JP5620129B2 - 光学フィルム、位相差板、楕円偏光板、液晶表示装置、及び化合物 - Google Patents

光学フィルム、位相差板、楕円偏光板、液晶表示装置、及び化合物 Download PDF

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Description

本発明は、液晶表示装置等に有用な光学フィルム、並びにそれを利用した位相差板、楕円偏光板及び液晶表示装置に関する。また、本発明は、光学フィルムの作製に有用な化合物に関する。
ディスコティック液晶性化合物は、光学補償シート用の素材として非常に重要な化合物であることが知られている。このようなディスコティック液晶性を発現する液晶性化合物としては、2,3,6,7,10,11−ヘキサ{4−(4−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ}トリフェニレンが開示されている(例えば、特許文献1)。
通常、光学補償シートのレターデーション(△nd)は、補償しようとする液晶セルの光学的性質に応じて決定される。レターデーション(△nd)は、光学異方性層の屈折率異方性(△n)と光学異方性層の厚さ(d)との積である。光学異方性層の屈折率異方性(△n)が大きければ、層の厚さ(d)が薄くても液晶セルを補償できる。逆に屈折率異方性(Δn)が小さくなると、層の厚さ(d)を厚くする必要が生じ、その結果、液晶性化合物の配向に欠陥が生じやすくなる。よって、高いΔnを有する化合物は、光学異方性層等の作製に有用である。
特許文献2には、高いΔnを有する化合物が、報告されている。
また、特許文献3には、特許文献2に開示の化合物と類似の骨格を有する化合物であって、側鎖を2本有する液晶性化合物が報告されている。
特開平8−50206号公報 特開2007−2220号公報 特開2007−204705号公報
例えば、ディスコティック液晶性化合物を利用して、光学補償シート等の光学要素を作製する場合は、ディスコティックネマチック相等の液晶相の発現温度と発現温度幅が重要な特性となる。液晶相転移温度がより高い方が、また、液晶相発現温度幅がより広い方が、光学補償シート等の光学フィルム作製時に製造ラチチュードが広がり好ましい。
本発明は、液晶表示装置の光学補償に有用であり、且つ広い製造ラチチュードで安定的に作製可能な光学フィルム、並びにそれを利用した、位相差板、楕円偏光板、及び液晶表示装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、位相差板等の光学要素の作製に有用な新規な化合物を提供することを課題とする。
また本発明は、液晶相の発現温度の高い、及び/又は、発現温度幅の広い液晶性化合物及びその新規な中間体を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
[1] 下記一般式(1)で表される化合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする光学フィルム。
Figure 0005620129
(式(1)中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に下記一般式(A)、下記一般式(B)、下記一般式(C)、又は水素原子を表すが、ただし、R11、R12及びR13のうち、少なくとも2つは下記一般式(A)、下記一般式(B)、又は下記一般式(C)である。)
Figure 0005620129
(一般式(A)中、A11及びA12は、それぞれ独立に窒素原子又はメチンを表し;A13、A14、A15及びA16は、それぞれ独立に窒素原子又はメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L11−L12−Q11で置換されていてもよい)を表し;X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L11はヘテロ5員環の基を表し;L12は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基又はアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q11はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
Figure 0005620129
(一般式(B)中、A21及びA22は、それぞれ独立に窒素原子又はメチンを表し;A23、A24、A25及びA26は、それぞれ独立に窒素原子又はメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L21−L22−Q21で置換されていてもよい)を表し;X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L21はヘテロ5員環の基を表し;L22は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基またはアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q21はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
Figure 0005620129
(一般式(C)中、A31及びA32は、それぞれ独立に窒素原子又はメチンを表し、A33、A34、A35及びA36は、それぞれ独立に窒素原子又はメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L31−L32−Q31で置換されていてもよい)を表し;X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L31はヘテロ5員環の基を表し;L32は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基又はアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q31はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
[2] 前記式中、L11、L21及びL31が、下記のいずれかで表されるヘテロ5員環の基である[1]の光学フィルム。
Figure 0005620129
(式中、*は6員環に結合する部位及び**はL12、L22及びL32にそれぞれ結合する部位を示し;A41及びA42はそれぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;X4は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表す。)
[3] 前記式中、A11、A12、A21、A22、A31及びA32が窒素原子である[1]又は[2の光学フィルム。
[4] 前記式中、X1、X2及びX3が酸素原子である[1]〜[3]のいずれかの光学フィルム。
[5] 前記式中、A13、A14、A15、A16、A23、A24、A25、A26、A33、A34、A35及びA36がメチン(但しメチンの水素原子は、置換基−L11−L12−Q11、−L21−L22−Q21又は−L31−L32−Q31で置換されていてもよい)である[1]〜[4]のいずれかの光学フィルム。
[6] 前記R11、R12及びR13がそれぞれ、一般式(A)又は(C)で表される基である[1]〜[5]のいずれかの光学フィルム。
[7] 前記Q11、Q21及びQ31が各々独立に、下記の重合性基で表される[1]〜[6]のいずれかの光学フィルム。
Figure 0005620129
(式中、R10、R11及びR12はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。)
[8] 前記一般式(1)中のY11、Y12及びY13がそれぞれメチンを表す[1]〜[7]のいずれかの光学フィルム。
[9] 透明支持体の上に、少なくとも一層の光学異方性層を有する位相差板であって、該光学異方性層が[1]〜[8]のいずれかの光学フィルムである位相差板。
[10] [9]の位相差板と偏光膜とを少なくとも有する楕円偏光板。
[11] [9]の位相差板を少なくとも有する液晶表示装置。
[12] [10]の楕円偏光板を少なくとも有する液晶表示装置。
[13] 下記一般式(1a)で表される化合物。
Figure 0005620129
(式(1a)中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に下記一般式(A)、下記一般式(B)、下記一般式(C)、又は水素原子を表す。ただし、R11、R12及びR13のうち、少なくとも2つは下記一般式(A)、下記一般式(B)、又は下記一般式(C)である。)
Figure 0005620129
(一般式(A)中、A13、A14、A15及びA16は、それぞれ独立にメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L11−L12−Q11で置換されていてもよい)を表し;X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L11はヘテロ5員環の基を表し;L12は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基またはアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q11はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
Figure 0005620129
(一般式(B)中、A23、A24、A25及びA26は、それぞれ独立にメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L21−L22−Q21で置換されていてもよい)を表し;X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L21はヘテロ5員環の基を表し;L22は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基又はアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q21はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
Figure 0005620129
(一般式(C)中、A33、A34、A35及びA36は、それぞれ独立にメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L31−L32−Q31で置換されていてもよい)を表し;X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L31はヘテロ5員環の基を表し;L32は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基またはアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q31はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
[14] 下記一般式(1b)で表される化合物。
Figure 0005620129
(一般式(1b)中、L41は、下記一般式(D)、下記一般式(E)、又は下記一般式(F)
Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
を表し;X1、X2及びX3はそれぞれ、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;Y1は、CN、COOH、又はアミドオキシム基を表し;Y2は、−COOH、−OH、炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン原子、又は水素原子を表し;L42は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基又はアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NH−,−NHSO2−又は−SO2NH−に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよい。
本発明によれば、液晶表示装置の光学補償に有用であり、且つ広い製造ラチチュードで安定的に作製可能な光学フィルム、並びにそれを利用した、位相差板、楕円偏光板、及び液晶表示装置を提供することができる。
また、本発明によれば、位相差板等の光学要素の作製に有用な新規な化合物、及びその新規な中間体を提供することができる。本発明の化合物の中には、液晶相の発現温度の高い、及び/又は、発現温度幅の広い液晶性化合物が存在する。かかる化合物を利用することによって、位相差板等の光学要素を安定的に製造することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
1.光学フィルム
1.−(1) 式(1)の化合物
本発明は、下記式(1)で表される化合物の少なくとも1種を含有する光学フィルムに関する。
Figure 0005620129
式(1)中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表す。Y11、Y12及びY13がメチンの場合、メチンの水素原子は置換基で置き換わってもよい。メチンが有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ハロゲン原子及びシアノ基を好ましい例として挙げることができる。これらの置換基の中では、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基がさらに好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜12のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜12のアシルオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基がより好ましい。
化合物の合成の容易さ及びコストの観点から、Y11、Y12及びY13は、いずれもメチンであることがより好ましく、メチンは無置換であることがさらに好ましい。即ち、上記式(1)で表される化合物の好ましい例には、Y11、Y12及びY13が無置換のメチンである、下記式(1a)で表される化合物が含まれる。
Figure 0005620129
式(1)及び(1a)中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、又は下記一般式(A)、下記一般式(B)もしくは下記一般式(C)を表すが、ただし、R11、R12及びR13のうち、少なくとも2つは下記一般式(A)、下記一般式(B)、又は下記一般式(C)である。合成や光学性能の観点では、一般式(A)又は(C)が好ましく、一般式(A)がより好ましい。また、R11、R12及びR13は、R11=R12=R13であることが好ましい。
また、R11、R12及びR13の全てが、下記一般式(A)、下記一般式(B)、又は下記一般式(C)であると、液晶相を示す温度範囲が広くなる傾向があるので好ましい。
Figure 0005620129
一般式(A)中、A11及びA12は、それぞれ独立に窒素原子又はメチンを表し;A13、A14、A15及びA16は、それぞれ独立に窒素原子又はメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L11−L12−Q11で置換されていてもよい)を表す。
11及びA12は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
