JP2023144914A - 液晶組成物、光吸収異方性層、積層体および画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、面状および配向度に優れた光吸収異方性層を形成できる液晶組成物、光吸収異方性層、積層体および画像表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】下記式(I)で表される液晶化合物Aと、下記式(II)で表される化合物Bと、二色性物質とを含有する、液晶組成物。Q1-V1-SP1-X1-(Ma-La)na-X2-SP2-V2-Q2 (I)Q1-V1-SP1-X1-(Mb-Lb)nb-SP3-(Mc-Lc)nc-X2-SP2-V2-Q2 (II)【選択図】なし
Description
従来、レーザー光または自然光を含む照射光の減衰機能、偏光機能、散乱機能、または、遮光機能等が必要となった際には、それぞれの機能ごとに異なった原理によって作動する装置を利用していた。そのため、上記の機能に対応する製品も、それぞれの機能別に異なった製造工程によって製造されていた。
例えば、画像表示装置(例えば、液晶表示装置)では、表示における旋光性または複屈折性を制御するために直線偏光子または円偏光子が用いられている。また、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode:OLED)においても、外光の反射防止のために円偏光子が使用されている。
例えば、画像表示装置(例えば、液晶表示装置)では、表示における旋光性または複屈折性を制御するために直線偏光子または円偏光子が用いられている。また、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode:OLED)においても、外光の反射防止のために円偏光子が使用されている。
従来、これらの偏光子には、ヨウ素が二色性物質として広く使用されてきたが、ヨウ素の代わりに有機色素を二色性物質として使用する偏光子についても検討されている。
例えば、特許文献1には、所定の構造を有する二色性物質を含有する組成物を用いて形成される光吸収異方性層が記載されている([請求項1][請求項14])。
例えば、特許文献1には、所定の構造を有する二色性物質を含有する組成物を用いて形成される光吸収異方性層が記載されている([請求項1][請求項14])。
本発明者らは、特許文献1に記載された組成物について検討したところ、二色性物質とともに液晶化合物を含有する液晶組成物を用いた場合、液晶組成物の成分によっては、形成される光吸収異方性層の面状および配向度が劣る場合があることを明らかとした。
そこで、本発明は、面状および配向度に優れた光吸収異方性層を形成できる液晶組成物、光吸収異方性層、積層体および画像表示装置を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、所定の式で表される液晶化合物Aと、所定の式で表される化合物Bと、二色性物質とを含有する液晶組成物を用いると、面状および配向度に優れた光吸収異方性層を形成できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
[1] 後述する式(I)で表される液晶化合物Aと、後述する式(II)で表される化合物Bと、二色性物質とを含有する、液晶組成物。
[2] 液晶化合物Aおよび化合物Bの少なくとも一方が、スメクチック相の液晶状態を示す化合物である、[1]に記載の液晶組成物。
[3] 液晶化合物Aの質量に対する化合物Bの質量の比率が0.001~0.04である、[1]または[2]に記載の液晶組成物。
[4] 後述する式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、後述する式(II)中の-(Mb-Lb)nb-で表される構造とが、同一構造である、[1]~[3]のいずれかに記載の液晶組成物。
[5] 後述する式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、後述する式(II)中の-(Mc-Lc)nc-で表される構造とが、同一構造である、[1]~[4]のいずれかに記載の液晶組成物。
[6] [1]~[5]のいずれかに記載の液晶組成物から形成される光吸収異方性層。
[7] 基材と、基材上に設けられる配向膜と、配向膜上に設けられる[6]に記載の光吸収異方性層とを有する、積層体。
[8] [6]に記載の光吸収異方性層、または、[7]に記載の積層体を有する、画像表示装置。
[2] 液晶化合物Aおよび化合物Bの少なくとも一方が、スメクチック相の液晶状態を示す化合物である、[1]に記載の液晶組成物。
[3] 液晶化合物Aの質量に対する化合物Bの質量の比率が0.001~0.04である、[1]または[2]に記載の液晶組成物。
[4] 後述する式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、後述する式(II)中の-(Mb-Lb)nb-で表される構造とが、同一構造である、[1]~[3]のいずれかに記載の液晶組成物。
[5] 後述する式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、後述する式(II)中の-(Mc-Lc)nc-で表される構造とが、同一構造である、[1]~[4]のいずれかに記載の液晶組成物。
[6] [1]~[5]のいずれかに記載の液晶組成物から形成される光吸収異方性層。
[7] 基材と、基材上に設けられる配向膜と、配向膜上に設けられる[6]に記載の光吸収異方性層とを有する、積層体。
[8] [6]に記載の光吸収異方性層、または、[7]に記載の積層体を有する、画像表示装置。
本発明によれば、面状および配向度に優れた光吸収異方性層を形成できる液晶組成物、光吸収異方性層、積層体および画像表示装置を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、液晶性組成物および液晶化合物は、いずれも、硬化等により、もはや液晶性を示さなくなったものも概念として含まれる。
また、本明細書において、各成分は、各成分に該当する物質を1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上の物質を併用する場合、その成分についての含有量とは、特段の断りが無い限り、併用した物質の合計の含有量を指す。
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」または「メタクリレート」を表す表記であり、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」または「メタクリル」を表す表記であり、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」または「メタクリロイル」を表す表記である。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、液晶性組成物および液晶化合物は、いずれも、硬化等により、もはや液晶性を示さなくなったものも概念として含まれる。
また、本明細書において、各成分は、各成分に該当する物質を1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上の物質を併用する場合、その成分についての含有量とは、特段の断りが無い限り、併用した物質の合計の含有量を指す。
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」または「メタクリレート」を表す表記であり、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」または「メタクリル」を表す表記であり、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」または「メタクリロイル」を表す表記である。
[液晶組成物]
本発明の液晶組成物は、後述する式(I)で表される液晶化合物Aと、後述する式(II)で表される化合物Bと、二色性物質とを含有する、液晶組成物である。
本発明の液晶組成物は、後述する式(I)で表される液晶化合物Aと、後述する式(II)で表される化合物Bと、二色性物質とを含有する、液晶組成物である。
本発明においては、上述した通り、後述する式(I)で表される液晶化合物Aと、後述する式(II)で表される化合物Bと、二色性物質とを含有する液晶組成物を用いると、面状および配向度に優れた光吸収異方性層を形成できる。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、本発明においては、後述する式(II)で表される化合物Bを配合することにより、光吸収異方性層の形成時に、後述する式(I)で表される液晶化合物Aの結晶化を抑制することができたため、形成される光吸収異方性層の面状および配向度が良好になったと考えられる。
以下、本発明の液晶組成物に含まれる各成分について説明する。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、本発明においては、後述する式(II)で表される化合物Bを配合することにより、光吸収異方性層の形成時に、後述する式(I)で表される液晶化合物Aの結晶化を抑制することができたため、形成される光吸収異方性層の面状および配向度が良好になったと考えられる。
以下、本発明の液晶組成物に含まれる各成分について説明する。
〔液晶化合物A〕
液晶組成物は、下記式(I)で表される液晶化合物Aを含有する。
式(I)
Q1-V1-SP1-X1-(Ma-La)na-X2-SP2-V2-Q2
液晶組成物は、下記式(I)で表される液晶化合物Aを含有する。
式(I)
Q1-V1-SP1-X1-(Ma-La)na-X2-SP2-V2-Q2
上記式(I)中、Q1およびQ2は、それぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表す。
また、V1、V2、X1およびX2は、それぞれ独立に、単結合、または、2価の連結基を表す。
また、SP1およびSP2は、それぞれ独立に、2価のスペーサー基を表す。
また、naは、2~10の整数を表す。
また、Maは、置換基を有していてもよい、芳香環、脂肪族環またはヘテロ環を表す。ただし、複数のMaは、同一であっても異なっていてもよい。
また、Laは、単結合、または、2価の連結基を表す。ただし、複数のLaは、同一であっても異なっていてもよい。また、MaとMaとの間に存在するLaが2価の連結基を表す場合、結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基からなる2価の連結基を除く。
また、V1、V2、X1およびX2は、それぞれ独立に、単結合、または、2価の連結基を表す。
また、SP1およびSP2は、それぞれ独立に、2価のスペーサー基を表す。
また、naは、2~10の整数を表す。
また、Maは、置換基を有していてもよい、芳香環、脂肪族環またはヘテロ環を表す。ただし、複数のMaは、同一であっても異なっていてもよい。
また、Laは、単結合、または、2価の連結基を表す。ただし、複数のLaは、同一であっても異なっていてもよい。また、MaとMaとの間に存在するLaが2価の連結基を表す場合、結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基からなる2価の連結基を除く。
Q1およびQ2の一態様が表す1価の有機基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、ニトロ基、および、重合性基などが挙げられる。
これらのうち、形成される光吸収異方性層の固定化が容易となる理由から、上記式(I)中のQ1およびQ2は、Q1およびQ2の少なくとも一方が重合性基であることが好ましく、Q1およびQ2のいずれもが重合性基であることがより好ましい。
重合性基としては、ラジカル重合可能な重合性基(ラジカル重合性基)またはカチオン重合可能な重合性基(カチオン重合性基)が好ましい。
ラジカル重合性基としては、公知のラジカル重合性基を用いることができ、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が好ましい。重合速度はアクリロイルオキシ基が速い傾向にあることが知られており、生産性向上の点からアクリロイルオキシ基が好ましいが、メタクリロイルオキシ基も重合性基として同様に使用できる。
カチオン重合性基としては、公知のカチオン重合性基を用いることができ、例えば、脂環式エーテル基、環状アセタール基、環状ラクトン基、環状チオエーテル基、スピロオルソエステル基およびビニルオキシ基が挙げられる。なかでも、脂環式エーテル基またはビニルオキシ基が好ましく、エポキシ基、オキセタニル基またはビニルオキシ基がより好ましい。
これらのうち、形成される光吸収異方性層の固定化が容易となる理由から、上記式(I)中のQ1およびQ2は、Q1およびQ2の少なくとも一方が重合性基であることが好ましく、Q1およびQ2のいずれもが重合性基であることがより好ましい。
重合性基としては、ラジカル重合可能な重合性基(ラジカル重合性基)またはカチオン重合可能な重合性基(カチオン重合性基)が好ましい。
ラジカル重合性基としては、公知のラジカル重合性基を用いることができ、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が好ましい。重合速度はアクリロイルオキシ基が速い傾向にあることが知られており、生産性向上の点からアクリロイルオキシ基が好ましいが、メタクリロイルオキシ基も重合性基として同様に使用できる。
カチオン重合性基としては、公知のカチオン重合性基を用いることができ、例えば、脂環式エーテル基、環状アセタール基、環状ラクトン基、環状チオエーテル基、スピロオルソエステル基およびビニルオキシ基が挙げられる。なかでも、脂環式エーテル基またはビニルオキシ基が好ましく、エポキシ基、オキセタニル基またはビニルオキシ基がより好ましい。
好ましい重合性基の例として、下記式(P-1)~(P-30)で表される重合性基が挙げられる。
