JP4320125B2 - 位相差膜 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶化合物を使用する位相差膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
位相差板は、偏光（直線偏光、円偏光、楕円偏光）を得るために用いられる光学要素である。位相差板は、無機材料（方解石、雲母、水晶）を薄く切り出した板や固有複屈折率が高いポリマーのフイルムを延伸した薄膜が用いられている。位相差板としては、波長の１／４に相当するレターデーションを有するλ／４板と、波長の１／２に相当するレターデーションを有するλ／２板が代表的である。λ／４板には、直線偏光を円偏光に変換する光学的機能がある。λ／２板には、直線偏光の偏光振動面を９０°変換する機能がある。
【０００３】
位相差板は、特定波長の光（単色光）に対して、必要な光学的機能を示すように設計されることが普通である。例えば、λ／４板あるいはλ／２板は一般に、特定の波長においてのみ、λ／４またはλ／２の位相差に調整されている。すなわち、位相差板は、位相差に波長分散性（波長依存性）があることが普通である。従って、そのような位相差板を可視光域の光が混在している白色光に使用すると、各波長での偏光状態の分布が生じ、有色の偏光が生じてしまう。また、λ／４板やλ／２板のような波長板の場合、必要とされる波長に調整した多数の位相差板を用意する必要がある。
【０００４】
特開平１０−６８８１６号および同１０−９０５２１号の各公報に、光学異方性を有する二枚の高分子フイルムを積層することにより得られる位相差板が開示されている。特開平１０−６８８１６号公報記載の位相差板は、複屈折光の位相差が１／４波長である１／４波長板と、複屈折光の位相差が１／２波長である１／２波長板とを、それらの光軸が交差した状態で貼り合わせている。特開平１０−９０５２１号公報記載の位相差板は、光学的位相差値が１６０〜３２０ｎｍである位相差板を少なくとも２枚、その遅相軸が互いに平行でも直交でもない角度になるように積層している。
特開平１１−５２１３１号公報に複屈折率Δｎの波長分散値α（α＝Δｎ（４５０ｎｍ）／Δｎ（６５０ｎｍ））の関係がαＡ＜αＢである複屈折媒体の各遅相軸を直交する方位に積層し、複屈折媒体のうち少なくとも一つがホモジニアス配向した分子配向状態にある液晶化合物からなり、各複屈折媒体の位相差Ｒの関係がＲA＞ＲBであり、波長分散値αが１より小さい積層型位相差板が開示されている。いずれの公報に記載の位相差板も、具体的には、二枚の複屈折媒体の積層体からなる。
【０００５】
以上の各公報に記載の方法を採用することにより、広い波長領域でλ／４を達成できる。
しかしながら、特開平１０−６８８１６号および同１０−９０５２１号の各公報記載の位相差板の製造では、二枚の高分子フイルムの光学的向き（光軸や遅相軸）を調節するためには、煩雑な製造工程を必要とする。高分子フイルムの光学的向きは、一般にシート状あるいはロール状フイルムの縦方向または横方向に相当する。シートあるいはロールの斜め方向に光軸や遅相軸を有する高分子フイルムは、工業的な生産が難しい。そして、特開平１０−６８８１６号および同１０−９０５２１号の各公報記載の発明では、二つの高分子フイルムの光学的向きを平行でも直交でもない角度に設定する。従って、特開平１０−６８８１６号および同１０−９０５２１号の各公報記載の位相差板を製造するためには、二種類の高分子フイルムを所定の角度にカットして、得られるチップを貼り合わせる必要がある。チップの貼り合わせで位相差板を製造しようとすると、処理が煩雑であり、軸ズレによる品質低下が起きやすく、歩留まりが低下し、コストが増大し、汚染による劣化も起きやすい。また、高分子フイルムでは、光学的位相差値を厳密に調節することも難しい。特開平１１−５２１３１号公報に記載の発明においても、少なくとも一つの複屈折媒体にホモジニアス配向した液晶化合物を用いているものの、二種の複屈折媒体を遅相軸を直交する方位に積層する必要があり、同様に煩雑な製造工程を必要とする。さらに、近年、反射型液晶表示装置に用いる位相差板の薄層化が求められており、積層型の位相差板は膜厚の観点からその改良が望まれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ある波長域において波長によらず一様な位相差を発生するような波長分散性を有し、かつ塗布により容易に製造できる薄層位相差膜を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記（１）〜（６）の位相差膜により達成された。
（１）後述する式（ＩＡ）で表される二種類以上のメソゲン基を有する化合物と棒状液晶化合物とを含む液晶層を有し、棒状液晶化合物がホモジニアス配向しており、メソゲン基を有する化合物の少なくとも一種類のメソゲン基が、棒状液晶化合物の光軸方向に対してフイルム面内で４５乃至９０度の方向に配向していることを特徴とする位相差膜。
【０００８】
（２）Ｃｙ ^５ およびＣｙ ^７ がフェニレンである（１）に記載の位相差膜。
【０００９】
