JP4441028B2

JP4441028B2 - Oriented film and multicolor reflector

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Publication number: JP4441028B2
Application number: JP35952899A
Authority: JP
Inventors: 昌宏吉岡; 秀作中野; 貞裕中西; 周望月
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2019-12-17
Also published as: JP2001172632A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コレステリック性液晶組成物、配向フィルムおよび多色反射板に関する。本発明のコレステリック性液晶組成物は、配向架橋処理されてモノドメイン配向フィルムとなり各種光学フィルム等に用いうる。特に、配向フィルムの調製にあたって、光学活性基の含有量を制御したモノドメイン配向フィルムは、多色反射板として有用である。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置と比較するとバックライトが不要であるという大きな特徴を有するため、当該表示装置を薄く、軽くすることが可能であり、しかもバックライトに必要な消費電力を削減することができる。かかる特徴は、液晶表示装置を備え、電源の容量が限られた携帯用の機器類、とりわけ携帯用のノートパソコンの表示装置としての利用価値か大きい。
【０００３】
この反射型表示装置においては、透過型液晶表示装置に準じてカラー表示化を達成することが要求されている。これまでは反射型表示装置においても透過型液晶表示装置で使用されているカラーフィルターを用いたカラー化技術が採用されていた。しかし、かかるカラー化技術を用いた反射型液晶表示装置は表示が暗く、視認性に乏しいものであることから、別個のカラー化技術が求められている。
【０００４】
このような反射型液晶表示装置における新たなカラー化技術としては、液晶の複屈折による着色変化（ＥＣＢモード）を利用したものが提案されている。しかしながら、このカラー化技術は、表示色やその色数が限定されていて、多色カラー性に乏しく、また色純度にも劣って鮮明性に乏しい難点があった。
【０００５】
一方、低分子量の液状コレステリック性液晶による選択反射性を利用したカラー化技術も提案されている（Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ：Ａｐｐl ．Ｐｈｙｓ．，ｖｏｌ．８，１４４１；１９７５）。しかしながら、このカラー化技術では、液状の液晶を用いるため、液晶表示装置が、液晶をガラス基板間等に挟持した構造となって重くて厚いものとなり、反射型の液晶表示装置には不向きであると共に、液晶の流動性が色区画の固定性を低下させ、また熱により色特性が変化しやすいという問題があった。
【０００６】
他方、リオトロビック型の液晶ポリマーをモノマーに溶解させて、それを温度制御下に活性光線を使用して重合固定化したフィルムも提案されている（特開昭５９−８３１１３号公報）。しかしながら、この技術では、色制御を温度によって行う必要があること、また液晶ポリマーがリオトロピック性のためにフィルム形成時に基板挟持構造とすることが必要であること等のため、赤色領域、緑色領域、青色領域等の色区画を微細化することが困難であると共に大面積化や量産化も困難であった。
【０００７】
上記の問題を解消すべく、特開平１０−５４９０５号公報には、シッフ塩基を有するコレステリック性液晶ポリマーに光酸発生剤を添加し、紫外線等の活性光線の照射にて発生した酸により、シッフ塩基を切断等してコレステリック性液晶ポリマーの面内でのコレステリックピッチを制御した多色反射板、並びにその製造方法が提案されている。この技術は、表示色や色数の制御が容易で色純度に優れ、反射型液晶表示装置における鮮明で豊富な多色カラーによる良視認性の表示が達成でき、しかも軽くて薄く、色区画の固定性に優れ、色特性が実用温度で変化しにくい光学素子を製造することができる。
【０００８】
しかしながら、上記多色化処理工程により、光学活性基の含有量を調整してコレステリック性液晶ポリマーの面内でのコレステリックピッチを制御して、十分な選択反射色を達成するためには、コレステリック性液晶ポリマーがシッフ塩基などの結合基を有することが不可欠ではあるものの、シッフ塩基などの結合基を有するコレステリック性液晶ポリマーは、加熱配向時における熱的安定性等の性質が十分でないため、多色反射板における一定の品質を保持することが難しい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、耐熱性に優れ、しかも多色反射板等に利用できるモノドメイン配向フィルムを形成しうるコレステリック性液晶組成物を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意研究した結果、以下に示すコレステリック性液晶組成物により、前記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、一般式（ａ）：
【化６】

（式中、Ｒ¹ は水素原子またはメチル基を、ＡおよびＤはそれぞれ独立して１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基を、Ｘはそれぞれ独立して−ＣＯＯ−基、−ＯＣＯ−基または−Ｏ−基を、Ｂは１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基、４，４’−ビフェニレン基または４，４’−ビシクロヘキシレン基を、ｇおよびｈはそれぞれ独立して２〜６の整数を示す。）で表される架橋型ネマチック性液晶モノマー（ａ）、
一般式（ｂ）：
【化７】

（式中、Ｒ¹ は水素原子またはメチル基を、ＡおよびＤはそれぞれ独立して１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基を、Ｘはそれぞれ独立して−ＣＯＯ−基、−ＯＣＯ−基または−Ｏ−基を、Ｊは活性光線により変性ないし失活しない光学活性基を、ｇおよびｈはそれぞれ独立して２〜６の整数を示す。）で表される架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）、および、
一般式（ｃ）：
【化８】

（式中、Ｒ¹ は水素原子またはメチル基を、ＡおよびＤはそれぞれ独立して１，４−フェニレン基または１，４−シクロヘキシレン基を、Ｘは−ＣＯＯ−基、−ＯＣＯ−基または−Ｏ−基を、Ｌは活性光線により変性ないし失活する光学活性基を、ｇは２〜６の整数を示す。）で表されるコレステリック性液晶モノマー（ｃ）を含有してなるコレステリック性液晶組成物、に関する。
【００１２】
前記本発明の液晶組成物は、ネマチック性液晶モノマー（ａ）が架橋型であることに加え、コレステリック性液晶モノマー（ｂ）も架橋型であり、配向後における後架橋によって、液晶性を維持した架橋形態の液晶ポリマーが得られることから、耐熱性が向上するため熱的安定性がよい。
【００１３】
また、前記架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）の光学活性基（Ｊ）は活性光線に対し安定なものであり、一方、コレステリック性液晶モノマー（ｃ）の光学活性基（Ｌ）は活性光線に対し活性で不安定なものである。このように発明の液晶組成物は、活性光線に対する安定性の異なる光学活性基によって、選択反射特性に関わる光学活性基の有効成分含有量の制御が可能であり、多色反射板等に利用できるモノドメイン配向フィルムを形成しうる。なお、前記一般式（ｂ）および一般式（ｃ）中の光学活性基に係わる変性ないし失活とは、光学活性基の結合基の切断や構造変化、異性化や転移などにより光学活性基がグランジャン配向における螺旋ピッチの形成に有効に寄与しない状態となることを意味する。
【００１４】
かかる本発明のコレステリック性液晶組成物は、たとえば、ガラス転移温度以上に加熱後冷却する方式にて配向処理でき、常法により架橋処理することにより液晶ポリマー化できる。したがって、従来のコレステリック性液晶組成物に準じ、低温で配向架橋処理により、耐熱性に優れる配向フィルムの大面積体も容易に効率よく製造することができる。また、本発明の液晶組成物、配向フィルムは、活性光線に対し活性で不安定な光学活性基の割合が制御されているため、雰囲気中や溶媒中の酸性不純物に対する安定性、溶液安定性にも優れる。
【００１５】
前記一般式（ｂ）において、Ｊ（活性光線により変性ないし失活しない光学活性基）は、一般式：
【化９】

