社製)等が挙げられる。
オキシム系光重合開始剤は、光が照射されることによってメチルラジカルを生成させる。このメチルラジカルにより、形成される液晶硬化層深部における重合性液晶化合物の重合が好適に進行する。また、形成される液晶硬化層深部での重合反応をより効率的に進行させるという観点から、波長350nm以上の紫外線を効率的に利用可能な光重合開始剤を使用することが好ましい。波長350nm以上の紫外線を効率的に利用可能な光重合開始剤としては、トリアジン化合物やオキシムエステル型カルバゾール化合物が好ましく、感度の観点からはオキシムエステル型カルバゾール化合物がより好ましい。オキシムエステル型カルバゾール化合物としては、1,2−オクタンジオン、1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−1−(O−アセチルオキシム)等が挙げられる。オキシムエステル型カルバゾール化合物の市販品としては、イルガキュアOXE−01、イルガキュアOXE−02、イルガキュアOXE−03(以上、BASFジャパン株式会社製)、アデカオプトマーN−1919、アデカアークルズNCI−831(以上、株式会社ADEKA製)等が挙げられる。
光重合開始剤の添加量は、重合性液晶化合物100質量部に対して、通常、0.1質量部〜30質量部であり、好ましくは1質量部〜20質量部であり、より好ましくは1質量部〜15質量部である。上記範囲内であれば、重合性基の反応が十分に進行し、かつ、重合性液晶化合物の配向を乱し難い。
重合禁止剤を配合することにより、重合性液晶化合物の重合反応をコントロールすることができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノンおよびアルキルエーテル等の置換基を有するハイドロキノン類;ブチルカテコール等のアルキルエーテル等の置換基を有するカテコール類;ピロガロール類、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシラジカル等のラジカル補捉剤;チオフェノール類;β−ナフチルアミン類およびβ−ナフトール類が挙げられる。重合禁止剤の含有量は、重合性液晶化合物の配向を乱すことなく、重合性液晶化合物を重合するためには、重合性液晶化合物100質量部に対して、通常0.01〜10質量部であり、好ましくは0.1〜5質量部であり、さらに好ましくは0.1〜3質量部である。
さらに、増感剤を用いることにより、光重合開始剤を高感度化することができる。光増感剤としては、例えば、キサントン、チオキサントン等のキサントン類;アントラセンおよびアルキルエーテル等の置換基を有するアントラセン類;フェノチアジン;ルブレンが挙げられる。光増感剤としては、例えば、キサントン、チオキサントン等のキサントン類;アントラセンおよびアルキルエーテル等の置換基を有するアントラセン類;フェノチアジン;ルブレンが挙げられる。光増感剤の含有量は、重合性液晶化合物100質量部に対して、通常0.01〜10質量部であり、好ましくは0.05〜5質量部であり、さらに好ましくは0.1〜3質量部である。
さらに、本発明の重合性液晶組成物はレベリング剤を含んでいてもよい。レベリング剤は、重合性液晶組成物の流動性を調整し、これを塗布して得られる膜をより平坦にする機能を有する添加剤であり、例えば、シリコーン系、ポリアクリレート系およびパーフルオロアルキル系のレベリング剤が挙げられる。具体的には、DC3PA、SH7PA、DC11PA、SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST86PA、SH8400、SH8700、FZ2123(以上、全て東レ・ダウコーニング(株)製)、KP321、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341、X22−161A、KF6001(以上、全て信越化学工業(株)製)、TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF−4446、TSF4452、TSF4460(以上、全てモメンティブ パフォーマンス マテリアルズ ジャパン合同会社製)、フロリナート(fluorinert)(登録商標)FC−72、同FC−40、同FC−43、同FC−3283(以上、全て住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)R−08、同R−30、同R−90、同F−410、同F−411、同F−443、同F−445、同F−470、同F−477、同F−479、同F−482、同F−483(以上、いずれもDIC(株)製)、エフトップ(商品名)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(以上、全て三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S−381、同S−382、同S−383、同S−393、同SC−101、同SC−105、KH−40、SA−100(以上、全てAGCセイミケミカル(株)製)、商品名E1830、同E5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)、BM−1000、BM−1100、BYK−352、BYK−353およびBYK−361N(いずれも商品名:BM Chemie社製)等が挙げられる。中でも、ポリアクリレート系レベリング剤およびパーフルオロアルキル系レベリング剤が好ましい。
重合性液晶組成物におけるレベリング剤の含有量は、重合性液晶化合物100質量部に対して、0.01〜5質量部が好ましく、0.05〜3質量部がさらに好ましい。レベリング剤の含有量が、上記範囲内であると、重合性液晶化合物を水平配向させることが容易であり、かつ得られる液晶硬化層がより平滑となる傾向があるため好ましい。重合性液晶組成物は、レベリング剤を2種類以上含有していてもよい。
<位相差板>
上述したように、特定条件の紫外線照射により位相差値が正方向に変化する重合性液晶化合物と、位相差値が負方向に変化する少なくとも2種の重合性液晶化合物を含むことにより、紫外線を照射した場合の個々の重合性液晶化合物における光学特性変化が相殺され、紫外線照射時における重合性液晶組成物としての光学特性の変化を抑制し得ることから、そのような重合性液晶組成物を用いることにより、高強度の紫外線を照射した場合にも光学性能に変化を生じ難く、高度に重合した液晶硬化層を得ることができる。したがって、本発明は、2種以上の重合性液晶化合物に由来するモノマー単位を含んでなる液晶硬化層から構成される位相差板であって、前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、3000mJの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が正方向に変化する重合性液晶化合物(A)であり、前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,500,450)〕に対して3000mJの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,3000,450)〕が負方向に変化する重合性液晶化合物(B)である位相差板にも関する。上記液晶硬化層から構成される位相差板は、高い光学性能を有し、過酷な環境下においても性能変化が生じ難い位相差板となる。
本発明の位相差板を構成する液晶硬化層は、配向状態の重合性液晶化合物(A)のホモポリマーと重合性液晶化合物(B)のホモポリマーから構成されていてもよく、また、重合性液晶化合物(A)および(B)の混合物の配向状態における共重合体から構成されていてもよい。重合反応が容易であり、均一な液晶硬化層を得やすいため、本発明の位相差板を構成する2種以上の重合性液晶化合物に由来するモノマー単位を含んでなる液晶硬化層は、重合性液晶化合物(A)および(B)の混合物の配向状態における共重合体から構成されていることが好ましい。
本発明の位相差板において、液晶硬化層を形成するために用いられる重合性液晶化合物(A)および(B)としては、先に記載した本発明の重合性液晶組成物を構成する重合性液晶化合物(A)および(B)と同様のものが挙げられる。本発明において、重合性液晶化合物(A)および(B)に、必要に応じて重合開始剤、重合禁止剤、光増感剤またはレベリング剤などの添加剤を加えて重合性液晶組成物を調製し、これを配向状態において硬化させることにより、前記2種以上の重合性液晶化合物に由来するモノマー単位を含んでなる液晶硬化層を形成することができる。重合開始剤、重合禁止剤、光増感剤およびレベリング剤などの添加剤は、本発明の重合性組成物の説明において先に記載したものと同様のものを用いることができる。したがって、本発明の位相差板において、前記2種以上の重合性液晶化合物に由来するモノマー単位を含んでなる液晶硬化層は、本発明の重合性液晶組成物の配向状態における重合体から構成されることが好ましい。
本発明の位相差板において、液晶硬化層が形成する三次元屈折率楕円体は一軸性を有することが好ましい。三次元屈折率楕円体が一軸性を有するとは、例えば、液晶硬化層面内の直交する2軸方向の屈折率をnxおよびny、厚み方向の屈折率をnzとした時に、各軸方向の屈折率の関係が、nx<ny≒nzまたはnx>ny≒nzの関係になることを意味する。通常、分子形状が棒状の重合性液晶化合物を用いることにより、三次元屈折率楕円体が一軸性を有する液晶硬化層を得ることができる。