（３）二種類以上のメソゲン基を有する化合物が、後述する式（IIＡ）で表される（１）に記載の位相差膜。
【００１０】
なお、後述する式（ＩＡ）および式（IIＡ）は、式（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（IIａ）および（IIｂ）を引用しながら説明する。
【００１１】
（４）棒状液晶化合物が、配向している状態のまま重合している（１）に記載の位相差膜。
（５）二種類以上のメソゲン基を有する化合物が、配向している状態のまま重合している（１）に記載の位相差膜。
（６）波長６５０ｎｍで測定した複屈折率に対する波長４５０ｎｍで測定した複屈折率の比が、０．５０乃至０．９５である（１）に記載の位相差膜。
【００１２】
【発明の効果】
棒状液晶化合物をホモジニアス配向させた液晶層を有する位相差膜では、光の波長が短くなるに従って、光学的位相差（レタデーション）が大きくなる。
本発明者の研究の結果、棒状液晶化合物をホモジニアス配向させた液晶層に、二種類以上のメソゲン基を有する化合物を添加し、二種類以上のメソゲン基を有する化合物の少なくとも一つのメソゲン基を液晶層のホモジニアス配向の遅相軸に対してフイルム面内の４５度から９０度の方向に配向させると、光の波長が長くなるに従って、光学的位相差（レタデーション）が大きくなることが判明した。すなわち、光学的位相差の波長分散性を調整し、入射する光線波長が長いほど大きな位相差を生じる広帯域位相差板を得ることができる。
棒状液晶化合物より生じる位相差は、ホモジニアス配向の遅相軸に対して４５度から９０度の方向に配向させたメソゲン基によって生じる位相差の遅相軸直交成分と遅相軸平行成分との差により打ち消される。従って、遅相軸に対して４５度から９０度の方向に配向させたメソゲン基によって生じる位相差の波長分散が相対的に該棒状液晶化合物より生じる位相差の波長分散より大きければ、短波長で生じる位相差ほど打ち消される位相差量が大きくなり、入射する光線波長が長いほど大きな位相差を生じる広帯域位相差板が実現される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［二種類以上のメソゲン基を有する化合物］
メソゲン（mesogen ）基のメソゲンは、中間相（＝液晶相）形成分子（液晶辞典、日本学術振興会、情報科学用有機材料第１４２委員会、液晶部会編、１９８９年）とも称され、液晶性分子構造とほぼ同義である。
本発明では、棒状液晶におけるメソゲン基（棒状液晶の液晶性に関する分子構造）を採用することが好ましい。棒状液晶におけるメソゲン基については、各種文献（例えば、Flussige Kristalle in Tabellen誌、VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig（１９８４年）、第２巻）に記載がある。
メソゲン基の例には、ビフェニル、フェニルシクロヘキシル、シクロヘキシルフェニル、フェニルオキシカルボニルフェニル、フェニルカルボニルオキシフェニル、フェニルオキシカルボニルシクロヘキシル、シクロヘキシルカルボニルオキシフェニル、フェニルカルボニルオキシフェニルオキシカルボニルフェニル、フェニルカルボニルオキシフェニルオキシカルボニルフェニル、フェニルカルボニルオキシシクロヘキシルオキシカルボニルフェニル、フェニルオキシカルボニルシクロヘキシルカルボニルオキシフェニル、フェニルカルボニルオキシフェニルアミノカルボニルフェニル、フェニルエテニレンフェニル、フェニルエチニレンフェニル、フェニルエチニレンフェニルエチニレンフェニル、フェニルエテニレンカルボニルオキシビフェニルおよびフェニルエテニレンオキシフェニルエチニレンフェニルが含まれる。
【００１４】
メソゲン基（メソゲン基を構成するベンゼン環やシクロヘキサン環）は、置換基を有していてもよい。置換基としては、後述する重合性基（Ｑ）が好ましい。
二種類のメソゲン基の組み合わせとしては、一方のメソゲン基が、ビフェニル、フェニルシクロヘキシル、シクロヘキシルフェニル、フェニルオキシカルボニルフェニル、フェニルカルボニルオキシフェニル、フェニルオキシカルボニルシクロヘキシル、シクロヘキシルカルボニルオキシフェニル、フェニルカルボニルオキシフェニルオキシカルボニルフェニル、フェニルカルボニルオキシフェニルオキシカルボニルフェニル、フェニルカルボニルオキシシクロヘキシルオキシカルボニルフェニル、フェニルオキシカルボニルシクロヘキシルカルボニルオキシフェニルおよびフェニルカルボニルオキシフェニルアミノカルボニルフェニルからなる群より選ばれ、他方のメソゲン基が、フェニルエテニレンフェニル、フェニルエチニレンフェニル、フェニルエチニレンフェニルエチニレンフェニル、フェニルエテニレンカルボニルオキシビフェニルおよびフェニルエテニレンオキシフェニルエチニレンフェニルからなる群より選ばれることが特に好ましい。
【００１５】
二種類以上のメソゲン基を有する化合物は、二種類以上のメソゲン基をそれぞれ二つずつ有することが特に好ましい。
二種類以上のメソゲン基を有する化合物は、下記式（Ｉａ）または（Ｉｂ）で表されることが好ましい。
【００１６】
【化３】

