JP6934056B2 - 重合性液晶化合物、重合性液晶組成物、光学異方性膜、光学フィルム、偏光板および画像表示装置 - Google Patents
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Description
また、逆波長分散性を示す重合性化合物としては、一般にT型の分子設計指針が取られており、分子長軸の波長を短波長化し、分子中央に位置する短軸の波長を長波長化することが要求されている。
そのため、分子中央に位置する短軸の骨格(以下、「逆波長分散発現部」ともいう。)と、分子長軸との連結には、吸収波長のないシクロアルキレン骨格を利用することが知られている(例えば、特許文献1〜4参照)。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
[2] 後述する式(1)中のArが、後述する式(Ar−2)で表される基からなる芳香環であり、後述する式(Ar−2)中のZ1が、炭素数3〜20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、−OR6、−NR7R8、または、−SR9を表す、[1]に記載の重合性液晶化合物。
[3] 後述する式(1)中のArが、後述する式(Ar−1)、式(Ar−4)および式(Ar−5)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環であり、後述する式(Ar−1)、式(Ar−4)および式(Ar−5)中のZ1およびZ2が、いずれも水素原子を表す、[1]に記載の重合性液晶化合物。
[4] 後述する式(1)中のD1およびD2が−O−を表し、かつ、D3およびD4が−O−CO−を表す、[1]〜[3]のいずれかに記載の重合性液晶化合物。
[6] 更に、重合性液晶化合物とは異なる、重合性基を1個以上有する重合性化合物を含有する、[5]に記載の重合性液晶組成物。
[8] [7]に記載の光学異方性膜を有する光学フィルム。
[9] [8]に記載の光学フィルムと、偏光子とを有する、偏光板。
[10] [8]に記載の光学フィルム、または、[9]に記載の偏光板を有する、画像表示装置。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、表記される二価の基(例えば、−O−CO−)の結合方向は特に制限されず、例えば、後述する式(1)中のD3が−O−CO−である場合、SP1側に結合している位置を*1、シクロヘキサン環側に結合している位置を*2とすると、D3は、*1−O−CO−*2であってもよく、*1−CO−O−*2であってもよい。
本発明の重合性液晶化合物は、下記式(1)で表される化合物である。
ここで、ClogP値とは、1−オクタノールと水への分配係数Pの常用対数logPを計算によって求めた値である。ClogP値の計算に用いる方法やソフトウェアについては公知の物を用いることができるが、特に断らない限り、本発明ではCambridge soft社の ChemBioDraw Ultra 13.0に組み込まれたClogPプログラムを用いることとする。なお、本発明においては、ClogP値は、小数点以下2桁を切り捨てた値を採用し、例えば、「4.29」は、4.3以上7.0未満の範囲に含まれず、「6.98」は、4.3以上7.0未満の範囲に含まれる。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、上記式(1)で表される化合物が、分子長軸方向にシクロヘキサン環同士が単結合で連結した構造を有し、かつ、分子長軸方向にベンゼン環を有していないことにより、より短波長化を図ることができ、その結果、形成される光学異方性膜の逆波長分散性が向上したと考えられる。
また、上記式(1)で表される化合物が、逆波長分散発現部を構成する芳香環のClogP値が4.3以上7.0未満であることにより、逆波長分散発現部の疎水性が向上し、湿熱耐久性が良好になったと考えられる。
以下、本発明の重合性液晶化合物について、上記式(1)の構成を詳細に説明する。
また、上記式(1)中、SP1およびSP2は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、または、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を構成する−CH2−の1個以上が−O−、−S−、−NH−、−N(Q)−、もしくは、−CO−に置換された2価の連結基を表し、Qは、置換基を表す。
また、上記式(1)中、L1およびL2は、それぞれ独立に1価の有機基を表し、L1およびL2の少なくとも一方は重合性基を表す。ただし、Arが、後述する式(Ar−3)で表される芳香環である場合は、L1およびL2ならびに後述する式(Ar−3)中のL3およびL4の少なくとも1つが重合性基を表す。
また、上記式(1)中、Arは、後述する式(Ar−1)〜(Ar−5)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表す。
ラジカル重合性基としては、一般に知られているラジカル重合性基を用いることができ、好適なものとして、アクリロイル基またはメタクリロイル基を挙げることができる。この場合、重合速度はアクリロイル基が一般的に速いことが知られており、生産性向上の観点からアクリロイル基が好ましいが、メタクリロイル基も重合性基として同様に使用することができる。
カチオン重合性基としては、一般に知られているカチオン重合性を用いることができ、具体的には、脂環式エーテル基、環状アセタール基、環状ラクトン基、環状チオエーテル基、スピロオルソエステル基、および、ビニルオキシ基などを挙げることができる。中でも、脂環式エーテル基、または、ビニルオキシ基が好適であり、エポキシ基、オキセタニル基、または、ビニルオキシ基が特に好ましい。
特に好ましい重合性基の例としては下記が挙げられる。
R5が示す炭素数1〜6のアルキル基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、および、n−ヘキシル基などが挙げられる。
Y1が示す炭素数6〜12の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、2,6−ジエチルフェニル基、ナフチル基などのアリール基が挙げられる。
Y1が示す炭素数3〜12の芳香族複素環基としては、例えば、チエニル基、チアゾリル基、フリル基、ピリジル基などのヘテロアリール基が挙げられる。
また、Y1が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子などが挙げられる。
アルキル基としては、例えば、炭素数1〜18の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基等)がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基であることが更に好ましく、メチル基またはエチル基であるのが特に好ましい。
アルコキシ基としては、例えば、炭素数1〜18のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜8のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−ブトキシ基、メトキシエトキシ基等)がより好ましく、炭素数1〜4のアルコキシ基であることが更に好ましく、メトキシ基またはエトキシ基であるのが特に好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、中でも、フッ素原子、塩素原子であるのが好ましい。
炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜15のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ペンチル基(1,1−ジメチルプロピル基)、tert−ブチル基、1,1−ジメチル−3,3−ジメチル−ブチル基が更に好ましく、メチル基、エチル基、tert−ブチル基が特に好ましい。
炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基等の単環式飽和炭化水素基;シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基、シクロデセニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキサジエニル基、シクロオクタジエニル基、シクロデカジエン等の単環式不飽和炭化水素基;ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デシル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデシル基、アダマンチル基等の多環式飽和炭化水素基;等が挙げられる。
炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基としては、具体的には、例えば、フェニル基、2,6−ジエチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられ、炭素数6〜12のアリール基(特にフェニル基)が好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、中でも、フッ素原子、塩素原子、臭素原子であるのが好ましい。
一方、R6〜R8が示す炭素数1〜6のアルキル基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、および、n−ヘキシル基などが挙げられる。
R10が示す置換基としては、上記式(Ar−1)中のY1が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
また、Xが示す第14〜16族の非金属原子としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、置換基を有する窒素原子、置換基を有する炭素原子が挙げられ、置換基としては、具体的には、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アルコキシ基、環状アルキル基、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基など)、シアノ基、アミノ基、ニトロ基、アルキルカルボニル基、スルホ基、水酸基等が挙げられる。
1価の有機基としては、上記式(1)中のL1およびL2において説明したものと同様のものが挙げられる。
また、重合性基としては、上記式(1)中のL1およびL2において説明したものと同様のものが挙げられる。
また、上記式(Ar−4)〜(Ar−5)中、Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選択される少なくとも1つの芳香環を有する炭素数2〜30の有機基を表す。
ここで、AxおよびAyにおける芳香環は、置換基を有していてもよく、AxとAyとが結合して環を形成していてもよい。
また、Q3は、水素原子、または、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を表す。
AxおよびAyとしては、特許文献3(国際公開第2014/010325号)の[0039]〜[0095]段落に記載されたものが挙げられる。
また、Q3が示す炭素数1〜6のアルキル基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、および、n−ヘキシル基などが挙げられ、置換基としては、上記式(Ar−1)中のY1が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
なお、下記表1および表2中、Kの側鎖構造に示される「*」は、芳香環との結合位置を表す。
また、以下の説明においては、下記式(I)で表され、かつ、下記表1中の1−1に示す基を有する化合物を「化合物(I−1−1)」と表記し、他の構造式および基を有する化合物についても同様の方法で表記する。例えば、下記式(II)で表され、かつ、下記表2中の2−3に示す基を有する化合物は「化合物(II−2−3)」と表記できる。
また、下記表1中の1−2および下記表2中の2−2で表される側鎖構造において、それぞれアクリロイルオキシ基およびメタクリロイル基に隣接する基は、プロピレン基(メチル基がエチレン基に置換した基)を表し、メチル基の位置が異なる位置異性体の混合物を表す。
本発明の重合性液晶化合物の合成方法は特に限定されないが、例えば、下記式(2)で表される化合物と下記式(3)で表される化合物とを反応させ、フェノール化合物を生成する第1エステル化工程と、
第1エステル化工程で得られたフェノール反応物と、下記式(4)で表される化合物とを反応させ、本発明の重合性液晶化合物を得る第2エステル化工程とを有する方法が挙げられる。
なお、下記式(3)で表される化合物と下記式(4)で表される化合物とが同じ化合物である場合は、下記式(2)で表される化合物と下記式(3)で表される化合物とを反応させることにより、本発明の重合性液晶化合物を合成することができる。
また、下記式(2)で表される化合物と、下記式(3)で表される化合物と、下記式(4)で表される化合物とを混合して反応させることにより、末端の構造が異なる複数の重合性液晶化合物の混合物として得ることができる。
また、下記式(2)で表される化合物は、2種以上を併用してもよく、下記式(2)で表される化合物を2種以上併用する場合は、本発明の重合性液晶化合物は、逆波長分散発現部に相当するArの構造が異なる複数の重合性液晶化合物の混合物として得られる。
なお、上述した合成方法で得られる重合性液晶化合物は、上記式(1)で表される重合性液晶化合物のうち、上記式(1)中のD1およびD2が−O−を表し、かつ、D3およびD4が−O−CO−を表す化合物である。
上述した第1エステル化工程および第2エステル化工程、ならびに、上記式(3)で表される化合物と上記式(4)で表される化合物とが同じ化合物である場合における上記式(2)で表される化合物と上記式(3)で表される化合物とを反応工程は、反応条件は特に限定されず、従来公知のエステル化の反応条件を適宜採用することができる。
例えば、反応温度は、−10〜40℃で行われることが好ましく、−5〜30℃で行われることがより好ましく、0〜20℃で行われることが更に好ましい。
また、反応時間は、10分〜24時間行われることが好ましく、1時間〜10時間行われることがより好ましく、1時間〜8時間行われることが更に好ましい。
本発明の重合性液晶組成物は、上述した本発明の重合性液晶化合物を含有する重合性液晶組成物であり、本発明の重合性液晶化合物以外に、後述する他の重合性化合物、重合開始剤、および、溶媒などを含有することができる。
本発明の重合性液晶組成物は、上述した本発明の重合性液晶化合物以外に、重合性基を1個以上有する他の重合性化合物を含んでいてもよい。