（各式中、ｑ、ｒは０≦ｒ≦５、１≦ｑ≦６、かつｒ＋１≦ｑを満足する整数を示す。）で表される光学活性基（ｊ）のいずれかである。このような光学活性基（ｊ）は、活性光線に対して活性なシッフ塩基等の連結基を含まず、溶液安定性や配向時の熱的安定性に優れ、耐熱性が向上する。
【００１６】
また、一般式（ｃ）におけるＬ（活性光線により変性ないし失活する光学活性基）は、一般式：
【化１０】

（各式中、Ｒ² はフェニル基、ビフェニル基、１−ナフチル基または２−ナフチル基を示し、Ｒ³ はメチル基、フェニル基またはカルボキシメチル基を示し、Ｒ⁴ はメチル基、ベンジル基またはｔ−ブチル基を示す。＊は不斉炭素原子を示す。）で表される光学活性基（ｌ）のいずれかである。このような光学活性基（ｌ）により、光学活性基の有効成分含有量を容易に制御でき、選択反射特性を向上させうる。
【００１７】
本発明の配向フィルムは、前記コレステリック性液晶組成物に配向処理および架橋処理を施して得られるものである。配向フィルムはモノドメイン配向を有する。本発明の配向フィルムは、大面積のものを容易に効率よく製造でき、しかも架橋されているため耐熱性に優れている。
【００１８】
また、前記配向フィルムを多色反射板に適用するには、前記コレステリック性液晶組成物に、複数の領域ごとに制御された活性光線を順次又は同時に照射して、当該コレステリック性液晶組成物中の光学活性基の有効含有量が異なる複数の領域を形成し、その後又はそれと同時にコレステリック性液晶組成物を配向処理して前記領域ごとに反射波長の異なる反射領域を形成する多色化処理工程を行った後、さらに架橋処理を施す。かかる製造方法により、耐熱性に優れた多色反射板が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
前記架橋型ネマチック性液晶モノマー（ａ）、架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）、コレステリック性液晶モノマー（ｃ）は、任意の方法で合成できる。
【００２０】
以下に、下記式（α）で表わされる架橋型ネマチック性液晶モノマー（ａ）の合成例の一例を下記化１１に示す。
【００２１】
【化１１】

すなわち、４−（２−プロぺノイルオキシエトキシ）安息香酸２モル部に対しハイドロキノン１モル部を、ジシクロヘキシルカルボジイミド（式中、ＤＣＣ）およびジメチルアミノピリジン（式中、ＤＭＡＰ）触媒下でエステル化することにより、架橋型ネマチック性液晶モノマー（ａ）を合成できる。前記式（α）の構造は本発明における架橋型ネマチック性液晶モノマー（ａ）の一例であり、本発明における架橋型ネマチック性液晶モノマー（ａ）が前記式（α）に限定されるものではない。
【００２２】
なお、４−（２−プロペノイルオキシエトキシ）安息香酸の合成は、下記化１２に示す通りエチレンクロロヒドリンと４−ヒドロキシ安息香酸をヨウ化カリウムを触媒としてアルカリ水溶液中で加熱還流させて、ヒドロキシカルボン酸を得た後、それをアクリル酸と脱水反応させて得ることができる。
【００２３】
【化１２】

また、下記式（β）で表わされる架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）の合成例の一例を下記化１３に示す。
【００２４】
【化１３】

すなわち、４−（２−プロペノイルオキシエトキシ）安息香酸２モル部に対しイソソルビド１モル部を、ジシクロヘキシルカルボジイミドおよびジメチルアミノピリジン触媒下でエステル化することにより、架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）を合成できる。かかる前記式（β）の構造は本発明における架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）の一例であり、本発明における架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）が前記式（β）に限定されるものではない。
【００２５】
また、下記式（γ）で表わされるコレステリック性液晶モノマー（ｃ）の合成例の一例を下記化１４に示す。
【００２６】
【化１４】

すなわち、４−（２−プロペノイルオキシエトキシ）安息香酸と４位にシッフ塩基を介して光学活性基を有するフェノールを、ジシクロヘキシルカルボジイミドおよびジメチルアミノピリジン触媒下でエステル化することにより、目的のコレステリック性液晶モノマー（ｃ）を合成できる。かかる前記式（γ）の構造は本発明におけるコレステリック性液晶モノマー（ｃ）の一例であり、本発明におけるコレステリック性液晶モノマー（ｃ）が前記式（γ）に限定されるものではない。
【００２７】
なお、４位にシッフ塩基を介して光学活性基を有するフェノールは、例えば下記化１５のように、４−ヒドロキシベンズアルデヒドと（Ｓ）−（−）−１−フェニルエチルアミンをトルエン中で共沸脱水することにより得ることができる。
【化１５】