上記式(P-1)~(P-30)中、RPは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、炭素数1~20のハロゲン化アルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルケニル基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数1~20のアリール基、複素環基(ヘテロ環基ともいう)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルもしくはアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルもしくはアリールスルフィニル基、アルキルもしくはアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールまたはヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(-B(OH)2)、ホスファト基(-OPO(OH)2)、または、スルファト基(-OSO3H)を表す。複数のRPは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
なかでも、ラジカル重合性基としては、上記式(P-1)で表されるビニル基、上記式(P-2)で表されるブタジエン基、上記式(P-3)で表される(メタ)アクリル基、上記式(P-4)で表される(メタ)アクリロイルオキシ基、上記式(P-5)で表される(メタ)アクリルアミド基、上記式(P-6)で表される酢酸ビニル基、上記式(P-7)で表されるフマル酸エステル基、上記式(P-8)で表されるスチリル基、上記式(P-9)で表されるビニルピロリドン基、上記式(P-11)で表される無水マレイン酸、または、上記式(P-12)で表されるマレイミド基が好ましく、カチオン重合性基としては、上記式(P-18)で表されるビニルエーテル基、上記式(P-19)で表されるエポキシ基、または、上記式(P-20)で表されるオキセタニル基が好ましい。
なかでも、ラジカル重合性基としては、上記式(P-1)で表されるビニル基、上記式(P-2)で表されるブタジエン基、上記式(P-3)で表される(メタ)アクリル基、上記式(P-4)で表される(メタ)アクリロイルオキシ基、上記式(P-5)で表される(メタ)アクリルアミド基、上記式(P-6)で表される酢酸ビニル基、上記式(P-7)で表されるフマル酸エステル基、上記式(P-8)で表されるスチリル基、上記式(P-9)で表されるビニルピロリドン基、上記式(P-11)で表される無水マレイン酸、または、上記式(P-12)で表されるマレイミド基が好ましく、カチオン重合性基としては、上記式(P-18)で表されるビニルエーテル基、上記式(P-19)で表されるエポキシ基、または、上記式(P-20)で表されるオキセタニル基が好ましい。
上記式(I)中、V1、V2、X1、X2およびLaの一態様が表す2価の連結基としては、例えば、-O-、-(CH2)g-、-(CF2)g-、-Si(CH3)2-、-(Si(CH3)2O)g-、-(OSi(CH3)2)g-〔gは1~10の整数を表す。〕、-N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)2-C(Z’)2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-O-C(O)O-、-N(Z)C(O)-、-C(O)N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)O-、-O-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)N(Z”)-、-N(Z”)-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)-S-、-S-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-N=C(Z’)-〔Z、Z’およびZ”はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表す。〕、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、-SC(O)-、および、-C(O)S-などが挙げられる。V1、V2、X1、X2およびLaは、これらの基を2つ以上組み合わせた基であってもよい。
これらの2価の連結基のうち、-CO-、-O-、-S-、-C(=S)-、-C(Z)(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-、-N(Z)-、または、これらの2つ以上の組み合わせからなる2価の連結基であることが好ましい。
また、Laの一態様が表す2価の連結基のうち、MaとMaとの間に存在するLaとしては、上述した通り、結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基からなる2価の連結基(例えば、-O-CH2-CH2-O-など)は除かれる。なお、この除外規定は、後述する式(II)で表される化合物Bとの区別、すなわち、後述する式(II)中のSP3との区別を考慮した規定である。
これらの2価の連結基のうち、-CO-、-O-、-S-、-C(=S)-、-C(Z)(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-、-N(Z)-、または、これらの2つ以上の組み合わせからなる2価の連結基であることが好ましい。
また、Laの一態様が表す2価の連結基のうち、MaとMaとの間に存在するLaとしては、上述した通り、結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基からなる2価の連結基(例えば、-O-CH2-CH2-O-など)は除かれる。なお、この除外規定は、後述する式(II)で表される化合物Bとの区別、すなわち、後述する式(II)中のSP3との区別を考慮した規定である。
上記式(I)中、SP1およびSP2が表す2価のスペーサー基としては、例えば、炭素数1~50の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキレン基、または、炭素数1~20の複素環基などが挙げられる。
上記アルキレン基の炭素原子、および、複素環基の炭素原子は、-O-、-Si(CH3)2-、-(Si(CH3)2O)g-、-(OSi(CH3)2)g-〔gは1~10の整数を表す。〕、-N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)2-C(Z’)2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-O-C(O)O-、-N(Z)C(O)-、-C(O)N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)O-、-O-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)N(Z”)-、-N(Z”)-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)-S-、-S-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-N=C(Z’)-〔Z、Z’およびZ”はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表す。〕、-C≡C-、-N=N-、-S-、-C(S)-、-S(O)-、-SO2-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、-SC(O)-、および、-C(O)S-、これらの基を2つ以上組み合わせた基で置換されていてもよい。
上記アルキレン基の水素原子、および、複素環基の水素原子は、ハロゲン原子、シアノ基、-ZH、-OH、-OZH、-COOH、-C(O)ZH、-C(O)OZH、-OC(O)ZH、-OC(O)OZH、-NZHZH’、-NZHC(O)ZH’、-NZHC(O)OZH’、-C(O)NZHZH’、-OC(O)NZHZH’、-NZHC(O)NZH’OZH”、-SH、-SZH、-C(S)ZH、-C(O)SZH、-SC(O)ZH、で置換されていてもよい。ここで、ZH、ZH’およびZ”は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、-L-Q〔Lは単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基の具体例は上述したV1と同じである。Qは架橋性基を表し、上記Q1またはQ2の好適態様としての重合性基が挙げられ、上記式(P-1)~(P-30)で表される重合性基が好ましい。〕を表す。
また、SP1およびSP2が表す2価のスペーサー基としては、炭素数1~12の直鎖状のアルキレン基、炭素数3~12の分岐状のアルキレン基、または、これらのアルキレン基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-、-NH-、-N(Z)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基であることが好ましい。
上記アルキレン基の炭素原子、および、複素環基の炭素原子は、-O-、-Si(CH3)2-、-(Si(CH3)2O)g-、-(OSi(CH3)2)g-〔gは1~10の整数を表す。〕、-N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)2-C(Z’)2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-O-C(O)O-、-N(Z)C(O)-、-C(O)N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)O-、-O-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)N(Z”)-、-N(Z”)-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)-S-、-S-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-N=C(Z’)-〔Z、Z’およびZ”はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表す。〕、-C≡C-、-N=N-、-S-、-C(S)-、-S(O)-、-SO2-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、-SC(O)-、および、-C(O)S-、これらの基を2つ以上組み合わせた基で置換されていてもよい。
上記アルキレン基の水素原子、および、複素環基の水素原子は、ハロゲン原子、シアノ基、-ZH、-OH、-OZH、-COOH、-C(O)ZH、-C(O)OZH、-OC(O)ZH、-OC(O)OZH、-NZHZH’、-NZHC(O)ZH’、-NZHC(O)OZH’、-C(O)NZHZH’、-OC(O)NZHZH’、-NZHC(O)NZH’OZH”、-SH、-SZH、-C(S)ZH、-C(O)SZH、-SC(O)ZH、で置換されていてもよい。ここで、ZH、ZH’およびZ”は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、-L-Q〔Lは単結合または2価の連結基を表す。2価の連結基の具体例は上述したV1と同じである。Qは架橋性基を表し、上記Q1またはQ2の好適態様としての重合性基が挙げられ、上記式(P-1)~(P-30)で表される重合性基が好ましい。〕を表す。
また、SP1およびSP2が表す2価のスペーサー基としては、炭素数1~12の直鎖状のアルキレン基、炭素数3~12の分岐状のアルキレン基、または、これらのアルキレン基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-、-NH-、-N(Z)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基であることが好ましい。
上記式(I)中、MAは、置換基を有していてもよい、芳香環、脂肪族環またはヘテロ環を表し、4~15員環であることが好ましい。MAは、単環でも、縮環であってもよく、複数のMAは同一であっても異なっていてもよい。
MAが表す芳香環としては、フェニレン基、ナフチレン基、フルオレン-ジイル基、アントラセン-ジイル基およびテトラセン-ジイル基などが挙げられ、メソゲン骨格の設計の多様性や原材料の入手性などの観点から、フェニレン基、ナフチレン基が好ましい。
MAが表す脂肪族環としては、シクロペンチレン基およびシクロへキシレン基などが挙げられ、炭素原子は、-O-、-Si(CH3)2-、-N(Z)-〔Zは、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表す。〕、-C(O)-、-S-、-C(S)-、-S(O)-、及び-SO2-、これらの基を2つ以上組み合わせた基によって置換されていてもよい。
MAが表すヘテロ環を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。ヘテロ環が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。ヘテロ環の具体例としては、例えば、ピリジレン基(ピリジン-ジイル基)、ピリダジン-ジイル基、イミダゾール-ジイル基、チエニレン(チオフェン-ジイル基)、キノリレン基(キノリン-ジイル基)、イソキノリレン基(イソキノリン-ジイル基)、オキサゾール-ジイル基、チアゾール-ジイル基、オキサジアゾール-ジイル基、ベンゾチアゾール-ジイル基、ベンゾチアジアゾール-ジイル基、フタルイミド-ジイル基、チエノチアゾール-ジイル基、チアゾロチアゾール-ジイル基、チエノチオフェン-ジイル基、および、チエノオキサゾール-ジイル基、下記の構造(II-1)~(II-4)などが挙げられる。
MAが表す芳香環としては、フェニレン基、ナフチレン基、フルオレン-ジイル基、アントラセン-ジイル基およびテトラセン-ジイル基などが挙げられ、メソゲン骨格の設計の多様性や原材料の入手性などの観点から、フェニレン基、ナフチレン基が好ましい。
MAが表す脂肪族環としては、シクロペンチレン基およびシクロへキシレン基などが挙げられ、炭素原子は、-O-、-Si(CH3)2-、-N(Z)-〔Zは、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表す。〕、-C(O)-、-S-、-C(S)-、-S(O)-、及び-SO2-、これらの基を2つ以上組み合わせた基によって置換されていてもよい。
