JP3469272B2 - Liquid crystalline polymer composition - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光学素子などに利用でき
る液晶性高分子組成物に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystalline polymer composition that can be used in optical elements and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】高分子液晶はその独自の配向構造に基づ
く様々な液晶相を示し、しかもこれらの液晶構造を固定
化できるため、光記緑、非線形光学材料、液晶配向膜、
光ファイバー、液晶表示素子用光学素子などの各種の機
能性材料分野で活発な研究がなされている。高分子液晶
は多様な配向性を示すため、これらの分子配向を固定化
して得られる材料は、屈折率、複屈折などの光学的性質
においても多様な性質を示し、光の位相、偏光状態など
の制御が可能となるため、光学材料として広い範囲の応
用が考えられる。2. Description of the Related Art Polymeric liquid crystals exhibit various liquid crystal phases based on their unique alignment structure, and since these liquid crystal structures can be fixed, optical recording green, nonlinear optical materials, liquid crystal alignment films,
Active research is being conducted in various functional material fields such as optical fibers and optical elements for liquid crystal display elements. Since polymer liquid crystals exhibit various orientations, materials obtained by fixing these molecular orientations exhibit various optical properties such as refractive index and birefringence, such as the phase of light and the polarization state. Since it can be controlled, it can be applied in a wide range as an optical material.
【0003】高分子液晶の配向としてはネマチック配向
もしくはねじれネマチック配向をとるものが代表的であ
るが、これらを基板上で配向させた場合、ネマチック配
向性の液晶では液晶性分子の配向方向(以下ダイレクタ
ーという)が基板に略平行であるホモジニアス配向ある
いは略垂直であるホメオトロピック配向が得られ、さら
にカイラルネマチック配向性の液晶ではホモジニアス配
向しつつらせん構造をもつ配向が得られる。さらに、液
晶分子の構造の制御により屈折率分布、らせん構造の制
御を容易に行うことができる。これらの構造制御により
様々な光学的性質を発現させうる。A typical example of the orientation of the polymer liquid crystal is a nematic orientation or a twisted nematic orientation. When these are oriented on a substrate, in the nematic orientation liquid crystal, the orientation direction of liquid crystal molecules (hereinafter A homogeneous alignment in which the director is substantially parallel to the substrate or a homeotropic alignment in which it is substantially vertical to the substrate is obtained, and in a chiral nematic liquid crystal, an alignment having a helical structure is obtained while being homogeneously aligned. Furthermore, by controlling the structure of liquid crystal molecules, the refractive index distribution and the spiral structure can be easily controlled. Various optical properties can be expressed by controlling these structures.
【0004】このように高分子液晶は構造の多様性とそ
れに基づく光学的性質制御の自在性において他のポリマ
ーにみられない優れた特徴を有するが、高分子液晶とい
えども万能ではなく限界は存在する。すなわち、いかな
る配向挙動をとる場合でも液晶配向のダイレクターは基
板に略平行あるいは略垂直のどちらかの配向しかとり得
ず、液晶分子が基板平面から傾いたいわゆるチルト配向
を実現した例はない。As described above, the polymer liquid crystal has excellent characteristics not found in other polymers in the variety of structures and the flexibility of controlling the optical properties based on it, but even a polymer liquid crystal is not universal and its limit is limited. Exists. That is, in any orientation behavior, the director of liquid crystal orientation can only be oriented substantially parallel or substantially perpendicular to the substrate, and there is no example in which so-called tilt orientation in which liquid crystal molecules are tilted from the substrate plane is realized.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ダイレクターが基板平
面から傾いたいわゆるチルト配向の実現およびこれらの
固定化ができれば、従来の高分子液晶技術から得られる
光学材料よりもさらに多く新しい性能が得られ、したが
ってまったく新規な光学素子の開発が行える。If it is possible to realize a so-called tilted alignment in which the director is tilted from the plane of the substrate and fix them, new performances can be obtained more than optical materials obtained by conventional polymer liquid crystal technology. Therefore, it is possible to develop a completely new optical element.
【0006】本発明の目的は、基板上でチルト配向をと
り、またチルト角の制御も自在に行うことが可能な液晶
性高分子組成物を提供することにある。An object of the present invention is to provide a liquid crystalline polymer composition which can be tilted on a substrate and whose tilt angle can be freely controlled.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともホ
メオトロピック配向性の液晶性高分子とホモジニアス配
向性の液晶性高分子とからなる液晶性高分子組成物に関
する。本発明の組成物はホメオトロピック配向性ポリマ
ー単独あるいはホモジニアス配向性ポリマー単独とは異
なる配向挙動を発現することのできる新規な液晶性高分
子組成物である。The present invention relates to a liquid crystalline polymer composition comprising at least a homeotropically aligned liquid crystalline polymer and a homogeneously aligned liquid crystalline polymer. The composition of the present invention is a novel liquid crystalline polymer composition capable of exhibiting an alignment behavior different from that of the homeotropic alignment polymer alone or the homogeneous alignment polymer alone.
【0008】本発明の組成物は、液晶転移点以上の温度
でネマチック相もしくはカイラルネマチック相をもち、
液晶転移点以下の温度でガラス状態になるものを好まし
い態様として包含する。本発明は第2に、上記の液晶性
高分子組成物からなり、当該組成物が液晶状態において
形成した配向状態を固定化したものであることを特徴と
する液晶表示素子用光学フィルムである。この場合、液
晶ダイレクターが基板平面から傾いた配向状態を固定化
した液晶表示素子用光学フィルムが好ましい。 本発明は
第3に、上記の液晶性高分子組成物を配向基板上に配
し、当該組成物の液晶転移点以上の温度でネマチック相
を形成した後、液晶転移点以下の温度に冷却することに
よってガラス化し、当該ネマチック相を固定化したこと
を特徴とする液晶表示素子用光学フィルムである。この
場合、配向基板上に形成したフィルムを、配向基板のラ
ビング方向に沿って傾け、当該フィルムのリターデーシ
ョン値を測定した際、傾け角(θ)とリターデーション
値との関係が、傾け角が0度(θ=0度)に関し非対称
な曲線関係が得られる液晶表示素子用光学フィルムが好
ましい。また、配向基板界面側ではラビング方向の屈折
率が当該方向に垂直な方向の屈折率よりも大きく、もう
一方の界面側では面内の屈折率がどの方向でも等しい液
晶表示素子用光学フィルムがより好ましい。さらに配向
基板界面側では液晶分子が基板に対して略平行方向に配
向し、もう一方の界面側では液晶分子が基板に対して略
垂直方向に配向している液晶表示素子用光学フィルムが
より好ましい。 本発明は第4に、上記の液晶表示素子用
光学フィルムと偏光板とからなることを特徴とする液晶
表示素子用光学素子である。 本発明は第5に、上記の液
晶表示素子用光学フィルムを少なくとも備えた液晶表示
素子である。 The composition of the present invention has a nematic phase or a chiral nematic phase at a temperature above the liquid crystal transition point,
A preferred embodiment includes one which becomes a glass state at a temperature below the liquid crystal transition point. Secondly, the present invention provides the above liquid crystal property.
It consists of a polymer composition, and the composition is in a liquid crystal state.
It is characterized in that the formed alignment state is fixed.
Is an optical film for a liquid crystal display device. In this case, the liquid
Crystal director fixes alignment state tilted from the substrate plane
The optical film for a liquid crystal display device described above is preferable. The present invention
Thirdly, the above liquid crystalline polymer composition is placed on the alignment substrate.
The nematic phase at a temperature above the liquid crystal transition point of the composition.
After forming the film, cooling to a temperature below the liquid crystal transition point
Therefore, vitrification was performed and the nematic phase was fixed.
Is an optical film for a liquid crystal display device. this
In this case, the film formed on the alignment substrate is
Tilt along the bing direction to
Tilt angle (θ) and retardation when measuring
The relationship with the value is asymmetric when the tilt angle is 0 degree (θ = 0 degree)
Optical films for liquid crystal display devices, which have a good curve relationship, are preferred.
Good Also, refraction in the rubbing direction occurs on the interface side of the alignment substrate.