また、前記一軸性の三次元屈折率楕円体において、軸方向の主屈折率をne、主屈折率に対して垂直な平面内の任意の方向の屈折率をnoとした時、neの方向が液晶硬化層の平面に対して平行方向となる(いわゆるポジティブA層)か、neの方向が液晶硬化層の平面に対して垂直方向となる(いわゆるポジティブC層)ことが好ましい。重合性液晶組成物を硬化する際に用いる配向膜の種類やラビング条件または照射条件等を選択することにより、所望する配向の液晶硬化層を容易に得ることができる。
さらに、本発明の位相差板は、下記式(I)および(II)で表される光学特性を有することが好ましい。
Re(450)/Re(550)≦1.0 (I)
1.0≦Re(650)/Re(550) (II)
〔式中、Re(λ)は波長λにおける位相差値を示し、Re=(ne(λ)−no(λ))×dで表され、dは液晶硬化層の厚みを表す。〕
前記式(I)および(II)を満たす場合、該液晶硬化層は、短波長での面内位相差値の方が長波長での面内位相差値よりも大きくなる逆波長分散性を有することを意味する。
本発明において、Re(450)/Re(550)の理論値は0.82(=450/550)であり、Re(450)/Re(550)が理論値に近い値であると、450nm付近の短波長域において円偏光変換が可能となり、短波長域での光抜けを抑制することができるため、通常0.78以上0.87以下、好ましくは0.78以上0.86以下、より好ましくは0.78以上0.85以下である。
例えば、いずれも逆波長分散性を示す化合物である重合性液晶化合物(A)および重合性液晶化合物(B)を用いることにより、上記式(I)および式(II)を満足する液晶硬化層を得ることができる。好ましくは、本発明の重合性液晶組成物に含まれる2種以上の重合性液晶化合物が全て逆波長分散性を示す重合性液晶化合物であればよい。重合性液晶化合物の逆波長分散性は、重合性液晶化合物を重合開始剤と共に溶媒と混合して塗布液とし、この塗布液を基材上に塗布して塗布膜を得、この塗布膜を重合させて得られた液晶硬化層の波長分散性を評価することにより確認できる。この液晶硬化膜が式(I)および式(II)を満足すれば、逆波長分散性を示すこととなる。
上記光学特性を有する、すなわち、液晶硬化層が形成する三次元屈折率楕円体が一軸性を有し、かつ、軸方向の主屈折率をne、主屈折率に対して垂直な平面内の任意の方向の屈折率をnoとしたとき、neの方向が液晶硬化層平面に対して平行、または液晶硬化層平面に対して垂直な方向となり、前記式(I)および(II)で表される光学特性を有する本発明の位相差板は、例えば、先に記載した式(1)で表される重合性液晶化合物(A)および式(2)で表される重合性液晶化合物(B)とを用いることにより作製することができる。
本発明の位相差板は、例えば、以下のような方法により製造することができる。
まず、重合性液晶化合物(A)および(B)に、必要に応じて、重合開始剤、重合禁止剤、光増感剤またはレベリング剤などの添加剤を加えて、重合性液晶組成物を調製する。
重合性液晶組成物の粘度は、塗布しやすいように、例えば10Pa・s以下、好ましくは0.1〜7Pa・s程度に調整することが好ましい。なお、重合性液晶組成物の粘度は、溶剤の含有量により調整することができる。
溶剤としては、重合性液晶化合物を溶解し得る溶剤が好ましく、また、重合性液晶化合物の重合反応に不活性な溶剤であることが好ましい。
溶剤としては、例えば、水、メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテルおよびプロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートおよび乳酸エチル等のエステル溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノンおよびメチルイソブチルケトン等のケトン溶剤;ペンタン、ヘキサンおよびヘプタン等の脂肪族炭化水素溶剤;トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素溶剤;アセトニトリル等のニトリル溶剤;テトラヒドロフランおよびジメトキシエタン等のエーテル溶剤;クロロホルムおよびクロロベンゼン等の塩素含有溶剤;ジメチルアセトアミド、ジメチルホルミアミド、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等のアミド系溶剤等が挙げられる。これら溶剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、アルコール溶剤、エステル溶剤、ケトン溶剤、塩素含有溶剤、アミド系溶剤および芳香族炭化水素溶剤が好ましい。
重合性液晶組成物に溶剤を添加することにより得られる塗工液100質量部に占める溶剤の含有量は、50〜98質量部が好ましく、70〜95重量部がより好ましい。従って、重合性液晶組成物の塗工液における固形分濃度は、2〜50質量%が好ましく、5〜30%がより好ましく、5〜15%がさらに好ましい。塗工液の固形分が上記上限値以下であると、重合性液晶組成物の塗工液の粘度が低くなることから、これを塗布して得られる液晶硬化層の厚みが略均一になり、液晶硬化層にムラが生じ難くなる傾向がある。また、固形分が上記下限値以上であると、位相差板が薄くなりすぎず、液晶パネルの光学補償に必要な複屈折率が与えられる傾向がある。上記固形分は、製造しようとする液晶硬化層の厚みを考慮して適宜定めることができる。なお、ここでいう「固形分」とは、重合性液晶組成物から溶剤を除いた成分のことをいう。
続いて支持基材上に、上記重合性液晶組成物の塗工液を塗布し乾燥するとことにより、未重合液晶層が得られる。未重合液晶層がネマチック相などの液晶相を示す場合、得られる位相差板は、モノドメイン配向による複屈折性を有する。
重合性液晶組成物中の重合性液晶化合物(A)および(B)の含有量や支持基材上への塗布量や濃度を適宜調整することにより、所望の位相差を与えるように膜厚を調整することができる。重合性液晶化合物(A)および(B)の量が一定である場合、得られる位相差板の位相差値(リタデーション値、Re(λ))は、式(III)のように決定されることから、所望のRe(λ)を得るために、膜厚dを調整してもよい。
Re(λ)=d×Δn(λ) (III)
(式中、Re(λ)は、波長λnmにおける位相差値を表し、dは膜厚を表し、Δn(λ)は波長λnmにおける複屈折率を表す。)
支持基材としては、ガラス基材およびフィルム基材が挙げられ、加工性の観点からフィルム基材が好ましく、連続的に製造できる点で長尺のロール状フィルムがより好ましい。
フィルム基材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系ポリマー等のポリオレフィン;環状オレフィン系樹脂;ポリビニルアルコール;ポリエチレンテレフタレート;ポリメタクリル酸エステル;ポリアクリル酸エステル;トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロースおよびセルロースアセテートプロピオネート等のセルロースエステル;ポリエチレンナフタレート;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテルスルホン;ポリエーテルケトン;ポリフェニレンスルフィドおよびポリフェニレンオキシド;等のプラスチックが挙げられる。
支持基材として市販の製品を用いてもよい。市販のセルロースエステル基材としては、“フジタックフィルム”(富士写真フイルム株式会社製);“KC8UX2M”、“KC8UY”および“KC4UY”(以上、コニカミノルタオプト株式会社製)等が挙げられる。
市販の環状オレフィン系樹脂としては、“Topas”(登録商標)(Ticona社(独)製)、“アートン”(登録商標)(JSR株式会社製)、“ゼオノア(ZEONOR)”(登録商標)、“ゼオネックス(ZEONEX)”(登録商標)(以上、日本ゼオン株式会社製)および“アペル”(登録商標)(三井化学株式会社製)が挙げられる。このような環状オレフィン系樹脂を、溶剤キャスト法、溶融押出法等の公知の手段により製膜して、基材とすることができる。市販されている環状オレフィン系樹脂基材を用いることもできる。市販の環状オレフィン系樹脂基材としては、“エスシーナ”(登録商標)、“SCA40”(登録商標)(以上、積水化学工業株式会社製)、“ゼオノアフィルム”(登録商標)(オプテス株式会社製)および“アートンフィルム”(登録商標)(JSR株式会社製)が挙げられる。
基材の厚さは、実用的な取り扱いができる程度の質量である点では、薄い方が好ましいが、薄すぎると強度が低下し、加工性に劣る傾向がある。基材の厚さは、通常、5μm〜300μmであり、好ましくは20μm〜200μmである。また、基材を剥離して重合性液晶化合物の配向状態における重合体のみを転写することによって、さらなる薄膜化効果が得られる。
例えば本発明の位相差板の貼合工程、運搬工程、保管工程など、位相差板の強度が必要な工程でも、支持基材を用いることにより、破れ等を防止し容易に取り扱うことができる。