本発明のコレステリック性液晶組成物は、前記架橋型ネマチック性液晶モノマー（ａ）、架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）、コレステリック性液晶モノマー（ｃ）を含有してなるものである。なお、これら液晶モノマーは、それぞれ前記一般式で表されるものを２種以上混合して用いてもよい。
【００２８】
液晶組成物中、架橋型ネマチック性モノマー（ａ）の組成割合は、過少だと液晶性に乏しくなり、配向できないおそれがあるため、５０〜９５モル％程度とするのが好ましい。さらには、架橋型ネマチック性モノマー（ａ）の含有量は、６５〜９５モル％とするのがより好ましい。
【００２９】
また、液晶組成物中、架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）およびコレステリック性液晶モノマー（ｃ）の合計の割合は、架橋型ネマチック性モノマー（ａ）の残部となる。また、架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）およびコレステリック性液晶モノマー（ｃ）の組成比は、たとえば、作製する多色反射板の選択反射波長の制御範囲にもよるが、通常、（ｂ）：（ｃ）＝１０：９０〜９０：１０程度（モル比）、好ましくは２５：７５〜７５：２５の範囲である。コレステリック性液晶モノマー（ｃ）が過少の場合、単色用に用いる場合には特に問題はないが、選択反射光を多色化して用いる場合には選択反射波長を制御できる範囲が極端に小さくなり、多色反射板の作製上好ましくない。一方、過多になると、溶液安定性や熱的安定性に劣る光学活性基が選択反射波長制御後にも残存することとなり、好ましくない。
【００３０】
なお、本発明のコレステリック性液晶組成物は、前記液晶モノマー（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を各種用途に応じて適宜に選択し、上記方法に準じて合成してたものから調製するが、本発明の目的を損なわない範囲で、前記液晶モノマー以外の液晶モノマーや、液晶ポリマーを含有することができる。
【００３１】
本発明のコレステリック性液晶組成物は、配向処理および架橋処理が施されてモノドメイン配向を有する配向フィルムとなる。
【００３２】
配向処理は、従来の光学素子の形成に準じたは配向処理方法で行いうる。たとえば、コレステリック性液晶組成物の溶液を配向処理面上に展開して乾燥後、加熱処理して配向層を形成する。
【００３３】
前記の液晶組成物溶液の調製に際して用いる溶媒としては、前記液晶モノマー（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を溶解しうるものであれば特に限定はなく、このようなものを適宜に選択して用いることができるる。たとえば、１，１，２，２−テトラクロロエタン、シクロヘキサノン、塩化メチレン、クロロホルム、テトラヒドロフラン等があげられる。これらの溶媒は単独溶媒や混合溶媒として用いられる。
【００３４】
配向処理面としては、例えば低分子液晶化合物の配向処理に使用されている公知のものを用いることかできる。たとえば、基材上にボリイミドやポリビニルアルコール等からなる薄膜を形成して、それをレーヨン布等でラビング処理したものや、酸化珪素等を斜方蒸着したもの、あるいは延伸フィルムなどがあげられる。基材等としては、液晶組成物を配向させるための加熱処理に耐えるものであれば特に制限されず、例えばガラス板やポリマーシート、位相差板や偏光板等を適宜に選択して用いうる。
【００３５】
液晶組成物溶液の展開は、たとえば、その溶液を、スピンコート法やロールコート法、フローコート法やプリント法、デイップコート法や流延製膜法等の方法で薄層展開し、それを乾燥処理して溶媒を除去する方法などによりおこなうことができる。
【００３６】
液晶組成物の展開層を配向させるための加熱処理は、液晶組成物のガラス転移点から等方相を呈する溶融状態までの温度範囲に加熱することにより行うことができる。なお、配向状態を固定化するための冷却条件については特に限定はなく、通例前記の加熱処理を３００℃以下で行いうることから、自然冷却方式が一般に用いられる。
【００３７】
配向処理を終えた展開層は、それを架橋処理することにより配向架橋物とされるが、その架橋処理は電磁波照射および加熱の一方、または両方により行うことができる。電磁波は、紫外線や電子線等の適宜なものを用いうるが、中でも開始剤を添加する必要が無く初期配向性に影響の少ない電子線を好ましく用いうる。電磁波の波長、照射量は適宜決めることができるが、紫外線を用いる場合は液晶組成物の吸収のない３００ｎｍより長波長の紫外線が好ましく、電子線を用いる場合は、照射量が多すぎると液晶ポリマーが崩壊するので、系によるがおおむね１〜２００Ｍｒａｄ／ｃｍ² が好ましい。
【００３８】
配向後の架橋を引き起こすために用いうる開始剤は架橋形態によって異なるが、いずれの場合も開始剤の添加による配向処理物の着色が実用上問題のない程度であることが望ましい。まず加熱のみによって架橋を行う場合は、配向処理時に架橋が起らないよう、分解温度の高い開始剤を用いる必要がある。次に電磁波架橋のうち開始剤が必要な紫外線について言及すると、紫外線照射のみ、もしくは加熱しながら紫外線照射によって架橋を行ういずれの場合も、配向温度および架橋時の加熱温度で分解するものは好ましくなく、液晶組成物の吸収がある３００ｎｍより長波長の紫外線で分解する開始剤であれば使用できる。例えば、２‐ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１や、オリゴ［２−ヒドロキシ−２−メチル−１−［４−（１−メチルビニル）フェニル］プロパノン］などが好ましく用いられる。また添加する開始剤量も適宜決めることができる。
【００３９】
電磁波照射に際しては、酸素阻害による影響を回避するため減圧下や無酸素下等で行うことが好ましい。なお加熱処理の場合、液晶組成物のガラス転移温度より高く、等方相転移温度より低い温度範囲の中の適宜な温度で加熱してよい。
【００４０】
本発明の配向フィルムは、適宜な基材上に配向処理した液晶層を有する形態や、配向処理した液晶層の単独層からなるフィルム形態などの適宜な形態を有するものであってよい。液晶単独層からなるフィルムは配向処理面よりの剥離物として得ることができるが、その剥離回収には、長鎖アルキル基等からなる剥離性側鎖を有するラビング膜形成剤を用いる方式や、炭素数８〜１８のアルギル鎖を有するシラン化合物を表面に結合修飾させたガラス板に配向処理面を形成する方式などの適宜な方式を必要に応じて適用することができる。
【００４１】
一方、基材との重畳物からなる配向フィルムとする場合、その基材としては、プラスチックフィルムやガラス板、あるいはポリマーシート、位相差板等の延伸フィルムや偏光板の如き光学フィルムなど適宜のものを用いうる。前記のプラスチックフィルムとしては、例えばポリメチルメタクリレートやポリカーボネート、ポリビニルアルコールやポリアクリレート、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリスチレンなどの、延伸フィルムを形成しうる光学的に透明なプラスチックを適宜に選択して用いうる。なお、基材としては、ガラス板やトリアセチルセルロースフィルムの如く複屈折による位相差が可及的に小さいものが特に望ましい。
【００４２】
なお、配向架橋処理した液晶層の厚さは、使用目的に応じた光学特性などにより適宜に決定しうるが、一般には柔軟性等の点より１００μｍ以下、就中５０μｍ、特に１〜３０μｍとされる。
【００４３】
このようにして得られた本発明の配向フィルムは、円偏光二色性を示す光学フィルムとして、液晶表示素子等の色補償板、光学位相板、コレステリックフィルム、ノッチフィルター等の種々の光学フィルム用途に有用なものである。
【００４４】
また、本発明のコレステリック性液晶組成物は、基材層に展開した液晶相に対し、複数の領域ごとに制御された活性光線を順次又は同時に照射して、当該コレステリック性液晶組成物中の光学活性基の有効含有量が異なる複数の領域を形成し、その後又はそれと同時にコレステリック性液晶組成物を配向処理して前記領域ごとに反射波長の異なる反射領域を形成する多色化処理工程を行った後、さらに架橋処理を施すことにより、コレステリック性液晶の選択反射特性を任意に設定した、耐熱性に優れる多色反射板を製造できる。
【００４５】
活性光線としては、光学活性基を変性ないし失活させうる、例えば可視光線や紫外線、電子線やガンマ線などの適宜な放射線を用いることが出来る。その中でも、照射エネルギー等の点より水銀灯やエキシマレーザー等を介した紫外線が好ましい。
【００４６】
活性光線の照射により、コレステリック性液晶モノマー（ｃ）中の光学活性基（Ｌ）に係わるシッフ塩基等の結合基が切断され、光学活性基の有効含有量が異なる複数の領域が形成され、コレステリック性液晶の選択反射特性を任意に設定可能である。
【００４７】
多色反射板の製造における配向処理、架橋処理は、前記と同様の処理法を採用でき、配向処理は活性光線の照射と同時に行うこともできる。なお、活性光線の照射にあたっては、基材層に展開した液晶相を予め配向処理しておくことにより、活性光線の照射後または同時における配向処理を良好に行いうる。
【００４８】
また、前記液晶組成物に光酸発生剤を配合して非流動層とすることにより、結合基の切断に必要な活性光線の照射量を減量できるが、かかる光酸発生剤を添加した場合には、光学活性基に係わるウレタン結合や−ＯＣＯＯ−結合においても切断が可能となる。その配合量は、液晶組成物１００重量部に対し２５重量部以下、就中０．１〜２０重量部、特に０．５〜１０重量部が一般的であるが、これに限定されない。
【００４９】
光酸発生剤としては、例えばトリアジン類、芳香族スルホニウム塩類、芳香族ジアゾニウム塩類、シアン酸エステル類、芳香族スルホン酸エステル類、ニトロベンジルエステル類、芳香族スルファミド類などの適宜なものを用いうる。就中、配合効果や液晶配向への無影響性などの点より、トリアジン類や芳香族スルホニウム塩類が好ましく用いうる。
【００５０】
前記したトリアジン類の具体例としては、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（３’，４’−ジメトキシフェニル）トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４’−メトキシナフチル）トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−ビペロニルトリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（４’−メトキシ−β−スチリル）トリアジン、２，４−ビス（トリクロロメチル）−６−（３’−クロロ−４’−メトキシ−β−スチリル）トリアジンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５１】
また、芳香族スルホニウム塩類の具体例としては、下記の化学式で表されるものなどが挙げられる。
【００５２】
【化１６】

【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【００５３】
製造例１（架橋型ネマチック性液晶モノマー（ａ）の合成）
【化１７】