【００１７】
式（Ｉａ）および（Ｉｂ）において、Ｌ¹ 、Ｌ² 、Ｌ³ およびＬ⁴ は、それぞれ独立に、アルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基である。アルキレン基の炭素原子数は、１乃至６であることが好ましい。
組み合わせからなる二価の連結基の例を、以下に示す。左側が分子構造の中心の炭素原子に結合し、右側がＣｙ¹ 、Ｃｙ² 、Ｃｙ³ またはＣｙ⁴ に結合する。
Ｌ１：−アルキレン基−Ｏ−
Ｌ２：−アルキレン基−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ３：−アルキレン基−ＣＯ−Ｏ−
Ｌ４：−ＣＯ−Ｏ−
Ｌ５：−ＮＨ−ＣＯ−
【００１８】
式（Ｉａ）および（Ｉｂ）において、Ｃｙ¹ 、Ｃｙ² 、Ｃｙ³ およびＣｙ⁴ は、それぞれ独立に、二価の環状基である。環状基の環は、５員環、６員環または７員環であることが好ましく、５員環または６員環であることがさらに好ましく、６員環であることが最も好ましい。環状基の環は、芳香族環、脂肪族環または複素環である。芳香族環または脂肪族環が好ましく、芳香族環がさらに好ましい。環状基の環に他の環（芳香族環、脂肪族環または複素環）が縮合していてもよい。ただし、環状基の環は、単環であることが最も好ましい。環状基の環は、置換基を有していてもよい。ただし、Ｃｙ¹ 、Ｃｙ² 、Ｃｙ³ およびＣｙ⁴ の環は、無置換であることが好ましい。
【００１９】
式（Ｉａ）および（Ｉｂ）において、Ｌ⁵ 、Ｌ⁶ 、Ｌ⁷ およびＬ⁸ は、それぞれ独立に、単結合またはアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基である。アルキレン基の炭素原子数は、１乃至６であることが好ましい。アルケニレン基およびアルキニレン基の炭素原子数は、２乃至６であることが好ましい。
組み合わせからなる二価の連結基の例を、以下に示す。左側がＣｙ¹ 、Ｃｙ² 、Ｃｙ³ またはＣｙ⁴ に結合し、右側がＣｙ⁵ 、Ｃｙ⁶ 、Ｃｙ⁷ またはＣｙ⁸ に結合する。
Ｌ１１：−ＣＯ−Ｏ−
Ｌ１２：−Ｏ−ＣＯ−、
【００２０】
式（Ｉａ）および（Ｉｂ）において、Ｃｙ⁵ 、Ｃｙ⁶ 、Ｃｙ⁷ およびＣｙ⁸ は、それぞれ独立に、一価の環状基である。環状基の環は、５員環、６員環または７員環であることが好ましく、５員環または６員環であることがさらに好ましく、６員環であることが最も好ましい。環状基の環は、芳香族環、脂肪族環または複素環である。芳香族環または脂肪族環が好ましく、芳香族環がさらに好ましい。環状基の環に他の環（芳香族環、脂肪族環または複素環）が縮合していてもよい。ただし、環状基の環は、単環であることが最も好ましい。環状基の環は、置換基を有していてもよい。
【００２１】
置換基の例には、シアノ、脂肪族基、芳香族基、−Ｏ−Ｒ、−ＣＯ−Ｒ、−Ｏ−ＣＯ−Ｒおよび−ＣＯ−Ｏ−Ｒが含まれる。Ｒは、脂肪族基または芳香族基である。
脂肪族基は、アルキル基、置換アルキル基、アルケニル基、置換アルケニル基、アルキニル基および置換アルキニル基を含む。アルキル基の炭素原子数は、１乃至６であることが好ましい。アルケニル基およびアルキニル基の炭素原子数は２乃至６であることが好ましい。置換アルキル基のアルキル部分は、アルキル基と同様である。置換アルケニル基のアルケニル部分は置換アルケニル基と同様である。置換アルキニル基のアルキニル部分は、アルキニル基と同様である。置換アルキル基、置換アルケニル基および置換アルキニル基の置換基の例には、シアノ、芳香族基、−Ｏ−Ｒ、−ＣＯ−Ｒ、−Ｏ−ＣＯ−Ｒおよび−ＣＯ−Ｏ−Ｒが含まれる。Ｒは、脂肪族基または芳香族基である。
芳香族基は、アリール基および置換アリール基を含む。アリール基は、フェニルであることが好ましい。置換アリール基のアリール部分は、アリール基と同様である。置換アリール基の置換基の例には、シアノ、脂肪族基、芳香族基、−Ｏ−Ｒ、−ＣＯ−Ｒ、−Ｏ−ＣＯ−Ｒおよび−ＣＯ−Ｏ−Ｒが含まれる。Ｒは、脂肪族基または芳香族基である。
【００２２】
式（Ｉａ）において、−Ｃｙ¹ −Ｌ⁵ −Ｃｙ⁵ 、−Ｃｙ² −Ｌ⁶ −Ｃｙ⁶ 、−Ｃｙ³ −Ｌ⁷ −Ｃｙ⁷ および−Ｃｙ⁴ −Ｌ⁸ −Ｃｙ⁸ のいずれか二つは互いに異なる。−Ｃｙ¹ −Ｌ⁵ −Ｃｙ⁵ と−Ｃｙ³ −Ｌ⁷ −Ｃｙ⁷ とは、同一であることが好ましい。−Ｃｙ² −Ｌ⁶ −Ｃｙ⁶ と−Ｃｙ⁴ −Ｌ⁸ −Ｃｙ⁸ とは、同一であることが好ましい。−Ｃｙ¹ −Ｌ⁵ −Ｃｙ⁵ と−Ｃｙ³ −Ｌ⁷ −Ｃｙ⁷ とが同一であり、−Ｃｙ² −Ｌ⁶ −Ｃｙ⁶ と−Ｃｙ⁴ −Ｌ⁸ −Ｃｙ⁸ とが同一であり、それらが互いに異なることが最も好ましい。
式（Ｉｂ）において、−Ｃｙ¹ −Ｌ⁵ −Ｃｙ⁵ 、−Ｃｙ² −Ｌ⁶ −Ｃｙ⁶ および−Ｃｙ³ −Ｌ⁷ −Ｃｙ⁷ のいずれか二つは互いに異なる。−Ｃｙ¹ −Ｌ⁵ −Ｃｙ⁵ と−Ｃｙ³ −Ｌ⁷ −Ｃｙ⁷ とが同一であり、それらは、−Ｃｙ² −Ｌ⁶ −Ｃｙ⁶ と異なることが好ましい。
【００２３】
二種類以上のメソゲン基を有する化合物は、さらに重合性基を有することが好ましい。二種類以上のメソゲン基と重合性基とを有する化合物は、下記式（IIａ）または（IIｂ）で表されることが好ましい。
【００２４】
【化４】