また、支持基材上に配向膜を形成して、配向膜上に重合性液晶組成物の塗工液を塗工することが好ましい。配向膜を用いることにより重合性液晶化合物を所望の方向に配向させることができ、配向膜の種類、ラビング条件や光照射条件を選択することにより、垂直配向、水平配向、ハイブリッド配向および傾斜配向等の様々な制御が可能である。配向膜は、本発明の重合性液晶組成物の塗工時に、重合性液晶組成物の塗工液に溶解しない溶剤耐性を持つこと、溶剤の除去や液晶の配向の加熱処理時に耐熱性をもつこと、ラビング時に摩擦などによる剥がれなどが起きないことが好ましく、配向性ポリマーまたは配向性ポリマーを含有する組成物からなることが好ましい。
ポジティブA層である液晶硬化層を得るためには、配向膜として、水平方向に配向規制力を示す配向膜(以下、「水平配向膜」ともいう)が適用される。このような水平配向膜としては、ラビング配向膜、光配向膜および、表面に凹凸パターンや複数の溝を有するグルブ配向膜等が挙げられる。長尺のロール状フィルムに適用する場合には、配向方向を容易に制御できる点で、光配向膜が好ましい。
ラビング配向膜には、配向性ポリマーを利用することができる。配向性ポリマーとしては、例えば、アミド結合を有するポリアミドやゼラチン類、イミド結合を有するポリイミドおよびその加水分解物であるポリアミック酸、ポリビニルアルコール、アルキル変性ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリオキサゾール、ポリエチレンイミン、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸およびポリアクリル酸エステル類が挙げられる。2種以上の配向性ポリマーを組み合わせてもよい。
ラビング配向膜は、通常、配向性ポリマーが溶剤に溶解した組成物(以下、配向性ポリマー組成物とも言う)を基材に塗布し、溶剤を除去して塗布膜を形成し、該塗布膜をラビングすることで配向規制力を付与することができる。
配向性ポリマー組成物中の配向性ポリマーの濃度は、配向性ポリマーが溶剤に完溶する範囲であればよい。配向性ポリマー組成物に対する配向性ポリマーの含有量は、好ましくは0.1〜20質量%であり、より好ましくは0.1〜10質量%である。
配向性ポリマー組成物は、市場から入手することもできる。市販の配向性ポリマー組成物としては、サンエバー(登録商標、日産化学工業(株)製)、オプトマー(登録商標、JSR(株)製)等が挙げられる。
配向性ポリマー組成物を基材に塗布する方法としては、上述した支持基材上への重合性液晶組成物の塗布方法と同様の方法が挙げられる。配向性ポリマー組成物に含まれる溶剤を除去する方法としては、自然乾燥法、通風乾燥法、加熱乾燥および減圧乾燥法等が挙げられる。
ラビング処理の方法としては、例えば、ラビング布が巻きつけられ、回転しているラビングロールに、前記塗布膜を接触させる方法が挙げられる。ラビング処理を行う時に、マスキングを行えば、配向の方向が異なる複数の領域(パターン)を配向膜に形成することもできる。
光配向膜は、通常、光反応性基を有するポリマーまたはモノマーと溶剤とを含む光配向膜形成用組成物を基材に塗布し、溶剤を除去後に偏光(好ましくは、偏光UV)を照射することで得られる。光配向膜は、照射する偏光の偏光方向を選択することにより、配向規制力の方向を任意に制御することができる。
光反応性基とは、光照射することにより配向能を生じる基をいう。具体的には、光照射により生じる分子の配向誘起反応、異性化反応、光二量化反応、光架橋反応もしくは光分解反応等の配向能の起源となる光反応に関与する基が挙げられる。光反応性基としては、不飽和結合、特に二重結合を有する基が好ましく、炭素−炭素二重結合(C=C結合)、炭素−窒素二重結合(C=N結合)、窒素−窒素二重結合(N=N結合)および炭素−酸素二重結合(C=O結合)からなる群より選ばれる少なくとも1つを有する基が特に好ましい。
C=C結合を有する光反応性基としては、例えば、ビニル基、ポリエン基、スチルベン基、スチルバゾール基、スチルバゾリウム基、カルコン基およびシンナモイル基が挙げられる。C=N結合を有する光反応性基としては、例えば、芳香族シッフ塩基、芳香族ヒドラゾン等の構造を有する基が挙げられる。N=N結合を有する光反応性基としては、例えば、アゾベンゼン基、アゾナフタレン基、芳香族複素環アゾ基、ビスアゾ基、ホルマザン基、および、アゾキシベンゼン構造を有する基が挙げられる。C=O結合を有する光反応性基としては、例えば、ベンゾフェノン基、クマリン基、アントラキノン基およびマレイミド基が挙げられる。これらの基は、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリルオキシ基、シアノ基、アルコキシカルボニル基、ヒドロキシル基、スルホン酸基、ハロゲン化アルキル基等の置換基を有していてもよい。
光二量化反応または光架橋反応に関与する基が、配向性に優れる点で好ましい。中でも、光二量化反応に関与する光反応性基が好ましく、配向に必要な偏光照射量が比較的少なく、かつ熱安定性や経時安定性に優れる光配向膜が得られやすいという点で、シンナモイル基およびカルコン基が好ましい。光反応性基を有するポリマーとしては、当該ポリマー側鎖の末端部が桂皮酸構造または桂皮酸エステル構造となるようなシンナモイル基を有するものが特に好ましい。
光配向膜形成用組成物中の光反応性基を有するポリマーまたはモノマーの含有量は、ポリマーまたはモノマーの種類や目的とする光配向膜の厚さによって調節でき、少なくとも0.2質量%以上とすることが好ましく、0.3〜10質量%の範囲がより好ましい。
光配向膜形成用組成物を基材に塗布する方法としては、上述した支持基材上への重合性液晶組成物の塗布方法と同様の方法が挙げられる。塗布された光配向膜形成用組成物から、溶剤を除去する方法としては、配向性ポリマー組成物から溶剤を除去する方法と同じ方法が挙げられる。
偏光を照射するには、基材上に塗布された光配向膜形成用組成物から、溶剤を除去したものに直接、偏光を照射する形式でも、基材側から偏光を照射し、偏光を基材に透過させて照射する形式でもよい。また、当該偏光は、実質的に平行光であると好ましい。照射する偏光の波長は、光反応性基を有するポリマーまたはモノマーの光反応性基が、光エネルギーを吸収し得る波長域のものがよい。具体的には、波長250nm〜400nmの範囲のUV(紫外線)が特に好ましい。当該偏光を照射する光源としては、キセノンランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、KrF、ArF等の紫外光レーザー等が挙げられる。中でも、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプおよびメタルハライドランプが、波長313nmの紫外線の発光強度が大きいため好ましい。前記光源からの光を、適当な偏光素子を通過して照射することにより、偏光UVを照射することができる。偏光素子としては、偏光フィルター、グラントムソン、およびグランテーラー等の偏光プリズム、ならびにワイヤーグリッドが挙げられる。中でも大面積化と熱による耐性の観点からワイヤーグリッドタイプの偏光素子が好ましい。
なお、ラビングまたは偏光照射を行うときに、マスキングを行えば、液晶配向の方向が異なる複数の領域(パターン)を形成することもできる。
グルブ(groove)配向膜は、膜表面に凹凸パターンまたは複数のグルブ(溝)を有する膜である。等間隔に並んだ複数の直線状のグルブを有する膜に重合性液晶化合物を塗布した場合、その溝に沿った方向に液晶分子が配向する。
グルブ配向膜を得る方法としては、感光性ポリイミド膜表面にパターン形状のスリットを有する露光用マスクを介して露光後、現像およびリンス処理を行って凹凸パターンを形成する方法、表面に溝を有する板状の原盤に、硬化前のUV硬化樹脂の層を形成し、樹脂層を基材へ移してから硬化する方法、および、基材上に形成した硬化前のUV硬化樹脂の膜に、複数の溝を有するロール状の原盤を押し当てて凹凸を形成し、その後硬化する方法等が挙げられる。
ポジティブC層である液晶硬化層を得るために、配向膜として垂直方向に配向規制力を有する配向膜(以下、「垂直配向膜」ともいう)が適用される。垂直配向膜としては、基板表面の表面張力を下げるような材料を適用する事が好ましい。このような材料としては、先述した配向性ポリマーやパーフルオロアルキル等のフッ素系ポリマー、ポリイミド化合物、シラン化合物並びにそれらの縮合反応により得られるポリシロキサン化合物が挙げられる。表面張力を低下させやすいという点でシラン化合物が好ましい。
シラン化合物としては、先述したシランカップリング剤等のシリコーン系が好適に適用可能であるが、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、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、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、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラン、3−グリシドキシプロピルエトキシジメチルシランなどが挙げられる。2種以上のシラン化合物を使用してもよい。
シラン化合物は、シリコーンモノマータイプのものであっても良いし、タイプシリコーンオリゴマー(ポリマー)タイプのものであってもよい。シリコーンオリゴマーを(単量体)−(単量体)コポリマーの形式で示すと、例えば、次のようなものを挙げることができる。