MAが表すヘテロ環を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。ヘテロ環が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。ヘテロ環の具体例としては、例えば、ピリジレン基(ピリジン-ジイル基)、ピリダジン-ジイル基、イミダゾール-ジイル基、チエニレン(チオフェン-ジイル基)、キノリレン基(キノリン-ジイル基)、イソキノリレン基(イソキノリン-ジイル基)、オキサゾール-ジイル基、チアゾール-ジイル基、オキサジアゾール-ジイル基、ベンゾチアゾール-ジイル基、ベンゾチアジアゾール-ジイル基、フタルイミド-ジイル基、チエノチアゾール-ジイル基、チアゾロチアゾール-ジイル基、チエノチオフェン-ジイル基、および、チエノオキサゾール-ジイル基、下記の構造(II-1)~(II-4)などが挙げられる。
式(II-1)~(II-4)中、D1は、-S-、-O-、またはNR11-を表し、R11は、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。
Y1は、炭素数6~12の芳香族炭化水素基、または、炭素数3~12の芳香族複素環基を表す。
Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~20の脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の脂環式炭化水素基、1価の炭素数6~20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-NR12R13、または、SR12を表す。ここで、Z1およびZ2は、互いに結合して芳香環または芳香族複素環を形成してもよく、R12およびR13は、それぞれ独立に水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。
A1およびA2は、それぞれ独立に、-O-、-NR21-(R21は水素原子または置換基を表す。)、-S-および-CO-からなる群から選ばれる基を表す。
Eは、水素原子または置換基が結合していてもよい、第14~16族の非金属原子を表す。
Axは、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、
Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、AxおよびAyが有する芳香環は置換基を有していてもよく、AxとAyは結合して、環を形成していてもよい。
D2は、水素原子、または、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基を表す。
Y1は、炭素数6~12の芳香族炭化水素基、または、炭素数3~12の芳香族複素環基を表す。
Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~20の脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の脂環式炭化水素基、1価の炭素数6~20の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-NR12R13、または、SR12を表す。ここで、Z1およびZ2は、互いに結合して芳香環または芳香族複素環を形成してもよく、R12およびR13は、それぞれ独立に水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。
A1およびA2は、それぞれ独立に、-O-、-NR21-(R21は水素原子または置換基を表す。)、-S-および-CO-からなる群から選ばれる基を表す。
Eは、水素原子または置換基が結合していてもよい、第14~16族の非金属原子を表す。
Axは、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、
Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表し、AxおよびAyが有する芳香環は置換基を有していてもよく、AxとAyは結合して、環を形成していてもよい。
D2は、水素原子、または、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基を表す。
式(II-2)中、Y1が炭素数6~12の芳香族炭化水素基である場合、単環でも多環でもよい。Y1が炭素数3~12の芳香族複素環基である場合、単環でも多環でもよい。
式(II-2)中、A1およびA2が、-NR21-を表す場合、R21の置換基としては、例えば、特開2008-107767号公報の段落0035~0045の記載を参酌でき、この内容は本願明細書に組み込まれる。
式(II-2)中、Xが、置換基が結合していてもよい第14~16族の非金属原子である場合、=O、=S、=NR’、=C(R’)R’が好ましい。R’は置換基を表し、置換基としては、例えば、特開2008-107767号公報の段落[0035]~[0045]の記載を参酌でき、窒素原子が好ましい。
式(II-2)中、A1およびA2が、-NR21-を表す場合、R21の置換基としては、例えば、特開2008-107767号公報の段落0035~0045の記載を参酌でき、この内容は本願明細書に組み込まれる。
式(II-2)中、Xが、置換基が結合していてもよい第14~16族の非金属原子である場合、=O、=S、=NR’、=C(R’)R’が好ましい。R’は置換基を表し、置換基としては、例えば、特開2008-107767号公報の段落[0035]~[0045]の記載を参酌でき、窒素原子が好ましい。
上記式(I)中のMAについて、芳香環、脂肪族環またはヘテロ環が有していてもよい置換基としては、例えば、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のハロゲン化アルキル基、炭素数1~20のシクロアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルケニル基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数1~20のアリール基、複素環基(ヘテロ環基ともいう。)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(アニリノ基を含む)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルまたはアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルまたはアリールスルフィニル基、アルキルまたはアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールまたはヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(-B(OH)2)、ホスファト基(-OPO(OH)2)、スルファト基(-OSO3H)、その他の公知の置換基などが挙げられる。
なお、置換基の詳細については、特開2007-234651号公報の段落[0023]に記載される。
なお、置換基の詳細については、特開2007-234651号公報の段落[0023]に記載される。
上記式(I)中、naは2~10の整数を表し、2~8の整数の整数を表すことが好ましく、2~5の整数を表すことがより好ましい。
液晶化合物Aとしては、例えば、特開2008-19240号公報の段落[0033]~[0039]に記載の化合物や、以下に示す構造を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
なお、上記5つの構造式中、中心のベンゼン環が有している置換位置を特定していないメチル基の表記は、ベンゼン環のオルト位またはメタ位にメチル基が置換された位置異性体の混合物であることを表す。同様に、アクリロイルオキシ基に隣接し、置換位置を特定していないメチル基を含む基の表記は、プロピレン基(メチル基がエチレン基に置換した基)を表し、メチル基の位置が異なる位置異性体の混合物を表す。これらの表記は、後述する化合物Bの具体例においても同様である。
液晶化合物Aの含有量は、液晶組成物の全固形分(100質量%)に対して、50~99質量%が好ましく、60~95質量%がより好ましい。
〔化合物B〕
液晶組成物は、下記式(II)で表される化合物Bを含有する。
式(II)
Q1-V1-SP1-X1-(Mb-Lb)nb-SP3-(Mc-Lc)nc-X2-SP2-V2-Q2
液晶組成物は、下記式(II)で表される化合物Bを含有する。
式(II)
Q1-V1-SP1-X1-(Mb-Lb)nb-SP3-(Mc-Lc)nc-X2-SP2-V2-Q2
上記式(II)中、Q1およびQ2は、それぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表す。
また、V1、V2、X1およびX2は、それぞれ独立に、単結合、または、2価の連結基を表す。
また、SP1およびSP2は、それぞれ独立に、2価のスペーサー基を表す。
また、SP3は、結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基を表す。
また、nbおよびncは、それぞれ独立に、2~10の整数を表す。
また、MbおよびMcは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、芳香環、脂肪族環またはヘテロ環を表す。ただし、複数のMbは、同一であっても異なっていてもよく、複数のMcは、同一であっても異なっていてもよい。
また、LbおよびLcは、それぞれ独立に、単結合、または、2価の連結基を表す。ただし、複数のLbは、同一であっても異なっていてもよく、複数のLcは、同一であっても異なっていてもよい。
また、V1、V2、X1およびX2は、それぞれ独立に、単結合、または、2価の連結基を表す。
また、SP1およびSP2は、それぞれ独立に、2価のスペーサー基を表す。
また、SP3は、結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基を表す。
また、nbおよびncは、それぞれ独立に、2~10の整数を表す。
また、MbおよびMcは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、芳香環、脂肪族環またはヘテロ環を表す。ただし、複数のMbは、同一であっても異なっていてもよく、複数のMcは、同一であっても異なっていてもよい。
また、LbおよびLcは、それぞれ独立に、単結合、または、2価の連結基を表す。ただし、複数のLbは、同一であっても異なっていてもよく、複数のLcは、同一であっても異なっていてもよい。
ここで、上記式(II)中、Q1およびQ2としては、上記式(I)中のQ1およびQ2において説明したものと同様のものが挙げられる。なかでも、形成される光吸収異方性層の面状がより良好となる理由から、上記式(II)中のQ1およびQ2は、同一の置換基であることが好ましく、Q1およびQ2のいずれもが、アルキル基、または、重合性基であることがより好ましい。
また、V1、V2、X1およびX2としては、それぞれ、上記式(I)中のV1、V2、X1およびX2において説明したものと同様のものが挙げられる。
また、SP1およびSP2としては、それぞれ、上記式(I)中のSP1およびSP2において説明したものと同様のものが挙げられる。
また、MbおよびMcとしては、それぞれ、上記式(I)中のMaにおいて説明したものと同様のものが挙げられる。
また、V1、V2、X1およびX2としては、それぞれ、上記式(I)中のV1、V2、X1およびX2において説明したものと同様のものが挙げられる。
また、SP1およびSP2としては、それぞれ、上記式(I)中のSP1およびSP2において説明したものと同様のものが挙げられる。
また、MbおよびMcとしては、それぞれ、上記式(I)中のMaにおいて説明したものと同様のものが挙げられる。
上記式(II)中、SP3が表す「結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基」に関して、「結合手の主鎖を構成する原子数」とは、2価の直鎖状のスペーサー基の結合手の主鎖を構成している原子の数をいい、例えば、2価の直鎖状のスペーサー基が「-CH2-CH2-O-C(=O)-CH2-CH2-C(=O)-O-CH2-CH2-」である場合には、結合手の主鎖を構成する原子数は10とカウントされ、エチレン基の水素原子や、カルボニル基の酸素原子は主鎖を構成しないため、カウントされない。
このような2価の直鎖状のスペーサー基としては、少なくともエチレン基(-CH2-CH2-)を含む基であることが好ましく、例えば、炭素数2~12の直鎖状のアルキレン基、および、炭素数2~12の直鎖状のアルキレン基を構成する-CH2-のうち、1個または連続しない2個以上の-CH2-が、-O-、-S-、-NH-、-N(Z)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基(ただし、置換後の炭素数が2以上であるものに限る。)などが挙げられる。
上記式(II)中、nbおよびncは、それぞれ独立に、2~10の整数を表し、nbおよびncの合計が、6~20の整数を表すことが好ましく、6~12の整数を表すことがより好ましい。
また、nbおよびncは、それぞれ独立に、3~10の整数を表すことが好ましく、3~6の整数を表すことがより好ましい。
また、nbおよびncは、それぞれ独立に、3~10の整数を表すことが好ましく、3~6の整数を表すことがより好ましい。
上記式(II)中、LbおよびLcの一態様が表す2価の連結基としては、それぞれ、上記式(I)中のV1などにおいて説明したものと同様のものが挙げられる。
なお、上記式(I)中のLaは、上述した通り、「MaとMaとの間に存在するLaが2価の連結基を表す場合、結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基からなる2価の連結基を除く」という除外規定を有しているが、上記式(II)中のLbおよびLcは、このような除外規定を有していないものである。
なお、上記式(I)中のLaは、上述した通り、「MaとMaとの間に存在するLaが2価の連結基を表す場合、結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基からなる2価の連結基を除く」という除外規定を有しているが、上記式(II)中のLbおよびLcは、このような除外規定を有していないものである。