水酸化カリウム３００ｇをエタノール７００ｍｌと水３００ｍｌの混合液に溶解し、その溶液に４−ヒドロキシ安息香酸２７６ｇと触媒量のヨウ化カリウムを溶解させた後、加温状態でエチレンクロロヒドリン１７７ｇを徐々に添加して約１５時間還流させた。得られた反応液よりエタノールを留去し、次いで水２０００ｍｌ中に入れ、この水溶液をジエチルエーテルで２回洗浄後、塩酸を添加して酸性液とした。さらに沈殿物を濾別乾燥した後、エタノールで再結晶し、４−（２−ヒドロキシエトキシ）安息香酸２９８ｇを得た。
【００５４】
次に、前記の４−（２−ヒドロキシエトキシ）安息香酸１８．２ｇをテトラヒドロフラン３００ｍｌに溶解させた後、それにアクリル酸ビニル１９．５ｇとリパーゼＰＳ（天野製薬 (株）製）１８．０ｇと少量のｐ−メトキシフェノールを添加して４０℃で３時間撹拌した。得られた反応液よりリパーゼＰＳを濾別後、その濾液を減圧留去した。生成の固体を２−ブタノン／ヘキサン＝２／１（重量比）の混合溶媒で再結晶させて４−（２−プロベノイルオキシエトキシ）安息香酸１７．５ｇを得た。
【００５５】
次に、４−（２−プロペノイルオキシエトキシ）安息香酸９．４４ｇ、ヒドロキノン２．２ｇ、ジメチルアミノピリジン触媒量およびブチルヒドロキシトルエン少量を塩化メチレン１００ｍｌに溶解し、室温撹拌を行い、そこへ塩化メチレン１０ｍｌに溶解したジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）９．８９ｇを徐々に添加した。室温で５時間撹拌した後、析出したＤＣＣウレアを濾別した。濾液を０．５モル／ｌ塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水（２回）（各１５０ｍｌ）で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥、濾別、溶媒を留去し、さらにシリカゲルカラムクロマトグラフイー（展開溶媒：塩化メチレン／ジエチルエーテル＝２５／１（重量比））を行い、目的の架橋型ネマチック性液晶モノマー４．８０ｇ（化学純度＞９７％）を得た。
【００５６】
製造例２（架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）の合成）
【化１８】

４−（２−プロペノイルオキシエトキシ）安息香酸５．１０ｇ、イソソルビド２．８３ｇ、ジメチルアミノピリジン触媒量およびブチルヒドロキシトルエン少量を塩化メチレン５０ｍｌに溶解し、室温撹拌を行い、そこへ塩化メチレン３ｍｌに溶解したジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）２．３３ｇを徐々に添加した。室温で５時間した後、析出したＤＣＣウレアを濾別した。濾液を０．５モル／ｌ塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水（２回）（各１００ｍｌ）で洗浄し、さらに硫酸マグネシウムで乾燥、濾別、溶媒を留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：塩化メチレン／ジエチルエーテル＝６：１（重量比））を行い、目的の架橋型コレステリック性液晶モノマー１．３９ｇ（化学純度＞９０％）を得た。
【００５７】
製造例３（コレステリック性液晶モノマー（ｃ）の合成）
【化１９】

ｐ−ヒドロキシベンズアルデビド１２２ｇをトルエン１２００ｍｌに加温して溶解した後、（Ｓ）−（−）−１−フェニルエチルアミン１２１ｇを３０分かけて加え、Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋ器を用いて理論量の水を確認するまで約３〜４時間還流した。次に反応液を放冷し、析出した結晶を濾過し、エタノール１５００ｍｌで再結晶して自色の針状結晶（キラルフェノール化合物）１６６ｇが得られた。
【００５８】
４−（２−プロペノイルオキシエトキシ）安息香酸１１８ｇ、キラルフェノール化合物１１３ｇ、ジメチルアミノピリジン触媒量およびブチルヒドロキシトルエン少量を酢酸エチル２５００ｍｌに溶解し、室温撹拌を行い、そこへ酢酸エチル２００ｍｌに溶解したジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）１２４ｇを徐々に添加した。室温で５時問撹拌した後、析出したＤＣＣウレアを濾別した。濾液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水（２回）（各１００ｍｌ）で洗浄し、さらに硫酸マグネシウムで乾燥、濾別、溶媒を留去した後、エタノール１８００ｍｌで再結晶を行い、目的のコレステリック性液晶モノマー１３０ｇ（化学純度＞９０％）を得た。
【００５９】
実施例１
製造例１で得られた架橋型ネマチック性液晶モノマー７４重量部、製造例２で得られた架橋型コレステリック性液晶モノマー１０重量部および製造例３で得られたコレステリック性モノマー１６重量部をシクロヘキサノンに溶解させて３０重量％の液晶組成物の溶液を調製した。
【００６０】
次に、前記溶液を、ガラス板に張り合わせた延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムに、スピンコーターにて塗布して乾燥させ、１６０℃で５分間加熱して配向処理後に、室温にて放冷した後、電子線を４０Ｍｒａｄ／ｃｍ² で照射して架橋し、配向架橋処理された配向フィルムを得た。
【００６１】
実施例２
実施例１で調製した液晶組成物１００重量部を含む溶液に、光酸発生剤５重量部を添加した液晶組成物の溶液を調製し、さらに当該溶液に実施例１と同様の配向処理を行った後、透過率が１００％、５０％、０％の３領域を１００μｍピッチで有するフォトマスクを介してＤｅｅｐ紫外線を１００ｍＪ／ｃｍ² 照射し、さらに前記同様の配向処理条件で再配向して多色反射処理を行った後、電子線を４０Ｍｒａｄ／ｃｍ² で照射して架橋処理して、配向架橋処理された配向フィルム（多色反射板）を得た。
【００６２】
比較例ｌ
実施例１において、液晶組成物の調製にあたり、製造例２で得た架橋型コレステリック性液晶モノマーを用いなかった以外は、実施例１と同様の操作を行い配向フィルムを得た。
【００６３】
比較例２
実施例２において、液晶組成物の調製にあたり、製造例２で得た架橋型コレステリック性液晶モノマーを用いなかった以外は、実施例２と同様の操作を行い配向フィルムを得た。
【００６４】
参考例１
実施例１において、電子線照射を行わないこと以外は、実施例１と同様の操作を行い配向フィルムを得た。
【００６５】
参考例２
実施例２において、電子線照射を行わないこと以外は、実施例２と同様の操作を行い配向フィルムを得た。
【００６６】
実施例、比較例で得た配向フィルムを種々の温度で１時間加熱して外観の変化を目視観察し、変化が認められない最高温度を耐熱温度として評価した。結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】