【００２５】
式（IIａ）および（IIｂ）において、Ｌ¹ 、Ｌ² 、Ｌ³ およびＬ⁴ は、それぞれ独立に、アルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基である。二価の連結基の定義および例は、式（Ｉａ）および（Ｉｂ）におけるＬ¹ 、Ｌ² 、Ｌ³ およびＬ⁴ と同様である。
【００２６】
式（IIａ）および（IIｂ）において、Ｃｙ¹ 、Ｃｙ² 、Ｃｙ³ 、Ｃｙ⁴ 、Ｃｙ⁵ およびＣｙ⁷ は、それぞれ独立に、二価の環状基である。二価の環状基の定義および例は、式（Ｉａ）および（Ｉｂ）におけるＣｙ¹ 、Ｃｙ² 、Ｃｙ³ およびＣｙ⁴ と同様である。
【００２７】
式（IIａ）および（IIｂ）において、Ｌ⁵ 、Ｌ⁶ 、Ｌ⁷ およびＬ⁸ は、それぞれ独立に、単結合またはアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基である。二価の連結基の定義および例は、式（Ｉａ）および（Ｉｂ）におけるＬ⁵ 、Ｌ⁶ 、Ｌ⁷ およびＬ⁸ と同様である。
【００２８】
式（IIａ）および（IIｂ）において、Ｃｙ⁶ およびＣｙ⁸ は、それぞれ独立に、一価の環状基である。一価の環状基の定義および例は、式（Ｉａ）および（Ｉｂ）におけるＣｙ⁵ 、Ｃｙ⁶ 、Ｃｙ⁷ およびＣｙ⁸ と同様である。
【００２９】
式（IIａ）および（IIｂ）において、Ｌ⁹ およびＬ¹⁰は、それぞれ独立に、単結合またはアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基である。
組み合わせからなる二価の連結基の例を、以下に示す。左側がＣｙ⁵ またはＣｙ⁷ に結合し、右側がＱ¹ またはＱ² に結合する。
Ｌ２１：−Ｏ−アルキレン基−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ２２：−Ｏ−ＣＯ−アリーレン基−Ｏ−アルキレン基−Ｏ−ＣＯ−
Ｌ２３：−ＣＯ−Ｏ−アリーレン基−Ｏ−アルキレン基−Ｏ−ＣＯ−
【００３０】
式（IIａ）および（IIｂ）において、Ｑ¹ およびＱ² は、それぞれ独立に、重合性基である。重合性基の例を以下に示す。
【００３１】
【化５】