The index is greater than the index of refraction in the direction perpendicular to that direction
On the one interface side, the liquid with the same in-plane refractive index in all directions
An optical film for a crystal display element is more preferable. Further orientation
On the substrate interface side, liquid crystal molecules are arranged in a direction substantially parallel to the substrate.
On the other interface side, the liquid crystal molecules are
The optical film for liquid crystal display elements that is vertically aligned
More preferable. Fourthly, the present invention is for the above liquid crystal display device.
A liquid crystal comprising an optical film and a polarizing plate
It is an optical element for a display element. Fifth, the present invention provides the above liquid.
Crystal display having at least an optical film for a crystal display element
It is an element.
【0009】以下に本発明について詳しく説明する。The present invention will be described in detail below.
【0010】本発明の液晶性高分子組成物は、ホメオト
ロピック配向性の液晶性高分子とホモジニアス配向性の
液晶性高分子とを必須成分として含むことに大きな特徴
がある。The liquid crystalline polymer composition of the present invention is characterized in that it contains a homeotropically aligned liquid crystalline polymer and a homogeneously aligned liquid crystalline polymer as essential components.
【0011】また液晶配向の固定化を行うためには、液
晶相より低温において結晶相をもたずガラス化するもの
が好ましい。また、組成物の有する液晶相のタイプとし
ては、チルトしたネマチック相の場合と、ポリマー中に
光学活性単位を導入するか、あるいは光学活性化合物を
別途添加することによって得られるチルトしたカイラル
ネマチック相(もしくはコレステリック相)の場合とが
望ましい。Further, in order to fix the liquid crystal orientation, it is preferable to use a material that does not have a crystal phase and vitrifies at a temperature lower than that of the liquid crystal phase. The type of the liquid crystal phase of the composition includes a tilted nematic phase and a tilted chiral nematic phase obtained by introducing an optically active unit into the polymer or adding an optically active compound separately. Or the case of cholesteric phase) is preferable.
【0012】まず、本発明の高分子組成物の重要な構成
要素であるホメオトロピック配向性液晶性高分子(ポリ
マー)とホモジニアス配向性液晶性高分子(ポリマー)
の特徴について説明する。ホメオトロピック配向とはダ
イレクターが基板平面に略垂直な配向状態を指し、ホモ
ジニアス配向とはダイレクター基板平面に略水平な配向
状態を指す。First, a homeotropic alignment liquid crystalline polymer (polymer) and a homogeneous alignment liquid crystalline polymer (polymer), which are important constituents of the polymer composition of the present invention.
The features of will be described. Homeotropic alignment refers to an alignment state in which the director is substantially vertical to the plane of the substrate, and homogeneous alignment refers to an alignment state in which the director is substantially horizontal to the plane of the director substrate.
【0013】ポリマーの配向性は基板上に液晶性高分子
層を形成したとき、液晶状態で液晶性高分子がホメオト
ロピック配向をとるか、ホモジニアス配向をとるかで判
定できる。この判定に用いることのできる基板としては
特に限定はないが、例としてはガラス基板(ソーダガラ
ス、カリガラス、ホウケイ酸ガラスあるいはクラウンガ
ラス、フリントガラスといった光学ガラスなど)、液晶
性高分子の液晶温度において耐熱性のあるプラスチック
フィルムまたはシート、例えばポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテル
イミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエー
テルスルフォン等を挙げることができる。これらの基板
は、酸、アルコール類、洗剤等で表面を清浄にした後用
いるが、シリコン処理等の表面処理は行わずに用いる。
これら適当な基板上にポリマーの膜を形成し、液晶温度
で熱処理したとき、これら例示した基板の内の少なくと
もどれか1種類の基板上でホメオトロピック配向するも
のをホメオトロピック配向性高分子とここでは定義す
る。一方、いずれの基板に対してもホモジニアス配向を
とるもの、すなわちホメオトロピック配向性を持たない
と判定されたポリマーをホモジニアス配向性高分子と定
義する。ただし、ポリマーによっては液晶相−等方相転
移点近傍の温度で特異的にホメオトロピック配向するも
のがあるので、通常、熱処理操作は、液晶相−等方相転
移温度より15℃以下、好ましくは20℃以下の温度で
行う。The orientation of the polymer can be determined by determining the homeotropic orientation or the homogeneous orientation of the liquid crystalline polymer in the liquid crystal state when the liquid crystalline polymer layer is formed on the substrate. The substrate that can be used for this determination is not particularly limited, but examples include a glass substrate (such as soda glass, potash glass, borosilicate glass or crown glass, and optical glass such as flint glass), at the liquid crystal temperature of the liquid crystalline polymer. Heat-resistant plastic film or sheet such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene oxide, polyimide, polyamide imide, polyether imide, polyamide, polyether ketone, polyether ether ketone, polyketone sulfide, polyether sulfone You can These substrates are used after cleaning their surfaces with acids, alcohols, detergents, etc., but they are used without surface treatment such as silicon treatment.
When a polymer film is formed on these appropriate substrates and heat-treated at a liquid crystal temperature, at least one of these exemplified substrates is homeotropically aligned on at least one of these substrates and is referred to as a homeotropic alignment polymer. Let's define it. On the other hand, a polymer having a homogeneous orientation with respect to any substrate, that is, a polymer determined not to have homeotropic orientation is defined as a homogeneous orientation polymer. However, since some polymers are specifically homeotropically aligned at a temperature near the liquid crystal phase-isotropic phase transition point, the heat treatment is usually performed at 15 ° C. or lower than the liquid crystal phase-isotropic phase transition temperature, preferably It is performed at a temperature of 20 ° C or lower.
【0014】次にポリマーの構造について説明する。ま
ず、ホメオトロピック配向性高分子とホモジニアス配向
性高分子に共通な特徴について述べる。用いられる液晶
性ポリマーの種類は特に限定されず、ポリエステル、ポ
リアミド、ポリカーボネート、ポリエステルイミドなど
の主鎖型液晶ポリマー、あるいはポリアクリレート、ポ
リメタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサンな
どの側鎖型液晶ポリマーなどを例示することができる。
なかでも合成の容易さ、配向性、ガラス転移点などの面
からポリエステルが好ましい。かかるポリエステルの構
成単位としては、特に限定されないが、好適な例として
は、(a)ジカルボン酸類より誘導される単位(以下、
ジカルボン酸単位とよぶ)、(b)ジオール類より誘導
される単位(以下ジオール単位とよぶ)、(c)一つの
単位中にカルボキシル基と水酸基を同時にもつオキシカ
ルボン酸類より誘導される単位(以下オキシカルボン酸
単位とよぶ)等が挙げられる。構成単位として不斉炭素
をもつ化合物から誘導される単位も用いることができ、
光学活性な単位を含むポリマーのほとんどは液晶相とし
てカイラルネマチック相(ねじれネマチック相、コレス
テリック相)を示すことになる。一方、光学活性単位を
含まないものは液晶相としてネマチック相を示す。ポリ
エステルの構造としては、(a)+(b)型、(a)+
(b)+(c)型、(c)単独型がある。Next, the structure of the polymer will be described. First, the features common to homeotropically oriented polymers and homogeneously oriented polymers will be described. The type of liquid crystal polymer used is not particularly limited, and examples thereof include main chain type liquid crystal polymers such as polyester, polyamide, polycarbonate, and polyesterimide, or side chain type liquid crystal polymers such as polyacrylate, polymethacrylate, polymalonate, and polysiloxane. can do.
Among them, polyester is preferable from the viewpoint of easiness of synthesis, orientation, glass transition point and the like. The constitutional unit of the polyester is not particularly limited, but a preferable example thereof is a unit derived from a dicarboxylic acid (a) (hereinafter,
Dicarboxylic acid unit), (b) a unit derived from a diol (hereinafter referred to as a diol unit), (c) a unit derived from an oxycarboxylic acid having both a carboxyl group and a hydroxyl group in one unit (hereinafter Oxycarboxylic acid unit) and the like. A unit derived from a compound having an asymmetric carbon can also be used as a structural unit,
Most of the polymers containing optically active units exhibit a chiral nematic phase (twisted nematic phase, cholesteric phase) as a liquid crystal phase. On the other hand, those containing no optically active unit show a nematic phase as a liquid crystal phase. The structure of polyester is (a) + (b) type, (a) +
There are (b) + (c) type and (c) single type.