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、および3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマーの如き、メルカプトプロピル基含有のコポリマー;
メルカプトメチルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、メルカプトメチルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、メルカプトメチルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、およびメルカプトメチルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマーの如き、メルカプトメチル基含有のコポリマー;
3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、および3−メタクリロキシイルオプロピルメチルジエトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマーの如き、メタクリロイルオキシプロピル基含有のコポリマー;
3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、3−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、3−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、3−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、3−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、3−アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、および3−アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマーの如き、アクリロイルオキシプロピル基含有のコポリマー;
ビニルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、ビニルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、ビニルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、ビニルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、ビニルメチルジメトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、ビニルメチルジメトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、ビニルメチルジエトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、およびビニルメチルジエトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマーの如き、ビニル基含有のコポリマー;
3−アミノプロピルトリメトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、3−アミノプロピルトリメトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、3−アミノプロピルトリエトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、3−アミノプロピルトリエトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマー、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン−テトラメトキシシランコポリマー、および3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン−テトラエトキシシランコポリマーの如き、アミノ基含有のコポリマー等。
中でも分子末端にアルキル基を有するシラン化合物が好ましく、炭素数6から炭素数20のアルキル基を有するシラン化合物がより好ましい。これらのシラン化合物は、多くの場合、液体であるので、そのまま基材に塗布しても良いし、溶剤に溶解して基材に塗布してもよい。また、バインダーとして各種ポリマーとともに、溶剤に溶かして基材に塗布してもよい。基材に塗布する方法としては、上述した支持基材上への重合性液晶組成物の塗布方法と同様の方法が挙げられる。
このようにして得られる配向膜の厚みは、例えば10nm〜10000nmであり、好ましくは10nm〜1000nmであり、より好ましくは50〜300nmである。上記範囲とすれば、重合性液晶化合物(A)および(B)等を該配向膜上で所望の角度に配向させることができる。
上記の通り、未重合液晶層を調製する工程では、任意の支持基材の上に積層した配向膜上に未重合液晶層を積層してもよい。この場合、液晶セルを作製し、該液晶セルに液晶組成物を注入する方法に比べて、生産コストを低減することができる。さらにロールフィルムでのフィルムの生産が可能である。
上記基材または配向膜上に、重合性液晶組成物を塗布し、重合させることで液晶硬化層を形成することができる。重合性液晶組成物(の塗工液)を基材上に塗布する方法としては、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、CAPコーティング法、スリットコーティング法、マイクログラビア法、ダイコーティング法、インクジェット法等が挙げられる。また、ディップコーター、バーコーター、スピンコーター等のコーターを用いて塗布する方法等も挙げられる。中でも、Roll to Roll形式で連続的に塗布する場合には、マイクログラビア法、インクジェット法、スリットコーティング法、ダイコーティング法による塗布方法が好ましく、ガラス等の枚葉基材に塗布する場合には、均一性の高いスピンコーティング法が好ましい。Roll to Roll形式で塗布する場合、基材に光配向膜形成用組成物等を塗布して配向膜を形成し、さらに得られた配向膜上に重合性液晶組成物を連続的に塗布することもできる。
重合性液晶組成物の塗工液に含まれる溶剤を除去する乾燥方法としては、例えば、自然乾燥、通風乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥およびこれらを組み合わせた方法が挙げられる。中でも、自然乾燥または加熱乾燥が好ましい。乾燥温度は、0〜200℃の範囲が好ましく、20〜150℃の範囲がより好ましく、50〜130℃の範囲がさらに好ましい。乾燥時間は、10秒間〜20分間が好ましく、より好ましくは30秒間〜10分間である。光配向膜形成用組成物および配向性ポリマー組成物も同様に乾燥することができる。
重合性液晶化合物を重合させる方法としては、光重合が好ましい。光重合は、基材上または配向膜上に重合性液晶化合物を含む重合性液晶組成物が塗布された積層体に活性エネルギー線を照射することにより実施される。照射する活性エネルギー線としては、乾燥被膜に含まれる重合性液晶化合物の種類(特に、重合性液晶化合物が有する光重合性官能基の種類)、光重合開始剤を含む場合には光重合開始剤の種類、およびそれらの量に応じて適宜選択される。具体的には、可視光、紫外光、赤外光、X線、α線、β線、およびγ線からなる群より選択される一種以上の光が挙げられる。中でも、重合反応の進行を制御し易い点、および光重合装置として当分野で広範に用いられているものが使用できるという点で、紫外光が好ましく、紫外光によって光重合可能なように、重合性液晶化合物の種類を選択することが好ましい。
前記活性エネルギー線の光源としては、例えば、低圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、カーボンアーク灯、タングステンランプ、ガリウムランプ、エキシマレーザー、波長範囲380〜440nmを発光するLED光源、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ等が挙げられる。
紫外線照射強度は、通常、10mW/cm〜3,000mW/cmである。紫外線照射強度は、好ましくはカチオン重合開始剤またはラジカル重合開始剤の活性化に有効な波長領域における強度である。光を照射する時間は、通常0.1秒〜10分であり、好ましくは0.1秒〜5分であり、より好ましくは0.1秒〜3分であり、さらに好ましくは0.1秒〜1分である。このような紫外線照射強度で1回または複数回照射すると、その積算光量は、10mJ/cm〜5,000mJ/cm、好ましくは50mJ/cm〜4,000mJ/cm、より好ましくは100mJ/cm〜3,000mJ/cmである。積算光量が上記範囲にあると、重合性液晶化合物を十分に硬化させることができ、高度に重合した重合体から構成される液晶硬化層を得ることができる。逆に、積算光量が上記範囲を大きく超える場合には、液晶硬化層を含む位相差板が着色する場合がある。
さらに本発明の位相差板は、ポリマーを延伸することによって位相差を与える延伸フィルムと比較して、薄膜である。