13、A14、A15及びA16は、それらのうち、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。但し、メチンの水素原子は置換基−L11−L12−Q11で置換されていてもよい。Δnが高いという観点では、A13、A14、A15及びA16が全て無置換のメチンである(即ち、置換基−L11−L12−Q11はm位に結合している)、又はA13、A14及びA16が無置換のメチンであり、且つA15が置換基−L11−L12−Q11が結合した炭素原子であるのが好ましく(即ち、置換基−L11−L12−Q11はp位に結合している)、さらにΔnの波長分散性の観点では、A13、A14、A15及びA16が全て無置換のメチンである(即ち、置換基−L11−L12−Q11はm位に結合している)のが好ましい。
11〜A16がそれぞれメチンを表す場合には、メチンの水素原子は上記以外の置換基で置換されていてもよく、該置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜16のアルキル基、炭素原子数2〜16のアルケニル基、炭素原子数2〜16のアルキニル基、炭素原子数1〜16のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素原子数1〜16のアルコキシ基、炭素原子数2〜16のアシル基、炭素原子数1〜16のアルキルチオ基、炭素原子数2〜16のアシルオキシ基、炭素原子数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素原子数2〜16のアルキル置換カルバモイル基及び炭素原子数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素原子数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
一般式(A)中、X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
Figure 0005620129
一般式(B)中、A21及びA22は、それぞれ独立に窒素原子又はメチンを表し;A23、A24、A25及びA26は、それぞれ独立に窒素原子又はメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L21−L22−Q21で置換されていてもよい)を表す。
21及びA22は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
23、A24、A25及びA26は、それらのうち、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。但し、メチンの水素原子は置換基−L11−L12−Q11で置換されていてもよい。Δnが高いという観点では、A23、A24、A25及びA26が全て無置換のメチンである(即ち、置換基−L21−L22−Q21はm位に結合している)、又はA23、A24及びA26が無置換のメチンであり、且つA25が置換基−L21−L22−Q21が結合した炭素原子である(即ち、置換基−L21−L22−Q21はp位に結合している)のが好ましく;さらにΔnの波長分散性の観点では、A23、A24、A25及びA26が全て無置換のメチンである(即ち、置換基−L21−L22−Q21はm位に結合している)のが好ましい。
21〜A26がそれぞれメチンを表す場合には、メチンの水素原子は上記以外の置換基で置換されていてもよく、該置換基の例としては、一般式(A)中のA11〜A16のメチンの水素原子を置換可能な置換基の例と同様である。
一般式(B)中、X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
Figure 0005620129
一般式(C)中、A31及びA32は、それぞれ独立に窒素原子又はメチンを表し、A33、A34、A35及びA36は、それぞれ独立に窒素原子又はメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L31−L32−Q31で置換されていてもよい)を表す。
31及びA32は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
33、A34、A35及びA36は、それらのうち、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。但し、メチンの水素原子は置換基−L31−L32−Q31で置換されていてもよい。Δnが高いという観点では、A33、A34、A35及びA36が全て無置換のメチンである(即ち、置換基−L31−L32−Q31はm位に結合している)、又はA33、A34及びA36が無置換のメチンであり、且つA35が置換基−L31−L32−Q31が結合した炭素原子である(即ち、置換基−L31−L32−Q31はp位に結合している)のが好ましく;さらにΔnの波長分散性の観点では、A33、A34、A35及びA36が全て無置換のメチンである(即ち、置換基−L31−L32−Q31はm位に結合している)のが好ましい。
31〜A36がそれぞれメチンを表す場合には、メチンの水素原子は上記以外の置換基で置換されていてもよく、該置換基の例としては、一般式(A)中のA11〜A16のメチンの水素原子を置換可能な置換基の例と同様である。
一般式(C)中、X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、酸素原子が好ましい。
一般式(A)中のL11、一般式(B)中のL21、一般式(C)中のL31はそれぞれ独立して、ヘテロ5員環の基を表す。前記ヘテロ5員環は、環構成原子として、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子等のヘテロ原子を1以上含む5員環であり、芳香族環であっても非芳香族環であってもよい。中でも、下記のいずれかで表される基であるのが好ましい。
Figure 0005620129
式中、*は6員環に結合する部位及び**はL12、L22及びL32にそれぞれ結合する部位を示し;A41及びA42はそれぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;X4は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表す。
41及びA42は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。また、X4は酸素原子であるのが好ましい。
11、L21、及びL31の具体例には、以下のものが含まれる。
Figure 0005620129
一般式(A)中のL12、一般式(B)中のL22、一般式(C)中のL32はそれぞれ独立して、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基またはアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよい。
前記アルキレン基は、炭素原子数1〜20、より好ましくは1〜16、さらに好ましくは1〜12のアルキレン基であるのが好ましい。前記アルケニレン基は、炭素原子数2〜20、より好ましくは2〜16、さらに好ましくは2〜12のアルケニレン基であるのが好ましい。
前記アルキレン基又はアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、及び−SO2NR−(Rは水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)からなる2価基の群から選択された1以上によって置換されていてもよい。勿論、前記2価基の群から選択される2以上の基によって置換されていてもよい。前記アルキレン基の例には、−(CH2)m−L−(CH2n−が含まれる。但し、m及びnは1以上の数であって、その和は20以下が好ましく、16以下がより好ましく、12以下がさらに好ましく、またその和は2以上が好ましく、4以上がより好ましい。またLは、前記2価基の群から選ばれるいずれかの基を表す。
またアルキレン基及びアルケニレン基中の1個又は2個以上の水素原子は、1個又は2個以上のハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子)によって置換されていてもよい。
一般式(A)中のQ11、一般式(B)中のQ21、一般式(C)中のQ31はそれぞれ独立して、重合性基、水素原子、OH、COOH、又はハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子)を表す。本発明の光学フィルムの光学特性が、温度等の環境に応じて変化しないためには、Q11、Q21、Q31がそれぞれ重合性基であることが好ましい(但し、前記式(1)の化合物が重合性基を有していなくても、併用される化合物が重合性であれば、当該他の化合物の重合反応を進行させることで、式(1)の化合物の配向を固定することができる)。重合反応は、付加重合(開環重合を含む)又は縮合重合であることが好ましい。すなわち、重合性基は、付加重合反応又は縮合重合反応が可能な官能基であることが好ましい。重合性基の例を以下に示す。
Figure 0005620129
さらに、重合性基は付加重合反応が可能な官能基であることが特に好ましい。そのような重合性基としては、重合性エチレン性不飽和基又は開環重合性基が好ましい。
前記付加重合反応が可能な重合性基の例には、下記式で表される重合性基が含まれる。
Figure 0005620129
式中、R10、R11及びR12はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。より具体的には、以下の基が例示される。前記アルキル基は、炭素原子数1〜5であるのが好ましく、炭素原子数が1のメチル基が最も好ましい。前記式で表される重合性基の例には、下記式(M−1)で表されるアクリレート基、及び下記式(M−2)で表されるメタクリレート基が含まれる。
Figure 0005620129
また、前記付加重合反応可能な重合性基の他の例としては、下記式(M−3)〜(M−6)で表される基も含まれる。
Figure 0005620129
式(M−3)、(M−4)中、Rは水素原子又はアルキル基を表し、水素原子又はメチル基が好ましい。
上記式(M−1)〜(M−6)の中、(M−1)又は(M−2)が好ましく、(M−1)がより好ましい。
開環重合性基は、環状エーテル基が好ましく、エポキシ基又はオキセタニル基がより好ましく、エポキシ基が最も好ましい。
前記式(1)で表される化合物の例には、以下の化合物が含まれる。但し、これらに限定されるものではない。
Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
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Figure 0005620129
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Figure 0005620129
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Figure 0005620129
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Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
前記式(1)で表される化合物の例には、ディスコティックネマチック液晶相等の液晶相を示す液晶性化合物が含まれる。当該液晶性化合物は、高いΔnを示すとともに、液晶相を示す温度範囲が高く且つ広いという特徴がある。例えば、前記式(1)及び(1a)の化合物の例には、式(1)及び(1a)中のL11、L21及びL31で表されるヘテロ5員環の基が存在しない液晶性化合物と比較して、Δnがより高く、しかも液晶相を示す温度範囲がより高く且つ広い液晶性化合物が存在する。よって、前記式(1)及び(1a)の化合物を用いることにより、その高いΔnに基づく光学特性を示す光学フィルムを、広い製造ラチチュードで、安定的に作製することができる。
前記式(1)及び(1a)の化合物の好ましい例には、ディスコティックネマチック液晶相を0℃〜300℃の範囲で発現するディスコティック液晶性化合物が含まれる。さらに好ましくは20℃〜250℃である。但し、この範囲に限定されるものではない。
(1)−2 式(1)の化合物の合成方法
前記式(1)及び(1a)で表される化合物は、種々の有機合成の工程を組み合わせることで合成することができる。具体的には、特開2006−76992号公報、及び特開2007−2220号公報に記載の合成方法を参照して合成することができる。
前記式(1)及び(1a)で表される化合物は、下記式(1b)で表される化合物を試薬として用いて、合成することができる。
本発明は、前記式(1)及び(1a)で表される化合物を製造するために用いられる試薬として有用な、下記式(1b)で表される化合物にも関する。
Figure 0005620129
一般式(1b)中、L41は、下記一般式(D)、下記一般式(E)、又は下記一般式(F)で表される基を表す。
Figure 0005620129
式(1b)中、X1、X2及びX3はそれぞれ、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し、好ましい例は、上記式(1)中のそれぞれの好ましい例と同様である。
式(1b)中、Y1は、CN、COOH、又はアミドオキシム基を表す。
前記一般式(1b)で表される化合物の例には、以下の式(1b−1)、(1b−2)及び(1b−3)でそれぞれ表される化合物が含まれる。
Figure 0005620129
前記式中、A41及びA42はそれぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;X4は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;Y1はそれぞれ独立に、CN、COOH、アミドオキシム基を表し;Y2はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH、炭素数1〜4のアルキレン基、ハロゲン原子、水素原子を表し;L41はアルキレン基、又はアルケニレン基であり、これらアルキレン基またはアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよい。
上記式(1b)で表される化合物は種々の合成法を組合せることで、製造することができる。
例えば、Y1がアミドオキシム基の化合物は、下記スキームに示す通り、アミドオキシ基と、活性化されたカルボキシル基とを反応させ、1,2,4−オキサジアゾール誘導体に変換する方法を利用することで合成可能である。
Figure 0005620129
1がシアノ基の化合物は、シアノ基をアミドオキシム基に変換した後、上記スキームに示す通り、アミドオキシ基と、活性化されたカルボキシル基とを反応させ、1,2,4−オキサジアゾール誘導体に変換する方法を利用することで合成可能である。
1がCOOH基の化合物は、COOHを酸クロリド等へ変換した後、下記スキームに示す通り、アミドオキシム誘導体又はヒドラジン誘導体と反応させて、1,2,4−オキサジアゾール誘導体又は1,3,4−オキサジアゾール誘導体に変換する方法を利用することで合成可能である。
Figure 0005620129
この様に、上記式(1b)で表される化合物であって、上記式(1)の化合物の中間体は、一般的で簡便な合成法により、1,2,4−オキサジアゾール誘導体、又は1,3,4−オキサジアゾール誘導体として合成することができる。
2は、前記式(1)及び(1a)中のQ11、Q21またはQ31に相当し、必要あれば、所望のQ11、Q21またはQ31とするために変換される。
前記式(1b)で表される化合物は、複数の有機合成を組合せることで合成することができる。例えば、式(1b)の化合物は、下記式(1c)の化合物を出発原料として合成することができる。
Figure 0005620129
前記一般式(1c)中、Y1は式(1b)中のY1と同義であり、即ち、Y1はそれぞれシアノ基、カルボキシル基、又はアミドオキシム基を表す。Y1は、上記と同様な方法で−L41−L42−Y2に変換することができる。