ここで、他の重合性化合物が有する重合性基は特に限定されず、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等が挙げられる。なかでも、(メタ)アクリロイル基を有しているのが好ましい。
また、他の重合性化合物としては、特開2014−077068号公報の[0030]〜[0033]段落に記載された式(M1)、(M2)、(M3)で表される化合物が挙げられ、より具体的には、同公報の[0046]〜[0055]段落に記載された具体例が挙げられる。
また、他の重合性化合物としては、特開2014−198814号公報に記載の式(1)〜(3)の構造のものも好ましく用いることができ、より具体的には、同公報の[0020]〜[0035]、[0042]〜[0050]、[0056]〜[0057]段落に記載された具体例が挙げられる。
また、他の重合性化合物としては、上記式(1)で表される重合性液晶化合物であり、上記式(1)中のArで表される基のClogP値が4.3未満である化合物が挙げられ、上記式(1)で表される重合性液晶化合物であり、形成される光学異方性膜の逆波長分散性がより良好となる理由から、上記式(1)中のArで表される基のClogP値が3.5以下である化合物が好適に挙げられる。
本発明の重合性液晶組成物は、重合開始剤を含有していることが好ましい。
使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であるのが好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第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(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第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(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63−40799号公報、特公平5−29234号公報、特開平10−95788号公報、特開平10−29997号公報記載)等が挙げられる。
また、上記式(PI)中、Ar2は、2価の芳香族基を表し、D7は、炭素数1〜12の2価の有機基を表す。
また、上記式(PI)中、R11は、炭素数1〜12のアルキル基を表し、Y2は、1価の有機基を表す。
また、上記式(PI)中、Ar2が示す2価の芳香族基としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスロリン環等の芳香族炭化水素環;フラン環、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環等の芳香族複素環;を有する2価の基などが挙げられる。
また、上記式(PI)中、D7が示す炭素数1〜12の2価の有機基としては、例えば、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等が好適に挙げられる。
また、上記式(PI)中、R11が示す炭素数1〜12のアルキル基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が好適に挙げられる。
また、上記式(PI)中、Y2が示す1価の有機基としては、例えば、ベンゾフェノン骨格((C6H5)2CO)を含む官能基が挙げられる。具体的には、下記式(PIa)および下記式(PIb)で表される基のように、末端のベンゼン環が無置換または1置換であるベンゾフェノン骨格を含む官能基が好ましい。なお、下記式(PIa)および下記式(PIb)中、*は結合位置、すなわち、上記式(PI)におけるカルボニル基の炭素原子との結合位置を表す。
本発明の重合性液晶組成物は、光学異方性膜を形成する作業性等の観点から、溶媒を含有するのが好ましい。
溶媒としては、具体的には、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、2−ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、クロロトルエンなど)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、水、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の重合性液晶組成物は、光学異方性膜の表面を平滑に保ち、配向制御を容易にする観点から、レベリング剤を含有することが好ましい。
このようなレベリング剤としては、添加量に対するレベリング効果が高い理由から、フッ素系レベリング剤またはケイ素系レベリング剤であることが好ましく、泣き出し(ブルーム、ブリード)を起こしにくい観点から、フッ素系レベリング剤であることがより好ましい。
レベリング剤としては、具体的には、例えば、特開2007−069471号公報の[0079]〜[0102]段落の記載に記載された化合物、特開2013−047204号公報に記載された一般式(I)で表される化合物(特に[0020]〜[0032]段落に記載された化合物)、特開2012−211306号公報に記載された一般式(I)で表される化合物(特に[0022]〜[0029]段落に記載された化合物)、特開2002−129162号公報に記載された一般式(I)で表される液晶配向促進剤(特に[0076]〜[0078]および[0082]〜[0084]段落に記載された化合物)、特開2005−099248号公報に記載された一般式(I)、(II)および(III)で表される化合物(特に[0092]〜[0096]段落に記載された化合物)などが挙げられる。なお、後述する配向制御剤としての機能を兼ね備えてもよい。
本発明の重合性液晶組成物は、必要に応じて、配向制御剤を含有することができる。
配向制御剤により、ホモジニアス配向の他、ホメオトロピック配向(垂直配向)、傾斜配向、ハイブリッド配向、コレステリック配向等の種々の配向状態を形成することができ、また、特定の配向状態をより均一かつより精密に制御して実現することができる。
低分子の配向制御剤としては、例えば、特開2002−20363号公報の[0009]〜[0083]段落、特開2006−106662号公報の[0111]〜[0120]段落、および、特開2012−211306公報の[0021]〜[0029]段落の記載を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
また、高分子の配向制御剤としては、例えば、特開2004−198511号公報の[0021]〜[0057]段落、および、特開2006−106662号公報の[0121]〜[0167]段落を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
これらの配向制御剤は、さらに重合性官能基、特に、本発明の重合性液晶組成物を構成する重合性液晶化合物と重合可能な重合性官能基を付与することができる。
本発明の重合性液晶組成物は、下記式(5)で表される紫外線吸収剤を含有してもよい。
また、上記式(1)で表される重合性液晶化合物の極大吸収波長Aと、下記式(5)で表される紫外線吸収剤の極大吸収波長Bとが、下記式(6)を満たすことが望ましい。
ここで、本明細書においては、極大吸収波長は、300〜400nmの波長領域に存在するピークの最も長波長側の吸収波長をいい、吸収スペクトルが双峰性のピークを示す場合には、長波長側の吸収を極大吸収波長とする。
ここで、芳香族炭化水素環としては、例えば、フェニル基、2,6−ジエチルフェニル基、ナフチル基などのアリール基が挙げられる。