化合物Bとしては、例えば、特開2008-214269号公報の段落[0037]~[0041]、特開2006-215437号公報の段落[0033]~[0040]に記載の化合物や、以下に示す構造を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
本発明においては、形成される光吸収異方性層の配向度がより高くなる理由から、上述した液晶化合物Aおよび化合物Bの少なくとも一方が、スメクチック相の液晶状態を示す化合物であることが好ましい。
ここで、スメクチック相としては、例えば、スメクチックA相、スメクチックC相などが挙げられるが、より高次のスメクチック相(例えば、スメクチックB相、スメクチックE相、スメクチックF相、スメクチックG相、スメクチックH相、スメクチックI相、スメクチックJ相、スメクチックK相、スメクチックL相など)であってもよい。
また、スメクチック相の他に、ネマチック相を発現してもよい。
また、スメクチック相の他に、ネマチック相を発現してもよい。
また、形成される光吸収異方性層の配向度が更に高くなる理由から、上述した液晶化合物Aおよび化合物Bの少なくとも一方が、スメクチックB相、E相、F相、G相、H相、I相、J相、K相およびL相のいずれかの液晶状態を示す化合物であることが好ましい。
本発明においては、形成される光吸収異方性層の面状がより良好となり、配向度がより高くなる理由から、上述した液晶化合物Aの質量に対する上述した化合物Bの質量の比率(質量比)が0.001~0.04であることが好ましく、0.002~0.035であることがより好ましい。すなわち、上述した化合物Bの含有量は、上述した液晶化合物Aの質量に対して0.1~4質量%であることが好ましく、0.2~3.5質量%であることがより好ましい。
本発明においては、形成される光吸収異方性層の面状がより良好となる理由から、上記式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、上記式(II)中の-(Mb-Lb)nb-で表される構造とが、同一構造であることが好ましい。
また、同様の理由から、上記式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、上記式(II)中の-(Mc-Lc)nc-で表される構造とが、同一構造であることが好ましい。
更に、形成される光吸収異方性層の面状が更に良好となる理由から、上記式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、上記式(II)中の-(Mb-Lb)nb-および-(Mc-Lc)nc-で表される構造とが、同一構造であることが好ましい。
また、同様の理由から、上記式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、上記式(II)中の-(Mc-Lc)nc-で表される構造とが、同一構造であることが好ましい。
更に、形成される光吸収異方性層の面状が更に良好となる理由から、上記式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、上記式(II)中の-(Mb-Lb)nb-および-(Mc-Lc)nc-で表される構造とが、同一構造であることが好ましい。
<二色性物質>
液晶組成物は、更に二色性物質を含有する。
本発明において、二色性物質とは、方向によって吸光度が異なる色素を意味する。二色性物質は、液晶性を示してもよいし、液晶性を示さなくてもよい。
液晶組成物は、更に二色性物質を含有する。
本発明において、二色性物質とは、方向によって吸光度が異なる色素を意味する。二色性物質は、液晶性を示してもよいし、液晶性を示さなくてもよい。
二色性物質は、特に限定されず、可視光吸収物質(二色性色素)、発光物質(蛍光物質、燐光物質)、紫外線吸収物質、赤外線吸収物質、非線形光学物質、カーボンナノチューブ、および、無機物質(例えば量子ロッド)などが挙げられ、従来公知の二色性物質(二色性色素)を使用することができる。
具体的には、例えば、特開2013-228706号公報の[0067]~[0071]段落、特開2013-227532号公報の[0008]~[0026]段落、特開2013-209367号公報の[0008]~[0015]段落、特開2013-14883号公報の[0045]~[0058]段落、特開2013-109090号公報の[0012]~[0029]段落、特開2013-101328号公報の[0009]~[0017]段落、特開2013-37353号公報の[0051]~[0065]段落、特開2012-63387号公報の[0049]~[0073]段落、特開平11-305036号公報の[0016]~[0018]段落、特開2001-133630号公報の[0009]~[0011]段落、特開2011-215337号公報の[0030]~[0169]、特開2010-106242号公報の[0021]~[0075]段落、特開2010-215846号公報の[0011]~[0025]段落、特開2011-048311号公報の[0017]~[0069]段落、特開2011-213610号公報の[0013]~[0133]段落、特開2011-237513号公報の[0074]~[0246]段落、特開2016-006502号公報の[0005]~[0051]段落、特開2018-053167号公報[0014]~[0032]段落、特開2020-11716号公報の[0014]~[0033]段落、国際公開第2016/060173号公報の[0005]~[0041]段落、国際公開2016/136561号公報の[0008]~[0062]段落、国際公開第2017/154835号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/154695号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/195833号の[0013]~[0037]段落、国際公開第2018/164252号の[0014]~[0034]段落、国際公開第2018/186503号の[0021]~[0030]段落、国際公開第2019/189345号の[0043]~[0063]段落、国際公開第2019/225468号の[0043]~[0085]段落、国際公開第2020/004106号の[0050]~[0074]段落、国際公開第2021/044843号の[0015]~[0038]段落などに記載されたものが挙げられる。
具体的には、例えば、特開2013-228706号公報の[0067]~[0071]段落、特開2013-227532号公報の[0008]~[0026]段落、特開2013-209367号公報の[0008]~[0015]段落、特開2013-14883号公報の[0045]~[0058]段落、特開2013-109090号公報の[0012]~[0029]段落、特開2013-101328号公報の[0009]~[0017]段落、特開2013-37353号公報の[0051]~[0065]段落、特開2012-63387号公報の[0049]~[0073]段落、特開平11-305036号公報の[0016]~[0018]段落、特開2001-133630号公報の[0009]~[0011]段落、特開2011-215337号公報の[0030]~[0169]、特開2010-106242号公報の[0021]~[0075]段落、特開2010-215846号公報の[0011]~[0025]段落、特開2011-048311号公報の[0017]~[0069]段落、特開2011-213610号公報の[0013]~[0133]段落、特開2011-237513号公報の[0074]~[0246]段落、特開2016-006502号公報の[0005]~[0051]段落、特開2018-053167号公報[0014]~[0032]段落、特開2020-11716号公報の[0014]~[0033]段落、国際公開第2016/060173号公報の[0005]~[0041]段落、国際公開2016/136561号公報の[0008]~[0062]段落、国際公開第2017/154835号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/154695号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/195833号の[0013]~[0037]段落、国際公開第2018/164252号の[0014]~[0034]段落、国際公開第2018/186503号の[0021]~[0030]段落、国際公開第2019/189345号の[0043]~[0063]段落、国際公開第2019/225468号の[0043]~[0085]段落、国際公開第2020/004106号の[0050]~[0074]段落、国際公開第2021/044843号の[0015]~[0038]段落などに記載されたものが挙げられる。
本発明においては、2種以上の二色性物質を併用してもよく、例えば、形成される光学異方性層を黒色に近づける観点から、波長370~550nmの範囲に極大吸収波長を有する少なくとも1種の二色性物質と、波長500~700nmの範囲に極大吸収波長を有する少なくとも1種の二色性物質とを併用することが好ましい。
二色性物質の含有量は、形成される光吸収異方性層のより配向度が高くなる理由から、液晶組成物の全固形分(100質量%)に対して、2~60質量%が好ましく、3~50質量%がより好ましく、5~40質量%が更に好ましい。なお、二色性物質を複数併用する場合は、複数の二色性物質の合計量が上述の範囲にあることが好ましい。
<溶媒>
液晶組成物は、作業性等の観点から、溶媒を含有していることが好ましい。
溶媒としては、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセチルアセトンなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキソラン、テトラヒドロフルフリルアルコール、シクロペンチルメチルエーテル、ジブチルエーテルなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラリン、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、トリクロロメタン(クロロホルム)、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、1,1,2,2、-テトラクロロエタン、クロロトルエンなど)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、炭酸ジエチル、アセト酢酸エチル、酢酸n-ペンチル、安息香酸エチル、安息香酸ベンジル、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸イソアミルなど)、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、フルフリルアルコール、2-エチルヘキサノール、オクタノール、ベンジルアルコール、エタノールアミン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなど)、フェノール類(例えば、フェノール、クレゾールなど)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、および、1,2-ジメトキシエタンなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、および、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンなど)、および、ヘテロ環化合物(例えば、ピリジン、2,6-ルチジンなど)などの有機溶媒、ならびに、水が挙げられる。
これらの溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
液晶組成物は、作業性等の観点から、溶媒を含有していることが好ましい。
溶媒としては、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセチルアセトンなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキソラン、テトラヒドロフルフリルアルコール、シクロペンチルメチルエーテル、ジブチルエーテルなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラリン、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、トリクロロメタン(クロロホルム)、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、1,1,2,2、-テトラクロロエタン、クロロトルエンなど)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、炭酸ジエチル、アセト酢酸エチル、酢酸n-ペンチル、安息香酸エチル、安息香酸ベンジル、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、酢酸イソアミルなど)、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、フルフリルアルコール、2-エチルヘキサノール、オクタノール、ベンジルアルコール、エタノールアミン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなど)、フェノール類(例えば、フェノール、クレゾールなど)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、および、1,2-ジメトキシエタンなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、および、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンなど)、および、ヘテロ環化合物(例えば、ピリジン、2,6-ルチジンなど)などの有機溶媒、ならびに、水が挙げられる。
これらの溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
液晶組成物が溶媒を含有する場合、溶媒の含有量は、液晶組成物の全質量(100質量%)に対して、60~99.5質量%であることが好ましく、70~99質量%であることがより好ましく、75~98質量%であることが特に好ましい。
<重合開始剤>