上記式(1b)で表される化合物の例には、以下の化合物が含まれる。但し、以下の化合物に限定されるものではない。
Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
Figure 0005620129
(1)−3 添加剤
本発明の光学フィルムの一例は、前記式(1)及び(1a)の化合物の少なくとも一種を含む組成物からなる光学フィルムである。光学フィルムは、自己支持性があっても、自己支持性がなく、ポリマーフィルム等の支持体によって支持される硬膜の形態であってもよい。前記組成物の一例は、液晶相を示す液晶性組成物である。前記組成物は、前記式(1)の化合物を主成分として含有しているのが好ましく、具体的には50質量%以上含有しているのが好ましい。前記組成物は、前記式(1)の化合物以外の液晶性化合物を、1種以上含有していてもよい。使用可能な液晶性化合物の例には、棒状液晶及びディスコティック液晶のいずれも含まれる。前記組成物は、前記式(1)の化合物とともに添加剤の1種以上を含有していてもよい。使用可能な添加剤の例として、空気界面配向制御剤、ハジキ防止剤、重合開始剤、重合性モノマー等について説明する。
空気界面配向制御剤:
前記組成物は、空気界面においては空気界面のチルト角で配向する。このチルト角は、液晶性組成物に含まれる液晶性化合物の種類や添加剤の種類等で、その程度が異なるため、目的に応じて空気界面のチルト角を任意に制御する必要がある。
前記チルト角の制御には、例えば、電場や磁場のような外場を用いることや添加剤を用いることができるが、添加剤を用いることが好ましい。このような添加剤としては、炭素原子数が6〜40の置換もしくは無置換脂肪族基、又は炭素原子数が6〜40の置換もしくは無置換脂肪族置換オリゴシロキサノキシ基を、分子内に1本以上有する化合物が好ましく、分子内に2本以上有する化合物が更に好ましい。例えば、空気界面配向制御剤としては、特開2002−20363号公報に記載の疎水性排除体積効果化合物を用いることができる。
空気界面側の配向制御用添加剤の添加量としては、前記組成物(塗布液の場合は固形分、以下同様である)に対して、0.001質量%〜20質量%が好ましく、0.01質量%〜10質量%が更に好ましく、0.1質量%〜5質量%がより更に好ましい。
ハジキ防止剤:
前記組成物に添加し、該組成物の塗布時のハジキを防止するための材料としては、一般に高分子化合物を好適に用いることができる。
使用するポリマーとしては、前記組成物の傾斜角変化や配向を著しく阻害しない限り、特に制限はない。
ポリマーの例としては、特開平8−95030号公報に記載があり、特に好ましい具体的ポリマー例としてはセルロースエステル類を挙げることができる。セルロースエステルの例としては、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ヒドロキシプロピルセルロース及びセルロースアセテートブチレートを挙げることができる。
前記組成物の配向を阻害しないように、ハジキ防止目的で使用されるポリマーの添加量は、前記組成物に対して一般に0.1〜10質量%の範囲にあり、0.1〜8質量%の範囲にあることがより好ましく、0.1〜5質量%の範囲にあることがさらに好ましい。
重合開始剤:
前記組成物から光学異方性膜等を形成する場合は、例えば、前記組成物を一度液晶相形成温度まで加熱し、次にその配向状態を維持したまま冷却することにより、その液晶状態における配向形態を損なうことなく固定化して作製することができる。また、重合開始剤を含有する前記組成物を用い、液晶相形成温度まで加熱した後、重合させ冷却することによって液晶状態の配向状態を固定化して作製することもできる。本発明における配向状態の固定化は、後者の重合反応により行うことが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応と電子線照射による重合反応が含まれるが、熱により支持体等が変形、変質するのを防ぐためにも、光重合反応又は電子線照射による重合反応が好ましい。
光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)及びオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)等が挙げられる。
光重合開始剤の使用量は、前記組成物の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。
重合性モノマー:
前記組成物には、重合性のモノマーを添加してもよい。本発明で使用できる重合性モノマーとしては、前記式(1)及び(1a)の化合物と相溶性を有し、液晶性組成物の配向阻害を著しく引き起こさない限り、特に限定はない。これらの中では重合活性なエチレン性不飽和基、例えばビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基及びメタクリロイル基などを有する化合物が好ましく用いられる。上記重合性モノマーの添加量は、前記式(1)及び(1a)の化合物に対して一般に0.5〜50質量%の範囲にあり、1〜30質量%の範囲にあることが好ましい。また反応性官能基数が2以上のモノマーを用いると、配向膜との密着性を高める効果が期待できるため、特に好ましい。
前記組成物は、塗布液として調製してもよい。塗布液の調製に使用する溶剤としては、汎用の有機溶剤が好ましく用いられる。汎用の有機溶剤の例には、アミド系溶剤(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド系溶剤(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環系溶剤(例、ピリジン)、炭化水素系溶剤(例、トルエン、ヘキサン)、アルキルハライド系溶剤(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル系溶剤(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン系溶剤(例、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン)、エーテル系溶剤(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。エステル系溶剤及びケトン系溶剤が好ましく、特にケトン系溶剤が好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
1.−(4) 光学フィルムの製造方法
本発明の光学フィルムは、前記組成物を、配向状態とし、その配向状態を固定することで、作製することができる。該光学フィルムは、位相差板等の光学要素として有用である。
以下に、製造方法の一例について説明するが、この方法に限定されるものではない。
まず、前記式(1)の化合物を少なくとも含有する組成物を透明支持体の表面上(配向膜を有する場合は配向膜表面)に塗布する。所望により加熱等して、所望の配向状態で配向させる。次に、重合反応等を進行させて、その状態を固定して、本発明の光学フィルムを形成する。この方法に用いられる前記組成物に添加可能な添加剤の例としては、前記した空気界面配向制御剤、ハジキ防止剤、重合開始剤、重合性モノマー等が挙げられる。
塗布は、公知の方法(例えば、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により行うことができる。
均一に配向した状態を実現するためには、配向膜を利用するのが好ましい。但し、液晶の光軸方向が薄膜面の法線方向と一致する場合(ホメオトロピック配向)においては必ずしも配向膜は必要ではない。
配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω−トリコサン酸、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で、設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。
前記組成物に所望の配向を付与できるのであれば、配向膜としてはどのような層でもよいが、本発明においては、ラビング処理もしくは、光照射により形成される配向膜が好ましい。ポリマーのラビング処理により形成する配向膜が特に好ましい。ラビング処理は、一般にはポリマー層の表面を、紙や布で一定方向に数回擦ることにより実施することができるが、特に本発明では液晶便覧(丸善(株))に記載されている方法により行うことが好ましい。配向膜の厚さは、0.01〜10μmであることが好ましく、0.05〜3μmであることがさらに好ましい。
次に、配向状態を固定するために、重合を実施するのが好ましい。前記組成物中に光重合開始剤を含有させ、光照射により重合を開始するのが好ましい。光照射には、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、10mJ/cm2〜50J/cm2であることが好ましく、50mJ/cm2〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。また、雰囲気の酸素濃度は重合度に関与するため、空気中で所望の重合度に達しない場合には、窒素置換等の方法により酸素濃度を低下させることが好ましい。好ましい酸素濃度としては、10%以下が好ましく、7%以下がさらに好ましく、3%以下がよりさらに好ましい。
本発明で配向状態が固定化された状態とは、その配向が保持された状態が最も典型的、且つ好ましい態様ではあるが、それだけには限定されず、具体的には、通常0℃〜50℃、より過酷な条件下では−30℃〜70℃の温度範囲において、該固定化された組成物に流動性が無く、また外場や外力によって配向形態に変化を生じさせることなく、固定化された配向形態を安定に保ち続けることができる状態を指すものである。なお、配向状態が最終的に固定化され光学異方性層が形成された際に、前記組成物はもはや液晶性を示す必要はない。例えば、結果的に熱、光等による反応により重合又は架橋反応が進行し、高分子量化して、液晶性化合物が液晶性を失ってもよい。
2.位相差板
本発明は、透明支持体の上に、少なくとも一層の光学異方性層を有する位相差板であって、該光学異方性層が本発明の光学フィルムである位相差板にも関する。
本発明の位相差板が有する光学フィルムの材料及び製造方法については、上記した通りであり、好ましい例も同様である。
上記透明支持体には、光透過率が80%以上の透明な基材が用いられる。ポリマーフィルムやガラスが好ましい。ポリマーの具体例として、セルロースアシレート類(例えば、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート)、ノルボルネン系ポリマー、ポリ(メタ)アクリレートエステル類のフィルムなどを挙げることができ、多くの市販のポリマーを好適に用いることが可能である。このうち、光学性能の観点からセルロースアシレート類が好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下脂肪酸で、炭素原子数は、2(セルロースアセテート)、3(セルロースプロピオネート)または4(セルロースブチレート)であることが好ましい。セルローストリアセテートが特に好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いてもよい。なお、セルロースアシレートフィルムは、ソルベントキャスト法で作製することが好ましい。また、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても国際公開WO00/26705号パンフレットに記載の分子の修飾により該発現性を低下させたものも使用できる。
支持体となるポリマーフィルムは、光学的に等方性であっても異方性であってもよい。用途に応じて、種々の特性のポリマーフィルムから選択することができる。また、支持体と光学異方性膜との間には、光学異方性膜の作製に利用される配向膜が配置されていてもよい。
本発明の位相差板は、液晶表示装置の視野角特性の改善に寄与する光学補償フィルムとして用いることができる。本発明の位相差板は、そのまま独立した部材として液晶表示装置等に用いることができる。また、直線偏光膜と一体化し、楕円偏光板として用いることもできる。以下、本発明の位相差板を有する楕円偏光板について説明する。
3.楕円偏光板
本発明の位相差板と直線偏光膜(本明細書において「偏光膜」というときは「直線偏光膜」を意味するものとする)を積層することによって楕円偏光板(本明細書において「楕円偏光板」の用語は、通常通り「円偏光板」も含む意味で用いるものとする)を作製することができる。本発明の位相差板を利用することにより、液晶表示装置の視野角を拡大しうる楕円偏光板を提供することができる。
前記偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。偏光膜の偏光軸は、フィルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。
偏光膜は位相差板の光学異方性層側に積層する。偏光膜の位相差板を積層した側と反対側の面に透明保護膜を形成することが好ましい。透明保護膜は、光透過率が80%以上であるのが好ましい。透明保護膜としては、好ましくはセルロースアシレートフィルム、より好ましくはトリアセチルセルロースフィルムが用いられる。セルロースアシレートフィルムは、ソルベントキャスト法により作製することが好ましい。透明保護膜の厚さは、20〜500μmであることが好ましく、50〜200μmであることがさらに好ましい。
4. 液晶表示装置
本発明は、本発明の位相差板及び/又は楕円偏光板を少なくとも有する液晶表示装置にも関する。本発明の位相差板の利用により、視野角が拡大された液晶表示装置を提供することができる。TNモードの液晶セル用位相差板(光学補償シート)は、特開平6−214116号公報、米国特許第5583679号、同5646703号、ドイツ特許公報3911620A1号の各明細書に記載がある。また、IPSモードまたはFLCモードの液晶セル用光学補償シートは、特開平10−54982号公報に記載がある。さらに、OCBモードまたはHANモードの液晶セル用光学補償シートは、米国特許第5805253号明細書および国際公開WO96/37804号パンフレットに記載がある。さらにまた、STNモードの液晶セル用光学補償シートは、特開平9−26572号公報に記載がある。そして、VAモードの液晶セル用光学補償シートは、特許登録第2866372号公報に記載がある。
本発明において、前記記載の公報を参考にして各種のモードの液晶セル用位相差板(光学補償シート)を作製することができる。本発明の位相差板は、TN(Twisted Nematic)、IPS(In-Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Super Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)およびHAN(Hybrid Aligned Nematic)モードのような様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。
液晶表示装置は、液晶セル、偏光素子及び位相差板(光学補償シート)を有する。偏光素子は、一般に偏光膜と保護膜を含む。偏光膜と保護膜については、上記楕円偏光板で説明したものを用いることができる。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
[実施例1:例示化合物(1)の合成]
下記スキームで、例示化合物(1)を合成した。
Figure 0005620129