また、芳香族複素環としては、例えば、チエニル基、チアゾリル基、フリル基、ピリジル基などのヘテロアリール基が挙げられる。
また、Arが有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子などが挙げられる。
アルキル基としては、例えば、炭素数1〜18の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基等)がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基であることが更に好ましく、メチル基またはエチル基であるのが特に好ましい。
アルコキシ基としては、例えば、炭素数1〜18のアルコキシ基が好ましく、炭素数1〜8のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−ブトキシ基、メトキシエトキシ基等)がより好ましく、炭素数1〜4のアルコキシ基であることが更に好ましく、メトキシ基またはエトキシ基であるのが特に好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、中でも、フッ素原子、塩素原子であるのが好ましい。
X、YおよびZが有していてもよい置換基としては、Arが有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
その他、上記式(5)で表される紫外線吸収剤としては、例えば、特開2013−82707号公報の[0011]〜[0041]段落に記載されたトリアジン系化合物も挙げられる。
また、上記式(5)で表される紫外線吸収剤としては、市販品として、Tinuvin400、Tinuvin405、Tinuvin460、Tinuvin477、Tinuvin479、および、Tinuvin1577(いずれもBASF社製)等を用いることができる。
耐光性が良好となる理由は明らかでないが、重合性液晶化合物の極大吸収波長Aと紫外線吸収剤の極大吸収波長Bとが、上記式(6)を満たしていると、重合性液晶化合物および紫外線吸収剤の吸収波長が重なる領域が多くなり、重合性液晶化合物から紫外線吸収剤へのエネルギー移動が起こりやすいと推測される。その結果、重合性液晶化合物の分解が抑制されて、光学異方性膜の耐光性が向上すると推測される。
本発明の光学異方性膜は、上述した本発明の重合性液晶組成物を重合して得られる光学異方性膜である。
光学異方性膜の形成方法としては、例えば、上述した本発明の重合性液晶組成物を用いて、所望の配向状態とした後に、重合により固定化する方法などが挙げられる。
ここで、重合条件は特に限定されないが、光照射による重合においては、紫外線を用いることが好ましい。照射量は、10mJ/cm2〜50J/cm2であることが好ましく、20mJ/cm2〜5J/cm2であることがより好ましく、30mJ/cm2〜3J/cm2であることが更に好ましく、50〜1000mJ/cm2であることが特に好ましい。また、重合反応を促進するため、加熱条件下で実施してもよい。
なお、本発明においては、光学異方性膜は、後述する本発明の光学フィルムにおける任意の支持体上や、後述する本発明の偏光板における偏光子上に形成することができる。
これは、スメクチック相が、ネマチック相に比べて秩序度が高く、光学異方性層の配向乱れに起因する散乱が抑制されるためと考えられる。なお、光学異方性膜がスメクチック相を呈しているかどうかは、X線回折によって周期構造を持っているかどうかによって判断することができる。例えば、薄膜X線回折装置ATXG(リガク社製)にて回折パターンを解析することで周期構造の有無を確認することができる。
フィルム面内の遅相軸方向(面内での屈折率が最大となる方向)の屈折率をnx、面内の遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をny、厚み方向の屈折率をnzとしたとき、ポジティブAプレートは式(A1)の関係を満たすものであり、ポジティブCプレートは式(C1)の関係を満たすものである。なお、ポジティブAプレートはRthが正の値を示し、ポジティブCプレートはRthが負の値を示す。
式(A1) nx>ny≒nz
式(C1) nz>nx≒ny
なお、上記「≒」とは、両者が完全に同一である場合だけでなく、両者が実質的に同一である場合も包含する。
「実質的に同一」とは、ポジティブAプレートでは、例えば、(ny−nz)×d(ただし、dはフィルムの厚みである)が、−10〜10nm、好ましくは−5〜5nmの場合も「ny≒nz」に含まれ、(nx−nz)×dが、−10〜10nm、好ましくは−5〜5nmの場合も「nx≒nz」に含まれる。また、ポジティブCプレートでは、例えば、(nx−ny)×d(ただし、dはフィルムの厚みである)が、0〜10nm、好ましくは0〜5nmの場合も「nx≒ny」に含まれる。
ここで、「λ/4板」とは、λ/4機能を有する板であり、具体的には、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(または円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板である。
本発明の光学フィルムは、本発明の光学異方性膜を有する光学フィルムである。
図1A、図1Bおよび図1C(以下、これらの図面を特に区別を要しない場合は「図1」と略す。)は、それぞれ本発明の光学フィルムの一例を示す模式的な断面図である。
なお、図1は模式図であり、各層の厚みの関係や位置関係などは必ずしも実際のものとは一致せず、図1に示す支持体、配向膜およびハードコート層は、いずれも任意の構成部材である。
図1に示す光学フィルム10は、支持体16と、配向膜14と、光学異方性膜12とをこの順で有する。
また、光学フィルム10は、図1Bに示すように、支持体16の配向膜14が設けられた側とは反対側にハードコート層18を有していてもよく、図1Cに示すように、光学異方性膜12の配向膜14が設けられた側とは反対側にハードコート層18を有していてもよい。
以下、本発明の光学フィルムに用いられる種々の部材について詳細に説明する。
本発明の光学フィルムが有する光学異方性膜は、上述した本発明の光学異方性膜である。
本発明の光学フィルムにおいては、上記光学異方性膜の厚みについては特に限定されないが、0.1〜10μmであるのが好ましく、0.5〜5μmであるのがより好ましい。
本発明の光学フィルムは、上述したように、光学異方性膜を形成するための基材として支持体を有していてもよい。
このような支持体は、透明であるのが好ましく、具体的には、光透過率が80%以上であるのが好ましい。
また、後述する偏光子がこのような支持体を兼ねる態様であってもよい。
本発明の光学フィルムは、上述した任意の支持体を有する場合、支持体と光学異方性膜との間に、配向膜を有しているのが好ましい。なお、上述した支持体が配向膜を兼ねる態様であってもよい。
本発明において利用されるポリマー材料は、ポリビニルアルコール又はポリイミド、及びその誘導体が好ましい。特に変性又は未変性のポリビニルアルコールが好ましい。
本発明に使用可能な配向膜については、例えば、国際公開第01/88574号の43頁24行〜49頁8行に記載された配向膜;特許第3907735号公報の段落[0071]〜[0095]に記載の変性ポリビニルアルコール;特開2012−155308号公報に記載された液晶配向剤により形成される液晶配向膜;等が挙げられる。