【0015】(a)のジカルボン酸単位としては、例え
ばExamples of the dicarboxylic acid unit (a) include, for example,
【0016】[0016]
【化1】 [Chemical 1]
【0017】(Xは水素、塩素、臭素等のハロゲン、炭
素数1〜4のアルキル基(例えば、メチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t−ブチ
ル基等が挙げられる)もしくはアルコキシ基(例えば、
メトキシ基、エトキシ基、プリポキシ基、ブトキシ基等
が挙げられる)またはフェニル基を示す。kは0〜2で
ある、以下同様)、(X is hydrogen, halogen such as chlorine or bromine, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (eg, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, t-butyl group, etc.)) Or an alkoxy group (for example,
Examples thereof include a methoxy group, an ethoxy group, a prepoxy group and a butoxy group) or a phenyl group. k is 0 to 2, the same applies hereinafter),
【0018】[0018]
【化2】 [Chemical 2]
【0019】[0019]
【化3】 [Chemical 3]
【0020】(*印は光学活性炭素を示す。以下同様)(* Indicates optically active carbon. The same applies hereinafter)
【0021】[0021]
【化4】 [Chemical 4]
【0022】等が挙げられる。And the like.
【0023】(b)のジオール単位としては、例えばExamples of the diol unit (b) include, for example,
【0024】[0024]
【化5】 [Chemical 5]
【0025】[0025]
【化6】 [Chemical 6]
【0026】等が挙げられる。And the like.
【0027】(C)のオキシカルボン酸単位としては、
例えばAs the oxycarboxylic acid unit of (C),
For example
【0028】[0028]
【化7】 [Chemical 7]
【0029】等が挙げられる。And the like.
【0030】次にホメオトロピック配向性のポリマーと
ホモジニアス配向性のポリマーの代表的なものを例示す
る。Typical examples of homeotropically oriented polymers and homogeneously oriented polymers are shown below.
【0031】ホメオトロピック配向性のポリマーとそれ
以外のホモジニアス配向性のポリマーはさきに述べた判
定法により区別されるが、ホメオトロピック配向性を持
つポリマーとしては、代表的には前記ポリエステル系ポ
リマーにおいて、前記構成単位の一部の置換構成単位も
しくは追加の構成単位として、置換基もしくは置換基の
一部として炭素数3以上、好ましくは3〜12のアルキ
ル基を有する芳香族単位を含むポリエステルや、かかる
構成単位としてフッ素または含フッ素置換基を置換基も
しくは置換基の一部として有する芳香族単位を含むポリ
エステルが挙げられる。The homeotropically oriented polymer and the other homogeneously oriented polymers are distinguished by the above-mentioned judgment method. As the polymer having the homeotropic orientation, the above-mentioned polyester-based polymers are typically used. A polyester containing an aromatic unit having an alkyl group having 3 or more carbon atoms, preferably 3 to 12 carbon atoms as a substituent or a part of the substituent, as a part of the substituted structural unit or an additional structural unit of the structural unit, Examples of such constitutional units include polyesters containing an aromatic unit having a fluorine or a fluorine-containing substituent as a substituent or a part of the substituent.
【0032】かかる構成単位のうち、置換基もしくは置
換基の一部として炭素数3以上のアルキル基をもつ芳香
族単位としては、例えば、Among such constitutional units, examples of the aromatic unit having a substituent or an alkyl group having 3 or more carbon atoms as a part of the substituent include, for example,
【0033】[0033]
【化8】 [Chemical 8]
【0034】(Rは炭素数3〜12のアルキル基、iP
rはイソプロピル、tBuは第3級ブチルなどが挙げら
れる。また、フッ素または含フッ素置換基を有する芳香
族単位としては(R is an alkyl group having 3 to 12 carbon atoms , iP
Examples of r include isopropyl, and examples of tBu include tertiary butyl . Further, as the aromatic unit having a fluorine or fluorine-containing substituent,
【0035】[0035]
【化9】 [Chemical 9]
【0036】等が挙げられる。And the like.
【0037】また、本発明の液晶性高分子組成物の配向
構造を固定化するためには、液晶相より低温部で結晶化
をおこさずガラス状態をとるものを用いるのが好まし
い。組成物の液晶構造を固定化する場合、一旦液晶温度
においてポリマー分子を配向させ、次いで固定化のため
の冷却を行うが、結晶相を有する組成物を使用した場
合、一度得られた配向状態が破壊してしまう恐れがあ
る。例えば前記例示したポリエステル系ポリマーの場
合、結晶化をおさえる構成単位としては、オルソ置換芳
香族単位が好ましく用いられ、かかる単位を含有するポ
リエステル系ポリマーが好適に挙げられる。ここでいう
オルソ置換芳香族単位とは、主鎖をなす結合を互いにオ
ルソ位とする構造単位を意味する。組成物が液晶相より
低温部で結晶化をおこさずにガラス状態をとるために
は、組成物を形成するホメオトロピック配向性のポリマ
ーもしくはホモジニアス配向性のポリマーの少なくとも
一方がこれらの構造単位を含有することが好ましい。こ
れらのオルソ置換芳香族単位としては、具体的には次に
示すようなカテコール単位、サリチル酸単位、フタル酸
単位およびこれらの基のベンゼン環に置換基を有するも
のなどが挙げられ、例えば、Further, in order to fix the alignment structure of the liquid crystalline polymer composition of the present invention, it is preferable to use one which does not crystallize at a temperature lower than the liquid crystal phase and takes a glass state. When the liquid crystal structure of the composition is fixed, the polymer molecules are once aligned at the liquid crystal temperature, and then cooling for fixing is performed.However, when a composition having a crystal phase is used, the alignment state once obtained is There is a risk of destruction. For example, in the case of the above-exemplified polyester-based polymer, an ortho-substituted aromatic unit is preferably used as a constituent unit that suppresses crystallization, and a polyester-based polymer containing such a unit is suitable. The ortho-substituted aromatic unit here means a structural unit in which the bonds forming the main chain are ortho to each other. In order for the composition to take the glass state without causing crystallization at a temperature lower than the liquid crystal phase, at least one of the homeotropically oriented polymer and the homogeneously oriented polymer forming the composition contains these structural units. Preferably. Specific examples of these ortho-substituted aromatic units include catechol units, salicylic acid units, phthalic acid units and those having a substituent on the benzene ring of these groups as shown below.
【0038】[0038]
【化10】 [Chemical 10]
【0039】等がある。これらのなかでも特に好ましい
例として次のようなものを例示することができる。Etc. Among these, the following can be exemplified as particularly preferable examples.
【0040】[0040]
【化11】 [Chemical 11]
【0041】[0041]
【化12】 [Chemical 12]
【0042】本発明の液晶組成物を構成するホメオトロ
ピック配向性ポリマーとホモジニアス配向性ポリマーに
ついて、好適なポリエステルとしては次のようなポリマ
ーを具体的に例示することができる。With respect to the homeotropic alignment polymer and the homogeneous alignment polymer which compose the liquid crystal composition of the present invention, the following polymers can be specifically exemplified as suitable polyesters.
【0043】まず、ホメオトロピック配向性のポリマー
としては、First, as the homeotropically oriented polymer,
【0044】[0044]
【化13】 [Chemical 13]
【0045】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k=l+m、l/m=100/0〜20/80、好
ましくは95/5〜30/70である)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, and m are merely composition ratios (mole), and k = 1 + m, 1 / m = 100/0 to 20/80, preferably Is 95/5 to 30/70)
【0046】[0046]
【化14】 [Chemical 14]
【0047】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k=l+m、l/m=98/2〜20/80、好ま
しくは95/5〜30/70である)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, and m are merely compositional ratios (mole), and k = l + m, 1 / m = 98/2 to 20/80, preferably Is 95/5 to 30/70)
【0048】[0048]
【化15】 [Chemical 15]
【0049】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、m、nは単に組成割合(モル)を示すもの
であり、k=l+m+n、l/m=98/2〜20/8
0、好ましくは95/5〜30/70、l/n=98/
2〜20/80、好ましくは95/5〜30/70であ
る)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, m, and n are merely composition ratios (mole), and k = l + m + n, 1 / m = 98/2 to 20/8.