THF(300mL)、メタノール(150mL)中にイソフタロニトリル(20g)を加え、40℃でヒドロキシルアミン(11mL)を滴下し、1時間反応させた。その後、反応混合物を氷冷し吉草酸無水物(30.3mL)を滴下し、室温で2時間攪拌した。これに酢酸エチル400mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮した後、NMP(100mL)、トルエン(100mL)中で2時間共沸脱水した。これに酢酸エチル400mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮することで反応混合物を得た。これにメタノール150mLを加え、40℃でヒドロキシルアミン(13mL)を滴下し、1時間反応させた。これに水500mLを加えデカンテーションした後にクエン酸水及び水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させた。カラム精製することでアミドオキシム体を20.3g、イソフタロニトリルに対して収率50%で得た。アミドオキシム体(8.9g)、及びN,N−ジメチルアニリン(5.2mL)をNMP(50mL)に加え、氷冷下2塩化イソフタロイル(3.2g)のNMP溶液(10mL)を滴下し、室温で2時間攪拌した。これにトルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。トルエンを留去後、希塩酸に注ぎ、ろ別、水洗、及び乾燥し、カラムクロマトグラフィーで精製することで目的の例示化合物(1)を9g(収率95%)で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.00(6H、t)、1.45〜1.62(4H、m)、1.85〜2.00(4H、m)、3.00(4H、t)、7.65(2H、t)、7.80(1H、t)、8.27(2H、d)、8.38(2H、d)、8.52(2H、d)、8.95(2H、s)、9.12(1H、s)。
得られた例示化合物(1)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき130℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、164℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(1)は、130℃から164℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例2:例示化合物(2)の合成]
下記スキームで、例示化合物(2)を合成した。
Figure 0005620129
実施例1で合成したアミドオキシム体(8.9g)、N,N−ジメチルアニリン(5.2mL)をNMP(50mL)に加え、氷冷下トリメシン酸クロリド(2.6g)のNMP溶液(10mL)を滴下し、室温で2時間攪拌した。これにトルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。トルエンを留去後、希塩酸に注ぎ、ろ別、水洗、乾燥し、カラムクロマトグラフィーで精製することで目的の例示化合物(2)を8g(収率88%)で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.01(9H、t)、1.43〜1.60(6H、m)、1.85〜1.98(6H、m)、3.05(6H、t)、7.70(3H、t)、8.30(3H、d)、8.45(3H、d)、8.95(3H、s)、9.28(3H、s)。
得られた例示化合物(2)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき210℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、268℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(2)は210℃から268℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例3:例示化合物(3)の合成]
下記スキームで、例示化合物(3)を合成した。
Figure 0005620129
3−シアノ安息香酸(4.1g)にメタノール(50mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(6mL)を滴下した。1時間後希塩酸で中和し、ろ別、水洗、及び乾燥することでアミドオキシム体を5g(収率99%)得た。アミドオキシム体(5g)にNMP(50mL)を加え氷冷した後、吉草酸クロリド(3.4g)を滴下し、さらにN,N−ジメチルアニリン(5.3mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、トルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。トルエンを留去後、希塩酸に注ぎ、ろ別、水洗、乾燥することでオキサジアゾール誘導体を6.5g収率96%で得た。
オキサジアゾール誘導体(6.5g)と塩化チオニル(3mL)をトルエン(50mL)中60℃で3時間反応させ、トルエンを留去し、酸クロリドを6.8g(収率99%)で得た。文献記載の方法(Macromolecules, 1968, 1, 318−324.)で合成したイソフタロジアミドオキシム(1g)のNMP(50mL)溶液に前述の酸クロリド(3g)を氷冷下滴下し、さらにN,N−ジメチルアニリン(1.8mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、トルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。トルエンを留去後、希塩酸に注ぎ、ろ別、水洗、及び乾燥し、カラムクロマトグラフィーで精製することで目的の例示化合物(3)を2.4g(収率75%)で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.01(6H、t)、1.47〜1.60(4H、m)、1.87〜1.98(4H、m)、3.03(4H、t)、7.66〜7.75(3H、m)、8.32〜8.48(6H、m)、8.98(2H、s)、9.07(1H、s)。
得られた例示化合物(3)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき122℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、162℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(3)は122℃から162℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例4:例示化合物(4)の合成]
下記スキームで、例示化合物(4)を合成した。
Figure 0005620129
文献記載の方法(Medical Chemistry, 1972, 15, 1198−1200.)で合成したトリアミドオキシム体(1g)のNMP(30mL)溶液に酸クロリド(3.5g)を氷冷下滴下し、さらにN,N−ジメチルアニリン(2mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、トルエン(30mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。トルエンを留去後、希塩酸に注ぎ、ろ別、水洗、及び乾燥し、カラムクロマトグラフィーで精製することで目的の例示化合物(4)を2.3g(収率65%)で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.01(9H、t)、1.43〜1.59(6H、m)、1.87〜1.98(6H、m)、3.05(6H、t)、7.75(3H、m)、8.34(3H、d)、8.45(3H、d)、8.97(3H、s)、9.18(3H、s)。
得られた例示化合物(4)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき180℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、259℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(4)は180℃から259℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例5:例示化合物(5)の合成]
下記スキームで、例示化合物(5)を合成した。
Figure 0005620129
上記実施例で合成したアミドオキシム体(10g)にNMP(50mL)を加え氷冷した後、4−クロロ酪酸クロリド(6.2mL)を滴下し、さらにN,N−ジメチルアニリン(8.5mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、トルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。これに酢酸エチル400mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮することでオキサジアゾール誘導体を10.7g(収率72%)で得た。
オキサジアゾール誘導体(5.8g)と塩化チオニル(3mL)をトルエン(50mL)中60℃で3時間反応させ、トルエンを留去し、酸クロリドを6.2g(収率99%)で得た。イソフタロジアミドオキシム(950mg)のNMP(50mL)溶液に酸クロリド(3.1g)を氷冷下滴下し、さらにN,N’−ジメチルアニリン(2.1mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、トルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。これに酢酸エチル400mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮することで例示化合物(5)を700mg(収率22%)で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:2.40〜2.50(4H、m)、3.24(4H、t)、3.77(4H、t)、7.70〜7.80(3H、m)、8.30〜8.45(6H、m)、8.95(2H、s)、9.08(1H、s)。
得られた例示化合物(5)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき146℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、178℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(5)は146℃から178℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例6:例示化合物(6)の合成]
下記スキームで、例示化合物(6)を合成した。
Figure 0005620129
m−シアノ安息香酸クロリド(1.4g)にTHF(20mL)を加えた後、文献記載の方法(J. Med. Chem. 2001, 44, 1268)で合成した酪酸ヒドラジド(1.0g)、トリエチルアミン(1.3mL)、THF(15mL)の混合物を滴下し、室温で1時間攪拌した。これに酢酸エチル200mLを加え、希塩酸、蒸留水、飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮することでヒドラジン誘導体を1.7g(収率81%)で得た。
ヒドラジン誘導体(1.7g)にオキシ塩化リン(4mL)を加え、120℃で4時間攪拌した。蒸留水(40mL)に注ぎ、酢酸エチル(200mL)で抽出した。乾燥、濃縮することで、オキサジアゾール誘導体を1.1g(収率71%)で得た。
オキサジアゾール誘導体(1.1g)にメタノール(10mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(0.6mL)を滴下した。2時間後蒸留水を加え、ろ別、水洗、及び乾燥することでアミドオキシム体を1.1g(収率88%)で得た。
アミドオキシム体(0.52g)とピリジン(0.12mL)のNMP(3mL)溶液に、2塩化イソフタロイル(0.18g)のアセトニトリル溶液(0.2mL)を滴下し、室温で1時間攪拌した。その後、トルエン(10mL)を加え3時間共沸脱水を行った。これに酢酸エチル100mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮することで例示化合物(6)を400mg(収率74%)で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.00(6H、t)、1.45〜1.62(4H、m)、1.85〜1.95(4H、m)、2.96(4H、t)、7.68(2H、t)、7.83(1H、t)、8.27(2H、d)、8.42(2H、d)、8.55(2H、d)、8.93(2H、s)、9.12(1H、s)。
得られた例示化合物(6)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき201℃付近で結晶相から等方性液体相に変わった。次に201℃から徐々に温度を下げていくと190℃付近でディスコティックネマチック相に変化した。すなわち、例示化合物(6)は、降温時にディスコティックネマチック相を呈することが分かった。
[比較例1:比較化合物1の合成]
下記スキームで、比較化合物1を合成した。
Figure 0005620129
m−シアノ安息香酸クロリド(2g)にTHF(20mL)を加えた後、n−ブタノール(1.7mL)、トリエチルアミン(2.6mL)、THF(15mL)の混合物を滴下し、室温で2時間攪拌した。これに酢酸エチル200mLを加え、希塩酸、蒸留水、飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮することでブチルエステル誘導体を2.4g収率96%で得た。
ブチルエステル誘導体(2.4g)にメタノール(50mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(1.2mL)を滴下した。2時間後、酢酸エチル400mLを加え、希塩酸、飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮することでアミドオキシム体を2.8g収率99%で得た。
アミドオキシム体(1.0g)とピリジン(0.3mL)のNMP(5mL)溶液に、イソフタル酸クロリド(0.39g)のアセトニトリル溶液(0.4mL)を滴下し、室温で1時間攪拌した。その後、トルエン(10mL)を加え3時間共沸脱水を行った。これに酢酸エチル100mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮することで比較化合物1を840mg(収率77%)で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.00(6H、t)、1.50〜1.60(4H、m)、1.75〜1.90(4H、m)、4.40(4H、t)、7.66(2H、t)、7.84(1H、t)、8.23(2H、d)、8.44(2H、d)、8.52(2H、d)、8.84(2H、s)、9.12(1H、s)。
得られた比較化合物1の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき116℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、131℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、比較化合物1は116℃から131℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[比較例2:比較化合物2の合成]
下記スキームで、比較化合物2を合成した。
Figure 0005620129
比較例1で合成したアミドオキシム体(1.0g)とピリジン(0.3mL)のNMP(5mL)溶液に、トリメシン酸クロリド(0.35g)のアセトニトリル溶液(0.4mL)を滴下し、室温で1時間攪拌した。その後、トルエン(10mL)を加え3時間共沸脱水を行った。これに酢酸エチル100mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮することで比較化合物2を840mg(収率77%)で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.01(9H、t)、1.50〜1.65(6H、m)、1.80〜1.90(6H、m)、4.42(6H、t)、7.68(3H、t)、8.28(3H、d)、8.48(3H、d)、8.85(3H、s)、9.28(3H、s)。