光配向膜としては特に限定はされないが、国際公開第2005/096041号の段落[0024]〜[0043]に記載されたポリアミド化合物やポリイミド化合物などのポリマー材料;特開2012−155308号公報に記載された光配向性基を有する液晶配向剤により形成される液晶配向膜;Rolic Technologies社製の商品名LPP−JP265CPなどを用いることができる。
本発明の光学フィルムは、フィルムの物理的強度を付与するために、ハードコート層を有しているのが好ましい。具体的には、支持体の配向膜が設けられた側とは反対側にハードコート層を有していてもよく(図1B参照)、光学異方性膜の配向膜が設けられた側とは反対側にハードコート層を有していてもよい(図1C参照)。
ハードコート層としては特開2009−98658号公報の段落[0190]〜[0196]に記載のものを使用することができる。
本発明の光学フィルムは、本発明の光学異方性膜とは別に、他の光学異方性膜を有していてもよい。
すなわち、本発明の光学フィルムは、本発明の光学異方性膜と他の光学異方性膜との積層構造を有していてもよい。
このような他の光学異方性膜は、上記式(1)で表される重合性液晶化合物を配合せず、上述した他の重合性化合物(特に、液晶化合物)を用いて得られる光学異方性膜であれば特に限定されない。
ここで、一般的に、液晶化合物はその形状から、棒状タイプと円盤状タイプに分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがある。高分子とは一般に重合度が100以上のものを指す(高分子物理・相転移ダイナミクス,土井 正男 著,2頁,岩波書店,1992)。本発明では、いずれの液晶化合物を用いることもできるが、棒状液晶化合物またはディスコティック液晶化合物(円盤状液晶化合物)を用いるのが好ましい。2種以上の棒状液晶化合物、2種以上の円盤状液晶化合物、または棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物との混合物を用いてもよい。上述の液晶化合物の固定化のために、重合性基を有する棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物を用いて形成することがより好ましく、液晶化合物が1分子中に重合性基を2以上有することがさらに好ましい。液晶化合物が二種類以上の混合物の場合には、少なくとも1種類の液晶化合物が1分子中に2以上の重合性基を有していることが好ましい。
棒状液晶化合物としては、例えば、特表平11−513019号公報の請求項1や特開2005−289980号公報の段落[0026]〜[0098]に記載のものを好ましく用いることができ、ディスコティック液晶化合物としては、例えば、特開2007−108732号公報の段落[0020]〜[0067]や特開2010−244038号公報の段落[0013]〜[0108]に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。
本発明の偏光板は、上述した本発明の光学フィルムと、偏光子とを有するものである。
また、本発明の偏光板は、上述した本発明の光学異方性膜がλ/4板(ポジティブAプレート)である場合、円偏光板として用いることができる。
また、本発明の偏光板は、上述した本発明の光学異方性膜がλ/4板(ポジティブAプレート)である場合、λ/4板の遅相軸と後述する偏光子の吸収軸とのなす角が30〜60°であることが好ましく、40〜50°であることがより好ましく、42〜48°であることが更に好ましく、45°であることが特に好ましい。
ここで、λ/4板の「遅相軸」は、λ/4板の面内において屈折率が最大となる方向を意味し、偏光子の「吸収軸」は、吸光度の最も高い方向を意味する。
本発明の偏光板が有する偏光子は、光を特定の直線偏光に変換する機能を有する部材であれば特に限定されず、従来公知の吸収型偏光子および反射型偏光子を利用することができる。
吸収型偏光子としては、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、およびポリエン系偏光子などが用いられる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子には、塗布型偏光子と延伸型偏光子があり、いずれも適用できるが、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸して作製される偏光子が好ましい。
また、基材上にポリビニルアルコール層を形成した積層フィルムの状態で延伸および染色を施すことで偏光子を得る方法として、特許第5048120号公報、特許第5143918号公報、特許第4691205号公報、特許第4751481号公報、特許第4751486号公報を挙げることができ、これらの偏光子に関する公知の技術も好ましく利用することができる。
反射型偏光子としては、複屈折の異なる薄膜を積層した偏光子、ワイヤーグリッド型偏光子、選択反射域を有するコレステリック液晶と1/4波長板とを組み合わせた偏光子などが用いられる。
なかでも、密着性がより優れる点で、ポリビニルアルコール系樹脂(−CH2−CHOH−を繰り返し単位として含むポリマー。特に、ポリビニルアルコールおよびエチレン−ビニルアルコール共重合体からなる群から選択される少なくとも1つ)を含む偏光子であることが好ましい。
本発明の偏光板は、本発明の光学フィルムにおける光学異方性膜と、偏光子との間に、粘着剤層が配置されていてもよい。
光学異方性膜と偏光子との積層のために用いられる粘着剤層としては、例えば、動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵弾性率G’と損失弾性率G”との比(tanδ=G”/G’)が0.001〜1.5である物質のことを表し、いわゆる、粘着剤やクリープしやすい物質等が含まれる。本発明に用いることのできる粘着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール系粘着剤が挙げられるが、これに限定されない。
本発明の画像表示装置は、本発明の光学フィルムまたは本発明の偏光板を有する、画像表示装置である。
本発明の画像表示装置に用いられる表示素子は特に限定されず、例えば、液晶セル、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「EL」と略す。)表示パネル、プラズマディスプレイパネル等が挙げられる。
これらのうち、液晶セル、有機EL表示パネルであるのが好ましく、液晶セルであるのがより好ましい。すなわち、本発明の画像表示装置としては、表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置、表示素子として有機EL表示パネルを用いた有機EL表示装置であるのが好ましく、液晶表示装置であるのがより好ましい。
本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置は、上述した本発明の偏光板と、液晶セルとを有する液晶表示装置である。
なお、本発明においては、液晶セルの両側に設けられる偏光板のうち、フロント側の偏光板として本発明の偏光板を用いるのが好ましく、フロント側およびリア側の偏光板として本発明の偏光板を用いるのがより好ましい。
以下に、液晶表示装置を構成する液晶セルについて詳述する。