液晶組成物は、重合開始剤を含有していてもよい。
重合開始剤としては特に制限はないが、感光性を有する化合物、すなわち光重合開始剤であることが好ましい。
光重合開始剤としては、各種の化合物を特に制限なく使用できる。光重合開始剤の例には、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書)、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号および同2951758号の各明細書)、トリアリールイミダゾールダイマーとp-アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60-105667号公報および米国特許第4239850号明細書)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書)、o-アシルオキシム化合物(特開2016-27384明細書[0065])、および、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63-40799号公報、特公平5-29234号公報、特開平10-95788号公報および特開平10-29997号公報)などが挙げられる。
このような光重合開始剤としては、市販品も用いることができ、BASF社製のイルガキュア-184、イルガキュア-907、イルガキュア-369、イルガキュア-651、イルガキュア-819、イルガキュア-OXE-01およびイルガキュア-OXE-02等が挙げられる。
液晶組成物は、重合開始剤を含有していてもよい。
重合開始剤としては特に制限はないが、感光性を有する化合物、すなわち光重合開始剤であることが好ましい。
光重合開始剤としては、各種の化合物を特に制限なく使用できる。光重合開始剤の例には、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書)、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号および同2951758号の各明細書)、トリアリールイミダゾールダイマーとp-アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60-105667号公報および米国特許第4239850号明細書)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書)、o-アシルオキシム化合物(特開2016-27384明細書[0065])、および、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63-40799号公報、特公平5-29234号公報、特開平10-95788号公報および特開平10-29997号公報)などが挙げられる。
このような光重合開始剤としては、市販品も用いることができ、BASF社製のイルガキュア-184、イルガキュア-907、イルガキュア-369、イルガキュア-651、イルガキュア-819、イルガキュア-OXE-01およびイルガキュア-OXE-02等が挙げられる。
液晶組成物が重合開始剤を含有する場合、重合開始剤の含有量は、液晶組成物の全固形分(100質量%)に対して、0.01~30質量%が好ましく、0.1~15質量%がより好ましい。
<界面改良剤>
液晶組成物は、界面改良剤を含有していてもよい。
界面改良剤としては特に制限はなく、高分子系界面改良剤、低分子系界面改良剤を使用でき、特開2011-237513号公報の[0253]~[0293]段落に記載の化合物を用いることができる。
また、界面改良剤としては、特開2007-272185号公報の[0018]~[0043]等に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマーも用いることができる。
また、界面改良剤としては、特開2007-069471号公報の段落[0079]~[0102]の記載に記載された化合物、特開2013-047204号公報に記載された式(4)で表される重合性液晶化合物(特に段落[0020]~[0032]に記載された化合物)、特開2012-211306号公報に記載された式(4)で表される重合性液晶化合物(特に段落[0022]~[0029]に記載された化合物)、特開2002-129162号公報に記載された式(4)で表される液晶配向促進剤(特に段落[0076]~[0078]及び段落[0082]~[0084]に記載された化合物)、特開2005-099248号公報に記載された式(4)、(II)および(III)で表される化合物(特に段落[0092]~[0096]に記載された化合物)、特許第4385997号の[0013]~[0059]段落に記載の化合物、特許第5034200号の[0018]~[0044]段落に記載の化合物、特許第4895088号の[0019]~[0038]段落に記載された化合物も用いることができる。
界面改良剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
液晶組成物は、界面改良剤を含有していてもよい。
界面改良剤としては特に制限はなく、高分子系界面改良剤、低分子系界面改良剤を使用でき、特開2011-237513号公報の[0253]~[0293]段落に記載の化合物を用いることができる。
また、界面改良剤としては、特開2007-272185号公報の[0018]~[0043]等に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマーも用いることができる。
また、界面改良剤としては、特開2007-069471号公報の段落[0079]~[0102]の記載に記載された化合物、特開2013-047204号公報に記載された式(4)で表される重合性液晶化合物(特に段落[0020]~[0032]に記載された化合物)、特開2012-211306号公報に記載された式(4)で表される重合性液晶化合物(特に段落[0022]~[0029]に記載された化合物)、特開2002-129162号公報に記載された式(4)で表される液晶配向促進剤(特に段落[0076]~[0078]及び段落[0082]~[0084]に記載された化合物)、特開2005-099248号公報に記載された式(4)、(II)および(III)で表される化合物(特に段落[0092]~[0096]に記載された化合物)、特許第4385997号の[0013]~[0059]段落に記載の化合物、特許第5034200号の[0018]~[0044]段落に記載の化合物、特許第4895088号の[0019]~[0038]段落に記載された化合物も用いることができる。
界面改良剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
液晶組成物が界面改良剤を含有する場合、界面改良剤の含有量は、液晶組成物の全固形分(100質量%)に対して0.005~15質量%が好ましく、0.01~5質量%がより好ましく、0.015~3質量%が更に好ましい。界面改良剤を複数併用する場合は、複数の界面改良剤の合計量が上述の範囲にあることが好ましい。
[光吸収異方性層]
本発明の光吸収異方性層は、上述した本発明の液晶組成物から形成される光吸収異方性層であり、上述した液晶化合物および二色性物質の配向状態を固定化した層であることが好ましい。
本発明の光吸収異方性層は、上述した本発明の液晶組成物から形成される光吸収異方性層であり、上述した液晶化合物および二色性物質の配向状態を固定化した層であることが好ましい。
本発明においては、上述した本発明の液晶組成物または本発明の光吸収異方性層に含まれる液晶化合物の構造は、液晶組成物の溶液、光吸収異方性層を有する積層体を溶解させた溶液、または、光吸収異方性層を有する積層体を溶媒浸漬した抽出液を用いた、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)測定もしくは液体クロマトグラフ質量分析(LC/MS分析);これらの溶液や抽出液から取り出した化合物の核磁気共鳴(NMR)スペクトルの測定;光吸収異方性層自体の、熱分解ガスクロマトグラフィー法、元素分析法、昇温加熱式直接質量分析法もしくは昇温脱離分析法;などで同定することができるが、特に限定されない。なお、定量化は、光吸収異方性層に含まれる物質を標準資料とすることで行うことができる。
また、光吸収異方性層を有する積層体における光吸収異方性層の領域は、飛行時間型二次イオン質量分析法(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry:TOF-SIMS)を用いた断面情報、または、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)による断面観察によって特定することができるが、特に手法は限定されない。
また、光吸収異方性層を有する積層体における光吸収異方性層の領域は、飛行時間型二次イオン質量分析法(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry:TOF-SIMS)を用いた断面情報、または、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)による断面観察によって特定することができるが、特に手法は限定されない。
〔光吸収異方性層の形成方法〕
本発明の光吸収異方性層の形成方法は特に限定されず、上述した液晶組成物(以下、「光吸収異方性層形成用組成物」ともいう。)を塗布して塗布膜を形成する工程(以下、「塗布膜形成工程」ともいう。)と、塗布膜に含まれる液晶化合物および二色性物質(以下、これらをまとめて「液晶性成分」とも略す。)を配向させる工程(以下、「配向工程」ともいう。)と、をこの順に含む方法が挙げられる。
本発明の光吸収異方性層の形成方法は特に限定されず、上述した液晶組成物(以下、「光吸収異方性層形成用組成物」ともいう。)を塗布して塗布膜を形成する工程(以下、「塗布膜形成工程」ともいう。)と、塗布膜に含まれる液晶化合物および二色性物質(以下、これらをまとめて「液晶性成分」とも略す。)を配向させる工程(以下、「配向工程」ともいう。)と、をこの順に含む方法が挙げられる。
<塗布膜形成工程>
塗布膜形成工程は、光吸収異方性層形成用組成物を塗布して塗布膜を形成する工程である。
上述した溶媒を含有する光吸収異方性層形成用組成物を用いたり、光吸収異方性層形成用組成物を加熱などによって溶融液などの液状物としたものを用いたりすることにより、光吸収異方性層形成用組成物を塗布することが容易になる。
光吸収異方性層形成用組成物の塗布方法としては、具体的には、例えば、ロールコーティング法、グラビア印刷法、スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、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、ダイコーティング法、スプレー法、および、インクジェット法などの公知の方法が挙げられる。
塗布膜形成工程は、光吸収異方性層形成用組成物を塗布して塗布膜を形成する工程である。
上述した溶媒を含有する光吸収異方性層形成用組成物を用いたり、光吸収異方性層形成用組成物を加熱などによって溶融液などの液状物としたものを用いたりすることにより、光吸収異方性層形成用組成物を塗布することが容易になる。
光吸収異方性層形成用組成物の塗布方法としては、具体的には、例えば、ロールコーティング法、グラビア印刷法、スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、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、ダイコーティング法、スプレー法、および、インクジェット法などの公知の方法が挙げられる。
<配向工程>
配向工程は、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程である。これにより、光吸収異方性層が得られる。
配向工程は、乾燥処理を有していてもよい。乾燥処理によって、溶媒などの成分を塗布膜から除去することができる。乾燥処理は、塗布膜を室温下において所定時間放置する方法(例えば、自然乾燥)によって行われてもよいし、加熱および/または送風する方法によって行われてもよい。
ここで、光吸収異方性層形成用組成物に含まれる液晶性成分は、上述した塗布膜形成工程または乾燥処理によって、配向する場合がある。例えば、光吸収異方性層形成用組成物が溶媒を含む塗布液として調製されている態様では、塗布膜を乾燥して、塗布膜から溶媒を除去することで、光吸収異方性を持つ塗布膜(すなわち、光吸収異方性層)が得られる。
乾燥処理が塗布膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度以上の温度により行われる場合には、後述する加熱処理は実施しなくてもよい。
配向工程は、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程である。これにより、光吸収異方性層が得られる。
配向工程は、乾燥処理を有していてもよい。乾燥処理によって、溶媒などの成分を塗布膜から除去することができる。乾燥処理は、塗布膜を室温下において所定時間放置する方法(例えば、自然乾燥)によって行われてもよいし、加熱および/または送風する方法によって行われてもよい。
ここで、光吸収異方性層形成用組成物に含まれる液晶性成分は、上述した塗布膜形成工程または乾燥処理によって、配向する場合がある。例えば、光吸収異方性層形成用組成物が溶媒を含む塗布液として調製されている態様では、塗布膜を乾燥して、塗布膜から溶媒を除去することで、光吸収異方性を持つ塗布膜(すなわち、光吸収異方性層)が得られる。
乾燥処理が塗布膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度以上の温度により行われる場合には、後述する加熱処理は実施しなくてもよい。
塗布膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度は、製造適性等の面から10~250℃が好ましく、25~190℃がより好ましい。上記転移温度が10℃以上であると、液晶相を呈する温度範囲にまで温度を下げるための冷却処理等が必要とならず、好ましい。また、上記転移温度が250℃以下であると、一旦液晶相を呈する温度範囲よりもさらに高温の等方性液体状態にする場合にも高温を要さず、熱エネルギーの浪費、ならびに、基板の変形および変質等を低減できるため、好ましい。