得られた比較化合物2の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき145℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、228℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、比較化合物2は145℃から228℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[比較例3:比較化合物3の合成]
下記スキームで、比較化合物3を合成した。
Figure 0005620129
文献記載の方法(Chem. Europ. J. 2005, 11, 3591)で合成したイソフタル酸モノブチルエステル(3g)と塩化チオニル(2.4mL)をトルエン(50mL)中60℃で3時間反応させ、トルエンを留去し、酸クロリドを3.3g(収率99%)で得た。
イソフタロジアミドオキシム(0.6g)のNMP(10mL)溶液に前述の酸クロリド(1.7g)を氷冷下滴下し、さらにピリジン(0.6mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、トルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。トルエンを留去後、希塩酸に注ぎ、ろ別、水洗、及び乾燥し、カラムクロマトグラフィーで精製することで比較化合物3を1.6g(収率90%)で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.02(6H、t)、1.50〜1.60(4H、m)、1.80〜1.95(4H、m)、7.65〜7.75(3H、m)、7.33(2H、d)、7.38(2H、d)、8.48(2H、d)、8.87(2H、s)、9.15(1H、s)。
得られた比較化合物3の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき126℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、127℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、比較化合物3は126℃から127℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[比較例4:比較化合物4の合成]
下記スキームで、比較化合物4を合成した。
Figure 0005620129
トリアミドオキシム(530mg)のNMP(10mL)溶液に比較例3で合成した酸クロリド(1.7g)を氷冷下滴下し、さらにピリジン(0.6mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、トルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。反応後希塩酸に注ぎ、ろ別、水洗、乾燥することで比較化合物4を1.4g(収率85%)で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.01(9H、t)、1.50〜1.60(6H、m)、1.80〜1.90(6H、m)、4.45(6H、t)、7.70(3H、t)、8.32(3H、d)、8.52(3H、d)、8.95(3H、s)、9.18(3H、s)。
得られた比較化合物4の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき148℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、224℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、比較化合物4は148℃から224℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
上記で合成した実施例の例示化合物、及び比較例用化合物について、測定した物性を以下の表にまとめる。
Figure 0005620129
*1:結晶相からディスコティックネマチック相への転移温度
*2:ディスコティックネマチック相から等方相への転移温度
Figure 0005620129
Figure 0005620129
*1:結晶相からディスコティックネマチック相への転移温度
*2:ディスコティックネマチック相から等方相への転移温度
Figure 0005620129
次に、重合性基を有する化合物の合成例について説明する。
[実施例7:例示化合物(7)の合成]
重合性基を有する化合物として、下記スキームで例示化合物(7)を合成した。
Figure 0005620129
3−シアノ安息香酸(8.2g)にメタノール(100mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(12mL)を滴下した。1時間後希塩酸で中和し、ろ別、水洗、及び乾燥することでアミドオキシム体を10g(収率99%)得た。合成したアミドオキシム体(10g)にNMP(50mL)を加え氷冷した後、4−クロロ酪酸クロリド(6.2mL)を滴下し、さらにN,N−ジメチルアニリン(8.5mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、トルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。これに酢酸エチル400mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮することでオキサジアゾール誘導体を10.7g(収率72%)で得た。
オキサジアゾール誘導体(5.8g)と塩化チオニル(3mL)をトルエン(50mL)中60℃で3時間反応させ、トルエンを留去し、酸クロリドを6.2g(収率99%)で得た。イソフタロジアミドオキシム(950mg)のNMP(50mL)溶液に酸クロリド(3.1g)を氷冷下滴下し、さらにN,N’−ジメチルアニリン(2.1mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、トルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。これに酢酸エチル400mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮することでジクロリド誘導体を700mgで得た。ジクロリド誘導体(700mg)にNMP(10mL)、炭酸カリウム(610mg)、アクリル酸(320mg)、ヨウ化ナトリウム(330mg)IRGANOX1010(チバ・ジャパン(株)社製、20mg)を加え、3時間85℃で反応させた。反応後希塩酸に注ぎ、ろ別、水洗、及び乾燥し、カラムクロマトグラフィーで精製することで目的の例示化合物(7)を690mg収率86%で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:2.30〜2.40(4H、m)、3.13(4H、t)、4.35(4H、t)、5.82(2H、d)、6.13(2H、dd)、6.42(2H、d)、7.70〜7.80(3H、m)、8.30〜8.50(6H、m)、8.95(2H、s)、9.05(1H、s)。
得られた例示化合物(7)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき121℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、140℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(7)は121℃から140℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例8:例示化合物(8)の合成]
上記と同様な方法で、以下の例示化合物(8)を合成した。
Figure 0005620129
同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.82〜1.92(4H、m)、2.04〜2.11(4H、m)、3.07(4H、t)、4.25(4H、t)、5.82(2H、d)、6.13(2H、dd)、6.42(2H、d)、7.65〜7.75(3H、m)、8.30〜8.50(6H、m)、8.95(2H、s)、9.05(1H、s)。
得られた例示化合物(8)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき106℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、129℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(8)は106℃から129℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例9:例示化合物(9)の合成]
下記スキームで、例示化合物(9)を合成した。
Figure 0005620129
イソフタロニトリル(5.12g)にNMP(20mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(2.64g)を滴下した。50℃で4時間攪拌後、酢酸エチル100mLを加え水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥し、モノアミドオキシム誘導体を含む酢酸エチル溶液を調製した。これを氷冷下、4−クロロ酪酸クロリド(3.7g)を滴下し、さらにN,N−ジメチルアニリン(3.7mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、NMP(50mL)、トルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。これに酢酸エチル400mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮、カラム精製することでオキサジアゾール誘導体を4.5g(収率45%)で得た。オキサジアゾール誘導体(4.5g)にTHF(20mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(1.2g)を滴下した。4時間攪拌後、酢酸エチル100mLを加え、飽和食塩水で洗浄し、酢酸エチル層を得た。この酢酸エチル層をカラムクロマトグラフィーで精製を行うことで、アミドオキシム誘導体を4.5g(収率88%)得た。アミドオキシム誘導体(4.5g)にNEP(50mL)を加え、イソフタル酸クロリド(1.5g)の酢酸エチル(10mL)溶液を氷冷下滴下し、さらにN,N’−ジメチルアニリン(2.3mL)を滴下した。2時間室温にて攪拌した後、トルエン(50mL)を加え、3時間共沸脱水を行った。これに酢酸エチル400mLを加え、希塩酸、飽和重曹水、飽和食塩水で洗浄し、濃縮することでジクロリド誘導体を4.1gで得た。ジクロリド誘導体(700mg)にNMP(10mL)、炭酸カリウム(610mg)、アクリル酸(320mg)、ヨウ化ナトリウム(330mg)、IRGANOX1010(チバ・ジャパン(株)社製、20mg)を加え、3時間85℃で反応させた。反応後希塩酸に注ぎ、ろ別、水洗、及び乾燥し、カラムクロマトグラフィーで精製することで目的の例示化合物(9)を714mg、収率89%で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:2.30〜38(4H、m)、3.13(4H、t)、4.38(4H、t)、5.82(2H、d)、6.13(2H、dd)、6.42(2H、d)、7.69(2H,t)、7.85(1H,t)、8.28(2H,d)、8.38(2H,d)、8.51(2H,d),8.92(2H、s)、9.13(1H、s)。
得られた例示化合物(9)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき128℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、141℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(9)は128℃から141℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例10:例示化合物(10)の合成]
上記と同様の方法で、下記例示化合物(10)を合成した。
Figure 0005620129
同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.85〜1.92(4H、m)、2.02〜2.11(4H、m)、3.07(4H、t)、4.25(4H、t)、5.82(2H、d)、6.13(2H、dd)、6.42(2H、d)、7.69(2H,t)、7.83(1H,t)、8.30(2H,d)、8.41(2H,d)、8.55(2H,d),8.92(2H、s)、9.13(1H、s)。
得られた例示化合物(10)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき114℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、128℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(10)は114℃から128℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例11:例示化合物(11)の合成]
下記スキームで、例示化合物(11)を合成した。
Figure 0005620129
1,2−エタンジオール(12.4g)に炭酸水素ナトリウム(21g)を加え、氷冷下で3−クロロプロピオン酸クロリド(25.4g)を滴下した。25℃で3時間攪拌後、カラムクロマトグラフィーで精製することでハーフアルコール誘導体を含む混合物を約20g得た。ハーフアルコール誘導体を含む混合物(20g)にTHF(100mL)および無水コハク酸(11.5g)を加え、氷冷下、ピリジン(10.2mL)を滴下し、室温で2時間攪拌した。その後、酢酸エチル(200mL)を加え、希塩酸洗浄した後飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で逆抽出した。更に希塩酸で水層を酸性化した後、酢酸エチルで抽出、乾燥、濃縮することでハーフカルボン酸誘導体を20.4g、収率40%で得た。
ハーフカルボン酸誘導体(20.4g)にトルエン(100mL)、塩化チオニル(8.8mL)を加え、100℃で2時間加熱、濃縮することで酸クロリド誘導体とし、これをアミドオキシム誘導体(14.6g)、NMP(100mL)、N,N−ジメチルアニリン(15.4mL)の混合液に、氷冷下滴下し、室温で2時間攪拌した。その後、トルエン(100mL)を加え、120℃2時間加熱した。その後酢酸エチル(400mL)を加え、希塩酸、飽和食塩水で洗浄、乾燥、カラムクロマトグラフィーで精製することでオキサジアゾール誘導体を15g、収率47%で得た。