【００３２】
重合性基は、不飽和重合性基（Ｑ１〜Ｑ７）、エポキシ基（Ｑ８）またはアジリジニル基（Ｑ９）が好ましく、不飽和重合性基がさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基（Ｑ１〜Ｑ６）が最も好ましい。
【００３３】
下記式（ＩＡ）で表される化合物も好ましい。
【００３４】
【化６】

【００３５】
式（ＩＡ）において、Ｌ¹ 、Ｌ² 、Ｌ³ およびＬ⁴ は、それぞれ独立に、アルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基である。二価の連結基の定義および例は、式（Ｉａ）および（Ｉｂ）におけるＬ¹ 、Ｌ² 、Ｌ³ およびＬ⁴ と同様である。
【００３６】
式（ＩＡ）において、Ｃｙ^１、Ｃｙ^２、Ｃｙ^３ およびＣｙ^４ は、フェニレンであり、Ｃｙ^５およびＣｙ^７は、それぞれ独立に、フェニレンまたはシクロヘキシレンである。
【００３７】
式（ＩＡ）において、Ｌ^５ 、Ｌ ^７ 、Ｌ ^９およびＬ^１０は、それぞれ独立に、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−であり、Ｌ ^６ およびＬ ^８ は、−Ｃ≡Ｃ−である。
【００３８】
式（ＩＡ）において、Ｃｙ^６、Ｃｙ^８、Ｃｙ^９ およびＣｙ^１０は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいフェニルである。
【００３９】
下記式（IIＡ）で表される化合物は、特に好ましい。
【００４０】
【化７】

【００４１】
式（IIＡ）において、Ｌ¹ 、Ｌ² 、Ｌ³ およびＬ⁴ は、それぞれ独立に、アルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基である。二価の連結基の定義および例は、式（Ｉａ）および（Ｉｂ）におけるＬ¹ 、Ｌ² 、Ｌ³ およびＬ⁴ と同様である。
【００４２】
式（IIＡ）において、Ｃｙ^１、Ｃｙ^２、Ｃｙ^３、Ｃｙ^４、Ｃｙ^５、Ｃｙ^７、Ｃｙ^９およびＣｙ^１０は、フェニレンである。
【００４３】
式（IIＡ）において、Ｌ^５ 、Ｌ ^７ 、Ｌ ^９およびＬ^１０は、それぞれ独立に、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−であり、Ｌ ^６ およびＬ ^８ は、−Ｃ≡Ｃ−である。
【００４４】
式（IIＡ）において、Ｃｙ^６およびＣｙ^８は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいフェニルである。
【００４５】
式（IIＡ）において、Ｌ^１１およびＬ^１２は、−Ｏ−アルキレン基−Ｏ−ＣＯ−（左側がＣｙ ^９ またはＣｙ ^１０ に結合し、右側がＱ ^１ またはＱ ^２ に結合する）である。
【００４６】
式（IIＡ）において、Ｑ^１およびＱ^２は、それぞれ独立に、−ＣＨ＝ＣＨ _２ または−Ｃ（−ＣＨ _３ ）＝ＣＨ _２ である。
【００４７】
以下に、二種類以上のメソゲン基を有する化合物の例を示す。なお、（１）〜（３）、（７）および（８）は、参考例である。
【００４８】
【化８】