0, preferably 95/5 to 30/70, 1 / n = 98 /
2 to 20/80, preferably 95/5 to 30/70)
【0050】[0050]
【化16】 [Chemical 16]
【0051】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k+l=m、k/l=98/2〜20/80、好ま
しくは95/5〜30/70である)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, and m are merely compositional ratios (mole), and k + 1 = m, k / l = 98/2 to 20/80, preferably Is 95/5 to 30/70)
【0052】[0052]
【化17】 [Chemical 17]
【0053】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k/l=98/2〜20/80、好ましくは95/
5〜30/70であり、l/m=98/2〜20/8
0、好ましくは95/5〜30/70であり、nは2〜
12の整数である)A polymer composed of the structural unit (wherein k, l, and m are simply composition ratios (mole), and k / l = 98/2 to 20/80, preferably 95 / l.
5/30/70 and 1 / m = 98/2 to 20/8
0, preferably 95/5 to 30/70, and n is 2 to
It is an integer of 12)
【0054】[0054]
【化18】 [Chemical 18]
【0055】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k=l+m、l/m=98/2〜20/80、好ま
しくは95/5〜30/70である)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, and m are merely compositional ratios (mole), and k = l + m, 1 / m = 98/2 to 20/80, preferably Is 95/5 to 30/70)
【0056】[0056]
【化19】 [Chemical 19]
【0057】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、m、nは単に組成割合(モル)を示すもの
であり、k+l=m+n、k/l=100/0〜0/1
00、好ましくは95/5〜5/95、m/n=98/
2〜20/80、好ましくは95/5〜30/70であ
る)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, m and n simply represent the composition ratio (mol), and k + l = m + n, k / l = 100/0 to 0/1.
00, preferably 95/5 to 5/95, m / n = 98 /
2 to 20/80, preferably 95/5 to 30/70)
【0058】[0058]
【化20】 [Chemical 20]
【0059】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k=l+m、l/m=100/0〜0/100、好
ましくは98/2〜2/98であり、nは2〜12の整
数である)A polymer constituted by the structural unit of (wherein k, l, and m are merely compositional ratios (mole), and k = 1 + m, 1 / m = 100/0 to 0/100, preferably Is 98/2 to 2/98, and n is an integer of 2 to 12)
【0060】などが挙げられる。もちろん、これらの式
において、各構造単位k、l、m等の組成割合は、単に
モル比を示すものであり、ブロック状単位を示すもので
はない。And the like. Of course, in these formulas, the composition ratios of the respective structural units k, l, m, etc. merely indicate a molar ratio, not a block-like unit.
【0061】また、ホモジニアス配向性のポリマーとし
ては、例えば、Examples of the homogeneously oriented polymer include, for example,
【0062】[0062]
【化21】 [Chemical 21]
【0063】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k=l+m、l/m=80/20〜20/80、好
ましくは75/25〜25/75である)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, and m are merely composition ratios (mole), and k = 1 + m, 1 / m = 80/20 to 20/80, preferably Is 75/25 to 25/75)
【0064】[0064]
【化22】 [Chemical formula 22]
【0065】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k=l+m、l/m=80/20〜20/80、好
ましくは75/25〜25/75である)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, and m are merely compositional ratios (mole), and k = l + m, 1 / m = 80/20 to 20/80, preferably Is 75/25 to 25/75)
【0066】[0066]
【化23】 [Chemical formula 23]
【0067】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k=l+m、l/m=80/20〜20/80、好
ましくは75/25〜25/75である)A polymer composed of the structural unit (wherein k, l, and m are simply composition ratios (mole), and k = 1 + m, 1 / m = 80/20 to 20/80, preferably Is 75/25 to 25/75)
【0068】[0068]
【化24】 [Chemical formula 24]
【0069】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、m、nは単に組成割合(モル)を示すもの
であり、k=l+m+n、l/m=80/20〜20/
80、好ましくは75/25〜25/75、l/n=8
0/20〜20/80、好ましくは75/25〜25/
75である)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, m, and n are merely composition ratios (mole), and k = l + m + n, 1 / m = 80/20 to 20 /
80, preferably 75/25 to 25/75, 1 / n = 8
0/20 to 20/80, preferably 75/25 to 25 /
75)
【0070】[0070]
【化25】 [Chemical 25]
【0071】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、m、nは単に組成割合(モル)を示すもの
であり、k+l=m+n、k/l=80/20〜20/
80、好ましくは75/25〜25/75、m/n=8
0/20〜20/80、好ましくは75/25〜25/
75である)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, m and n simply represent the composition ratio (mol), and k + l = m + n, k / l = 80/20 to 20 /
80, preferably 75/25 to 25/75, m / n = 8
0/20 to 20/80, preferably 75/25 to 25 /
75)
【0072】[0072]
【化26】 [Chemical formula 26]
【0073】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k=l+m、l/m=80/20〜20/80、好
ましくは75/25〜25/75である)A polymer constituted by the structural unit of (wherein k, l, and m are merely composition ratios (mole), and k = 1 + m, 1 / m = 80/20 to 20/80, preferably Is 75/25 to 25/75)
【0074】[0074]
【化27】 [Chemical 27]
【0075】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k/l=80/20〜20/80、好ましくは75
/25〜25/75であり、l/m=80/20〜20
/80、好ましくは75/25〜25/75である)A polymer composed of the structural unit (wherein k, l, and m are merely composition ratios (mole), and k / l = 80/20 to 20/80, preferably 75.
/ 25 to 25/75, and 1 / m = 80/20 to 20
/ 80, preferably 75/25 to 25/75)
【0076】[0076]
【化28】 [Chemical 28]
【0077】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、m、nは単に組成割合(モル)を示すもの
であり、k+l=m+n、k/l=80/20〜20/
80、好ましくは75/25〜25/75、m/n=8
0/20〜20/80、好ましくは75/25〜25/
75であり、pは2〜12である)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, m and n simply represent the composition ratio (mol), and k + l = m + n, k / l = 80/20 to 20 /
80, preferably 75/25 to 25/75, m / n = 8
0/20 to 20/80, preferably 75/25 to 25 /
75 and p is 2 to 12)
【0078】[0078]
【化29】 [Chemical 29]
【0079】の構造単位から構成されるポリマー(式
中、k、l、mは単に組成割合(モル)を示すものであ
り、k+l=m、k/l=80/20〜20/80、好
ましくは75/25〜25/75であり、pは2〜12
である)A polymer composed of the structural unit of (wherein k, l, and m are merely compositional ratios (mole), and k + 1 = m, k / l = 80/20 to 20/80, preferably Is 75/25 to 25/75, and p is 2 to 12
Is)
【0080】などが挙げられる。And the like.
【0081】これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中
たとえばフェノール/テトラクロロエタン(60/40
(重量比))混合溶媒中、30℃で測定した対数粘度が
通常0.05から3.0、が好ましく、さらに好ましく
は0.07から2.0の範囲である。対数粘度が0.0
5より小さい場合、得られた高分子液晶の強度が弱くな
り好ましくない。また3.0より大きい場合、液晶形成
時の粘性が高すぎて、配向性の低下や配向に要する時間
の増加など問題点が生じる。The molecular weight of these polymers can be determined in various solvents such as phenol / tetrachloroethane (60/40).
(Weight ratio)) The logarithmic viscosity measured at 30 ° C. in a mixed solvent is usually preferably 0.05 to 3.0, and more preferably 0.07 to 2.0. Logarithmic viscosity is 0.0
If it is less than 5, the strength of the obtained polymer liquid crystal becomes weak, which is not preferable. On the other hand, when it is more than 3.0, the viscosity at the time of forming the liquid crystal is too high, which causes problems such as deterioration of alignment property and increase of time required for alignment.