オキサジアゾール誘導体(3.5g)にトルエン(50mL)、塩化チオニル(1mL)を加え、100℃で2時間加熱、濃縮することで酸クロリド誘導体とし、これをジアミドオキシム誘導体(850mg)、NMP(50mL)、N,N−ジメチルアニリン(1.7mL)の混合液に、氷冷下滴下し、室温で2時間攪拌した。その後、トルエン(50mL)を加え、供沸脱水条件で2時間攪拌した。冷却後、トルエンを留去し、アセトニトリル(20ml)およびトリエチルアミン(1.8mL)を加え、60℃で2時間攪拌した。冷却後、酢酸エチル(200mL)を加え、希塩酸、飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮、カラムクロマトグラフィーで精製を行うことで例示化合物(11)を1.4g(収率35%)得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:3.13(4H、t)、3.35(4H、t)、4.38〜4.48(8H、m)、5.82(2H、d)、6.13(2H、dd)、6.42(2H、d)、7.65〜7.80(3H、m)、8.30〜8.50(6H、m)、8.95(2H、s)、9.05(1H、s)。
得られた例示化合物(11)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき91℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、108℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(11)は91℃から108℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例12:例示化合物(12)の合成−1]
下記スキームで、例示化合物(12)を合成した。
Figure 0005620129
イソフタロニトリル(5.12g)にNMP(20mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(2.42g)を滴下した。50℃で4時間攪拌後、無水コハク酸(4.41g)を分割添加し、その後120℃に加熱し5時間攪拌した。冷却後、酢酸エチル100mLを加え、水で洗浄後、炭酸カリウム(5.56g)を溶解した水で抽出を行い水層を取り出した。この水層に塩酸を加え中和後、酢酸エチル100mLを加え抽出を行い、酢酸エチル層を水で洗浄、乾燥、濃縮することで(12)−Aを含む混合物の固体約6.8g得た。
1,2−エタンジオール(12.4g)に炭酸水素ナトリウム(21.0g)を加え、氷冷下で3−クロロプロピオン酸クロリド(25.4g)を滴下した。25℃で3時間攪拌後、カラムクロマトグラフィーで精製を行うことで、(12)−Cを17.5g得た。
(12)−Aを含む混合物(5.2g)にトルエン(10mL)とDMF(10mg)および塩化チオニル(2.6mL)を加え50℃で2時間攪拌した。冷却後、過剰の塩化チオニルとトルエンを留去することで、(12)−Bを含む混合物を得た。この(12)−Bを含む混合物に、酢酸エチル(100mL)及び(12)−C(3.6g)を加え、氷冷下でジイソプロピルエチルアミン(5.3mL)を滴下した。25℃で1時間攪拌後、希塩酸、飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮することで(12)−Dを含む混合物を得た。この混合物をカラムクロマトグラフィーで精製を行うことで、(12)−Dを7.1g得た。
(12)−D(7.1g)にメタノール(20mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(1.9g)を滴下した。4時間攪拌後、酢酸エチル100mLを加え、飽和食塩水で洗浄し、酢酸エチル層を得た。この酢酸エチル層をカラムクロマトグラフィーで精製を行うことで、(12)−Eを6.6g(収率85%)得た。
(12)−E(6.6g)に酢酸エチル(70mL)および炭酸水素ナトリウム(1.5g)を溶解した水70mLを加え、氷冷下でトリメシン酸クロリド(1.2g)のトルエン(5mL)溶液を滴下した。室温で3時間攪拌後、ヘキサン(200mL)を加え析出した結晶を濾取した。得られた結晶にNMP(20mL)およびトルエン(20mL)を加え、供沸脱水条件で2時間攪拌した。冷却後、トルエンを留去し、アセトニトリル(20ml)およびトリエチルアミン(3.0mL)を加え、60℃で2時間攪拌した。冷却後、酢酸エチル(100mL)を加え、希塩酸、飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮することで例示化合物(12)の粗結晶を得、更にカラムクロマトグラフィーで精製を行うことで、例示化合物(12)を4.7g(収率84%)得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ: 3.04(6H、t)、3.33(6H、t)、4.35〜4.50(12H、m)、5.82(3H、d)、6.12(3H、dd)、6.47(3H、d)、7.70(3H、t)、8.27(3H、d)、8.43(3H、d)、8.93(3H、s)、9.30(3H、s)。
得られた例示化合物(12)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき74℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、170℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(12)は74℃から170℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例13:例示化合物(12)の合成−2]
下記スキームで、例示化合物(12)を合成した。
Figure 0005620129
イソフタロニトリル(5.12g)にNMP(20mL)とIPA(2mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(2.64g)を滴下した。50℃で4時間攪拌することでモノアミドオキシム誘導体を含む混合物の溶液を調製した。無水コハク酸(4.41g)を分割添加し、その後120℃に加熱し5時間攪拌した。冷却後酢酸エチルを50mL加え、1NのHClで洗浄し、飽和重曹水で逆抽出することで、オキサジアゾール誘導体を含む混合物の水溶液を調製した。これに40℃で50%ヒドロキシルアミン(4.84g)を滴下し、50℃で4時間攪拌した。冷却後、1NのHClで中和し、生じた沈殿をろ別、水洗することで、アミドオキシム誘導体を含む混合物の固体を約7.3g得た。
アミドオキシム誘導体を含む混合物の固体(7.3g)にNMP(20mL)、トリメシン酸クロリド(1.3g)を加え、氷冷下N,N−ジメチルアニリン(4.1mL)を滴下した。滴下後、反応液を室温で1時間攪拌、100℃で更に2時間攪拌した。冷却後、1NのHClに晶析し、精製することでトリカルボン酸誘導体を4g得た。
トリカルボン酸誘導体4gにNMP(20mL)、2−ヒドロキシエチルアクリレート(1.8mL)、トシル酸クロリド(3.3g)を加え、氷冷下、N−メチルイミダゾール(2.8mL)を滴下した。室温で2時間攪拌した後、メタノール(200mL)に注ぎ、生じた沈殿をろ別、メタノールで洗浄した。これをカラム精製することで、例示化合物(12)を3.2g、収率61%で得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:3.04(6H、t)、3.33(6H、t)、4.35〜4.50(12H、m)、5.82(3H、d)、6.12(3H、dd)、6.47(3H、d)、7.70(3H、t)、8.27(3H、d)、8.43(3H、d)、8.93(3H、s)、9.30(3H、s)。
得られた例示化合物(12)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき74℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、170℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(12)は74℃から170℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例14:例示化合物(13)の合成−1]
下記スキームで、例示化合物(13)を合成した。
Figure 0005620129
イソフタロニトリル(5.12g)にNMP(20mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(2.42g)を滴下した。50℃で4時間攪拌後、無水コハク酸(4.41g)を分割添加し、その後120℃に加熱し5時間攪拌した。冷却後、酢酸エチル100mLを加え、水で洗浄後、炭酸カリウム(5.56g)を溶解した水で抽出を行い水層を取り出した。この水層に塩酸を加え中和後、酢酸エチル100mLを加え抽出を行い、酢酸エチル層を水で洗浄、乾燥、濃縮することで(13)−Aを含む混合物の固体約6.8g得た。
1,4−ブタンジオール(28.4g)にトルエン(32mL)および炭酸水素ナトリウム(12.8g)を加え、氷冷下で3−クロロプロピオン酸クロリド(16.0g)を滴下した。25℃で3時間攪拌後、水で3回洗浄を行い、乾燥、濃縮することで(13)−Cを含む混合物を約16.1g得た。
(13)−Aを含む混合物(5.2g)にトルエン(10mL)とDMF(10mg)および塩化チオニル(2.6mL)を加え50℃で2時間攪拌した。冷却後、過剰の塩化チオニルとトルエンを留去することで、(13)−Bを含む混合物を得た。この(13)−Bを含む混合物に酢酸エチル(100mL)および(13)−Cを含む混合物8.4gを加え、氷冷下でジイソプロピルエチルアミン(5.3mL)を滴下した。25℃で1時間攪拌後、希塩酸、飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮することで(13)−Dを含む混合物を得た。この混合物をカラムクロマトグラフィーで精製を行うことで、(13)−Dを4.89g得た。
(13)−D(4.89g)にメタノール(20mL)を加え、40℃で50%ヒドロキシルアミン(0.95g)を滴下した。4時間攪拌後、酢酸エチル100mLを加え、飽和食塩水で洗浄し、酢酸エチル層を得た。この酢酸エチル層をカラムクロマトグラフィーで精製を行うことで、(13)−Eを4.63g(収率88%)得た。
(13)−E(4.63g)に酢酸エチル(70mL)および炭酸水素ナトリウム(1.06g)を溶解した水70mLを加え、氷冷下でトリメシン酸クロリド(0.91g)のトルエン(5mL)溶液を滴下した。室温で3時間攪拌後、ヘキサン(200mL)を加え析出した結晶を濾取した。得られた結晶にNMP(20mL)およびトルエン(20mL)を加え、供沸脱水条件で2時間攪拌した。冷却後、トルエンを留去し、アセトニトリル(20ml)およびトリエチルアミン(3.0mL)を加え、60℃で2時間攪拌した。冷却後、酢酸エチル(100mL)を加え、希塩酸、飽和食塩水で洗浄し、乾燥、濃縮することで、粗結晶を得、更にカラムクロマトグラフィーで精製を行うことで、例示化合物(13)を3.8g(収率85%)得た。同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.70〜1.80(12H、m)、3.00(6H、t)、3.32(6H、t)、4.10〜4.20(12H、m)、5.82(3H、d)、6.12(3H、dd)、6.40(3H、d)、7.68(3H、t)、8.25(3H、d)、8.40(3H、d)、8.93(3H、s)、9.27(3H、s)。
得られた例示化合物(13)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき70℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、141℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(13)は70℃から141℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例15:例示化合物(13)の合成−2]
例示化合物(12)の合成−2と同様な手法を用いて、例示化合物(13)が合成できたことを、1H−NMR、及び相転移温度を測定して確認した。
[実施例16:例示化合物(14)の合成]
下記の例示化合物(14)を、上記と同様な方法で合成した。
Figure 0005620129
同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:2.20〜2.35(6H、m)、2.61(6H、t)、3.12(6H、t)、4.30〜4.45(12H、m)、5.82(3H、d)、6.12(3H、dd)、6.47(3H、d)、7.71(3H、t)、8.25(3H、d)、8.45(3H、d)、8.93(3H、s)、9.27(3H、s)。
得られた例示化合物(14)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき76℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、166℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(14)は76℃から166℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例17:例示化合物(15)の合成]
下記の例示化合物(15)を、上記と同様な方法で合成した。
Figure 0005620129
同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.95〜2.10(6H、m)、2.22〜2.35(6H、m)、2.58(6H、t)、3.12(6H、t)、4.20〜4.30(12H、m)、5.85(3H、d)、6.15(3H、dd)、6.42(3H、d)、7.71(3H、t)、8.30(3H、d)、8.45(3H、d)、8.95(3H、s)、9.30(3H、s)。
得られた例示化合物(15)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき81℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、150℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(15)は81℃から150℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例18:例示化合物(16)の合成]
下記の例示化合物(16)を、上記と同様な方法で合成した。
Figure 0005620129
同定は1H−NMRで行った。
1H−NMR(CDCl3) δ:1.70〜1.85(12H、m)、2.32〜2.45(6H、m)、2.67(6H、t)、3.13(6H、t)、4.15〜4.23(12H、m)、5.80(3H、d)、6.14(3H、dd)、6.40(3H、d)、7.68(3H、t)、8.25(3H、d)、8.38(3H、d)、8.93(3H、s)、9.27(3H、s)。
得られた例示化合物(16)の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき90℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、132℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、例示化合物(16)は90℃から132℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
[実施例19:例示化合物(13)を均一に配向させた薄膜の作製]
ガラス基板上に、PVA−103(クラレ(株)製)の水溶液を塗布し、100℃で3分乾燥させた。PVA−103の厚みは、0.5μmであった。このPVA−103の薄膜を設けた基板上に下記塗布液をスピンコートし、100℃の恒温槽中に入れ、1分後に600mJの紫外線を照射して配向状態を固定した。室温まで放冷後、偏光顕微鏡でその配向状態を観察すると、ディスコティック液晶性化合物が欠陥なくホメオトロピック配向していることが分かった。液晶性化合物の層の厚みは、3.6μmであった。
(塗布液)
・例示化合物(13) 100質量部
・下記空気界面配向制御剤 V−(2) 0.2質量部