表１より、架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）を含有する液晶組成物から調製された実施例の配向フィルムは、架橋型コレステリック性液晶モノマー（ｂ）を含有していない液晶組成物から得られた比較例の配向フィルムに比べて、耐熱温度が大幅に向上していることが認められる。また、参考例から、配向フィルムは、架橋処理を施すことにより、耐熱温度が大幅に向上していることが認められる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cholesteric liquid crystal composition, an alignment film, and a multicolor reflector. The cholesteric liquid crystal composition of the present invention is subjected to an alignment crosslinking treatment to form a monodomain alignment film and can be used for various optical films and the like. In particular, in the preparation of an oriented film, a monodomain oriented film in which the content of optically active groups is controlled is useful as a multicolor reflector.
[0002]
[Prior art]
A reflective liquid crystal display device has a great feature that a backlight is not required compared to a transmissive liquid crystal display device, so that the display device can be made thin and light, and power consumption required for the backlight Can be reduced. Such a feature has a great utility value as a display device of a portable device having a liquid crystal display device and having a limited power supply capacity, particularly a portable notebook personal computer.
[0003]
This reflective display device is required to achieve color display in accordance with the transmissive liquid crystal display device. Up to now, a colorization technique using a color filter used in a transmissive liquid crystal display device has been employed in a reflective display device. However, since a reflective liquid crystal display device using such a colorization technique has a dark display and poor visibility, a separate colorization technique is required.
[0004]
As a new colorization technique in such a reflective liquid crystal display device, a technique using a color change (ECB mode) due to birefringence of liquid crystal has been proposed. However, this colorization technique has a problem in that the display color and the number of colors are limited, the multicolor color is poor, and the color purity is inferior and the vividness is poor.
[0005]
On the other hand, a coloration technique using selective reflection by a low molecular weight liquid cholesteric liquid crystal has also been proposed (J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 8, 1441; 1975). However, since this colorization technique uses liquid liquid crystal, the liquid crystal display device is heavy and thick with a structure in which the liquid crystal is sandwiched between glass substrates or the like, and is not suitable for a reflective liquid crystal display device. At the same time, there is a problem that the fluidity of the liquid crystal deteriorates the fixability of the color sections and the color characteristics are easily changed by heat.
[0006]
On the other hand, a film is also proposed in which a lyotropic liquid crystal polymer is dissolved in a monomer and polymerized and fixed using actinic rays under temperature control (Japanese Patent Laid-Open No. 59-83113). However, in this technique, it is necessary to control the color depending on the temperature, and because the liquid crystal polymer needs to have a substrate holding structure at the time of film formation because of lyotropic properties, the red region, the green region, It is difficult to make the color sections such as the blue region finer, and it is also difficult to increase the area and mass production.
[0007]
In order to solve the above-mentioned problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-54905 discloses that a photoacid generator is added to a cholesteric liquid crystal polymer having a Schiff base, and an acid generated by irradiation with actinic rays such as ultraviolet rays is used to form a Schiff A multicolor reflector in which the cholesteric pitch in the plane of the cholesteric liquid crystal polymer is controlled by cutting the base and the like, and a method for producing the same have been proposed. This technology makes it easy to control the display color and the number of colors, has excellent color purity, can achieve good visibility display with clear and abundant multicolored colors in the reflective liquid crystal display device, and is light and thin, An optical element that is excellent in fixability and whose color characteristics hardly change at a practical temperature can be manufactured.
[0008]
However, in order to achieve a sufficient selective reflection color by adjusting the content of the optically active group and controlling the cholesteric pitch in the plane of the cholesteric liquid crystal polymer by the above multicoloring treatment step, cholesteric property Although it is indispensable that the liquid crystal polymer has a linking group such as a Schiff base, a cholesteric liquid crystal polymer having a linking group such as a Schiff base does not have sufficient properties such as thermal stability at the time of heating alignment, It is difficult to maintain a certain quality in the reflector.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a cholesteric liquid crystal composition that is excellent in heat resistance and can form a monodomain alignment film that can be used for a multicolor reflector or the like.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive research aimed at solving the above-mentioned problems, the present inventors have found that the object can be achieved by the following cholesteric liquid crystal composition, and have completed the present invention.
[0011]
That is, the present invention relates to the general formula (a):
[Chemical 6]

(Wherein R ¹ Is a hydrogen atom or methyl group, A and D are each independently 1,4-phenylene group or 1,4-cyclohexylene group, and X is each independently -COO- group, -OCO- group or -O. -Group, B is 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, 4,4'-biphenylene group or 4,4'-bicyclohexylene group, g and h are each independently 2 to 2; An integer of 6 is shown. ) Cross-linked nematic liquid crystal monomer represented by (a),
General formula (b):
[Chemical 7]

(Wherein R ¹ Is a hydrogen atom or methyl group, A and D are each independently 1,4-phenylene group or 1,4-cyclohexylene group, and X is each independently -COO- group, -OCO- group or -O. -Group, J is an optically active group which is not modified or deactivated by actinic rays, and g and h each independently represent an integer of 2-6. And a cross-linked cholesteric liquid crystal monomer (b) represented by:
General formula (c):
[Chemical 8]

(Wherein R ¹ Is a hydrogen atom or a methyl group, A and D are each independently a 1,4-phenylene group or a 1,4-cyclohexylene group, X is a —COO— group, a —OCO— group or a —O— group, L represents an optically active group that is modified or deactivated by actinic rays, and g represents an integer of 2 to 6. And a cholesteric liquid crystal composition containing the cholesteric liquid crystal monomer (c).
[0012]
In the liquid crystal composition of the present invention, in addition to the nematic liquid crystal monomer (a) being a crosslinked type, the cholesteric liquid crystal monomer (b) is also a crosslinked type, and liquid crystallinity was maintained by postcrosslinking after alignment. Since a cross-linked liquid crystal polymer is obtained, the heat resistance is improved, so that the thermal stability is good.
[0013]
Further, the optically active group (J) of the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer (b) is stable to actinic rays, while the optically active group (L) of the cholesteric liquid crystal monomer (c) is active light. It is active and unstable. As described above, the liquid crystal composition of the invention can control the active ingredient content of the optically active group related to the selective reflection property by the optically active group having different stability to actinic rays, and can be used for a multicolor reflector or the like. A monodomain oriented film can be formed. The modification or deactivation related to the optically active group in the general formula (b) and the general formula (c) means that the optically active group is changed due to cleavage of the binding group of the optically active group, structural change, isomerization or rearrangement. It means that the state does not contribute effectively to the formation of the helical pitch in the Grand Jean orientation.
[0014]
Such a cholesteric liquid crystal composition of the present invention can be subjected to an alignment treatment, for example, by heating to a glass transition temperature or higher and then cooled, and can be converted into a liquid crystal polymer by a crosslinking treatment by a conventional method. Therefore, according to the conventional cholesteric liquid crystal composition, a large-area body of an oriented film having excellent heat resistance can be easily and efficiently produced by orientation crosslinking at a low temperature. In addition, the liquid crystal composition and alignment film of the present invention have a controlled ratio of optically active groups that are active and unstable with respect to actinic rays. Also excellent.
[0015]
In the general formula (b), J (an optically active group that is not modified or deactivated by actinic rays) is a general formula:
[Chemical 9]

(Wherein q and r are integers satisfying 0 ≦ r ≦ 5, 1 ≦ q ≦ 6, and r + 1 ≦ q), or any of the optically active groups (j) represented by It is. This Such an optically active group (j) does not contain a linking group such as a Schiff base active against actinic rays, is excellent in solution stability and thermal stability during orientation, and heat resistance is improved.
[0016]
L in the general formula (c) (an optically active group denatured or deactivated by actinic rays) is represented by the general formula:
[Chemical Formula 10]

(In each formula, R ² Represents a phenyl group, a biphenyl group, a 1-naphthyl group or a 2-naphthyl group; ^Three Represents a methyl group, a phenyl group or a carboxymethyl group, R ^Four Represents a methyl group, a benzyl group or a t-butyl group. * Represents an asymmetric carbon atom. Any of the optically active groups (l) represented by It is. This With such an optically active group (l), the active ingredient content of the optically active group can be easily controlled, and the selective reflection characteristics can be improved.
[0017]
The oriented film of the present invention is obtained by subjecting the cholesteric liquid crystal composition to orientation treatment and crosslinking treatment. The oriented film has a monodomain orientation. The oriented film of the present invention can be produced easily and efficiently in a large area and is excellent in heat resistance because it is crosslinked.
[0018]
In addition, in order to apply the alignment film to a multicolor reflector, the cholesteric liquid crystal composition is irradiated with actinic rays controlled for each of a plurality of regions sequentially or simultaneously, and the cholesteric liquid crystal composition contains A plurality of regions having different effective contents of optically active groups are formed, and after that or simultaneously, a cholesteric liquid crystal composition is subjected to an alignment treatment to form a reflection region having a different reflection wavelength for each region. Thereafter, a crosslinking treatment is further performed. With this manufacturing method, a multicolor reflector having excellent heat resistance can be obtained.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The crosslinkable nematic liquid crystal monomer (a), the crosslinkable cholesteric liquid crystal monomer (b), and the cholesteric liquid crystal monomer (c) can be synthesized by any method.
[0020]
An example of the synthesis of the crosslinked nematic liquid crystal monomer (a) represented by the following formula (α) is shown in the following chemical formula 11.
[0021]
Embedded image