【0082】これらポリマーの合成法は特に制限される
ものではなく、当該分野で公知の重合法、例えば溶融重
合法あるいは対応するジカルボン酸の酸クロライドを用
いる酸クロライド法で合成される。溶融重合法で合成す
る場合、例えば対応するジカルボン酸と対応するジオー
ルのアセチル化物を、高温、高真空下で重合させること
によって製造でき、分子量は重合時間のコントロールあ
るいは仕込組成のコントロールによって容易に行える。
重合反応を促進させるためには、従来から公知の酢酸ナ
トリウムなどの金属塩を使用することもできる。また溶
液重合法を用いる場合は、所定量のジカルボン酸ジクロ
ライドとジオールとを溶媒に溶解し、ピリジンなどの酸
受容体の存在下に加熱することにより、容易に目的のポ
リエステルを得ることができる。The method for synthesizing these polymers is not particularly limited, and they are synthesized by a polymerization method known in the art, for example, a melt polymerization method or an acid chloride method using a corresponding acid chloride of dicarboxylic acid. In the case of synthesizing by a melt polymerization method, it can be produced, for example, by polymerizing an acetylated product of a corresponding dicarboxylic acid and a corresponding diol at high temperature under high vacuum, and the molecular weight can be easily controlled by controlling the polymerization time or controlling the charging composition. .
In order to accelerate the polymerization reaction, a conventionally known metal salt such as sodium acetate can be used. When the solution polymerization method is used, a desired amount of dicarboxylic acid dichloride and diol are dissolved in a solvent and heated in the presence of an acid acceptor such as pyridine to easily obtain the target polyester.
【0083】本発明の液晶性高分子組成物は、前述の通
り、少なくとも上記のホメオトロピック配向性のポリマ
ーとホモジニアス配向性のポリマーを含むことが大きな
特徴であるが、組成物の配向構造にねじれを写えるため
にさらに光学活性な物質を添加することができる。この
場合、前述したように、ホメオトロピック配向性のポリ
マーおよび/またはホモジニアス配向性のポリマーの骨
格中に光学活性な単位を含む場合も同様に、組成物は液
晶相として通常カイラルネマチック相をとる。As described above, the liquid crystalline polymer composition of the present invention is characterized in that it contains at least the above-mentioned homeotropically oriented polymer and homogeneously oriented polymer, but is twisted in the orientation structure of the composition. Further, an optically active substance can be added in order to imprint. In this case, as described above, the composition usually takes a chiral nematic phase as a liquid crystal phase also in the case where an optically active unit is contained in the skeleton of the homeotropically oriented polymer and / or the homogeneously oriented polymer.
【0084】かかる添加物としての光学活性物質は光学
活性を有する化合物であれば低分子化合物、高分子化合
物のいずれも使用できるが、ベースとなる液晶性ポリマ
ーとの相溶性の観点から光学活性な液晶性化合物である
ことが好ましく、具体的には次のような化合物を例示す
ることができる。As the optically active substance as such an additive, either a low molecular weight compound or a high molecular weight compound can be used as long as it is a compound having an optical activity, but it is an optically active substance from the viewpoint of compatibility with a liquid crystalline polymer as a base. A liquid crystal compound is preferable, and specific examples thereof include the following compounds.
【0085】[0085]
【化30】 [Chemical 30]
【0086】[0086]
【化31】 [Chemical 31]
【0087】コレステロール誘導体、など。Cholesterol derivatives, etc.
【0088】また、かかる光学活性化合物として、他に
光学活性なポリマーをあげることができる。分子内に光
学活性な基を有するポリマーであればいずれも使用する
ことができるが、ベースポリマーとの相溶性の観点から
液晶性を示すポリマーであることが望ましい。例として
光学活性な基を有する液晶性のポリアクリレート、ポリ
メタクリレート、ポリマロネート、ポリシロキサン、ポ
リエステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリカ
ーボネート、あるいはポリペプチド、セルロースなどを
あげることができる。なかでもベースとなるネマチック
液晶性ポリマーとの相溶性から、芳香族主体の光学活性
なポリエステルが最も好ましい。具体的には次のような
ポリマーを例示することができる。Further, as such an optically active compound, other optically active polymers can be mentioned. Any polymer having an optically active group in the molecule can be used, but a polymer exhibiting liquid crystallinity is preferable from the viewpoint of compatibility with the base polymer. Examples thereof include liquid crystalline polyacrylates, polymethacrylates, polymalonates, polysiloxanes, polyesters, polyamides, polyesteramides, polycarbonates having an optically active group, polypeptides, celluloses and the like. Among them, an optically active polyester mainly containing an aromatic compound is most preferable because of its compatibility with the nematic liquid crystal polymer as the base. Specifically, the following polymers can be exemplified.
【0089】[0089]
【化32】 [Chemical 32]
【0090】の構造単位から構成されるポリマー、A polymer composed of structural units of
【0091】[0091]
【化33】 [Chemical 33]
【0092】の構造単位から構成されるポリマー、A polymer composed of structural units of
【0093】[0093]
【化34】 [Chemical 34]
【0094】(n=2〜12)の構造単位から構成され
るポリマー、A polymer composed of structural units (n = 2 to 12),
【0095】[0095]
【化35】 [Chemical 35]
【0096】の構造単位から構成されるポリマー、A polymer composed of structural units of
【0097】[0097]
【化36】 [Chemical 36]
【0098】の構造単位から構成されるポリマー、A polymer composed of structural units of
【0099】[0099]
【化37】 [Chemical 37]
【0100】の構造単位から構成されるポリマー、A polymer composed of structural units of
【0101】[0101]
【化38】 [Chemical 38]
【0102】の構造単位から構成されるポリマー、A polymer composed of structural units of
【0103】[0103]
【化39】 [Chemical Formula 39]
【0104】の構造単位から構成されるポリマー、A polymer composed of structural units of
【0105】[0105]
【化40】 [Chemical 40]
【0106】の構造単位から構成されるポリマー、A polymer composed of structural units of
【0107】[0107]
【化41】 [Chemical 41]
【0108】の構造単位から構成されるポリマー、A polymer composed of structural units of
【0109】[0109]
【化42】 [Chemical 42]
【0110】の構造単位から構成されるポリマー、A polymer composed of structural units of
【0111】これらのポリマー中に占める光学活性な基
の割合は、通常0.5モル%〜80モル%であり、好ま
しくは5モル%〜60モル%が望ましい。The proportion of the optically active group in these polymers is usually 0.5 mol% to 80 mol%, preferably 5 mol% to 60 mol%.
【0112】これらのポリマーの分子量は、たとえばフ
ェノール/テトラクロロエタン中、30℃で測定した対
数粘度が0.05〜5.0の範囲が好ましい。対数粘度
が5.0を越える場合は粘性が高すぎて結果的に配向性
の低下を招くので好ましい場合があり、また、0.05
未満の場合は組成のコントロールが難しくなり好ましく
ない場合がある。The molecular weight of these polymers is preferably such that the logarithmic viscosity measured at 30 ° C. in phenol / tetrachloroethane is in the range of 0.05 to 5.0. If the logarithmic viscosity exceeds 5.0, the viscosity may be too high, resulting in a decrease in orientation, which is preferable in some cases.
If it is less than the above range, the composition may be difficult to control, which is not preferable.
【0113】本発明の組成物は、必須の成分であるホメ
オトロピック配向性ポリマーとホモジニアス配向性ポリ
マーを、またはかかる必須成分に任意の成分、例えば光
学活性な化合物を、固体混合、溶液混合あるいはメルト
混合することによって得ることができる。このときの条
件は特に限定されなく、公知の方法により適宜選択され
るものである。The composition of the present invention comprises a homeotropic alignment polymer and a homogeneous alignment polymer which are essential components, or an optional component such as an optically active compound, which is a solid mixture, a solution mixture or a melt. It can be obtained by mixing. The conditions at this time are not particularly limited and are appropriately selected by a known method.