配向工程は、加熱処理を有することが好ましい。これにより、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させることができるため、加熱処理後の塗布膜を光吸収異方性層として好適に使用できる。
加熱処理は、製造適性等の面から10~250℃が好ましく、25~190℃がより好ましい。また、加熱時間は、1~300秒が好ましく、1~60秒がより好ましい。
加熱処理は、製造適性等の面から10~250℃が好ましく、25~190℃がより好ましい。また、加熱時間は、1~300秒が好ましく、1~60秒がより好ましい。
配向工程は、加熱処理後に実施される冷却処理を有していてもよい。冷却処理は、加熱後の塗布膜を室温(20~25℃)程度まで冷却する処理である。これにより、塗布膜に含まれる液晶性成分の配向を固定することができる。冷却手段としては、特に限定されず、公知の方法により実施できる。
以上の工程によって、光吸収異方性層を得ることができる。
なお、本態様では、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向する方法として、乾燥処理および加熱処理などを挙げているが、これに限定されず、公知の配向処理によって実施できる。
以上の工程によって、光吸収異方性層を得ることができる。
なお、本態様では、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向する方法として、乾燥処理および加熱処理などを挙げているが、これに限定されず、公知の配向処理によって実施できる。
<他の工程>
光吸収異方性層の形成方法は、上記配向工程後に、光吸収異方性層を硬化させる工程(以下、「硬化工程」ともいう。)を有していてもよい。
硬化工程は、例えば、光吸収異方性層が架橋性基(重合性基)を有している場合には、加熱および/または光照射(露光)によって実施される。このなかでも、硬化工程は光照射によって実施されることが好ましい。
硬化に用いる光源は、赤外線、可視光または紫外線など、種々の光源を用いることが可能であるが、紫外線であることが好ましい。また、硬化時に加熱しながら紫外線を照射してもよいし、特定の波長のみを透過するフィルタを介して紫外線を照射してもよい。
露光が加熱しながら行われる場合、露光時の加熱温度は、液晶膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度にもよるが、25~140℃であることが好ましい。
また、露光は、窒素雰囲気下で行われてもよい。ラジカル重合によって液晶膜の硬化が進行する場合において、酸素による重合の阻害が低減されるため、窒素雰囲気下で露光することが好ましい。
光吸収異方性層の形成方法は、上記配向工程後に、光吸収異方性層を硬化させる工程(以下、「硬化工程」ともいう。)を有していてもよい。
硬化工程は、例えば、光吸収異方性層が架橋性基(重合性基)を有している場合には、加熱および/または光照射(露光)によって実施される。このなかでも、硬化工程は光照射によって実施されることが好ましい。
硬化に用いる光源は、赤外線、可視光または紫外線など、種々の光源を用いることが可能であるが、紫外線であることが好ましい。また、硬化時に加熱しながら紫外線を照射してもよいし、特定の波長のみを透過するフィルタを介して紫外線を照射してもよい。
露光が加熱しながら行われる場合、露光時の加熱温度は、液晶膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度にもよるが、25~140℃であることが好ましい。
また、露光は、窒素雰囲気下で行われてもよい。ラジカル重合によって液晶膜の硬化が進行する場合において、酸素による重合の阻害が低減されるため、窒素雰囲気下で露光することが好ましい。
光学異方性層の膜厚は、0.1~5.0μmが好ましく、0.3~1.5μmであることがより好ましい。液晶組成物中の液晶化合物の濃度によるが、膜厚が0.1μm以上であると、優れた吸光度の光学異方性層が得られ、膜厚が5.0μm以下であると、優れた透過率の光学異方性層が得られる。
[積層体]
本発明の積層体は、基材と、基材上に設けられる配向膜と、配向膜上に設けられる本発明の光吸収異方性層とを有する。
また、本発明の積層体は、上記光吸収異方性層にλ/4板を有していてもよく、上記光吸収異方性層上にバリア層を有していてもよい。
また、本発明の積層体は、λ/4板およびバリア層の両方を有していてもよく、この場合、上記光吸収異方性層とλ/4板との間に、バリア層を有することが好ましい。
以下、本発明の積層体を構成する各層について説明する。
本発明の積層体は、基材と、基材上に設けられる配向膜と、配向膜上に設けられる本発明の光吸収異方性層とを有する。
また、本発明の積層体は、上記光吸収異方性層にλ/4板を有していてもよく、上記光吸収異方性層上にバリア層を有していてもよい。
また、本発明の積層体は、λ/4板およびバリア層の両方を有していてもよく、この場合、上記光吸収異方性層とλ/4板との間に、バリア層を有することが好ましい。
以下、本発明の積層体を構成する各層について説明する。
〔基材〕
基材としては、光吸収異方性層の用途に応じて選択することができ、例えば、ガラス及びポリマーフィルムが挙げられる。基材の光透過率は、80%以上であるのが好ましい。
基材としてポリマーフィルムを用いる場合には、光学的等方性のポリマーフィルムを用いるのが好ましい。ポリマーの具体例及び好ましい態様は、特開2002-22942号公報の段落[0013]の記載を適用できる。また、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても国際公開第2000/26705号公報に記載の分子を修飾することで発現性を低下させたものを用いることもできる。
基材としては、光吸収異方性層の用途に応じて選択することができ、例えば、ガラス及びポリマーフィルムが挙げられる。基材の光透過率は、80%以上であるのが好ましい。
基材としてポリマーフィルムを用いる場合には、光学的等方性のポリマーフィルムを用いるのが好ましい。ポリマーの具体例及び好ましい態様は、特開2002-22942号公報の段落[0013]の記載を適用できる。また、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても国際公開第2000/26705号公報に記載の分子を修飾することで発現性を低下させたものを用いることもできる。
〔配向膜〕
配向膜は、配向膜上において本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物を所望の配向状態とすることができるのであれば、どのような層でもよい。
有機化合物(好ましくはポリマー)の膜表面へのラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュアブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω-トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で、設けることができる。更に、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。なかでも、本発明では、配向膜のプレチルト角の制御し易さの点からはラビング処理により形成する配向膜が好ましく、配向の均一性の点からは光照射により形成する光配向膜も好ましい。
なお、配向膜は、後述するバリア層として機能する場合がある。
配向膜は、配向膜上において本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物を所望の配向状態とすることができるのであれば、どのような層でもよい。
有機化合物(好ましくはポリマー)の膜表面へのラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュアブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω-トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で、設けることができる。更に、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。なかでも、本発明では、配向膜のプレチルト角の制御し易さの点からはラビング処理により形成する配向膜が好ましく、配向の均一性の点からは光照射により形成する光配向膜も好ましい。
なお、配向膜は、後述するバリア層として機能する場合がある。
<ラビング処理配向膜>
ラビング処理により形成される配向膜に用いられるポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。本発明においては、ポリビニルアルコール又はポリイミド、及びその誘導体が好ましく用いられる。配向膜については国際公開第2001/88574A1号公報の43頁24行~49頁8行の記載を参照することができる。配向膜の厚さは、0.01~10μmであることが好ましく、0.01~1μmであることが更に好ましい。
ラビング処理により形成される配向膜に用いられるポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。本発明においては、ポリビニルアルコール又はポリイミド、及びその誘導体が好ましく用いられる。配向膜については国際公開第2001/88574A1号公報の43頁24行~49頁8行の記載を参照することができる。配向膜の厚さは、0.01~10μmであることが好ましく、0.01~1μmであることが更に好ましい。
<光配向膜>
光照射により形成される配向膜に用いられる光配向材料としては、多数の文献などに記載がある。本発明においては、例えば、特開2006-285197号公報、特開2007-76839号公報、特開2007-138138号公報、特開2007-94071号公報、特開2007-121721号公報、特開2007-140465号公報、特開2007-156439号公報、特開2007-133184号公報、特開2009-109831号公報、特許第3883848号、特許第4151746号に記載のアゾ化合物、特開2002-229039号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開2002-265541号公報、特開2002-317013号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミド及び/又はアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第4205195号、特許第4205198号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表2003-520878号公報、特表2004-529220号公報、又は、特許第4162850号に記載の光架橋性ポリイミド、ポリアミド若しくはエステルが好ましい例として挙げられる。より好ましくは、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、ポリアミド、又は、エステルである。
光照射により形成される配向膜に用いられる光配向材料としては、多数の文献などに記載がある。本発明においては、例えば、特開2006-285197号公報、特開2007-76839号公報、特開2007-138138号公報、特開2007-94071号公報、特開2007-121721号公報、特開2007-140465号公報、特開2007-156439号公報、特開2007-133184号公報、特開2009-109831号公報、特許第3883848号、特許第4151746号に記載のアゾ化合物、特開2002-229039号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開2002-265541号公報、特開2002-317013号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミド及び/又はアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第4205195号、特許第4205198号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表2003-520878号公報、特表2004-529220号公報、又は、特許第4162850号に記載の光架橋性ポリイミド、ポリアミド若しくはエステルが好ましい例として挙げられる。より好ましくは、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、ポリアミド、又は、エステルである。
上記材料から形成した光配向膜に、直線偏光又は非偏光照射を施し、光配向膜を製造する。
本明細書において、「直線偏光照射」「非偏光照射」とは、光配向材料に光反応を生じせしめるための操作である。用いる光の波長は、用いる光配向材料により異なり、その光反応に必要な波長であれば特に限定されるものではない。光照射に用いる光のピーク波長は、200nm~700nmが好ましく、光のピーク波長が400nm以下の紫外光がより好ましい。
本明細書において、「直線偏光照射」「非偏光照射」とは、光配向材料に光反応を生じせしめるための操作である。用いる光の波長は、用いる光配向材料により異なり、その光反応に必要な波長であれば特に限定されるものではない。光照射に用いる光のピーク波長は、200nm~700nmが好ましく、光のピーク波長が400nm以下の紫外光がより好ましい。
光照射に用いる光源は、通常使われる光源、例えばタングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ、水銀ランプ、水銀キセノンランプ及びカーボンアークランプなどのランプ、各種のレーザー[例、半導体レーザー、ヘリウムネオンレーザー、アルゴンイオンレーザー、ヘリウムカドミウムレーザー及びYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザー]、発光ダイオード、並びに、陰極線管などを挙げることができる。
直線偏光を得る手段としては、偏光板(例えば、ヨウ素偏光板、二色性色素偏光板、及び、ワイヤーグリッド偏光板)を用いる方法、プリズム系素子(例えば、グラントムソンプリズム)若しくはブリュースター角を利用した反射型偏光子を用いる方法、又は、偏光を有するレーザー光源から出射される光を用いる方法が採用できる。また、フィルター又は波長変換素子などを用いて必要とする波長の光のみを選択的に照射してもよい。