【００４９】
【化９】

【００５０】
【化１０】

【００５１】
【化１１】

【００５２】
【化１２】

【００５３】
【化１３】

【００５４】
【化１４】

【００５５】
【化１５】

【００５６】
二種類以上のメソゲン基を有する化合物は、一般的な合成方法を応用して合成することができる。例えば、１）最初に出発原料の官能基変換により二種類以上のメソゲン基の一つを導入した後、同様に官能基変換により他のメソゲン基を続けて導入する順次導入法、２）出発原料の官能基変換により同時に二種類以上のメソゲン基を導入する同時導入法、あるいは３）順次導入法と同時導入法との併用法を採用できる。
【００５７】
［合成例１］
化合物（１）の合成
２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−ブロモプロパン２．５９ｇとトリエチルアミン２．０２ｇとをＴＨＦ５０ｍｌに溶解し、アセチルクロリド１．５７ｇを加え、室温で６時間攪拌した。反応液に酢酸エチルを加え、有機相を水で洗浄した後に、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下で濃縮した。次に、残留物をＤＭＦ５０ｍｌに溶解し、炭酸カリウム７．５ｇ、ヨウ化ナトリウム０．２ｇ、１−（４−ヒドロキシフェニル）−２−フェニルエチン３．８８ｇを加え、１００℃で６時間攪拌した後、反応液を水に加え、室温で１時間攪拌し、酢酸エチルで抽出しうた。有機相を見ずで洗浄した後に、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下で濃縮した。次に、残留物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−ビス（４−（２−フェニルエチニル）フェニルオキシ）プロパン０．５２ｇを得た。
得られた２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−ビス（４−（２−フェニルエチニル）フェニルオキシ）プロパン０．４９ｇをＴＨＦ１０ｍｌに溶解し、トリエチルアミン０．２２ｇおよび４，４’−ビフェニルカルボン酸クロリド０．４３ｇを加え、乾留条件で６時間攪拌した。反応液に酢酸エチルを加え、有機相を水で洗浄した後に硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下で濃縮した。残留物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、化合物（１）０．２０ｇを得た。
【００５８】
［合成例２］
化合物（７）の合成
４−（２−フェニルエチニル）フェニル安息香酸２．２２ｇ、アスパラギン酸ジメチルエステルの塩酸塩１．９７ｇを、ＤＭＦ１０ｍｌに溶解し、ジシクロヘキシルカルボジイミド２．０６ｇ、ジイソプロピルエチルアミン１．２９ｇを加え、室温で６時間攪拌した。反応液を濾過した後に、濾液に酢酸エチルを加え、有機相を１０％クエン酸水溶液で洗浄し、続けて１Ｎ炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下で濃縮した。残留物をＴＨＦ２０ｍｌに溶解し、エタノール２０ｍｌと２Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を加え、５０℃で６時間攪拌した。反応液を酢酸エチルで洗い、塩酸を加えて酸性とし、得られた固体を濾取した。得られた固体をＤＭＦに溶解し、ジシクロヘキシルカルボジイミド４．１２ｇ、ジイソプロピルエチルアミン２．５８ｇ、４，４’−ヒドロキシビニフェニルを加え、室温で６時間攪拌した。反応液を濾過した後に、濾液に酢酸エチルを加え、有機相を１０％クエン酸水溶液で洗浄し、続けて１Ｎ炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、減圧下で濃縮した。残留物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、化合物（７）２．６ｇを得た。
【００５９】
化合物（２）〜（６）は、合成例１を参照して合成できる。
化合物（８）は、合成例２を参照して合成できる。
二種類以上のメソゲン基を有する化合物を、二種類以上併用してもよい。
二種類以上のメソゲン基を有する化合物は、液晶層に含まれる棒状液晶化合物のホモジニアス配向を乱さない範囲の添加量で使用する。二種類以上のメソゲン基を有する化合物の使用量は、棒状液晶化合物の１乃至３５質量％であることが好ましく、１乃至２０質量％であることがさらに好ましい。
【００６０】
［棒状液晶化合物］
液晶層は、二種類以上のメソゲン基を有する化合物に加えて、棒状液晶化合物を含む。棒状液晶化合物については、季刊化学総説 第２２巻 液晶の化学（１９９４年）日本化学会編の第４章、第７章，第１０章、および液晶デバイスハンドブック 日本学術振興会第１４２委員会編の第３章に記載がある。棒状液晶性化合物のメソゲン基は、二種類以上のメソゲン基を有する化合物の一つのメソゲン基と同一または類似の基であることが好ましい。
棒状液晶性化合物は、重合性基を有することが好ましい。重合性基を有する棒状液晶化合物については、液晶便覧、丸善、東京（２０００年）の第３章に記載がある。棒状液晶性分子は二つの重合性基を有し、二つの重合性基が棒状構造の両端に結合していることが好ましい。
【００６１】
重合性基の例は、二種類以上のメソゲン基を有する化合物の重合性基の例（Ｑ１〜Ｑ１７）と同様である。棒状液晶性化合物の重合性基は、二種類以上のメソゲン基を有する化合物の重合性基と、同一または類似の基であることが好ましい。重合性基は、不飽和重合性基（Ｑ１〜Ｑ７）、エポキシ基（Ｑ８）またはアジリジニル基（Ｑ９）が好ましく、不飽和重合性基がさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基（Ｑ１〜Ｑ６）が最も好ましい。
以下に、棒状液晶化合物の例を示す。
【００６２】
【化１６】