液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Virtical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、又はTN(Twisted Nematic)であることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60〜120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer−Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、及び特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10−54982号公報、特開平11−202323号公報、特開平9−292522号公報、特開平11−133408号公報、特開平11−305217号公報、特開平10−307291号公報などに開示されている。
本発明の画像表示装置の一例である有機EL表示装置としては、例えば、視認側から、偏光子と、本発明の光学異方性膜からなるλ/4板(ポジティブAプレート)と、有機EL表示パネルとをこの順で有する態様が好適に挙げられる。
また、有機EL表示パネルは、電極間(陰極および陽極間)に有機発光層(有機エレクトロルミネッセンス層)を挟持してなる有機EL素子を用いて構成された表示パネルである。有機EL表示パネルの構成は特に制限されず、公知の構成が採用される。
混合物に、4−メチルスルホニルオキシブチルアクリレート9.61g(43.2mmol)を加え、100℃にて5時間撹拌した。室温まで冷却した後、1N塩酸水30ml、トルエン50mlを加え、40℃にて撹拌後、分液を行った。有機層を、5%炭酸水素ナトリウム水溶液、1%炭酸水素ナトリウム水溶液、1%炭酸水素ナトリウム水溶液で順次洗浄したのちに、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)20mgを添加してから溶媒を減圧留去した。残渣をエタノール/トルエン/n−ヘキサンで再結晶することで、カルボン酸誘導体(I−1c)を4.78g(12.6mmol)得た(収率32%)。また、分液時の水層をすべて集めて、液が酸性になるまで塩酸を滴下することで、未反応の化合物(I−1b)を析出させ、ろ取した。この粗体をアセトン10mLに添加し、30分撹拌後にろ取することで、化合物(I−1b)を1.6g回収した(回収率16%)。
得られた化合物(I−1c)の1H−NMR(Nuclear Magnetic Resonance)を以下に示す。
1H−NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.0−1.1(m,6H),1.3−1.5(m,4H),1.7−1.8(m,8H),2.0−2.1(m,4H),2.2(tt,1H),2.2(tt,1H),4.1(t,2H),4.2(t,2H),5.8(dd,1H),6.1(dd,1H),6.4(dd,1H)
混合物に、6−メチルスルホニルオキシヘキシルアクリレート9.85g(39.3mmol)を加え、100℃にて5時間撹拌した。室温まで冷却した後、1N塩酸水30ml、トルエン50mlを加え、40℃にて撹拌後、分液を行った。有機層を、5%炭酸水素ナトリウム水溶液、1%炭酸水素ナトリウム水溶液、1%炭酸水素ナトリウム水溶液で順次洗浄したのちに、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)20mgを添加してから溶媒を減圧留去した。得られた化合物(I−1d)はこれ以上の精製は行わず、トルエン溶液として次工程に用いた。
得られた化合物(I−1e)の1H−NMRを以下に示す。
1H−NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):0.9(s,3H),1.0−1.1(m,6H),1.3−1.5(m,4H),1.5−1.6(m,1H),1.6−1.8(m,8H),1.9−2.1(m,4H),2.2(tt,1H),2.2(tt,1H),4.0−4.2(m,2H),4.2−4.3(m,2H),5.8(dd,1H),6.1(dd,1H),6.4(dd,1H)
混合物に、2−メチルスルホニルオキシエチルアクリレート8.40g(43.2mmol)を加え、90℃にて5時間撹拌した。室温まで冷却した後、濃塩酸2.60gと水20ml混合溶液を加え、40℃にて撹拌後、分液を行った。
次いで、有機層にトルエン20ml、5%炭酸水素ナトリウム水溶液30mlを加え、40℃にて撹拌後、分液を行った。
次いで、有機層を1%炭酸水素ナトリウム水溶液30mlで2回洗浄した後に、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)20mgを加えてから、溶媒を減圧留去した。その後の精製は行わず、化合物(I−1f)のトルエン溶液を、そのまま次工程に使用した。NMRとHPLC(High Performance Liquid Chromatography)により換算して、本体含率28%、収率は45%だった。
得られた化合物(I−1−4)の1H−NMRを以下に示す。
1H−NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.0−1.2(m,12H),1.3(s,9H),1.3−1.5(m,4H),1.5−1.6(m,4H),1.7−1.8(m,8H),1.8−2.0(m,8H),2.0−2.1(m,4H),2.1−2.3(m,6H),2.5(tt,1H),2.6(tt,1H),4.1(m,4H),4.2(m,4H),5.8(dd,2H),6.1(dd,2H),6.4(dd,2H),7.3(s,1H)
得られた化合物(I−1−5)の1H−NMRを以下に示す。
1H−NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.0−1.2(m,12H),1.3(s,9H),1.3−1.5(m,12H),1.5−1.6(m,4H),1.6−1.7(m,8H),1.8−2.0(m,8H),2.0−2.1(m,4H),2.1−2.3(m,6H),2.5(tt,1H),2.6(tt,1H),4.1(t,4H),4.2(t,4H),5.8(dd,2H),6.1(dd,2H),6.4(dd,2H),7.3(s,1H)
得られた化合物(I−1−6)の1H−NMRを以下に示す。
1H−NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.0(d,6H),1.0−1.2(m,12H),1.3(s,9H),1.3−1.5(m,4H),1.5−1.6(m,6H),1.7−1.8(m,8H),1.8−1.9(m,4H),1.9−2.0(m,4H),2.0−2.1(m,4H),2.2−2.3(m,6H),2.5(tt,1H),2.6(tt,1H),4.1(m,4H),4.2(m,4H),5.8(dd,2H),6.1(dd,2H),6.4(dd,2H),7.3(s,1H)
次いで、上記スキームに示すように、化合物(I−1c)0.99g(2.60mmol)、酢酸エチル(EA)5.0mL、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)1.5mL、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール13mgを室温にて混合し、内温を5℃まで冷却した。混合物に、塩化チオニル(SOCl2)0.23ml(3.12mmol)を内温が10℃以上に上昇しないように滴下した。5℃で1時間撹拌した後、化合物(IV−1a)0.31g(1.18mmol)のTHF溶液(5.0ml)を加えた。N,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)1.13ml(6.50mmol)を滴下した後、室温にて2時間撹拌した。撹拌後、1N塩酸水15ml、酢酸エチル15mlを加えて反応を停止し、分液を行った。有機層を10%食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した。得られた粗体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、化合物(IV−1−4)0.99g(0.956mmol)を得た(収率81%)。