支持基材を剥離することにより、配向膜と液晶硬化層とからなる積層体が得られる。また上記支持基材を剥離することに加えて、配向膜を剥離することにより、位相差板を得ることができる。
本発明の位相差板は、広範囲の波長域において良好な偏光変換が可能であり、透明性にも優れることから、様々な光学ディスプレイにおいて用いることができる。該位相差板の厚みは、0.1〜10μmであることが好ましく、光弾性を小さくする点で0.2〜5μmであることがより好ましく、0.5〜3μmであることがさらに好ましい。
例えば、本発明の位相差板をλ/4板またはλ/2板として用いることができる。このλ/4板として用いる場合、得られる位相差板の、波長550nmにおける位相差値(Re(550nm))が好ましくは113〜163nm、より好ましくは130〜150nm、特に好ましくは約135nm〜150nmとなるように、位相差板の膜厚を調整すればよい。また、λ/2板として用いる場合、得られる位相差板の、波長550nmにおける位相差値(Re(550nm))が好ましくは250〜300nm、より好ましくは260〜290nm、特に好ましくは約270nm〜280nmとなるように、位相差板の膜厚を調整すればよい。
また、本発明の位相差板をVA(Vertical Alignment)モード用光学フィルムとして使用するためには、Re(550nm)を好ましくは40〜100nm、より好ましくは60〜80nm程度となるように、位相差フィルムの膜厚を調整すればよい。
本発明の位相差板を偏光板と組み合わせることにより、楕円偏光板および円偏光板(以下、「本発明の楕円偏光板」および/または「本発明の円偏光板」ともいう)が提供される。これら楕円偏光板および円偏光板においては、偏光板に本発明の位相差板が貼合されている。また、本発明においては、該楕円偏光板または円偏光板にさらに本発明の位相差板を広帯域λ/4板として貼合させた広帯域円偏光板も提供することができる。
本発明は、実施形態の1つとして本発明の位相差板を含む表示装置を提供することができる。また、上記表示装置は、上記実施形態に係る楕円偏光板を含み得る。
上記表示装置とは、表示機構を有する装置であり、発光源として発光素子または発光装置を含む。表示装置としては、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、無機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、タッチパネル表示装置、電子放出表示装置(電場放出表示装置(FED等)、表面電界放出表示装置(SED))、電子ペーパー(電子インクや電気泳動素子を用いた表示装置)、プラズマ表示装置、投射型表示装置(グレーティングライトバルブ(GLV)表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を有する表示装置等)および圧電セラミックディスプレイ等が挙げられる。液晶表示装置は、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および投写型液晶表示装置等の何れをも含む。これら表示装置は、2次元画像を表示する表示装置であってもよいし、3次元画像を表示する立体表示装置であってもよい。特に、本発明からなる位相差板と偏光板とを備える表示装置としては、有機EL表示装置およびタッチパネル表示装置が好ましい。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。例中の「%」および「部」は、特記ない限り、質量%および質量部である。
実施例において使用したポリマーフィルム、装置および測定方法は、以下の通りである。
・シクロオレフィンポリマー(COP)フィルムには、日本ゼオン株式会社製のZF−14を用いた。
・コロナ処理装置には、春日電機株式会社製のAGF−B10を用いた。
・コロナ処理は、上記コロナ処理装置を用いて、出力0.3kW、処理速度3m/分の条件で1回行った。
・偏光UV照射装置には、ウシオ電機株式会社製の偏光子ユニット付SPOT CURE SP−7を用いた。
・レーザー顕微鏡には、オリンパス株式会社製のLEXTを用いた。
・高圧水銀ランプには、ウシオ電機株式会社製のユニキュアVB−15201BY−Aを用いた。
・面内位相差値は、王子計測機器株式会社製のKOBRA−WRを用いて測定した。なお、波長450nm、550nmおよび650nmの光に対する面内位相差値は波長448.2nm、498.6nm、548.4nm、587.3nm、628.7nm、748.6nmの光に対する面内位相差値の測定結果から得られたコーシーの分散公式より求めた。
・膜厚は、日本分光株式会社製のエリプソメータ M−220を用いて測定した。
・赤外全反射吸収スペクトルは、Agilent社製の型式670−IRを用いて測定した。
[実施例1]
[光配向膜形成用組成物の調製]
下記構造の光配向性材料5部とシクロペンタノン(溶剤)95部とを成分として混合し、得られた混合物を80℃で1時間攪拌することにより、光配向膜形成用組成物(1)を得た。
光配向性材料:
Figure 2019003177
[重合性液晶組成物の調製]
下記構造の重合性液晶化合物(A1)と、重合性液晶化合物(B1)と、ポリアクリレート化合物(レベリング剤)(BYK−361N;BYK−Chemie社製)と、下記光重合開始剤とを、表1に示す組成に従い混合し、重合性液晶化合物(A)および(B)を含む重合性液晶組成物(1)を得た。
重合性液晶化合物(A1):
Figure 2019003177
重合性液晶化合物(B1):
Figure 2019003177
重合性液晶化合物(A1)および重合性液晶化合物(B1)は、特開2010−31223号公報、特開2011−207765号公報等に記載の方法で合成できる。重合性液晶化合物(A1)の極大吸収波長λmax(LC)は350nmであり、重合性液晶化合物(B1)の極大吸収波長λmax(LC)は350nmである。
ポリアクリレート化合物の量は、重合性液晶化合物(A1)と重合性液晶化合物(B1)の合計質量100部に対して0.01部とした。
光重合開始剤として下記2種類を使用し、重合性液晶化合物(A1)と重合性液晶化合物(B1)の合計質量100部に対して、実施例ごとに、下記表1に示す光重合開始剤を、表1に示す添加量で添加した。
・イルガキュアOXE−03(BASFジャパン株式会社製)
・2−ジメチルアミノ−2−ベンジル−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン−1−オン(イルガキュア369(Irg369);BASFジャパン株式会社製)
[液晶硬化層の製造]
上述した重合性液晶組成物(1)に、固形分濃度が13%となるようにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を添加し、80℃で1時間攪拌することにより、塗工液を得た。
一方、基材としてのシクロオレフィンポリマー(COP)フィルムを、コロナ処理装置を用いてコロナ処理した。次いで、コロナ処理を施したCOPフィルム(基材)の表面に、バーコーターを用いて上述した光配向膜形成用組成物(1)を塗布し、80℃で1分間乾燥した後、偏光UV照射装置を用いて100mJ/cmの積算光量で偏光UV露光を実施して配向膜を得た。得られた配向膜の膜厚は、100nmであった。
続いて、上記配向膜上にバーコーターを用いて上述した塗工液を塗布し、120℃で90秒間乾燥した後、高圧水銀ランプを用いて、塗工液の塗布面側から紫外線を照射(窒素雰囲気下、波長:365nm、波長365nmにおける積算光量は500mJ/cm、波長313nm基準に換算すると250mJ/cm)することにより、液晶硬化層を形成した。また、当該液晶硬化層を備える光学フィルムを形成した。得られた液晶硬化層の極大吸収波長は350nmであった。
得られた液晶硬化層の波長450nm、波長550nm、並びに波長650nmの光に対する面内位相差値を測定した。その結果、面内位相差値は、Re(450)=122nm、Re(550)=144nm、Re(650)=148nmであり、各波長での面内位相差値の関係は以下の通りとなった。
Re(450)/Re(550)=0.85
Re(650)/Re(550)=1.03
(式中、Re(450)は波長450nmの光に対する面内位相差値を、Re(550)は波長550nmの光に対する面内位相差値を、Re(650)は波長650nmの光に対する面内位相差値を表す。)
即ち、液晶硬化層は、下記式(I)および式(II)で表される光学特性を有していた。
Re(450)/Re(550)≦1.00 …(I)
1.00≦Re(650)/Re(550) …(II)
[赤外全反射吸収スペクトル測定]
得られた液晶硬化層に対して赤外全反射吸収スペクトルの測定(入射角45°)を行い、得られた測定結果(エチレン性不飽和結合の面内変角振動(1408cm−1)由来のピーク強度I(1)と、芳香環の不飽和結合の伸縮振動(1504cm−1)由来のピーク強度I(2)の値)から、P’(液晶硬化層の厚さ方向に対して垂直な面のうち、紫外線を照射した面におけるP値)を算出した。結果を表2に示す。
また、重合性液晶化合物(A1)をクロロホルムに溶解して得た溶液を、ゲルマニウム結晶に滴下して乾燥することで、重合性液晶化合物(A1)の薄層を得た。得られた薄層に対して赤外全反射吸収スペクトルの測定を行い、得られた測定結果(エチレン性不飽和結合の面内変角振動(1408cm−1)由来のピーク強度I(1)=0.0163、芳香環の不飽和結合の伸縮振動(1504cm−1)由来のピーク強度I(2)=0.0561)から、P0(重合性液晶化合物(A1)のP値)を算出したところ、P0は0.291であった。