【0114】ホメオトロピック配向性ポリマーとホモジ
ニアス配向性ポリマーの混合比は、ポリマーによりまた
目的に応じて異なり一概にはいえないが、通常、重量比
で99:1〜0.5:99.5、より好ましくは98:
2〜1:99、さらに好ましくは95:5〜2:98で
ある。ホメオトロピック配向性ポリマーが0.5重量%
未満の場合は、組成物の性質がホモジニアス配向性ポリ
マー単独の時とほとんどかわらず目的とする新規な配向
構造が得られないことがあり、またホモジニアス配向性
ポリマーが1重量%未満の時は同様に性質がホメオトロ
ピック配向性ポリマー単独の時とほとんど違わないもの
になってしまう場合がある。The mixing ratio of the homeotropic orienting polymer and the homogeneous orienting polymer varies depending on the polymer and the purpose, and cannot be generally referred to, but usually, the weight ratio is 99: 1 to 0.5: 99.5, More preferably 98:
2 to 1:99, and more preferably 95: 5 to 2:98. 0.5% by weight of homeotropic oriented polymer
When the amount is less than the above, the property of the composition is almost the same as when the homogeneously oriented polymer is used alone, and the desired novel oriented structure may not be obtained, and when the amount of the homogeneously oriented polymer is less than 1% by weight, the same is true. In some cases, the properties are almost the same as when the homeotropically oriented polymer is used alone.
【0115】また、光学活性物質を添加する場合、これ
が組成物中に占める割合は、通常50重量%以下、好ま
しくは40重量%以下、さらに好ましくは0.1〜35
重量%が望ましい。When an optically active substance is added, its proportion in the composition is usually 50% by weight or less, preferably 40% by weight or less, more preferably 0.1 to 35%.
Weight percent is preferred.
【0116】本発明の組成物は、光学活性物質を含ま
ず、かつ必須成分であるホメオトロピック配向性のポリ
マーおよびホモジニアス配向性のポリマーのいずれもが
光学活性な単位を含まないときはネマチック相をもち、
0重量%を越えるの時はねじれネマチック相(もしくは
コレステリック相)をもつことになる。ただし、光学活
性物質が50重量%を越える場合、組成物中で相分離が
起こりやすい傾向がある。The composition of the present invention does not contain an optically active substance, and when neither the homeotropically oriented polymer nor the homogeneously oriented polymer, which is an essential component, contains an optically active unit, a nematic phase is formed. Mochi,
When it exceeds 0% by weight, it has a twisted nematic phase (or cholesteric phase). However, when the amount of the optically active substance exceeds 50% by weight, phase separation tends to occur in the composition.
【0117】このようにして得られる液晶性高分子組成
物は基板上に配向させた場合、従来のホメオトロピック
配向でもホモジニアス配向でもなく、その中間的なチル
トした配向を実現できる。すなわち、組成物を構成する
ポリマー分子の長軸が、基板面にも、かつ基板法線方向
とも異なるように配向させることができる。さらに、ポ
リマー中に光学活性単位を導入するか、もしくは組成物
中に光学活性物質を共存させることにより、チルト配向
しつつねじれ構造(らせん構造)を有する構造を実現で
きる。また、本発明の組成物は液晶相より低温部にガラ
ス相を有するため、液晶状態をガラス固定化した透明な
材料とすることができる。これら特異な配向構造の固定
化物は従来得られていなかった構造ゆえに新規な光学性
能を有し、種々の光学用途に利用でき、きわめて工業的
な価値が大きい。When the liquid crystalline polymer composition thus obtained is oriented on a substrate, it is possible to realize an intermediate tilted orientation, which is neither conventional homeotropic orientation nor homogeneous orientation. That is, the long axes of the polymer molecules constituting the composition can be oriented so that they are different from the substrate surface and the substrate normal direction. Furthermore, by introducing an optically active unit into the polymer or by allowing an optically active substance to coexist in the composition, a structure having a twisted structure (helical structure) while being tilted can be realized. Further, since the composition of the present invention has a glass phase at a temperature lower than the liquid crystal phase, it can be a transparent material in which the liquid crystal state is fixed to glass. The immobilization product having such a unique orientation structure has a novel optical performance because it has not been obtained in the past, and can be used for various optical applications, and is extremely industrially valuable.
【0118】[0118]
【実施例】以下に実施例を述べるが、本発明はこれらに
制限されるものではない。なお実施例で用いた各分析法
は以下の通りである。EXAMPLES Examples will be described below, but the present invention is not limited thereto. The analytical methods used in the examples are as follows.
【0119】(1)ポリマーの組成の決定
ポリマーを重水素化クロロホルムまたは重水素化トリフ
ルオロ酢酸に溶解し、400MHzの 1 H−NMR(日
本電子製JNM−GX400)で測定し決定した。(1) Determination of polymer composition The polymer was dissolved in deuterated chloroform or deuterated trifluoroacetic acid, and the solution was adjusted to 400 MHz. It was measured and determined by 1 H- NMR (JNM-GX400 manufactured by JEOL Ltd.).
【0120】(2)対数粘度の測定
ウベローデ型粘度計を用い、フェノール/テトラクロロ
エタン(60/40重量比)混合溶媒中、30℃で測定
した。(2) Measurement of logarithmic viscosity Using an Ubbelohde viscometer, the viscosity was measured in a phenol / tetrachloroethane (60/40 weight ratio) mixed solvent at 30 ° C.
【0121】(3)液晶相系列の決定
DSC(DuPont 990 Thermal An
alizer)測定および光学顕微鏡(オリンパス光学
(株)製BH2偏光顕微鏡)観察により決定した。(3) Determination of liquid crystal phase sequence DSC (DuPont 990 Thermal An)
It was determined by the measurement of the alizer) and observation with an optical microscope (BH2 polarizing microscope manufactured by Olympus Optical Co., Ltd.).
【0122】(4)屈折率の測定
アッベ屈折計(アタゴ(株)製Type−4)により屈
折率を測定した。(4) Measurement of Refractive Index The refractive index was measured with an Abbe refractometer (Type-4 manufactured by Atago Co., Ltd.).
【0123】実施例1
テレフタル酸100mmol、ヒドロキノンジアセテー
ト50mmol、tert−ブチルカテコールジアセテ
ート50mmolおよび酢酸ナトリウム100mgを用
いて窒素雰囲気下で、300℃で1時間重合を行った。
次に得られたポリマーをテトラクロロエタンに溶解した
のち、メタノールで再沈殿を行って精製ポリマー25.
0gを得た。このポリマーの対数粘度は0.30、液晶
相としてネマチック相をもち、等方相−液晶相転移温度
は300℃以上、ガラス転移点は130℃であった。Example 1 100 mmol of terephthalic acid, 50 mmol of hydroquinone diacetate, 50 mmol of tert-butylcatechol diacetate and 100 mg of sodium acetate were used to carry out polymerization at 300 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere.
Next, the obtained polymer is dissolved in tetrachloroethane and then reprecipitated with methanol to obtain a purified polymer 25.
0 g was obtained. This polymer had an inherent viscosity of 0.30, a nematic phase as a liquid crystal phase, an isotropic phase-liquid crystal phase transition temperature of 300 ° C. or higher, and a glass transition point of 130 ° C.
【0124】このポリエステルを用い10wt%のテト
ラクロロエタン溶液を調製した。この溶液を、ソーダガ
ラス板上に、スクリーン印刷法により塗布したのち乾燥
し、220℃×30分熱処理後冷却して、膜厚50μm
の均一に配向した液晶フィルムを得た。コノスコープ観
察したところ高分子液晶は正の一軸性構造を持つことが
わかり、このポリマーがホメオトロピック配向性を持つ
ことがわかった。Using this polyester, a 10 wt% tetrachloroethane solution was prepared. This solution was applied onto a soda glass plate by a screen printing method, dried, heat treated at 220 ° C. for 30 minutes and then cooled to a film thickness of 50 μm.
A uniformly aligned liquid crystal film was obtained. Observation with a conoscope revealed that the polymer liquid crystal had a positive uniaxial structure and that this polymer had homeotropic alignment.