【００６３】
【化１７】

【００６４】
【化１８】

【００６５】
【化１９】

【００６６】
二種類以上の棒状液晶化合物を併用してもよい。
棒状液晶化合物の使用量（実質的には液晶層の厚さに相当）は、液晶層が必要とする光学異方性（レターデーション）に応じて決定する。
【００６７】
［位相差膜］
位相差膜は、例えば、（１）支持体上に、二種類以上のメソゲン基を有する化合物と棒状液晶化合物と含む組成物を塗布し、そして、（２）それらを配向させることにより製造できる。
組成物には、二種類以上のメソゲン基を有する化合物と棒状液晶化合物とに加えて、各種添加剤（例、重合開始剤、重合禁止剤、光増感剤、架橋剤）を加えることができる。
支持体としては、一般に、ガラス板またはポリマーフイルムが用いられる。支持体に反射膜を設けてもよい。
【００６８】
二種類以上のメソゲン基を有する化合物と棒状液晶化合物とは、一般に、支持体上に設けられる配向膜を用いて配向させる。配向膜としては、ポリイミド系配向膜およびポリビニルアルコール系配向膜が代表的である。配向膜は、組成物の処理前にラビング処理を行うことにより、配向方向を決定する。
組成物の塗布は、公知の方法（例、カーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法、印刷コーティング法）により実施できる。
【００６９】
以上のように、二種類以上のメソゲン基を有する化合物と棒状液晶化合物とを含む液晶層を形成することで、棒状液晶化合物をホモジニアス配向させ、、メソゲン基を有する化合物の少なくとも一種類のメソゲン基を、棒状液晶化合物の光軸方向に対してフイルム面内で４５乃至９０度の方向に配向させることができる。
二種類以上のメソゲン基を有する化合物と棒状液晶化合物とを、以上のように配向させることで、波長６５０ｎｍで測定した複屈折率（Δｎ６５０）に対する波長４５０ｎｍで測定した複屈折率（Δｎ４５０）の比（Δｎ４５０／Δｎ６５０）を、０．５０乃至０．９５の範囲に調節することができる。すなわち、本発明の位相差膜を用いると、波長の増加に伴って複屈折率を増加させることができる。従って、本発明の位相差膜は、広い波長領域でλ／４またはλ／２を達成することができる。
【００７０】
二種類以上のメソゲン基を有する化合物または棒状液晶化合物（好ましくは両方）が重合性基を有する場合は、配向状態を固定するため、配向処理の後で重合させることが好ましい。重合反応は、熱重合または光重合であることが好ましく、光重合であることがさらに好ましく、紫外線による光重合であることが最も好ましい。
なお、重合により配向状態を固定すれば、形成された液晶層を、配向膜または支持体から剥離しても配向状態を維持することができる。よって、配向膜および支持体は、位相差膜の製造において必須ではあるが、位相差膜そのものにおいて必須ではない。
【００７１】
【実施例】
［実施例１］
（位相差膜の製造）
市販のポリイミド配向膜（ＳＥ−１５０、日産化学（株）製）を設けたガラス基板に、ラビング処理を施した後、下記の組成の塗付液をスピンコート法により塗布した。そして、連続的に乾燥および加熱（配向熟成）し、さらに紫外線を照射して、厚さ３．４μｍの位相差膜を作成した。
【００７２】