That is, 1 mol part of hydroquinone is esterified under a catalyst of dicyclohexylcarbodiimide (in the formula, DCC) and dimethylaminopyridine (in the formula, DMAP) with respect to 2 mol parts of 4- (2-propenoyloxyethoxy) benzoic acid. As a result, the crosslinked nematic liquid crystal monomer (a) can be synthesized. The structure of the formula (α) is an example of the crosslinkable nematic liquid crystal monomer (a) in the present invention, and the crosslinkable nematic liquid crystal monomer (a) in the present invention is not limited to the formula (α). .
[0022]
The synthesis of 4- (2-propenoyloxyethoxy) benzoic acid was carried out by refluxing ethylene chlorohydrin and 4-hydroxybenzoic acid in an alkaline aqueous solution using potassium iodide as a catalyst, as shown in the following chemical formula 12. After obtaining hydroxycarboxylic acid, it can be obtained by dehydration reaction with acrylic acid.
[0023]
Embedded image

An example of synthesis of the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer (b) represented by the following formula (β) is shown in the following chemical formula (13).
[0024]
Embedded image

That is, 1 mol part of isosorbide is esterified in the presence of dicyclohexylcarbodiimide and dimethylaminopyridine catalyst with respect to 2 mol parts of 4- (2-propenoyloxyethoxy) benzoic acid to obtain a crosslinked cholesteric liquid crystal monomer (b). Can be synthesized. The structure of the formula (β) is an example of the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer (b) in the present invention, and the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer (b) in the present invention is not limited to the formula (β). Absent.
[0025]
An example of synthesis of the cholesteric liquid crystal monomer (c) represented by the following formula (γ) is shown in the following chemical formula (14).
[0026]
Embedded image

That is, the desired cholesteric property is obtained by esterifying 4- (2-propenoyloxyethoxy) benzoic acid and a phenol having an optically active group at the 4-position via a Schiff base under a catalyst of dicyclohexylcarbodiimide and dimethylaminopyridine. A liquid crystal monomer (c) can be synthesized. The structure of the formula (γ) is an example of the cholesteric liquid crystal monomer (c) in the present invention, and the cholesteric liquid crystal monomer (c) in the present invention is not limited to the formula (γ).
[0027]
The phenol having an optically active group at the 4-position via a Schiff base is azeotropically dehydrated with 4-hydroxybenzaldehyde and (S)-(−)-1-phenylethylamine in toluene, for example, as shown in Chemical Formula 15 below. Can be obtained.
Embedded image