・イルガキュア907(チバガイギー社製) 3.0質量部
・ジエチルチオキサントン 1.0質量部
・メチルエチルケトン 250質量部
Figure 0005620129
[実施例20:例示化合物(14)を均一に配向させた薄膜の作製]
ガラス基板上に、PVA−103(クラレ(株)製)の水溶液を塗布し、100℃で3分乾燥させた。PVA−103の厚みは、0.5μmであった。このPVA−103の薄膜を設けた基板上に下記塗布液をスピンコートし、100℃の恒温槽中に入れ、1分後に600mJの紫外線を照射して配向状態を固定した。室温まで放冷後、偏光顕微鏡でその配向状態を観察すると、ディスコティック液晶性化合物が欠陥なくホメオトロピック配向していることが分かった。液晶性化合物の層の厚みは、3.4μmであった。
(塗布液)
・例示化合物(14) 100質量部
・上記空気界面配向制御剤 V−(2) 0.2質量部
・イルガキュア907(チバガイギー社製) 3.0質量部
・ジエチルチオキサントン 1.0質量部
・メチルエチルケトン 250質量部
[Δnと波長分散性の測定]
以下の方法で得られた各薄膜の光学特性を測定した。
なお、本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のリターデーションおよび厚さ方向のリターデーションを表す。
Re(λ)はKOBRA(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。Rth(λ)は前記Re(λ)、面内の遅相軸(KOBRAにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して+40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値、および面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値の計3つの方向で測定したレターデーション値を基にKOBRAが算出する。ここで平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
実施例19及び実施例20で得られた薄膜の波長分散値(Re(478)/Re(748)は、KOBRA(王子計測機器(株)製)を用いて、斜め40°から478nmおよび748nmのレターデーションを測定することで求めた。
また、ΔnはKOBRA(王子計測機器(株)製)を用いて、上記手法にてRth(589)を測定し、別途求めた膜厚(d)で割ることで求めた。結果を下記表に示す。
Figure 0005620129
以下に、例示化合物を用いた、OCBモード液晶表示装置用光学補償フィルムの作製の実施例をあげる。
[実施例21:光学補償フィルムの作製]
(支持体の作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
(セルロースアセテート溶液組成)
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 300質量部
メタノール(第2溶媒) 45質量部
染料(住化ファインケム(株)製 360FP) 0.0009質量部
別のミキシングタンクに、下記のレターデーション上昇剤16質量部、メチレンクロライド80質量部およびメタノール20質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。
上記組成のセルロースアセテート溶液464質量部にレターデーション上昇剤溶液36質量部、およびシリカ微粒子(アエロジル製、R972)1.1質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、5.0質量部であった。また、シリカ微粒子の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、0.15質量部であった。
Figure 0005620129
得られたドープを、幅2mで長さ65mのバンドを有する流延機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、1分乾燥し、剥ぎ取った後、140℃の乾燥風で、テンターを用いて幅方向に28%延伸した。この後、135℃の乾燥風で20分間乾燥し、残留溶剤量が0.3質量%の支持体(PK−1)を製造した。
得られた支持体(PK−1)の幅は1340mmであり、厚さは92μmであった。エリプソメーター(M−150、日本分光(株)製)を用いて、波長590nmにおけるレターデーション値(Re)を測定したところ、38nmであった。また、波長590nmにおけるレターデーション値(Rth)を測定したところ、175nmであった。
作製した支持体(PK−1)のバンド面側に、1.0mol/Lの水酸化カリウム溶液(溶媒:水/イソプロピルアルコール/プロピレングリコール=69.2質量部/15質量部/15.8質量部)を10mL/m2塗布し、約40℃の状態で30秒間保持した後、アルカリ液を掻き取り、純水で水洗し、エアーナイフで水滴を削除した。その後、100℃で15秒間乾燥した。このPK−1の純水に対する接触角を求めたところ、42°であった。
(配向膜の作製)
このPK−1上(アルカリ処理面)に、下記の組成の配向膜塗布液を#16のワイヤーバーコーターで28mL/m2塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥し、配向膜を作製した。
(配向膜塗布液組成)
下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
クエン酸エステル(三協化学製 AS3) 0.35質量部
Figure 0005620129
(ラビング処理)
PK−1を速度20m/分で搬送し、長手方向に対して45°にラビング処理されるようにラビングロール(300mm直径)を設定し、650rpmで回転させて、PK−1の配向膜設置表面にラビング処理を施した。
(光学異方性層の形成)
配向膜上に、下記の組成の光学異方性層塗布液を、#3.0のワイヤーバーを470回転でフィルムの搬送方向と同じ方向に回転させて、20m/分で搬送されているPK−1の配向膜面に連続的に塗布した。
(光学異方性層塗布液)
例示化合物(13) 100.00質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3.00質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1.00質量部
フルオロ脂肪族基含有共重合体 0.40質量部
(メガファックF780 大日本インキ(株)製)
メチルエチルケトン 500.00質量部
室温から100℃に連続的に加温する工程で溶媒を乾燥させ、その後100℃の乾燥ゾーンで、約90秒間加熱し、ディスコティック液晶化合物を配向させた。次に、80℃の乾燥ゾーンに搬送させて、フィルムの表面温度が90℃の状態で、紫外線照射装置(紫外線ランプ:出力160W/cm、発光長1.6m)により、照度600mWの紫外線を4秒間照射し、反応を進行させて、ディスコティック液晶化合物をその配向に固定した。その後、室温まで放冷し、円筒状に巻き取ってロール状の形態にした。このようにして、ロール状光学補償フィルム(KH−1)を作製した。
作製したロール状光学補償フィルム(KH−1)の一部を切り取り、サンプルとして用いて、光学特性を測定した。波長546nmで測定した光学異方性層のReレターデーション値は30nmであった。また光学異方性層の分子対称軸の平均方向を測定したところ、光学補償フィルム(KH−1)の長手方向に対して、45°であった。
更に、偏光板をクロスニコル配置とし、得られた光学補償フィルムのムラを観察したところ、正面、および法線から60°まで傾けた方向から見ても、ムラは検出されなかった。
[実施例22]
光学異方性層塗布液として下記塗布液を用いたこと以外は実施例21と同様にし、光学補償フィルム(KH−2)を作製した。
(光学異方性層塗布液)
例示化合物(14) 100.00質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3.00質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1.00質量部
フルオロ脂肪族基含有共重合体 0.40質量部
(メガファックF780 大日本インキ(株)製)
メチルエチルケトン 500.00質量部
作製したロール状光学補償フィルム(KH−2)の一部を切り取り、サンプルとして用いて、光学特性を測定した。波長546nmで測定した光学異方性層のReレターデーション値は29nmであった。また光学異方性層の分子対称軸の平均方向を測定したところ、光学補償フィルム(KH−2)の長手方向に対して、45°であった。
更に、偏光板をクロスニコル配置とし、得られた光学補償フィルムのムラを観察したところ、正面、および法線から60°まで傾けた方向から見ても、ムラは検出されなかった。
[実施例23]
(偏光板の作製)
平均重合度1700、ケン化度99.5mol%のPVAフィルム(厚み80μm、幅2500mm)を40℃の温水中で8倍に縦一軸延伸し、そのままヨウ素0.2g/l、ヨウ化カリウム60g/lの水溶液中に30℃にて5分間浸漬し、次いでホウ酸100g/l、ヨウ化カリウム30g/lの水溶液中に浸漬した。このときフィルム幅1300mm、厚みは17μmであった。
さらにこのフィルムを水洗槽にて20℃、10秒間浸漬した後、ヨウ素0.1g/l、ヨウ化カリウム20g/lの水溶液中に30℃にて15秒間浸漬し、このフィルムを室温にて24時間乾燥してヨウ素系偏光子(HF−1)を得た。
ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、実施例21で作製した光学補償フィルム(KH−1)を支持体(PK−1)面で偏光子(HF−1)の片側に貼り付けた。また、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(TD−80U:富士写真フイルム(株)製)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光子の反対側に貼り付けた。
偏光子の長手方向と支持体(PK−1)の長手方向、更には、市販のトリアセチルセルロースフィルムの長手方向とが全て平行になるように配置した。このようにして偏光板(HB−1BR)を作製した。
また、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、実施例21で作製した光学補償フィルム(KH−1)を支持体(PK−1)面で偏光子(HF−1)の片側に貼り付けた。また、反射防止機能付きフィルム(富士フィルム CV−UA:富士写真フイルム(株)製)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光子の反対側に貼り付けた。
偏光子の長手方向と支持体(PK−1)の長手方向、更には、市販の反射防止機能付きフィルムの長手方向とが全て平行になるように配置した。このようにして偏光板(HB−1BF)を作製した。
[実施例24]
(偏光板の作製)
実施例22で作製したKH−2(光学補償フィルム)を用いた以外は、実施例23と同様にして、偏光板(HB−2BR、HB−2BF)を作製した。
[実施例25]
(ベンド配向液晶セルの作製)
ITO電極付きのガラス基板に、ポリイミド膜を配向膜として設け、配向膜にラビング処理を行った。得られた二枚のガラス基板をラビング方向が平行となる配置で向かい合わせ、セルギャップを4.5μmに設定した。セルギャップにΔnが0.1396の液晶化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、ベンド配向液晶セルを作製した。液晶セルの大きさは5インチであった。
作製したベンド配向セルを挟むように、実施例23で作製した偏光板(HB−1BF)を視認側に、偏光板(HB−1BR)をバックライト側に各々貼り付けた。楕円偏光板の光学異方性層がセル基板に対面し、液晶セルのラビング方向とそれに対面する光学異方性層のラビング方向とが反平行となるように配置した。
液晶セルに55Hzの矩形波電圧を印加した。白表示2V、黒表示5Vのノーマリーホワイトモードとした。透過率の比(白表示/黒表示)をコントラスト比として、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までの8段階で視野角を測定し、さらに色味の角度依存性を目視にて行った。また、正面コントラスト(CR:白表示の輝度/黒表示の輝度)を求めた。結果を下記表に示す。
[実施例26]
視認側の偏光板としてHB−2BFを、バックライト側の偏光板としてHB−2BRを用いること以外は実施例25と同様にしてパネルを作製し、評価を行った結果を下記表に示す。
Figure 0005620129
※コントラスト比が10以上で黒側の階調反転(L1とL2との間の反転)のない範囲
上記表に示す結果から、例示化合物(13)又は(14)を用いて形成された光学異方性層を有する光学フィルムを有するOCBモード液晶表示装置は、良好な表示性能を示すことが理解できる。
次に、例示化合物を用いて作製された光学フィルムを有する、TN用位相差板の作製の実施例をあげる。
[実施例27]
(透明支持体の作製)
下記の成分をミキシングタンクに投入し、加熱攪拌して、セルロースアセテート溶液(以下、ドープと呼ぶことがある)を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアセテート溶液組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート 6.5質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート 5.2質量部
下記のレターデーション上昇剤(1) 0.1質量部
下記のレターデーション上昇剤(2) 0.2質量部
メチレンクロライド 310.25質量部
メタノール 54.75質量部
1−ブタノール 10.95質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 0005620129
得られたドープを流延口から0℃に冷却したドラム上に流延した。溶媒含有率70質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をピンテンターで固定し、溶媒含有率が3〜5質量%の領域で、幅方向(機械方向に垂直な方向)の延伸率が3%となる間隔を保ちつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、120℃を越える領域で機械方向の延伸率が実質0%、(剥ぎ取り時に機械方向に4%延伸することを考慮して)幅方向の延伸率と機械方向の延伸率との比が0.75となるように調整して、厚さ100μmのセルロースアセテートフィルムを作製した。作製したフィルムのレターデーション値を波長632.8nmで測定したところ、厚み方向のレターデーション値が40nm、面内のレターデーション値が4nmであった。作製したセルロースアセテートフィルムを透明支持体として用いた。
(第1下塗り層の形成)
上記透明支持体の上に、下記の組成の塗布液を28mL/m2塗布し、乾燥して、第1下塗り層を形成した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
第1下塗り層塗布液組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
ゼラチン 5.44質量部
ホルムアルデヒド 1.38質量部
サリチル酸 1.62質量部
アセトン 391質量部
メタノール 158質量部
メチレンクロライド 406質量部
水 12質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
(第2下塗り層の形成)
第1下塗り層の上に、下記の組成の塗布液を7mL/m2塗布し、乾燥して、第2下塗り層を形成した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