【0125】実施例2
式(1)のポリマーを合成した。対数粘度は0.35、
液晶相としてネマチック相をもち、等方相−液晶相転移
温度は300℃以上、ガラス転移点は105℃であっ
た。このポリエステルを用い10wt%のテトラクロロ
エタン溶液を調製し、各種配向性試験用基板に、スクリ
ーン印刷法により塗布したのち乾燥し、250℃×30
分熱処理を行った。基板として、ソーダガラス、ホウケ
イ酸ガラス、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポ
リイミドフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリ
エーテルエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルフ
ォンフィルムを用いたが、いずれの基板上でも液晶相の
顕微鏡観察によりシュリーレン組織がみられ、このポリ
マーがホモジニアス配向性であることがわかった。Example 2 A polymer of formula (1) was synthesized. Logarithmic viscosity is 0.35,
It had a nematic phase as a liquid crystal phase, an isotropic phase-liquid crystal phase transition temperature of 300 ° C. or higher, and a glass transition point of 105 ° C. Using this polyester, a 10 wt% tetrachloroethane solution was prepared, applied to various orientation test substrates by the screen printing method, and then dried, 250 ° C. × 30
Partial heat treatment was performed. As the substrate, soda glass, borosilicate glass, polyethylene terephthalate film, polyimide film, polyetherimide film, polyetheretherketone film, polyethersulfone film was used, but on any substrate schlieren structure by microscopic observation of the liquid crystal phase It was found that this polymer had a homogeneous orientation.
【0126】[0126]
【化43】 [Chemical 43]
【0127】実施例3
実施例1のポリマー5gと実施例2の式(1)のポリマ
ー5gを混合し90gのテトラクロロエタンに溶解させ
た。この溶液をスピンコート法によりラビングポリイミ
ド膜を有するガラス基板に塗市し、乾燥させた。オーブ
ンで220℃で30分処理した後空冷し、透明な6μm
の膜を得た。図1、図2のような光学測定系を構築し、
サンプルを基板のラビング方向に沿って傾けて見かけの
リターデーション値(複屈折Δnと膜厚dの積)を調べ
た。サンプルの傾き角θと見かけのリターデーション値
の関係は図3の実線のように、光をサンプルに対して垂
直に入射した時(θ=0度)に関し非対称な曲線が得ら
れ、液晶分子が基板に対しチルトした構造をとることが
わかった。またシミュレーションによりみかけの平均的
な傾き角は基板に対して約20度であると見積もられ
た。Example 3 5 g of the polymer of Example 1 and 5 g of the polymer of the formula (1) of Example 2 were mixed and dissolved in 90 g of tetrachloroethane. This solution was applied onto a glass substrate having a rubbing polyimide film by spin coating and dried. Treated in an oven at 220 ℃ for 30 minutes and then air-cooled to give a clear 6μm
A film of By constructing the optical measurement system as shown in Fig. 1 and Fig. 2,
The sample was tilted along the rubbing direction of the substrate to examine the apparent retardation value (product of birefringence Δn and film thickness d). The relationship between the sample tilt angle θ and the apparent retardation value is as shown by the solid line in FIG. It was found to have a structure tilted with respect to the substrate. Further, it was estimated by simulation that the apparent average tilt angle was about 20 degrees with respect to the substrate.
【0128】比較例1
式(2)のポリマーのみを用い、10wt%のテトラク
ロロエタン溶液を調製し、ラビングポリイミド膜を有す
るガラス基板に塗布、乾燥し、220℃で30分熱処理
したのち空冷し、透明な約6.5μmの膜を得た。実施
例3と同様な光学測定を行い、図3の点線で示した曲線
を得た。この場合、θ=0度に関して左右対称であり、
式(2)のホモジニアス配向性のポリマー単独ではチル
ト構造は得られないことがわかった。Comparative Example 1 Using only the polymer of the formula (2), a 10 wt% tetrachloroethane solution was prepared, coated on a glass substrate having a rubbing polyimide film, dried, heat-treated at 220 ° C. for 30 minutes and then air-cooled. A transparent film of about 6.5 μm was obtained. The same optical measurement as in Example 3 was performed to obtain the curve shown by the dotted line in FIG. In this case, it is symmetric with respect to θ = 0 degree,
It was found that the homogeneously oriented polymer of the formula (2) alone cannot provide a tilt structure.
【0129】実施例4
式(2)のホメオトロピック配向性ポリマーおよび式
(3)のホモジニアス配向性ポリマーを合成した。式
(2)ポリマーは対数粘度0.2で液晶相の下に結晶相
を有していた(液晶相−結晶相転移温度は180℃)。
また、式(3)ポリマーは対数粘度0.25で液晶相の
下にガラス相を有していた(Tg=95℃)。式(2)
ポリマーと式(3)ポリマーを重量比1:2で混合し、
クロロホルムに溶解し、5wt%のポリマー溶液を調製
した。この溶液をラビング処理したポリイミド膜付きガ
ラス基板上にロールコーターで塗布し、乾燥後、200
℃で30分熱処理を行い、空冷した。得られた、ガラス
上の膜は透明で結晶化は見られなかった。また、みかけ
のチルト角は約15度であった。Example 4 A homeotropically oriented polymer of the formula (2) and a homogeneously oriented polymer of the formula (3) were synthesized. The polymer of formula (2) had a logarithmic viscosity of 0.2 and had a crystal phase below the liquid crystal phase (liquid crystal phase-crystal phase transition temperature 180 ° C.).
The polymer of formula (3) had a logarithmic viscosity of 0.25 and a glass phase below the liquid crystal phase (Tg = 95 ° C.). Formula (2)
The polymer and the polymer of formula (3) are mixed in a weight ratio of 1: 2,
It was dissolved in chloroform to prepare a 5 wt% polymer solution. This solution was coated on a glass substrate with a polyimide film subjected to a rubbing treatment by a roll coater, dried, and then 200
It heat-processed at 30 degreeC for 30 minutes, and air-cooled. The obtained film on glass was transparent and no crystallization was observed. The apparent tilt angle was about 15 degrees.
【0130】[0130]
【化44】 [Chemical 44]
【0131】[0131]
【化45】 [Chemical formula 45]
【0132】実施例5
実施例4で用いたクロロホルム溶液から溶媒として用い
たクロロホルムを蒸発させて得られたポリマー組成物を
DSC測定し、図4のチャートを得た。液晶相の下には
唯一ガラス相のみを持ち、結晶相は見られなかった。Example 5 The chloroform solution used in Example 4 was used as a solvent.
The polymer composition obtained by evaporating chloroform was subjected to DSC measurement to obtain the chart in FIG. There was only a glass phase below the liquid crystal phase, and no crystal phase was found.
【0133】実施例6
式(4)のホメオトロピック配向性ポリマーと式(5)
のホモジニアス配向性ポリマーを酸クロライド法により
合成し、これらを1:9または2:8の重量比で混合
し、テトラクロロエタンとフェノールの混合溶媒(4:
6重量比)に溶解し、それぞれ15wt%のポリマー溶
液を調製した。ラビング処理をしたポリビニルアルコー
ル膜付きガラス基板上に塗布、乾燥、熱処理して、チル
ト配向した厚さ約4μmのポリマーの膜を得た。式
(4):式(5)が9:1の時、見かけのチルト角は1
0度、式(4):式(5)=8:2の時、見かけのチル
ト角は17度であった。Example 6 Homeotropically oriented polymer of formula (4) and formula (5)
Of the homogeneously oriented polymer of Example 1 was synthesized by an acid chloride method, and these were mixed at a weight ratio of 1: 9 or 2: 8, and a mixed solvent of tetrachloroethane and phenol (4:
6 wt%) to prepare polymer solutions of 15 wt% each. A glass substrate with a polyvinyl alcohol film that had been subjected to a rubbing treatment was applied, dried and heat-treated to obtain a tilt-oriented polymer film having a thickness of about 4 μm. When formula (4): formula (5) is 9: 1, the apparent tilt angle is 1
The apparent tilt angle was 17 ° when 0 ° and the formula (4): formula (5) = 8: 2.
【0134】[0134]
【化46】 [Chemical formula 46]
【0135】[0135]
【化47】 [Chemical 47]
【0136】実施例7
式(6)のポリマーを合成し、フリントガラス上に配向
させたところホメオトロピック配向が得られた。このサ
ンプルを屈折計で測定し、ne=1.74、no=1.
54を得た。よって、複屈折Δn=0.20と見積もら
れた。Example 7 A polymer of the formula (6) was synthesized and aligned on a flint glass to obtain homeotropic alignment. This sample was measured with a refractometer, ne = 1.74, no = 1.
54 was obtained. Therefore, it was estimated that the birefringence Δn = 0.20.