The cholesteric liquid crystal composition of the present invention comprises the crosslinked nematic liquid crystal monomer (a), the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer (b), and the cholesteric liquid crystal monomer (c). These liquid crystal monomers may be used in combination of two or more of those represented by the above general formula.
[0028]
In the liquid crystal composition, the composition ratio of the cross-linkable nematic monomer (a) is preferably about 50 to 95 mol% because if it is too small, the liquid crystallinity is poor and alignment may not be possible. Furthermore, the content of the cross-linking nematic monomer (a) is more preferably 65 to 95 mol%.
[0029]
In the liquid crystal composition, the total proportion of the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer (b) and the cholesteric liquid crystal monomer (c) is the balance of the crosslinked nematic monomer (a). The composition ratio of the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer (b) and the cholesteric liquid crystal monomer (c) depends on, for example, the control range of the selective reflection wavelength of the multicolor reflector to be produced. (C) = about 10:90 to 90:10 (molar ratio), preferably 25:75 to 75:25. When the cholesteric liquid crystal monomer (c) is too small, there is no particular problem when used for a single color, but when the selective reflection light is used in multiple colors, the range in which the selective reflection wavelength can be controlled becomes extremely small, This is not preferable for producing a multicolor reflector. On the other hand, if it is excessive, an optically active group having poor solution stability and thermal stability will remain after selective reflection wavelength control, which is not preferable.
[0030]
The cholesteric liquid crystal composition of the present invention is prepared from the liquid crystal monomers (a), (b), and (c) appropriately selected according to various uses and synthesized according to the above method. However, a liquid crystal monomer other than the liquid crystal monomer and a liquid crystal polymer can be contained within a range not impairing the object of the present invention.
[0031]
The cholesteric liquid crystal composition of the present invention is subjected to alignment treatment and crosslinking treatment to become an alignment film having monodomain alignment.
[0032]
The alignment treatment can be performed by an alignment treatment method according to the formation of a conventional optical element. For example, a solution of the cholesteric liquid crystal composition is spread on the alignment treatment surface, dried, and then heat-treated to form an alignment layer.
[0033]
The solvent used in the preparation of the liquid crystal composition solution is not particularly limited as long as it can dissolve the liquid crystal monomers (a), (b), and (c), and such a solvent is appropriately selected. Can be used. Examples thereof include 1,1,2,2-tetrachloroethane, cyclohexanone, methylene chloride, chloroform, tetrahydrofuran and the like. These solvents are used as a single solvent or a mixed solvent.
[0034]
As the alignment treatment surface, for example, a known surface used for alignment treatment of a low molecular liquid crystal compound can be used. For example, a thin film made of polyimide, polyvinyl alcohol or the like is formed on a base material, which is rubbed with a rayon cloth or the like, a silicon oxide or the like is obliquely vapor-deposited, or a stretched film. The substrate is not particularly limited as long as it can withstand the heat treatment for aligning the liquid crystal composition, and for example, a glass plate, a polymer sheet, a retardation plate, a polarizing plate and the like can be appropriately selected and used.
[0035]
The liquid crystal composition solution can be developed, for example, by spreading the solution into a thin layer by a spin coating method, a roll coating method, a flow coating method, a printing method, a dip coating method or a casting film forming method, and drying the solution. It can be performed by a method of removing the solvent by treatment.
[0036]
The heat treatment for aligning the spread layer of the liquid crystal composition can be performed by heating to a temperature range from the glass transition point of the liquid crystal composition to a molten state exhibiting an isotropic phase. In addition, there is no limitation in particular about the cooling conditions for fixing an orientation state, Usually, since the said heat processing can be performed at 300 degrees C or less, a natural cooling system is generally used.
[0037]
The developed layer that has undergone the orientation treatment is subjected to a crosslinking treatment to obtain an orientation crosslinked product, and the crosslinking treatment can be performed by one or both of electromagnetic wave irradiation and heating. As the electromagnetic wave, an appropriate one such as an ultraviolet ray or an electron beam can be used. Among them, an electron beam which does not need to add an initiator and has little influence on the initial orientation can be preferably used. The wavelength and irradiation amount of electromagnetic waves can be determined as appropriate, but when ultraviolet rays are used, ultraviolet rays having a wavelength longer than 300 nm, which is not absorbed by the liquid crystal composition, are preferable. When electron beams are used, the liquid crystal polymer Will collapse, depending on the system, generally 1 to 200 Mrad / cm ² Is preferred.
[0038]
Initiators that can be used to cause cross-linking after alignment differ depending on the cross-linking form, but in any case, it is desirable that coloring of the alignment-treated product by addition of the initiator is practically unproblematic. First, when crosslinking is performed only by heating, it is necessary to use an initiator having a high decomposition temperature so that crosslinking does not occur during the alignment treatment. Next, referring to the ultraviolet rays that require an initiator among the electromagnetic wave crosslinks, in any case where crosslinking is carried out by ultraviolet irradiation alone or by ultraviolet irradiation while heating, those that decompose at the orientation temperature and the heating temperature at the time of crosslinking are not preferred. Any initiator that absorbs the liquid crystal composition and decomposes with ultraviolet light having a wavelength longer than 300 nm can be used. For example, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 and oligo [2-hydroxy-2-methyl-1- [4- (1-methylvinyl) phenyl] propanone ] Is preferably used. Further, the amount of initiator to be added can be determined as appropriate.
[0039]
The electromagnetic wave irradiation is preferably performed under reduced pressure or oxygen-free to avoid the influence of oxygen inhibition. In the case of heat treatment, the liquid crystal composition may be heated at an appropriate temperature within a temperature range higher than the glass transition temperature and lower than the isotropic phase transition temperature.
[0040]
The oriented film of the present invention may have a suitable form such as a form having a liquid crystal layer subjected to an orientation treatment on a suitable base material or a film form composed of a single layer of the liquid crystal layer subjected to the orientation treatment. A film composed of a single liquid crystal layer can be obtained as a peeled product from the orientation-treated surface. For the stripping recovery, a method using a rubbing film forming agent having a peelable side chain composed of a long-chain alkyl group, An appropriate method such as a method of forming an alignment treatment surface on a glass plate in which a silane compound having an argyl chain of several 8 to 18 is bonded and modified on the surface can be applied as necessary.
[0041]
On the other hand, in the case of an oriented film composed of a superposed product with a base material, the base material is an appropriate one such as a plastic film, a glass plate, a stretched film such as a polymer sheet or a retardation plate, or an optical film such as a polarizing plate. Can be used. As the plastic film, for example, an optically transparent plastic capable of forming a stretched film, such as polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyacrylate, polypropylene, other polyolefin, and polystyrene, can be appropriately selected and used. . In addition, as a base material, a thing with a phase difference by birefringence as small as possible like a glass plate or a triacetyl cellulose film is especially desirable.
[0042]
The thickness of the alignment-crosslinked liquid crystal layer can be appropriately determined depending on the optical characteristics depending on the purpose of use, but is generally 100 μm or less, especially 50 μm, especially 1 to 30 μm from the viewpoint of flexibility. The
[0043]
The alignment film of the present invention thus obtained is used as an optical film exhibiting circular dichroism as a color compensator for liquid crystal display elements, optical phase plates, cholesteric films, notch filters, and various other optical film applications. It is useful for.
[0044]
In addition, the cholesteric liquid crystal composition of the present invention irradiates the liquid crystal phase developed in the base material layer sequentially or simultaneously with active light controlled for each of a plurality of regions, so that the optical property in the cholesteric liquid crystal composition A plurality of regions having different effective contents of active groups were formed, and thereafter or simultaneously with it, the cholesteric liquid crystal composition was subjected to an alignment treatment to form a reflection region having a different reflection wavelength for each region. Thereafter, by further performing a crosslinking treatment, it is possible to produce a multicolor reflector excellent in heat resistance in which the selective reflection characteristics of the cholesteric liquid crystal are arbitrarily set.
[0045]
As the actinic ray, appropriate radiation that can modify or deactivate the optically active group, for example, visible ray, ultraviolet ray, electron beam or gamma ray can be used. Among these, ultraviolet rays via a mercury lamp, excimer laser, etc. are preferable from the viewpoint of irradiation energy.
[0046]
By irradiation with actinic light, a linking group such as a Schiff base related to the optically active group (L) in the cholesteric liquid crystal monomer (c) is cleaved to form a plurality of regions having different effective contents of the optically active group. The selective reflection characteristics of the conductive liquid crystal can be arbitrarily set.
[0047]
For the alignment treatment and the crosslinking treatment in the production of the multicolor reflector, the same treatment methods as described above can be adopted, and the alignment treatment can be performed simultaneously with the irradiation of actinic rays. In the irradiation with actinic rays, the liquid crystal phase developed on the base material layer is previously subjected to an alignment treatment, whereby the alignment treatment after irradiation with actinic rays or at the same time can be favorably performed.
[0048]
In addition, by adding a photoacid generator to the liquid crystal composition to form a non-fluidized layer, the irradiation amount of actinic rays necessary for cutting the bonding group can be reduced, but when such a photoacid generator is added. Can be cleaved at a urethane bond or —OCOO— bond related to an optically active group. The blending amount is generally 25 parts by weight or less, particularly 0.1 to 20 parts by weight, particularly 0.5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the liquid crystal composition, but is not limited thereto.
[0049]
As the photoacid generator, appropriate ones such as triazines, aromatic sulfonium salts, aromatic diazonium salts, cyanate esters, aromatic sulfonate esters, nitrobenzyl esters, aromatic sulfamides can be used. . Among these, triazines and aromatic sulfonium salts can be preferably used from the viewpoints of blending effects and ineffectiveness on liquid crystal alignment.
[0050]
Specific examples of the triazines described above include 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (3 ′, 4′-dimethoxyphenyl) triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (4′- Methoxynaphthyl) triazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6-biperonyltriazine, 2,4-bis (trichloromethyl) -6- (4′-methoxy-β-styryl) triazine, 2,4- Examples thereof include, but are not limited to, bis (trichloromethyl) -6- (3′-chloro-4′-methoxy-β-styryl) triazine.
[0051]
Specific examples of the aromatic sulfonium salts include those represented by the following chemical formulas.
[0052]
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【Example】
Examples and the like specifically showing the configuration and effects of the present invention will be described below.
[0053]
Production Example 1 (Synthesis of cross-linked nematic liquid crystal monomer (a))
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Dissolve 300 g of potassium hydroxide in a mixture of 700 ml of ethanol and 300 ml of water, dissolve 276 g of 4-hydroxybenzoic acid and a catalytic amount of potassium iodide, and gradually add 177 g of ethylene chlorohydrin in a heated state. And refluxed for about 15 hours. Ethanol was distilled off from the resulting reaction solution, and then the residue was placed in 2000 ml of water. This aqueous solution was washed twice with diethyl ether, and hydrochloric acid was added to make an acidic solution. Further, the precipitate was filtered and dried, and then recrystallized with ethanol to obtain 298 g of 4- (2-hydroxyethoxy) benzoic acid.
[0054]
Next, after dissolving 18.2 g of the above-mentioned 4- (2-hydroxyethoxy) benzoic acid in 300 ml of tetrahydrofuran, 19.5 g of vinyl acrylate and 18.0 g of lipase PS (manufactured by Amano Pharmaceutical Co., Ltd.) and a small amount are added thereto. P-methoxyphenol was added and stirred at 40 ° C. for 3 hours. The lipase PS was filtered off from the resulting reaction solution, and the filtrate was distilled off under reduced pressure. The resulting solid was recrystallized with a mixed solvent of 2-butanone / hexane = 2/1 (weight ratio) to obtain 17.5 g of 4- (2-probenoyloxyethoxy) benzoic acid.
[0055]
Next, 9.44 g of 4- (2-propenoyloxyethoxy) benzoic acid, 2.2 g of hydroquinone, a catalytic amount of dimethylaminopyridine and a small amount of butylhydroxytoluene were dissolved in 100 ml of methylene chloride, and the mixture was stirred at room temperature. 9.89 g of dicyclohexylcarbodiimide (DCC) dissolved in 10 ml of methylene was gradually added. After stirring at room temperature for 5 hours, the precipitated DCC urea was filtered off. The filtrate was washed with 0.5 mol / l hydrochloric acid, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, saturated brine (twice) (150 ml each), dried over magnesium sulfate, filtered, and the solvent was distilled off. Graffiti (developing solvent: methylene chloride / diethyl ether = 25/1 (weight ratio)) was performed to obtain 4.80 g (chemical purity> 97%) of the target crosslinked nematic liquid crystal monomer.
[0056]
Production Example 2 (Synthesis of cross-linked cholesteric liquid crystal monomer (b))
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4- (2-propenoyloxyethoxy) benzoic acid 5.10 g, isosorbide 2.83 g, dimethylaminopyridine catalyst amount and butylhydroxytoluene small amount were dissolved in 50 ml of methylene chloride, stirred at room temperature, and then into 3 ml of methylene chloride. Dissolved dicyclohexylcarbodiimide (DCC) 2.33 g was gradually added. After 5 hours at room temperature, the precipitated DCC urea was filtered off. The filtrate was washed with 0.5 mol / l hydrochloric acid, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and saturated brine (twice) (100 ml each), further dried over magnesium sulfate, filtered, and the solvent was distilled off. (Developing solvent: methylene chloride / diethyl ether = 6: 1 (weight ratio)) to obtain 1.39 g (chemical purity> 90%) of the target crosslinked cholesteric liquid crystal monomer.
[0057]
Production Example 3 (Synthesis of Cholesteric Liquid Crystal Monomer (c))
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After 122 g of p-hydroxybenzaldevid is heated and dissolved in 1200 ml of toluene, 121 g of (S)-(−)-1-phenylethylamine is added over 30 minutes, and a theoretical amount of water is used using a Dean-Stark apparatus. The mixture was refluxed for about 3 to 4 hours until it was confirmed. Next, the reaction solution was allowed to cool, and the precipitated crystals were filtered and recrystallized with 1500 ml of ethanol to obtain 166 g of self-colored needle-like crystals (chiral phenol compound).
[0058]
118 g of 4- (2-propenoyloxyethoxy) benzoic acid, 113 g of chiral phenol compound, a catalytic amount of dimethylaminopyridine and a small amount of butylhydroxytoluene were dissolved in 2500 ml of ethyl acetate, stirred at room temperature, and dissolved in 200 ml of ethyl acetate. 124 g of dicyclohexylcarbodiimide (DCC) was gradually added. After stirring for 5 hours at room temperature, the precipitated DCC urea was filtered off. The filtrate was washed with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and saturated brine (twice each) (100 ml each), further dried over magnesium sulfate, filtered and evaporated to recrystallize with 1800 ml of ethanol to obtain the desired cholesteric product. Liquid crystalline monomer 130g (chemical purity> 90%) was obtained.
[0059]
Example 1
Cyclohexanone contains 74 parts by weight of the crosslinked nematic liquid crystal monomer obtained in Production Example 1, 10 parts by weight of the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer obtained in Production Example 2, and 16 parts by weight of the cholesteric monomer obtained in Production Example 3. A 30% by weight liquid crystal composition solution was prepared by dissolution.
[0060]
Next, the solution was applied to a stretched polyethylene terephthalate film laminated on a glass plate with a spin coater, dried, heated at 160 ° C. for 5 minutes, and after being subjected to orientation treatment, allowed to cool at room temperature, then electron beam 40 Mrad / cm ² The film was cross-linked by irradiation to obtain an oriented film subjected to orientation cross-linking treatment.
[0061]
Example 2
A solution of a liquid crystal composition obtained by adding 5 parts by weight of a photoacid generator to a solution containing 100 parts by weight of the liquid crystal composition prepared in Example 1 is prepared, and the same alignment treatment as in Example 1 is further performed on the solution. Then, deep ultraviolet rays are applied at 100 mJ / cm through a photomask having three regions with transmittances of 100%, 50% and 0% at a pitch of 100 μm. ² After irradiation and re-orientation under the same orientation treatment conditions as described above to perform multicolor reflection treatment, an electron beam was applied at 40 Mrad / cm ² The film was irradiated and crosslinked to obtain an alignment film (multicolor reflector) subjected to alignment crosslinking.
[0062]
Comparative Example l
In Example 1, an alignment film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer obtained in Production Example 2 was not used in preparing the liquid crystal composition.
[0063]
Comparative Example 2
In Example 2, an alignment film was obtained in the same manner as in Example 2 except that the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer obtained in Production Example 2 was not used in preparing the liquid crystal composition.
[0064]
Reference example 1
In Example 1, an alignment film was obtained by performing the same operation as in Example 1 except that the electron beam irradiation was not performed.
[0065]
Reference example 2
In Example 2, an alignment film was obtained by performing the same operation as in Example 2 except that the electron beam irradiation was not performed.
[0066]
The oriented films obtained in Examples and Comparative Examples were heated at various temperatures for 1 hour and visually observed for changes in appearance, and the maximum temperature at which no change was observed was evaluated as the heat resistant temperature. The results are shown in Table 1.
[0067]
[Table 1]