照射する光は、直線偏光の場合には、配向膜に対して上面、又は裏面から配向膜表面に対して垂直、又は斜めから光を照射する方法が採用される。光の入射角度は、光配向材料によって異なるが、0~90°(垂直)が好ましく、40~90°が好ましい。
非偏光の場合には、配向膜に対して、斜めから非偏光を照射する。その入射角度は、10~80°が好ましく、20~60°がより好ましく、30~50°が更に好ましい。
照射時間は、1分~60分が好ましく、1分~10分がより好ましい。
非偏光の場合には、配向膜に対して、斜めから非偏光を照射する。その入射角度は、10~80°が好ましく、20~60°がより好ましく、30~50°が更に好ましい。
照射時間は、1分~60分が好ましく、1分~10分がより好ましい。
パターン化が必要な場合には、フォトマスクを用いた光照射をパターン作製に必要な回数施す方法、又は、レーザー光走査によるパターンの書き込みによる方法を採用できる。
〔光吸収異方性層〕
光吸収異方性層については、上述した通りであるので、その説明を省略する。
光吸収異方性層については、上述した通りであるので、その説明を省略する。
〔λ/4板〕
「λ/4板」とは、λ/4機能を有する板であり、具体的には、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(又は円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板である。
例えば、λ/4板が単層構造である態様としては、具体的には、延伸ポリマーフィルムや、支持体上にλ/4機能を有する光吸収異方性層を設けた位相差フィルムなどが挙げられ、また、λ/4板が複層構造である態様としては、具体的には、λ/4板とλ/2板とを積層してなる広帯域λ/4板が挙げられる。
λ/4板と光吸収異方性層とは、接して設けられていてもよいし、λ/4板と光吸収異方性層との間に、他の層が設けられていてもよい。このような層としては、密着性担保のための粘着層又は接着層、及びバリア層が挙げられる。
「λ/4板」とは、λ/4機能を有する板であり、具体的には、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(又は円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板である。
例えば、λ/4板が単層構造である態様としては、具体的には、延伸ポリマーフィルムや、支持体上にλ/4機能を有する光吸収異方性層を設けた位相差フィルムなどが挙げられ、また、λ/4板が複層構造である態様としては、具体的には、λ/4板とλ/2板とを積層してなる広帯域λ/4板が挙げられる。
λ/4板と光吸収異方性層とは、接して設けられていてもよいし、λ/4板と光吸収異方性層との間に、他の層が設けられていてもよい。このような層としては、密着性担保のための粘着層又は接着層、及びバリア層が挙げられる。
〔バリア層〕
本発明の積層体がバリア層を有する場合、バリア層は、光吸収異方性層とλ/4板との間に設けられることが好ましい。なお、光吸収異方性層とλ/4板との間に、バリア層以外の他の層(例えば、粘着層又は接着層)を有する場合には、バリア層は、例えば、光吸収異方性層と他の層との間に設けることができる。
バリア層は、ガス遮断層(酸素遮断層)とも呼ばれ、大気中の酸素等のガス、水分、又は、隣接する層に含まれる化合物等から光吸収異方性層を保護する機能を有する。
バリア層については、特開2014-159124号公報の[0014]~[0054]段落、特開2017-121721号公報の[0042]~[0075]段落、特開2017-115076号公報の[0045]~[0054]段落、特開2012-213938号公報の[0010]~[0061]段落、特開2005-169994号公報の[0021]~[0031]段落の記載を参照できる。
本発明の積層体がバリア層を有する場合、バリア層は、光吸収異方性層とλ/4板との間に設けられることが好ましい。なお、光吸収異方性層とλ/4板との間に、バリア層以外の他の層(例えば、粘着層又は接着層)を有する場合には、バリア層は、例えば、光吸収異方性層と他の層との間に設けることができる。
バリア層は、ガス遮断層(酸素遮断層)とも呼ばれ、大気中の酸素等のガス、水分、又は、隣接する層に含まれる化合物等から光吸収異方性層を保護する機能を有する。
バリア層については、特開2014-159124号公報の[0014]~[0054]段落、特開2017-121721号公報の[0042]~[0075]段落、特開2017-115076号公報の[0045]~[0054]段落、特開2012-213938号公報の[0010]~[0061]段落、特開2005-169994号公報の[0021]~[0031]段落の記載を参照できる。
〔用途〕
本発明の積層体は、偏光素子(偏光板)として使用でき、例えば、直線偏光板又は円偏光板として使用できる。
本発明の積層体が上記λ/4板などを有さない場合には、積層体は直線偏光板として使用できる。
一方、本発明の積層体が上記λ/4板を有する場合には、積層体は円偏光板として使用できる。
本発明の積層体は、偏光素子(偏光板)として使用でき、例えば、直線偏光板又は円偏光板として使用できる。
本発明の積層体が上記λ/4板などを有さない場合には、積層体は直線偏光板として使用できる。
一方、本発明の積層体が上記λ/4板を有する場合には、積層体は円偏光板として使用できる。
[画像表示装置]
本発明の画像表示装置は、上述した本発明の光吸収異方性層または上述した本発明の積層体を有する。
本発明の画像表示装置に用いられる表示素子は特に限定されず、例えば、液晶セル、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「EL」と略す。)表示パネル、及び、プラズマディスプレイパネルなどが挙げられる。
これらのうち、液晶セル又は有機EL表示パネルであるのが好ましく、液晶セルであるのがより好ましい。すなわち、本発明の画像表示装置としては、表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置、表示素子として有機EL表示パネルを用いた有機EL表示装置であるのが好ましく、液晶表示装置であるのがより好ましい。
本発明の画像表示装置は、上述した本発明の光吸収異方性層または上述した本発明の積層体を有する。
本発明の画像表示装置に用いられる表示素子は特に限定されず、例えば、液晶セル、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「EL」と略す。)表示パネル、及び、プラズマディスプレイパネルなどが挙げられる。
これらのうち、液晶セル又は有機EL表示パネルであるのが好ましく、液晶セルであるのがより好ましい。すなわち、本発明の画像表示装置としては、表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置、表示素子として有機EL表示パネルを用いた有機EL表示装置であるのが好ましく、液晶表示装置であるのがより好ましい。
〔液晶表示装置〕
本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置としては、上述した光吸収異方性層と、液晶セルと、を有する態様が好ましく挙げられる。より好適には、上述した積層体(ただし、λ/4板を含まない)と、液晶セルと、を有する液晶表示装置である。
なお、本発明においては、液晶セルの両側に設けられる光吸収異方性層(積層体)のうち、フロント側の偏光素子として本発明の光吸収異方性層(積層体)を用いるのが好ましく、フロント側及びリア側の偏光素子として本発明の光吸収異方性層(積層体)を用いるのがより好ましい。
以下に、液晶表示装置を構成する液晶セルについて詳述する。
本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置としては、上述した光吸収異方性層と、液晶セルと、を有する態様が好ましく挙げられる。より好適には、上述した積層体(ただし、λ/4板を含まない)と、液晶セルと、を有する液晶表示装置である。
なお、本発明においては、液晶セルの両側に設けられる光吸収異方性層(積層体)のうち、フロント側の偏光素子として本発明の光吸収異方性層(積層体)を用いるのが好ましく、フロント側及びリア側の偏光素子として本発明の光吸収異方性層(積層体)を用いるのがより好ましい。
以下に、液晶表示装置を構成する液晶セルについて詳述する。
<液晶セル>
液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Vertical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In-Plane-Switching)モード、又はTN(Twisted Nematic)モードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60~120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT(Thin Film Transistor)液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2-176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n-ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58~59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006-215326号公報、及び特表2008-538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶性分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10-54982号公報、特開平11-202323号公報、特開平9-292522号公報、特開平11-133408号公報、特開平11-305217号公報、特開平10-307291号公報などに開示されている。
液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Vertical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In-Plane-Switching)モード、又はTN(Twisted Nematic)モードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60~120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT(Thin Film Transistor)液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2-176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n-ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58~59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006-215326号公報、及び特表2008-538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶性分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10-54982号公報、特開平11-202323号公報、特開平9-292522号公報、特開平11-133408号公報、特開平11-305217号公報、特開平10-307291号公報などに開示されている。
〔有機EL表示装置〕
本発明の画像表示装置の一例である有機EL表示装置としては、例えば、視認側から、光吸収異方性層と、λ/4板と、有機EL表示パネルと、をこの順で有する態様が好適に挙げられる。
より好適には、視認側から、λ/4板を有する上述した積層体と、有機EL表示パネルと、をこの順に有する態様である。この場合には、積層体は、視認側から、基材、必要に応じて設けられる配向膜、光吸収異方性層、必要に応じて設けられるバリア層、及び、λ/4板の順に配置されている。
また、有機EL表示パネルは、電極間(陰極及び陽極間)に有機発光層(有機エレクトロルミネッセンス層)を挟持してなる有機EL素子を用いて構成された表示パネルである。有機EL表示パネルの構成は特に制限されず、公知の構成が採用される。
本発明の画像表示装置の一例である有機EL表示装置としては、例えば、視認側から、光吸収異方性層と、λ/4板と、有機EL表示パネルと、をこの順で有する態様が好適に挙げられる。
より好適には、視認側から、λ/4板を有する上述した積層体と、有機EL表示パネルと、をこの順に有する態様である。この場合には、積層体は、視認側から、基材、必要に応じて設けられる配向膜、光吸収異方性層、必要に応じて設けられるバリア層、及び、λ/4板の順に配置されている。
また、有機EL表示パネルは、電極間(陰極及び陽極間)に有機発光層(有機エレクトロルミネッセンス層)を挟持してなる有機EL素子を用いて構成された表示パネルである。有機EL表示パネルの構成は特に制限されず、公知の構成が採用される。
以下に実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容及び処理手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
[実施例1]
〔配向膜の作製〕
ケン化処理を施した厚み40μmのTAC基材(TG40、富士フイルム社製)上に、下記組成の配向膜塗布液1を#17のワイヤーバーで塗布した。
その後、110℃の温風で2分間乾燥することにより、TAC基材上にポリビニルアルコール(PVA)配向膜を得た。
なお、変性ポリビニルアルコールは、固形分濃度が4質量%となるように配向膜塗布液中に加えた。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
配向膜塗布液1の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・変性ビニルアルコール(下記PVA-1) 2.00質量部
・水 74.08質量部
・メタノール 23.86質量部
・光重合開始剤
(IRGACURE2959、BASF社製) 0.06質量部