【００７３】
（位相差の測定）
４００ｎｍから６５０ｎｍの波長範囲において、作製した位相差膜の位相差を測定機（ＫＯＢＲＡ、王子計測機器（株）製）を用いての光学的位相差を測定した。結果を図１に示す。なお、波長６５０ｎｍで測定した複屈折率（Δｎ６５０）に対する波長４５０ｎｍで測定した複屈折率（Δｎ４５０）の比（Δｎ４５０／Δｎ６５０）は、０．９２であった。
図１に示される結果から明らかなように、作製した位相差膜は、広い波長領域でλ／４に近似するレターデーション値を示した。すなわち、作製した位相差膜は、広帯域λ／４板として使用することができる。
【００７４】
（メソゲン基の配向確認）
ガラス基板からなる支持体を、シリコン基板からなる支持体に変更した以外は、同様にして位相差膜を作成した。得られた位相差膜の偏光赤外吸収を、赤外線測定期（ＩＲ−９１０、日本分光（株）製）を用いて測定した。その結果、化合物（６）のフェニルエチニルフェニル基が、ホモジニアス配向している棒状液晶性化合物（Ｎ１６）の光軸方向（棒状分子構造の長軸方向）に対して４５〜９０度の範囲に配向していることが確認された。
【００７５】
［実施例２］
（位相差膜の製造）
市販のポリイミド配向膜（ＳＥ−１５０、日産化学（株）製）を設けたガラス基板に、ラビング処理を施した後、実施例１で用いた組成の塗付液をスピンコート法により塗布した。そして、連続的に乾燥および加熱（配向熟成）し、さらに紫外線を照射して、厚さ６．４μｍの位相差膜を作成した。
【００７６】
（位相差の測定）
４００ｎｍから６５０ｎｍの波長範囲において、作製した位相差膜の位相差を測定機（ＫＯＢＲＡ、王子計測機器（株）製）を用いての光学的位相差を測定した。結果を図２に示す。なお、波長６５０ｎｍで測定した複屈折率（Δｎ６５０）に対する波長４５０ｎｍで測定した複屈折率（Δｎ４５０）の比（Δｎ４５０／Δｎ６５０）は、０．８２であった。
図２に示される結果から明らかなように、作製した位相差膜は、広い波長領域でλ／２に近似するレターデーション値を示した。すなわち、作製した位相差膜は、広帯域λ／２板として使用することができる。
【００７７】
（メソゲン基の配向確認）
ガラス基板からなる支持体を、シリコン基板からなる支持体に変更した以外は、同様にして位相差膜を作成した。得られた位相差膜の偏光赤外吸収を、赤外線測定期（ＩＲ−９１０、日本分光（株）製）を用いて測定した。その結果、化合物（６）のフェニルエチニルフェニル基が、ホモジニアス配向している棒状液晶性化合物（Ｎ１６）の光軸方向（棒状分子構造の長軸方向）に対して４５〜９０度の範囲に配向していることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で作製した位相差膜の位相差を示すグラフである。
【図２】実施例２で作製した位相差膜の位相差を示すグラフである。

Claims (6)

1. 下記式（ＩＡ）で表される二種類以上のメソゲン基を有する化合物と棒状液晶化合物とを含む液晶層を有し、棒状液晶化合物がホモジニアス配向しており、メソゲン基を有する化合物の少なくとも一種類のメソゲン基が、棒状液晶化合物の光軸方向に対してフイルム面内で４５乃至９０度の方向に配向していることを特徴とする位相差膜：
   

   

   ［式中、Ｌ ^１ 、Ｌ ^２ 、Ｌ ^３ およびＬ ^４ は、それぞれ独立に、アルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であり：Ｃｙ ^１ 、Ｃｙ ^２ 、Ｃｙ ^３ およびＣｙ ^４ は、フェニレンであり；Ｃｙ ^５ およびＣｙ ^７ は、それぞれ独立に、フェニレンまたはシクロヘキシレンであり；Ｃｙ ^６ 、Ｃｙ ^８ 、Ｃｙ ^９ およびＣｙ ^１０ は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいフェニルであり；Ｌ ^５ 、Ｌ ^７ 、Ｌ ^９ およびＬ ^１０ は、それぞれ独立に、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−であり；そして、Ｌ ^６ およびＬ ^８ は、−Ｃ≡Ｃ−である］。
2. Ｃｙ ^５ およびＣｙ ^７ がフェニレンである請求項１に記載の位相差膜。
3. 二種類以上のメソゲン基を有する化合物が、下記式（IIＡ）で表される請求項１に記載の位相差膜：
   

   

   ［式中、Ｌ^１、Ｌ^２、Ｌ^３およびＬ^４は、それぞれ独立に、アルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＮＨ−およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であり：Ｃｙ^１、Ｃｙ^２、Ｃｙ^３ 、Ｃｙ^４ 、Ｃｙ ^５ 、Ｃｙ ^７ 、Ｃｙ ^９ およびＣｙ ^１０ は、フェニレンであり；Ｃｙ ^６ およびＣｙ ^８ は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいフェニルであり；Ｌ ^５ 、Ｌ ^７ 、Ｌ ^９ およびＬ ^１０ は、それぞれ独立に、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−であり；Ｌ ^６ およびＬ ^８ は、−Ｃ≡Ｃ−であり；Ｌ ^１１ およびＬ ^１２ は、−Ｏ−アルキレン基−Ｏ−ＣＯ−（左側がＣｙ ^９ またはＣｙ ^１０ に結合し、右側がＱ ^１ またはＱ ^２ に結合する）であり；そして、Ｑ ^１ およびＱ ^２ は、それぞれ独立に、−ＣＨ＝ＣＨ _２ または−Ｃ（−ＣＨ _３ ）＝ＣＨ _２ である］。
4. 棒状液晶化合物が、配向している状態のまま重合している請求項１に記載の位相差膜。
5. 二種類以上のメソゲン基を有する化合物が、配向している状態のまま重合している請求項１に記載の位相差膜。
6. 波長６５０ｎｍで測定した複屈折率に対する波長４５０ｎｍで測定した複屈折率の比が、０．５０乃至０．９５である請求項１に記載の位相差膜。

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