P’とP0の値から、(1−P’/P0)×100の値を算出した。この数値が大きいほど、液晶硬化層の硬化度が高いことを示している。
[紫外線の追加照射]
高圧水銀ランプを用いて、液晶硬化層の塗工液を塗布した面側から紫外線を追加照射(窒素雰囲気下、波長:365nm、波長365nmにおける照射時の積算光量2500mJ/cm、波長313nm基準に換算すると1250mJ/cm)し、液晶硬化層製造時に照射した紫外線と累計で、波長365nmにおける照射時の積算光量が3000mJ/cm(波長313nm基準に換算すると1500mJ/cm)となるようにした。
紫外線の追加照射をおこなった後、液晶硬化層の波長450nm、波長550nm、並びに波長650nmの光に対する面内位相差値をそれぞれ測定し、紫外線追加照射前後の面内位相差値の変化量を算出した。また、紫外線の追加照射をおこなった液晶硬化層について、上述した方法で赤外全反射吸収スペクトルを測定し、紫外線追加照射後のP値を算出した。結果を表2に示す。
[実施例2〜4]
重合性液晶化合物(A1)と重合性液晶化合物(B1)の混合比率を、表1に記載の通りに変更した以外は、実施例1と同じ操作を行い、重合性液晶化合物(A1)および(B1)を含む重合性液晶組成物(2)〜(4)を調製し、液晶硬化層を得た。得られた液晶硬化層の極大吸収波長は全て350nmであった。また、実施例1と同様の方法にて、液晶硬化層の波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける面内位相差値、赤外全反射吸収スペクトルをそれぞれ測定・算出した。さらに、実施例1と同様の方法にて、紫外線の追加照射を行った後、液晶硬化層の波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける面内位相差値、紫外線追加照射前後の面内位相差値の変化量、赤外全反射吸収スペクトルをそれぞれ測定・算出した。結果を表2に示す。
[比較例1および2]
重合性液晶化合物を表1に記載の通り、重合性液晶化合物を、重合性液晶化合物(A1)のみ、または重合性液晶化合物(A1)および重合性液晶化合物(C1)に変更した以外は、実施例1と同じ操作を行い、重合性液晶化合物を含む比較重合性液晶組成物(1)および(2)を調製し、液晶硬化層を得た。得られた液晶硬化層の極大吸収波長はいずれも350nmであった。また、実施例1と同様の方法にて、比較液晶硬化層の波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける面内位相差値、赤外全反射吸収スペクトルをそれぞれ測定・算出した。さらに、実施例1と同様の方法にて、紫外線の追加照射を行った後、液晶硬化層の波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける面内位相差値、紫外線追加照射前後の面内位相差値の変化量、赤外全反射吸収スペクトルをそれぞれ測定・算出した。結果を表2に示す。
重合性液晶化合物(C1):
Figure 2019003177
なお、重合性液晶化合物(C1)は、特開2010−24438号公報に記載の方法により調製した。また、重合性液晶組成物(1)の代わりに重合性液晶化合物(C1)を単独で用いた以外は、実施例1の液晶硬化層の製造方法と同様に操作して得られた液晶硬化層の波長450nmにおける面内位相差値と、実施例1と同様の方法にて紫外線の追加照射を行った後の液晶硬化層の波長450nmにおける面内位相差値の変化量は、実質的に0nmである。
[比較例3]
重合性液晶化合物(A1)と重合性液晶化合物LC242(BASFジャパン株式会社製)を用い、重合性液晶化合物の種類と重合性液晶化合物の混合比率を、表1に記載の通りに変更した以外は、実施例1と同じ操作を行い、重合性液晶化合物を含む比較重合性液晶組成物(3)を調製し、液晶硬化層を得た。得られた液晶硬化層の極大吸収波長は350nmであった。また、実施例1と同様の方法にて、比較液晶硬化層の波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける面内位相差値、赤外全反射吸収スペクトルをそれぞれ測定・算出した。さらに、実施例1と同様の方法にて、紫外線の追加照射を行った後、液晶硬化層の波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける面内位相差値、紫外線追加照射前後の面内位相差値の変化量、赤外全反射吸収スペクトルをそれぞれ測定・算出した。結果を表2に示す。なお、LC242は正波長分散性を示す。
[参考例]
重合性液晶化合物を重合性液晶化合物(B1)のみに変更した以外は、実施例1と同じ操作を行い、重合性液晶化合物を含む参考組成物を調製し、液晶硬化層を得た。得られた液晶硬化層の極大吸収波長は350nmであった。また、実施例1と同様の方法にて、参考液晶硬化層の波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける面内位相差値赤外全反射吸収スペクトルをそれぞれ測定・算出した。さらに、実施例1と同様の方法にて、紫外線の追加照射を行った後、液晶硬化層の波長450nm、波長550nm、および波長650nmにおける面内位相差値、紫外線追加照射前後の面内位相差値の変化量、赤外全反射吸収スペクトルをそれぞれ測定・算出した。結果を表2に示す。
Figure 2019003177
Figure 2019003177
製造例
<化合物(B1)の製造例>
化合物(B1)を下記のスキームに従って製造することができる。
Figure 2019003177
[化合物(a)の製造例]
4,6−ベンゾチアゾール−2−カルボン酸および2,5−ジメトキシアニリンをクロロホルムに分散させて懸濁液を得、得られた懸濁液を氷浴にて冷却した後、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド 塩酸塩とクロロホルムの混合液を4時間かけて加え、室温に24時間維持して反応させる。反応後の反応溶液に、さらに2,5−ジメトキシアニリンを加え、さらに48時間維持して反応させる。このときの2,5−ジメトキシアニリンの合計使用量は4,6−ベンゾチアゾール−2−カルボン酸に対して1モル倍とする。得られた混合液を濃縮し、残渣に塩酸水−メタノールの混合溶液と、ヘプタンとを加えることにより結晶化させ、得られた沈殿を濾取し、塩酸水−メタノールの混合溶液を加え、析出した鮮黄色沈殿を濾取し、水−メタノールの混合溶液でさらに洗浄する。洗浄後の鮮黄色沈殿をKOH水溶液−メタノールの混合溶液で洗浄し、次いで水で洗浄した後真空乾燥することにより、黄色粉末として化合物(a)を得る。
[化合物(b)の製造例]
化合物(a)、2,4−ビス(4−メトキシフェニル)−1,3−ジチア−2,4−ジホスフェタン−2,4−ジスルフィド(ローソン試薬)及びトルエンを混合し、得られた混合液を110℃に昇温して6時間反応させる。反応後の反応混合物を、室温まで冷却し、水酸化ナトリウム水溶液を加えて有機層と水層とに層分離させ、分液操作により有機層を回収し、回収した有機層にヘプタンを加えて結晶を析出させる。析出した結晶(橙色)を濾取し、真空乾燥することにより、化合物(b)を鮮黄色粉末として得る。
[化合物(c)の製造例]
化合物(b)、水酸化カリウム及び水を混合し、得られた混合液を氷冷下で反応させる。続いてフェリシアン化カリウムを氷冷下で加え、次いでメタノールを加えることにより反応させる。室温で12時間、50℃で12時間反応させたのち、析出した淡黄色沈殿を濾取する。濾取した沈殿を水で洗浄し、次いでメタノールで洗浄し、さらにエタノールで洗浄し、洗浄後の淡黄色粉末を真空乾燥することにより、化合物(c)を主成分とする淡黄色固体を得る。
[化合物(d)の製造例]
化合物(c)及び塩化ピリジニウム(化合物(c)に対して15質量倍)を混合し、190℃に昇温して3時間反応させる。反応後の混合液を氷に加え、得られた沈殿を濾取し、水で洗後、トルエンで洗浄し、次いで真空乾燥することにより、化合物(d)を主成分とする黄色固体を得る。
[化合物(B1)の製造例]
化合物(d)、化合物(A)、ジメチルアミノピリジン及びクロロホルムを混合し、得られた混合液にN,N’−ジイソプロピルカルボジイミドを氷冷下で加えて反応液を得る。得られた反応液を室温で12時間以上反応させ、反応後の反応液をセライト濾過したのち、減圧濃縮する。減圧濃縮により得られた濃縮残渣にメタノールを加えて結晶化させ、結晶を濾取し、クロロホルムに再溶解させ、活性炭を加え、室温で1時間攪拌する。撹拌後の混合液を濾過して活性炭を取除き、濾過後の濾液をエバポレータにて1/3(容積)まで減圧濃縮し、その後、激しく攪拌しながらメタノールを加え、生成した白色沈殿を濾取し、濾取した白色沈殿をヘプタンで洗浄し、その後真空乾燥することにより、化合物(B1)をオフホワイト色(わずかに黄色の白色)の粉末として得る。

Claims (14)

  1. 2種以上の重合性液晶化合物を含んでなる重合性液晶組成物であって、
    前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が正方向に変化する重合性液晶化合物(A)であり、