【0137】また、式(7)のポリマーはホモジニアス
性の配向挙動をとるポリマーであったが、ラビングポリ
イミド膜を有するフリントガラス上にこのポリマーを配
向させたところ、モノドメインなホモジニアス配向が得
られた。ne=1.76、no=1.57、Δn=0.
19であった。Further, the polymer of the formula (7) was a polymer having a homogeneous orientation behavior, but when the polymer was oriented on a flint glass having a rubbing polyimide film, a monodomain homogeneous orientation was obtained. It was ne = 1.76, no = 1.57, Δn = 0.
It was 19.
【0138】式(6)と式(7)の重量比で1:1の組
成物をラビングポリイミド膜を有するガラス基板に配向
させたところ透明な膜が得られ、厚みd=5.2μm
で、リターデーションΔnd=0.53μmであった。
これより、見かけのΔnは0.10と見積もられ、この
組成物を形成する式(6)、式(7)の個々のポリマー
の複屈折値よりも際だって小さいことがわかった。この
ことより、式(6)と式(7)からなる組成物がチルト
配向をしていることが示唆された。When a composition having a weight ratio of the formulas (6) and (7) of 1: 1 was oriented on a glass substrate having a rubbing polyimide film, a transparent film was obtained, and a thickness d = 5.2 μm.
The retardation Δnd was 0.53 μm.
From this, it was found that the apparent Δn was 0.10, which was significantly smaller than the birefringence values of the individual polymers of the formulas (6) and (7) forming this composition. From this, it was suggested that the composition represented by the formulas (6) and (7) had a tilt orientation.
【0139】[0139]
【化48】 [Chemical 48]
【0140】[0140]
【化49】 [Chemical 49]
【0141】実施例8
式(8)のホメオトロピック配向性ポリマー(2−メチ
ルブタンジオール単位はラセミ体)と式(9)のホモジ
ニアス配向性ポリマーを重量比3:2で溶融混合した組
成物を調製した。次いで組成物を260℃に加熱して、
ラビングポリイミド膜を有する高屈折率ガラス(n=
1.84)に溶融状態で塗布した後、空冷により配向固
定化して、厚さ10μmの透明なポリマーの膜を得た。
この試料の界面近傍の屈折率を屈折計で測定したとこ
ろ、ポリマーと空気界面付近のポリマーの屈折率は、面
内ではどの方向でもほぼ等しくn=1.57、厚み方向
ではn=1.72であった。一方、ポリイミドとポリマ
ーの界面ではラビング方向に平行な方向ではn=1.7
2、面内のラビング方向に垂直な方向ではn=1.5
7、また厚み方向ではn=1.57であった。このこと
から組成物は図5に示したような配向構造をとっている
ものと推定された。Example 8 A composition prepared by melt-mixing a homeotropically oriented polymer of the formula (8) (2-methylbutanediol unit is a racemic body) and a homogeneously oriented polymer of the formula (9) in a weight ratio of 3: 2. Prepared. Then the composition is heated to 260 ° C.,
High refractive index glass (n =
1.84) in a molten state and then air-cooled for orientation fixing to obtain a transparent polymer film having a thickness of 10 μm.
When the refractive index near the interface of this sample was measured by a refractometer, the refractive index of the polymer near the interface between the polymer and the air was almost equal in all directions in the plane, n = 1.57, and in the thickness direction, n = 1.72. Met. On the other hand, at the interface between polyimide and polymer, n = 1.7 in the direction parallel to the rubbing direction.
2. n = 1.5 in the direction perpendicular to the in-plane rubbing direction
7, and n = 1.57 in the thickness direction. From this, it was estimated that the composition had the oriented structure shown in FIG.
【0142】[0142]
【化50】 [Chemical 50]
【0143】[0143]
【化51】 [Chemical 51]
【図1】実施例3で用いた、リターデーションの測定法
を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method of measuring retardation used in Example 3.
【図2】図1の測定系を上から見たもので、各部材の軸
方位を示す。FIG. 2 is a top view of the measurement system of FIG. 1, showing the axial orientation of each member.
【図3】実施例3において、みかけのリターデーション
値と試料の傾き角の関係について測定した結果(実線)
と点線は比較例1のチルトしなかった試料についての測
定した結果(点線)を示すグラフである。FIG. 3 is a result of measuring the relationship between the apparent retardation value and the tilt angle of the sample in Example 3 (solid line).
And the dotted line are graphs showing the measurement results (dotted line) of the non-tilted sample of Comparative Example 1.
【図4】実施例4の組成物のDSCチャートである。FIG. 4 is a DSC chart of the composition of Example 4.
【図5】実施例8の配向構造の概念図である。5 is a conceptual diagram of an alignment structure of Example 8. FIG.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 1/00 - 101/16 C09K 19/02 C09K 19/38 G02F 1/13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C08L 1/00-101/16 C09K 19/02 C09K 19/38 G02F 1/13
Claims (10)
性高分子とホモジニアス配向性液晶性高分子からなる液
晶性高分子組成物。1. A liquid crystalline polymer composition comprising at least a homeotropic aligned liquid crystalline polymer and a homogeneous aligned liquid crystalline polymer.
しくはカイラルネマチック相をもち、液晶転移点以下の
温度でガラス状態になることを特徴とする請求項1記載
の液晶性高分子組成物。2. The liquid crystalline polymer composition according to claim 1, which has a nematic phase or a chiral nematic phase at a temperature equal to or higher than the liquid crystal transition point and becomes a glass state at a temperature equal to or lower than the liquid crystal transition point.
物からなり、当該組成物が液晶状態において形成した配The composition formed in the liquid crystal state.
向状態を固定化したものであることを特徴とする液晶表Liquid crystal table characterized by fixing the orientation state
示素子用光学フィルム。Optical film for display element.
配向状態を固定化したことを特徴とする請求項3記載の4. The alignment state is fixed, according to claim 3.
液晶表示素子用光学フィルム。Optical film for liquid crystal display devices.
物を配向基板上に配し、当該組成物の液晶転移点以上のThe composition is placed on an alignment substrate and the liquid crystal transition temperature of the composition is not less than
温度でネマチック相を形成した後、液晶転移点以下の温After forming a nematic phase at a temperature, the temperature below the liquid crystal transition point
度に冷却することによってガラス化し、当該ネマチックVitrified by cooling to the nematic
相を固定化したことを特徴とする液晶表示素子用光学フAn optical fiber for a liquid crystal display device characterized by fixing the phase
ィルム。Film.
基板のラビング方向に沿って傾け、当該フィルムのリタTilt along the rubbing direction of the substrate to
ーデーション値を測定した際、傾け角(θ)とリターデThe tilt angle (θ) and retardation
ーション値との関係が、傾け角が0度(θ=0度)に関Relationship with the orientation value is related to the tilt angle of 0 degree (θ = 0 degree).
し非対称な曲線関係が得られることを特徴とする請求項Asymmetric curve relationship is obtained.
5記載の液晶表示素子用光学フィルム。5. The optical film for a liquid crystal display device according to item 5.
率が当該方向に垂直な方向の屈折率よりも大きく、もうThe index is greater than the index of refraction in the direction perpendicular to that direction,
一方の界面側では面内の屈折率がどの方向でも等しいこOn one interface side, the in-plane refractive index is the same in all directions.
とを特徴とする請求項5又は6記載の液晶表示素子用光7. The light for a liquid crystal display element according to claim 5 or 6,
学フィルム。Science film.
して略平行方向に配向し、もう一方の界面側では液晶分And align in a substantially parallel direction, and the liquid crystal component on the other interface side.
子が基板に対して略垂直方向に配向していることを特徴Characteristic that the daughter is oriented substantially perpendicular to the substrate
とする請求項3乃至7のいずれか1項記載の液晶表示素The liquid crystal display element according to any one of claims 3 to 7.
子用光学フィルム。Optical film for children.
晶表示素子用光学フィルムと偏光板とからなることを特It consists of an optical film for crystal display element and a polarizing plate.
徴とする液晶表示素子用光学素子。Optical element for liquid crystal display element.
液晶表示素子用光学フィルムを少なくとも備えた液晶表A liquid crystal table including at least an optical film for a liquid crystal display device
示素子。Display element.
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