得られた化合物(IV−1−4)の1H−NMRを以下に示す。
1H−NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.0−1.2(m,12H),1.3−1.5(m,4H),1.5−1.6(m,4H),1.7−1.8(m,8H),1.8−2.0(m,8H),2.0−2.1(m,4H),2.1−2.3(m,6H),2.5(s,3H),2.5(s,3H),2.6(tt,1H),2.7(tt,1H),4.1(m,4H),4.2(m,4H),5.8(m,2H),6.1(m,2H),6.4(m,2H),6.9(brs,1H),7.2(s,2H),7.5(d,1H)
得られた化合物は1H−NMRとMSにより同定した。
(I−1−1)MS(m/z)=973([M+H]+)
得られた化合物は1H−NMRとMSにより同定した。
(I−1−2)MS(m/z)=1001([M+H]+)
化合物(I−1d)と化合物(I−1f)に代えて、混合物(I−1h)を用い、混合物(M−1−2)を合成した。HPLCで測定した結果、(I−1−4)/(I−1−41)/(I−1−1)の比率は90/10/0.1であった。
実施例1〜5および比較例1〜3で合成した重合性液晶化合物について、逆波長分散発現部に相当するArのClogP値を上述した方法で算出した。結果を下記表3に示す。
実施例1〜5および比較例1〜3で合成した重合性液晶化合物について、偏光顕微鏡を用いて相転移温度の測定を行った。結果を下記表3に示す。
ここで、下記表3中、実施例1の「C 143 N 208 I」は、結晶状態からネマチック相への相転移温度が143℃で、ネマチック相から等方性液体への相転移温度が208℃であることを示し、比較例2の「C 109 Sm 133 N 154 I」は、結晶状態からスメクチック相への相転移温度109℃で、スメクチック相からネマチック相への相転移温度が133℃で、ネマチック相から等方性液体への相転移温度が154℃であることを示し、比較例3の「C 153 N > 200 I」は、結晶状態からネマチック相への相転移温度が143℃で、200℃以上でもネマチック相を示すが、同時に重合が併発してしまい、等方性液体への相転移温度が測定不可能であることを示す。
下記の組成を有する重合性組成物(光学異方性膜用塗布液)を調製し、ラビング処理されたポリイミド配向膜(日産化学工業(株))製SE−150)付ガラス基板にスピンコートにより塗布した。塗膜を下記表3に示す温度で配向処理し、液晶層を形成した。その後、下記表3に記載されている露光時温度まで冷却して1000mJ/cm2の紫外線照射による配向固定化を行い、光学異方性膜を形成し、波長分散測定用の光学フィルムを得た。なお、実施例5については、重合性液晶化合物として、上述した混合物(R−1)、すなわち、下記表3に記載の化合物(I−1−4)が72質量%であり、比較化合物が28質量%である混合物を用いた。
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光学異方性層膜塗布液
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・重合性液晶化合物(下記表3に記載の化合物) 15.00質量部
・光重合開始剤(イルガキュア819、BASF社製) 0.45質量部
・下記含フッ素化合物A 0.12質量部
・クロロホルム 35.00質量部
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作製した光学フィルムについて、Axo Scan(OPMF−1、オプトサイエンス社製)を用いて、波長450nmのレターデーション値(Re(450))と波長550nmのレターデーション値(Re(550))を測定し、Re(450)/Re(550)を算出した。結果を下記表3に示す。
湿熱耐久性の試験条件は、85℃相対湿度85%の環境下に500時間放置する試験を行った。試験後の光学フィルムのRe(550)を測定し、以下の基準で湿熱耐久性を評価した。結果を下記表3に示す。
A:初期の位相差値に対する試験後のRe(550)の変化量が初期の値の10%未満
B:初期の位相差値に対する試験後のRe(550)の変化量が初期の値の10%以上30%未満
C:初期の位相差値に対する試験後のRe(550)の変化量が初期の値の30%以上
作製した光学フィルムについて、重合性液晶組成物の塗布膜が照射面となるように、ガラス基板をキセノン照射機(スガ試験機株式会社製 SX75)にセットして、#275フィルターを用いて200時間照射する試験を行った。試験後の光学フィルムのRe(550)を測定し、以下の基準で耐光性を評価した。結果を下記表3に示す。
A:初期の位相差値に対する試験後のRe(550)の変化量が初期の値の5%未満
B:初期の位相差値に対する試験後のRe(550)の変化量が初期の値の5%以上15%未満
C:初期の位相差値に対する試験後のRe(550)の変化量が初期の値の15%以上
また、重合性液晶化合物の逆波長分散発現部(Ar)のClogP値が4.3以上7.0未満の範囲内であっても、長軸方向にシクロヘキサン環同士が単結合で連結した骨格を有していない場合には、形成される光学異方性膜の逆波長分散性が劣ることが分かった(比較例3)。
これに対し、逆波長分散発現部(Ar)のClogP値が4.3以上7.0未満の範囲内であり、かつ、逆波長分散発現部を中心とした分子の長軸方向にシクロヘキサン環同士が単結合で連結した骨格を有する重合性液晶化合物は、形成される光学異方性膜の逆波長分散性および湿熱耐久性が良好となることが分かった(実施例1〜5)。
下記の組成を有する重合性組成物(光学異方性膜用塗布液)を調製し、ラビング処理されたポリイミド配向膜(日産化学工業(株))製SE−150)付ガラス基板にスピンコートにより塗布した。実施例1〜5と同様にして、配向処理、配向固定化を行い、光学異方性膜を形成し、波長分散測定用の光学フィルムを得た。レターデーションと耐光性野の評価は、実施例1〜5と同条件にて実施した。
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光学異方性膜用塗布液
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・重合性液晶化合物(下記表4に記載の化合物) 15質量部
・光重合開始剤(イルガキュア819、BASF社製) 0.45質量部
・上記含フッ素化合物A 0.12質量部
・シクロペンタノン 35質量部
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Langmuir,32(36),9245−9253,(2016年)に記載された方法に従い、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)(東京化成試薬)と下記桂皮酸クロリド誘導体を用いて、以下に示すモノマーm−1を合成した。