    前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,500,450)〕に対して3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,3000,450)〕が負方向に変化する重合性液晶化合物(B)である、重合性液晶組成物。
  2. 前記重合性液晶化合物(A)が、下記式(1):
    Figure 2019003177
    〔式中、
    Arは、置換基を有していてもよい二価の芳香族基であり、
    1a、L2a、B1aおよびB2aはそれぞれ独立に、単結合または二価の連結基であって、炭素数1〜4のアルキレン基、−COO−、−OCO−、−O−、−S−、−ROR−、−RCOOR−、−ROCOR−、ROC=OOR−、−N=N−、−CR’=CR’−、または−C≡C−であり(ここで、Rはそれぞれ独立に単結合もしくは炭素数1〜4のアルキレン基を表し、R’はそれぞれ独立に炭素数1〜4のアルキル基または水素原子を表す)、
    1aおよびG2aは、それぞれ独立に、二価の芳香族基または二価の脂環式炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフルオロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基に置換されていてもよく、該二価の芳香族基または二価の脂環式炭化水素基を構成する炭素原子は、酸素原子、硫黄原子または窒素原子に置換されていてもよく、 E1aおよびE2aはそれぞれ独立に、炭素数1〜17のアルカンジイル基を表し、ここで、アルカンジイル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる−CH−は、−O−、−S−、−Si−で置換されていてもよく、
    1aおよびP2aは、それぞれ独立に、水素原子または重合性基を表し(ただし、P1aおよびP2aのうちの少なくとも1つは重合性基である)、
    およびlは、それぞれ独立に0〜3の整数を表し、1≦k+lの関係を満たす(ここで、2≦k+lである場合、B1aおよびB2a、G1aおよびG2aは、それぞれ互いに同一であってもよく、異なっていてもよい)〕
    で表される化合物であり、
    前記重合性液晶化合物(B)が、下記式(2):
    Figure 2019003177
    〔式中、
    Arは、置換基を有していてもよい二価の芳香族基であり、
    1b、L2b、B1b、B2b、G1b、G2b、E1b、E2b、P1b、P2b、kおよびlは、それぞれ上記式(1)中のL1a、L2a、B1a、B2a、G1a、G2a、E1a、E2a、P1a、P2a、kおよびlと同じ意味を表す〕
    で表される化合物であり、前記式(1)中のArで表される二価の芳香族基と前記式(2)中のArで表される二価の芳香族基が互いに異なる構造を有する、請求項1に記載の重合性液晶組成物。
  3. 前記式(1)および(2)中のArおよびArが、それぞれ、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選択される少なくとも2つのヘテロ原子を含む芳香族複素環を有する、置換基を有していてもよい二価の芳香族基である、請求項2に記載の重合性液晶組成物。
  4. 前記式(1)および(2)中のArおよびArが、それぞれ、π電子の数Nπが12以上22以下である芳香族基であり、かつ、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選択される少なくとも2つのヘテロ原子を含む芳香族複素環を有し、分子配向方向に対して略直交方向に立体配置する、請求項2または3に記載の重合性液晶組成物。
  5. 前記式(1)中、L1a=L2aかつG1a=G2aかつB1a=B2aかつE1a=E2aかつP1a=P2aかつk=lであり、前記式(2)中、L1b=L2bかつG1b=G2bかつB1b=B2bかつE1b=E2bかつP1b=P2bかつk=lである、請求項2〜4のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
  6. 前記式(1)中のArで示される芳香族基が、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、炭素原子および水素原子から構成され、式(2)中のArで示される芳香族基が、窒素原子、硫黄原子、炭素原子および水素原子から構成される、請求項2〜5のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
  7. 重合性液晶化合物(A)を、重合性液晶化合物(B)100モルに対して5〜80モル含む、請求項1〜6のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
  8. 2種以上の重合性液晶化合物に由来するモノマー単位を含んでなる液晶硬化層から構成される位相差板であって、
    前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,500,450)〕に対して、3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(A,3000,450)〕が正方向に変化する重合性液晶化合物(A)であり、
    前記重合性液晶化合物のうちの少なくとも1種が、該重合性液晶化合物の配向状態の重合体が逆波長分散性を示し、配向状態の該重合性液晶化合物に500mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,500,450)〕に対して3000mJ/cmの紫外線を照射した後に測定される波長450nmにおける位相差値〔R(B,3000,450)〕が負方向に変化する重合性液晶化合物(B)である、位相差板。
  9. 前記2種以上の重合性液晶化合物に由来するモノマー単位を含んでなる液晶硬化層が、請求項1〜6のいずれかに記載の重合性液晶組成物の配向状態における重合体から構成される、請求項7に記載の位相差板。
  10. 液晶硬化層が形成する三次元屈折率楕円体が一軸性を有する、請求項8または9に記載の位相差板。
  11. 液晶硬化層が形成する三次元屈折率楕円体が一軸性を有し、かつ、軸方向の主屈折率をne、主屈折率に対して垂直な平面内の任意の方向の屈折率をnoとしたとき、neの方向が液晶硬化層平面に対して平行、または液晶硬化層平面に対して垂直な方向となる、請求項8〜10のいずれかに記載の位相差板。
  12. 液晶硬化層が形成する三次元屈折率楕円体が一軸性を有し、かつ、軸方向の主屈折率をne、主屈折率に対して垂直な平面内の任意の方向の屈折率をnoとしたとき、neの方向が液晶硬化層平面に対して平行、または液晶硬化層平面に対して垂直な方向となり、下記式(I)および(II)で表される光学特性を有する、請求項8〜11のいずれかに記載の位相差板。
    Re(450)/Re(550)≦1.00 (I)
    1.00≦Re(650)/Re(550) (II)
    〔式中、Re(λ)は波長λにおける位相差値を示し、Re=(ne(λ)−no(λ))×dで表され、dは液晶硬化層の厚みを表す。〕
  13. 請求項8〜11のいずれかに記載の位相差板および偏光板から構成される楕円偏光板。
  14. 請求項13に記載の楕円偏光板を含む有機EL表示装置。
JP2018092468A 2017-06-09 2018-05-11 重合性液晶組成物および位相差板 Active JP7255975B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017114517 2017-06-09
JP2017114517 2017-06-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019003177A true JP2019003177A (ja) 2019-01-10
JP7255975B2 JP7255975B2 (ja) 2023-04-11

Family

ID=64566548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018092468A Active JP7255975B2 (ja) 2017-06-09 2018-05-11 重合性液晶組成物および位相差板

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11591519B2 (ja)
JP (1) JP7255975B2 (ja)
KR (1) KR102583357B1 (ja)
CN (1) CN110720064B (ja)
TW (1) TWI769265B (ja)
WO (1) WO2018225474A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022504598A (ja) * 2019-02-19 2022-01-13 エルジー・ケム・リミテッド 偏光板の製造方法
KR20220156654A (ko) 2020-04-09 2022-11-25 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 광학 적층체