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〔配向膜の作製〕
ケン化処理を施した厚み40μmのTAC基材(TG40、富士フイルム社製)上に、下記組成の配向膜塗布液1を#17のワイヤーバーで塗布した。
その後、110℃の温風で2分間乾燥することにより、TAC基材上にポリビニルアルコール(PVA)配向膜を得た。
なお、変性ポリビニルアルコールは、固形分濃度が4質量%となるように配向膜塗布液中に加えた。
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配向膜塗布液1の組成
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・変性ビニルアルコール(下記PVA-1) 2.00質量部
・水 74.08質量部
・メタノール 23.86質量部
・光重合開始剤
(IRGACURE2959、BASF社製) 0.06質量部
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変性ポリビニルアルコール
〔光吸収異方性層の作製〕
得られた配向膜にラビング処理(ローラーの回転数:1000回転/スペーサー厚1.8mm、ステージ速度1.8m/分)を1回施し、下記組成の光吸収異方性層形成用組成物1を#7のワイヤーバーで塗布し、塗布膜1を形成した。
次いで、塗布膜1を140℃で30秒間加熱し、塗布膜1を60℃になるまで冷却した。
その後、60℃で高圧水銀灯を用いて照度28mW/cm2の照射条件で60秒間照射することにより、配向膜上に光吸収異方性層1を作製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
光吸収異方性層形成用組成物1の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記液晶化合物A1 11.994質量部
・下記化合物B1 0.121質量部
・下記二色性物質Y1 0.337質量部
・下記二色性物質M1 0.337質量部
・下記二色性物質C1 0.337質量部
・下記界面改良剤F1 0.067質量部
・重合開始剤I1
(IRGACURE369、BASF社製) 0.808質量部
・テトラヒドロフラン 43.000質量部
・シクロペンタノン 43.000質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
得られた配向膜にラビング処理(ローラーの回転数:1000回転/スペーサー厚1.8mm、ステージ速度1.8m/分)を1回施し、下記組成の光吸収異方性層形成用組成物1を#7のワイヤーバーで塗布し、塗布膜1を形成した。
次いで、塗布膜1を140℃で30秒間加熱し、塗布膜1を60℃になるまで冷却した。
その後、60℃で高圧水銀灯を用いて照度28mW/cm2の照射条件で60秒間照射することにより、配向膜上に光吸収異方性層1を作製した。
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光吸収異方性層形成用組成物1の組成
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・下記液晶化合物A1 11.994質量部
・下記化合物B1 0.121質量部
・下記二色性物質Y1 0.337質量部
・下記二色性物質M1 0.337質量部
・下記二色性物質C1 0.337質量部
・下記界面改良剤F1 0.067質量部
・重合開始剤I1
(IRGACURE369、BASF社製) 0.808質量部
・テトラヒドロフラン 43.000質量部
・シクロペンタノン 43.000質量部
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[実施例2~9]
光吸収異方性層形成用組成物1の組成を下記表1に示す組成に変更した光吸収異方性層形成用組成物2~9を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、光吸収異方性層2~9をそれぞれ作製した。
光吸収異方性層形成用組成物1の組成を下記表1に示す組成に変更した光吸収異方性層形成用組成物2~9を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、光吸収異方性層2~9をそれぞれ作製した。
[比較例1~3]
光吸収異方性層形成用組成物1の組成を下記表1に示す組成に変更した光吸収異方性層形成用組成物1C~3Cを使用したこと以外は、実施例1と同様にして光吸収異方性層1C~3Cを作製した。
光吸収異方性層形成用組成物1の組成を下記表1に示す組成に変更した光吸収異方性層形成用組成物1C~3Cを使用したこと以外は、実施例1と同様にして光吸収異方性層1C~3Cを作製した。
[評価]
〔面状〕
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態で、サンプル台に実施例および比較例の各光吸収異方性層をセットした。セットされた光吸収異方性層を、倍率が10倍の対物レンズを有する顕微鏡で観察した。各光吸収異方性層につき、任意に選択された10箇所で観察を行い、下記の評価基準に基づいて光吸収異方性層の面状を評価した。結果を下記表1に示す。
<評価基準>
A:観察した10箇所中、3箇所以下で欠陥が観察された。
B:観察した10箇所中、4~8箇所で欠陥が観察された。
C:観察した10箇所中、9箇所以上で欠陥が観察された。
〔面状〕
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態で、サンプル台に実施例および比較例の各光吸収異方性層をセットした。セットされた光吸収異方性層を、倍率が10倍の対物レンズを有する顕微鏡で観察した。各光吸収異方性層につき、任意に選択された10箇所で観察を行い、下記の評価基準に基づいて光吸収異方性層の面状を評価した。結果を下記表1に示す。
<評価基準>
A:観察した10箇所中、3箇所以下で欠陥が観察された。
B:観察した10箇所中、4~8箇所で欠陥が観察された。
C:観察した10箇所中、9箇所以上で欠陥が観察された。
〔配向度〕
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態で、サンプル台に実施例および比較例の各光吸収異方性層をセットした。マルチチャンネル分光器(Ocean Optics社製、製品名「QE65000」)を用いて、380~780nmの波長域における各光吸収異方性層の吸光度を1nmピッチで測定し、以下の式により400~700nmにおける各光吸収異方性層の配向度を算出し、下記の評価基準に基づいて光吸収異方性層の配向度を評価した。結果を下記表1に示す。
配向度:S=((Az0/Ay0)-1)/((Az0/Ay0)+2)
Az0:色素膜の吸収軸方向の偏光に対する吸光度
Ay0:色素膜の偏光軸方向の偏光に対する吸光度
上記式において、「Az0」は偏光子の吸収軸方向の偏光に対する吸光度を表し、「Ay0」は偏光子の偏光軸方向の偏光に対する吸光度を表す。
<評価基準>
A:配向度が0.89以上
B:配向度が0.83以上、0.89未満
C:配向度が0.83未満
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態で、サンプル台に実施例および比較例の各光吸収異方性層をセットした。マルチチャンネル分光器(Ocean Optics社製、製品名「QE65000」)を用いて、380~780nmの波長域における各光吸収異方性層の吸光度を1nmピッチで測定し、以下の式により400~700nmにおける各光吸収異方性層の配向度を算出し、下記の評価基準に基づいて光吸収異方性層の配向度を評価した。結果を下記表1に示す。
配向度:S=((Az0/Ay0)-1)/((Az0/Ay0)+2)
Az0:色素膜の吸収軸方向の偏光に対する吸光度
Ay0:色素膜の偏光軸方向の偏光に対する吸光度
上記式において、「Az0」は偏光子の吸収軸方向の偏光に対する吸光度を表し、「Ay0」は偏光子の偏光軸方向の偏光に対する吸光度を表す。
<評価基準>
A:配向度が0.89以上
B:配向度が0.83以上、0.89未満
C:配向度が0.83未満
上記表1中において記号で示した成分を以下に示す。
液晶化合物A1
液晶化合物A2
液晶化合物A3
化合物B1
化合物B2
化合物B3
化合物B4
化合物B5
化合物B6
二色性物質Y1
二色性物質Y2
二色性物質M1
二色性物質M2
二色性物質M3
二色性物質M4
二色性物質C1
二色性物質C2
二色性物質C3
界面改良剤F1
上記表1に示す結果から、化合物Bとして、上記式(II)中のSP3の構造を有していない化合物を用いた場合には、光吸収異方性層の面状および配向度がいずれも劣ることが分かった(比較例1~3)。
これに対し、上記式(I)で表される液晶化合物Aとともに上記式(II)で表される化合物Bを配合した場合には、光吸収異方性層の面状および配向度がいずれも良好となることが分かった(実施例1~9)。
特に、実施例1~3の対比から、上記式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、上記式(II)中の-(Mb-Lb)nb-および-(Mc-Lc)nc-で表される構造とが、同一構造であると、光吸収異方性層の面状がより良好となることが分かった。
また、実施例4~6の対比から、液晶化合物Aの質量に対する化合物Bの質量の比率(質量比)が0.001~0.04であると、形成される光吸収異方性層の面状がより良好となり、配向度がより高くなることが分かった。
また、実施例8と実施例9との対比から、上記式(II)中のQ1およびQ2がいずれも重合性基であると、形成される光吸収異方性層の面状がより良好となることが分かった。
これに対し、上記式(I)で表される液晶化合物Aとともに上記式(II)で表される化合物Bを配合した場合には、光吸収異方性層の面状および配向度がいずれも良好となることが分かった(実施例1~9)。
特に、実施例1~3の対比から、上記式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、上記式(II)中の-(Mb-Lb)nb-および-(Mc-Lc)nc-で表される構造とが、同一構造であると、光吸収異方性層の面状がより良好となることが分かった。
また、実施例4~6の対比から、液晶化合物Aの質量に対する化合物Bの質量の比率(質量比)が0.001~0.04であると、形成される光吸収異方性層の面状がより良好となり、配向度がより高くなることが分かった。
また、実施例8と実施例9との対比から、上記式(II)中のQ1およびQ2がいずれも重合性基であると、形成される光吸収異方性層の面状がより良好となることが分かった。
Claims (8)
- 下記式(I)で表される液晶化合物Aと、下記式(II)で表される化合物Bと、二色性物質とを含有する、液晶組成物。
Q1-V1-SP1-X1-(Ma-La)na-X2-SP2-V2-Q2 (I)
Q1-V1-SP1-X1-(Mb-Lb)nb-SP3-(Mc-Lc)nc-X2-SP2-V2-Q2 (II)
ここで、前記式(I)および(II)中、
Q1およびQ2は、それぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表す。
V1、V2、X1およびX2は、それぞれ独立に、単結合、または、2価の連結基を表す。
SP1およびSP2は、それぞれ独立に、2価のスペーサー基を表す。
SP3は、結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基を表す。
na、nbおよびncは、それぞれ独立に、2~10の整数を表す。
Ma、MbおよびMcは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、芳香環、脂肪族環またはヘテロ環を表す。ただし、複数のMaは、同一であっても異なっていてもよく、複数のMbは、同一であっても異なっていてもよく、複数のMcは、同一であっても異なっていてもよい。
Laは、単結合、または、2価の連結基を表す。ただし、複数のLaは、同一であっても異なっていてもよい。また、MaとMaとの間に存在するLaが2価の連結基を表す場合、結合手の主鎖を構成する原子数が3以上であり、かつ、炭素数が2以上である、2価の直鎖状のスペーサー基からなる2価の連結基を除く。
LbおよびLcは、それぞれ独立に、単結合、または、2価の連結基を表す。ただし、複数のLbは、同一であっても異なっていてもよく、複数のLcは、同一であっても異なっていてもよい。 - 前記液晶化合物Aおよび前記化合物Bの少なくとも一方が、スメクチック相の液晶状態を示す化合物である、請求項1に記載の液晶組成物。
- 前記液晶化合物Aの質量に対する前記化合物Bの質量の比率が0.001~0.04である、請求項1または2に記載の液晶組成物。
- 前記式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、前記式(II)中の-(Mb-Lb)nb-で表される構造とが、同一構造である、請求項1~3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
- 前記式(I)中の-(Ma-La)na-で表される構造と、前記式(II)中の-(Mc-Lc)nc-で表される構造とが、同一構造である、請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の液晶組成物から形成される光吸収異方性層。
- 基材と、前記基材上に設けられる配向膜と、前記配向膜上に設けられる請求項6に記載の光吸収異方性層とを有する、積層体。
- 請求項6に記載の光吸収異方性層、または、請求項7に記載の積層体を有する、画像表示装置。
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US18/174,304 US20230303926A1 (en) | 2022-03-28 | 2023-02-24 | Liquid crystal composition, light absorption anisotropic layer, laminate, and image display device |
CN202310295703.0A CN116814279A (zh) | 2022-03-28 | 2023-03-24 | 液晶组合物、光吸收各向异性膜、层叠体及图像显示装置 |
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