From Table 1, the alignment films of the examples prepared from the liquid crystal composition containing the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer (b) were obtained from the liquid crystal composition not containing the crosslinked cholesteric liquid crystal monomer (b). It can be seen that the heat-resistant temperature is greatly improved as compared with the alignment film of Comparative Example. Moreover, from the reference examples, it is recognized that the heat resistance temperature of the oriented film is greatly improved by performing the crosslinking treatment.

Claims

General formula (a):

Wherein R ¹ represents a hydrogen atom or a methyl group, A and D each independently represent a 1,4-phenylene group or a 1,4-cyclohexylene group, X each independently represents a —COO— group, — OCO— group or —O— group, B is 1,4-phenylene group, 1,4-cyclohexylene group, 4,4′-biphenylene group or 4,4′-bicyclohexylene group, g and h are Each independently represents an integer of 2 to 6.) Cross-linked nematic liquid crystal monomer (a) represented by formula (b):

Wherein R ¹ represents a hydrogen atom or a methyl group, A and D each independently represent a 1,4-phenylene group or a 1,4-cyclohexylene group, X each independently represents a —COO— group, — OCO-group or -O- group, J represents an optically active group that is not modified or deactivated by actinic rays, and g and h each independently represents an integer of 2 to 6.) Liquid crystal monomer (b) and general formula (c):

Wherein R ¹ is a hydrogen atom or a methyl group, A and D are each independently a 1,4-phenylene group or a 1,4-cyclohexylene group, and X is a —COO— group, —OCO— group or A cholesteric liquid crystal monomer (c) represented by: -O- group, L is an optically active group that is modified or deactivated by actinic rays, and g is an integer of 2 to 6.
In general formula (b), J (an optically active group that is not denatured or deactivated by actinic rays) is represented by the general formula:

(Wherein q and r are integers satisfying 0 ≦ r ≦ 5, 1 ≦ q ≦ 6, and r + 1 ≦ q), and any one of the optically active groups (j) represented by
L in the general formula (c) (an optically active group which is modified or deactivated by actinic rays) is represented by the general formula:

(In each formula, R ² represents a phenyl group, a biphenyl group, a 1-naphthyl group or a 2-naphthyl group, R ³ represents a methyl group, a phenyl group or a carboxymethyl group, and R ⁴ represents a methyl group, a benzyl group or t-butyl group. * represents an asymmetric carbon atom.) An alignment obtained by subjecting a cholesteric liquid crystal composition that is one of the optically active groups (l) represented by (1) to an alignment treatment and a crosslinking treatment. the film.

The effective light content of the optically active group in the cholesteric liquid crystal composition is different by sequentially or simultaneously irradiating the cholesteric liquid crystal composition according to claim 1 with an actinic ray controlled for each of a plurality of regions. A plurality of regions are formed, and after or simultaneously with the alignment treatment of the cholesteric liquid crystal composition to form reflection regions having different reflection wavelengths for each region, a cross-linking treatment is further performed. Manufacturing method of color reflector.

A multicolor reflector obtained by the production method according to claim 2 .