WO2023054595A1 (ja) * 2021-10-01 2023-04-06 住友化学株式会社 光学積層体及び画像表示装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11300875B2 (en) 2020-04-15 2022-04-12 Tcl China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Photoresist, display panel and display device
CN111458977A (zh) * 2020-04-15 2020-07-28 Tcl华星光电技术有限公司 一种光刻胶及其制备的显示面板

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011207765A (ja) * 2009-03-16 2011-10-20 Sumitomo Chemical Co Ltd 化合物、光学フィルム及び光学フィルムの製造方法
JP2015227947A (ja) * 2014-05-30 2015-12-17 富士フイルム株式会社 積層体およびその製造方法、偏光板、液晶表示装置、有機el表示装置
JP2016091022A (ja) * 2014-10-31 2016-05-23 住友化学株式会社 光学異方性フィルム及び光学異方性フィルムの製造方法
WO2017038266A1 (ja) * 2015-09-03 2017-03-09 Dic株式会社 メソゲン基を有する化合物を含む組成物、並びに重合性組成物を重合することにより得られる重合体、光学異方体、並びに位相差膜
JP6146526B1 (ja) * 2016-10-06 2017-06-14 日本ゼオン株式会社 混合物、重合性組成物、高分子、光学フィルム、光学異方体、偏光板、フラットパネル表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置および反射防止フィルム、並びに重合性化合物の使用方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57101620A (en) 1980-12-18 1982-06-24 Nippon Steel Corp Manufacture of surface-treated steel plate
CN103459463B (zh) 2011-03-31 2015-09-30 三菱化学株式会社 聚碳酸酯的制造方法以及透明薄膜
JP5923941B2 (ja) * 2011-11-18 2016-05-25 住友化学株式会社 偏光膜、円偏光板及びそれらを用いた有機el画像表示装置
TWI636285B (zh) 2013-08-09 2018-09-21 住友化學股份有限公司 Optical film
TWI653149B (zh) 2013-08-09 2019-03-11 住友化學股份有限公司 Optical film
TWI650243B (zh) 2013-08-09 2019-02-11 住友化學股份有限公司 光學薄膜
CN110058344A (zh) 2013-08-09 2019-07-26 住友化学株式会社 光学膜
TWI637197B (zh) 2013-08-09 2018-10-01 住友化學股份有限公司 Optical film
JP6569890B2 (ja) * 2015-03-17 2019-09-04 Dic株式会社 光学フィルム及び液晶表示装置
JP6636253B2 (ja) * 2015-03-25 2020-01-29 林テレンプ株式会社 位相差フィルムとその製造方法および該位相差フィルムを有する光学部材
CN106371163B (zh) * 2015-07-24 2020-08-25 住友化学株式会社 液晶固化膜、包含液晶固化膜的光学膜及显示装置
CN116736426A (zh) * 2015-10-30 2023-09-12 住友化学株式会社 偏振板和具备该偏振板的显示装置、以及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011207765A (ja) * 2009-03-16 2011-10-20 Sumitomo Chemical Co Ltd 化合物、光学フィルム及び光学フィルムの製造方法
JP2015227947A (ja) * 2014-05-30 2015-12-17 富士フイルム株式会社 積層体およびその製造方法、偏光板、液晶表示装置、有機el表示装置
JP2016091022A (ja) * 2014-10-31 2016-05-23 住友化学株式会社 光学異方性フィルム及び光学異方性フィルムの製造方法
WO2017038266A1 (ja) * 2015-09-03 2017-03-09 Dic株式会社 メソゲン基を有する化合物を含む組成物、並びに重合性組成物を重合することにより得られる重合体、光学異方体、並びに位相差膜
JP6146526B1 (ja) * 2016-10-06 2017-06-14 日本ゼオン株式会社 混合物、重合性組成物、高分子、光学フィルム、光学異方体、偏光板、フラットパネル表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置および反射防止フィルム、並びに重合性化合物の使用方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022504598A (ja) * 2019-02-19 2022-01-13 エルジー・ケム・リミテッド 偏光板の製造方法
KR20220156654A (ko) 2020-04-09 2022-11-25 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 광학 적층체
WO2023054595A1 (ja) * 2021-10-01 2023-04-06 住友化学株式会社 光学積層体及び画像表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200018567A (ko) 2020-02-19
US20200165519A1 (en) 2020-05-28
US11591519B2 (en) 2023-02-28
JP7255975B2 (ja) 2023-04-11
TW201905177A (zh) 2019-02-01
WO2018225474A1 (ja) 2018-12-13
CN110720064B (zh) 2021-12-07
CN110720064A (zh) 2020-01-21
TWI769265B (zh) 2022-07-01
KR102583357B1 (ko) 2023-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7356480B2 (ja) 光学フィルム及びその製造方法
JP7255975B2 (ja) 重合性液晶組成物および位相差板
JP7420502B2 (ja) 重合性液晶混合組成物、位相差板、楕円偏光板および有機el表示装置
CN116879994A (zh) 垂直取向液晶固化膜及包含其的层叠体
KR20200039731A (ko) 광학 보상 기능 부착 위상차판
CN111684326B (zh) 层叠体及其制造方法
TWI728987B (zh) 光學異向層、光學膜、圓偏光板及顯示裝置
TWI804484B (zh) 複合偏光板及液晶顯示裝置
CN113661420A (zh) 层叠体及垂直取向液晶固化膜形成用组合物
CN113906322A (zh) 液晶固化膜形成用组合物及其用途
TW202330657A (zh) 垂直配向液晶硬化膜
CN116184553A (zh) 层叠体及其制造方法
KR20200036928A (ko) 플렉시블 디스플레이용 광학 보상 기능 부착 위상차판
WO2020149357A1 (ja) 積層体、楕円偏光板および重合性液晶組成物
CN115280199A (zh) 聚合性液晶组合物、相位差膜、椭圆偏光板及光学显示器
WO2021193131A1 (ja) 重合性液晶化合物、重合性液晶組成物、位相差フィルム、楕円偏光板および有機el表示装置
JP2021167867A (ja) 光学積層体
KR20230138450A (ko) 중합성 액정 혼합물, 중합성 액정 조성물
JP2022017912A (ja) 重合性液晶組成物、液晶硬化膜およびその製造方法
TW202325825A (zh) 組合物、垂直配向液晶硬化膜、積層體、橢圓偏光板及有機el顯示裝置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210405

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230117

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230330

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7255975

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150