第2下塗り層塗布液組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のアニオン性ポリマー 0.77質量部
クエン酸モノエチルエステル 10.1質量部
アセトン 200質量部
メタノール 877質量部
水 40.5質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 0005620129
(バック層の形成)
透明支持体の反対側の面に、下記の組成の塗布液を25mL/m2塗布し、乾燥して、バック層を形成した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
バック層塗布液組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
酢化度55%のセルロースジアセテート 6.56質量部
シリカ系マット剤(平均粒子サイズ:1μm) 0.65質量部
アセトン 679質量部
メタノール 104質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
(配向膜の形成)
下記変性ポリビニルアルコールとグルタルアルデヒド(変性ポリビニルアルコールの5質量%)とを、メタノール/水の混合溶媒(容積比=20/80)に溶解して、5質量%の溶液を調製した。
Figure 0005620129
この溶液を、第2下塗り層の上に塗布し、100℃の温風で120秒間乾燥した後、ラビング処理を行い、配向膜を形成した。得られた配向膜の膜厚は0.5μmであった。配向膜のラビング方向は、透明支持体の流延方向と平行であった。
(光学異方性層の形成)
前記で作製した配向膜のラビング処理面上に、下記の組成を有する光学異方性層塗布液を、ワイヤーバーを用いて塗布した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
光学異方性層塗布液
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
例示化合物(13) 100質量部
光重合開始剤(イルガキュア907、チバガイギー社製) 2.0質量部
下記空気界面配向制御剤(KK−1) 0.1質量部
クロロホルム 270質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
Figure 0005620129
上記の光学異方性層を塗布したフィルムを、110℃の恒温槽中に入れ配向させ、200mJ/cm2の紫外線を照射して光学異方性層の配向状態を固定した。室温まで放冷して、光学補償フィルム(KI−1)を作製した。形成した光学異方性層の厚さは約0.65μmであった。
[実施例28]
光学異方性層塗布液として下記塗布液を用いたこと以外は実施例27と同様にし、光学補償フィルム(KI−2)を作製した。形成した光学異方性層の厚さは約0.66μmであった。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
光学異方性層塗布液
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
例示化合物(14) 100質量部
光重合開始剤(イルガキュア907、チバガイギー社製) 2.0質量部
上記空気界面配向制御剤(KK−1) 0.1質量部
クロロホルム 270質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
[光学補償フィルムの評価]
作製した各光学補償フィルムの光学特性を測定した。測定方法は、上記した通りである。
なお、Re及びRthは波長589nmの値を測定した。
波長分散は、Re(478nm)/Re(748nm)を算出した値である。
下記表に測定値を示す。
なお、実施例27及び実施例28で得られた光学補償フィルムの断面の超薄切片を、マイクロトームを用いて作製し、その切片を偏光顕微鏡で観察することで、実施例27及び実施例28で得られた光学補償フィルムがそれぞれ有する光学異方性層中において、液晶性分子がハイブリッド配向状態に固定されていることが確認できた。
(液晶表示装置の作製)
ITO透明電極が設けられたガラス基板の上に、ポリイミド配向膜を設け、ラビング処理を行った。5μmのスペーサーを介して、二枚の基板を配向膜面が向き合い、且つ配向膜のラビング方向が直交するように配置した。二枚の基板の間隙に、棒状液晶分子(ZL4792、メルク社製)を注入し、棒状液晶層を形成した。棒状液晶分子のΔnは0.0969であった。以上のようにして作製したTN液晶セルの両側に、上記で作製した位相差板を二枚配置し、光学異方性層が液晶セルの基板と対面するように貼り付けた。さらにそれらの外側に、偏光板二枚を貼り付けて液晶表示装置を作製した。位相差板の配向膜のラビング方向と、それに隣接する液晶セルの配向膜のラビング方向とは、反平行になるように配置した。また、偏光板の吸収軸と、液晶セルのラビング方向とは平行になるように配置した。
それぞれ作製したTNモード液晶表示装置の液晶セルに電圧を印加し、白表示2V、黒表示5Vにおける白表示と黒表示との透過率をコントラスト比として、上下左右でコントラスト比10、かつ階調反転のない領域を視野角として測定した。また、白表示時と黒表示時における色味の角度依存性を目視にて行った。その結果を下記表に示す。
Figure 0005620129
上記表に示す結果から、例示化合物(13)又は(14)を用いて形成された光学異方性層を有する光学フィルムを有するTNモード液晶表示装置は、良好な表示性能を示すことが理解できる。

Claims (14)

  1. 下記一般式(1)で表される化合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする光学フィルム。
    Figure 0005620129
    (式(1)中、Y11、Y12及びY13は、それぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に下記一般式(A)、下記一般式(B)、下記一般式(C)、又は水素原子を表すが、ただし、R11、R12及びR13のうち、少なくとも2つは下記一般式(A)、下記一般式(B)、又は下記一般式(C)である。)
    Figure 0005620129
    (一般式(A)中、A11及びA12は、それぞれ独立に窒素原子又はメチンを表し;A13、A14、A15及びA16は、それぞれ独立に窒素原子又はメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L11−L12−Q11で置換されていてもよい)を表し;X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L11はヘテロ5員環の基を表し;L12は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基又はアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q11はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
    Figure 0005620129
    (一般式(B)中、A21及びA22は、それぞれ独立に窒素原子又はメチンを表し;A23、A24、A25及びA26は、それぞれ独立に窒素原子又はメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L21−L22−Q21で置換されていてもよい)を表し;X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L21はヘテロ5員環の基を表し;L22は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基またはアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子、又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q21はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
    Figure 0005620129
    (一般式(C)中、A31及びA32は、それぞれ独立に窒素原子又はメチンを表し、A33、A34、A35及びA36は、それぞれ独立に窒素原子又はメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L31−L32−Q31で置換されていてもよい)を表し;X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L31はヘテロ5員環の基を表し;L32は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基又はアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q31はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
  2. 前記式中、L11、L21及びL31が、下記のいずれかで表されるヘテロ5員環の基である請求項1に記載の光学フィルム。
    Figure 0005620129
    (式中、*は6員環に結合する部位及び**はL12、L22及びL32にそれぞれ結合する部位を示し;A41及びA42はそれぞれ独立にメチン又は窒素原子を表し;X4は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表す。)
  3. 前記式中、A11、A12、A21、A22、A31及びA32が窒素原子である請求項1又は2記載の光学フィルム。
  4. 前記式中、X1、X2及びX3が酸素原子である請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学フィルム。
  5. 前記式中、A13、A14、A15、A16、A23、A24、A25、A26、A33、A34、A35及びA36がメチン(但しメチンの水素原子は、置換基−L11−L12−Q11、−L21−L22−Q21又は−L31−L32−Q31で置換されていてもよい)である請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学フィルム。
  6. 前記R11、R12及びR13がそれぞれ、一般式(A)又は(C)で表される基である請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学フィルム。
  7. 前記Q11、Q21及びQ31が各々独立に、下記の重合性基で表される請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学フィルム。
    Figure 0005620129
    (式中、R10、R11及びR12はそれぞれ独立に、水素原子又はアルキル基を表す。)
  8. 前記一般式(1)中のY11、Y12及びY13がそれぞれメチンを表す請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学フィルム。
  9. 透明支持体の上に、少なくとも一層の光学異方性層を有する位相差板であって、該光学異方性層が請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学フィルムである位相差板。
  10. 請求項9に記載の位相差板と偏光膜とを少なくとも有する楕円偏光板。
  11. 請求項9に記載の位相差板を少なくとも有する液晶表示装置。
  12. 請求項10に記載の楕円偏光板を少なくとも有する液晶表示装置。
  13. 下記一般式(1a)で表される化合物。
    Figure 0005620129
    (式(1a)中、R11、R12及びR13は、それぞれ独立に下記一般式(A)、下記一般式(B)、下記一般式(C)、又は水素原子を表す。ただし、R11、R12及びR13のうち、少なくとも2つは下記一般式(A)、下記一般式(B)、又は下記一般式(C)である。)
    Figure 0005620129
    (一般式(A)中、A13、A14、A15及びA16は、それぞれ独立にメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L11−L12−Q11で置換されていてもよい)を表し;X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L11はヘテロ5員環の基を表し;L12は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基またはアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q11はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
    Figure 0005620129
    (一般式(B)中、A23、A24、A25及びA26は、それぞれ独立にメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L21−L22−Q21で置換されていてもよい)を表し;X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L21はヘテロ5員環の基を表し;L22は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基又はアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q21はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
    Figure 0005620129
    (一般式(C)中、A33、A34、A35及びA36は、それぞれ独立にメチン(但しメチンの水素原子は置換基−L31−L32−Q31で置換されていてもよい)を表し;X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;L31はヘテロ5員環の基を表し;L32は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基またはアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NR−、−NRSO2−、又は−SO2NR−(Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す)に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよく;Q31はそれぞれ独立に、重合性基、水素原子、OH、COOH又はハロゲン原子を表す。)
  14. 下記一般式(1b)で表される化合物。
    Figure 0005620129
    (一般式(1b)中、L41は、下記一般式(D)、下記一般式(E)、又は下記一般式(F)
    Figure 0005620129
    Figure 0005620129
    Figure 0005620129
    を表し;X1、X2及びX3はそれぞれ、酸素原子、硫黄原子、メチレン又はイミノを表し;Y1は、CN、又はアミドオキシム基を表し;Y2は、−COOH、−OH、炭素数1〜4のアルキル基、ハロゲン原子、又は水素原子を表し;L42は、アルキレン基又はアルケニレン基を表し、これらアルキレン基又はアルケニレン基の基中に存在する1個のCH2基又は隣接していない2個以上のCH2基はそれぞれ−O−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CO−、−S−、−SO2−、−NH−,−NHSO2−又は−SO2NH−に置換されていてもよく、また、これらの基中に存在する1個又は2個以上の水素原子は、ハロゲン原子に置換されてもよい。
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