下記の配向膜P−3形成用塗布液を#2.4のワイヤーバーで連続的に市販されているトリアセチルセルロースフィルム「Z−TAC」(富士フイルム社製)上に塗布した。塗膜が形成された支持体を140℃の温風で120秒間乾燥し、続いて偏光紫外線照射(10mJ/cm2、超高圧水銀ランプ使用)することで、配向膜P−3を形成した。
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配向膜P−3成用塗布液
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上記重合体PA−1 100.00質量部
イソプロピルアルコール 16.50質量部
酢酸ブチル 1072.00質量部
メチルエチルケトン 268.00質量部
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下記の組成物A−1を、トリアセチルセルロースフィルムに設けられた配向膜P−3上にバーコーターを用いて塗布した。配向膜P−3上に形成された塗膜を温風にて135℃に加熱し、その後、60℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長365nmにて100mJ/cm2の紫外線を塗膜に照射し、続いて120℃に加熱しながら500mJ/cm2の紫外線を照射することにより、液晶化合物の配向を固定化し、ポジティブAプレートA−1を含むフィルムA−1を作製した。Re(550)は144nmであった。
組成物A−1
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・上記化合物(I−1−4) 84.00質量部
・下記重合性液晶化合物L−3 16.00質量部
・下記重合開始剤PI−1 0.50質量部
・下記レベリング剤T−1 0.20質量部
・クロロホルム 570.00質量部
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組成物A−1に代えて、下記の組成物A−2を用いた以外はポジティブAプレートA−1と同様にして、ポジティブAプレートA−2を作成した。
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組成物A−2
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・上記混合物(R−1) 73.00質量部
・上記重合性液晶化合物L−3 27.00質量部
・上記重合開始剤PI−1 0.50質量部
・上記レベリング剤T−1 0.20質量部
・クロロホルム 570.00質量部
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組成物A−1に代えて、下記の組成物A−5を用いた以外はポジティブAプレートA−1と同様にして、ポジティブAプレートA−5を作製した。
組成物A−5
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・上記化合物(I−1−4) 80.00質量部
・上記重合性液晶化合物L−3 20.00質量部
・上記重合開始剤PI−1 0.50質量部
・上記レベリング剤T−1 0.20質量部
・下記化合物UV−1 5.00質量部
・クロロホルム 570.00質量部
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特開2015−200861号公報の[0124]段落に記載のポジティブCプレートと同様の方法で、形成用仮支持体上にポジティブCプレートC−1を有するフィルムC−1を作製した。膜厚を調整することにより、Rth(550)を−69nmとした。
シクロオレフィンポリマーフィルム(COP)(ZF−14、日本ゼオン株式会社製)を、コロナ処理装置(AGF−B10、春日電機株式会社製)を用いて出力0.3kW、処理速度3m/分の条件で1回処理した。コロナ処理を施した表面に、下記組成物をバーコーター塗布し、80℃で1分間乾燥し、偏光UV照射装置(SPOT CURE SP−7;ウシオ電機株式会社製)を用いて、100mJ/cm2の積算光量で偏光UV露光を実施した。得られた配向膜の膜厚をレーザー顕微鏡(LEXT、オリンパス株式会社製)で測定したところ、100nmであった。
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配向膜P−4形成用塗布液
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・下記重合体PA−10 5.0質量部
・シクロペンタノン 95.0質量部
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トリアセチルセルロースフィルムに設けられた配向膜P−3に代えて、シクロオレフィンポリマーフィルム上に設けられた配向膜P−4を用いた以外は、ポジティブAプレートA−1と同様にして、ポジティブAプレートA−3を含むフィルムA−3を作製した。Re(550)は144nmであった。
支持体であるTD80UL(富士フイルム社製)の表面を、アルカリ鹸化処理した。具体的には、上記支持体を1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に55℃で2分間浸漬し、取り出した支持体を室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。その後、再度、得られた支持体を室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。
続いて、ヨウ素水溶液中で厚み80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムを連続して5倍に延伸し、延伸後のフィルムを乾燥して、厚み20μmの偏光子を得た。
得られた偏光子と、アルカリ鹸化処理が施された支持体(TD80UL)とを貼りあわせ、続いて他方の面にZ−TAC(富士フイルム製)を貼り合わせて、偏光子の両面がフィルムで挟持された偏光板0を得た。
次に、それぞれ作製したポジティブAプレートA−1〜A−3の遅相軸と偏光子の吸収軸の配置とを表5に表わすような関係として、上記偏光板0の偏光子とポジティブAプレートの支持体面とを粘着剤を用いて貼り合わせ、続いてポジティブAプレートの支持体を剥離することで、ポジティブAプレートのみを偏光板上に転写した。続いて、転写されたポジティブAプレートの表面にポジティブCプレートC−1の塗布面を、粘着剤を用いて貼り合わせ、フィルムC−1の形成用仮支持体を剥離することで、ポジティブCプレートC−1のみをポジティブAプレートA上に転写し、偏光板1〜6を作製した。
有機EL表示パネル搭載のSAMSUNG社製GALAXY S IVを分解し、円偏光板を剥離して、上記で作製した偏光板1〜3をそれぞれ有機EL表示パネル上に貼合し、有機EL表示装置を作製した。
(反射率)
作製した有機EL表示装置について、測色計(コニカミノルタ製、CM−2022)を用い、SCE(Specular component excluded)モードで測定し、得られたY値を分解前のパネルを基準として比較したところ、作製した有機EL表示装置は分解前のパネルより同等かより低い値を示し、視覚的にも色味付きが抑えられ優れた黒表示性能を示すものであった。
iPad(登録商標、Apple社製)の液晶セルから視認側の偏光板を剥し、IPSモードの液晶セルとして利用した。剥がした偏光板の代わりに、上記で作製した偏光板4〜6を液晶セルに貼合し、液晶表示装置を作製した。このとき、液晶セル基板面に対して垂直な方向から観察したとき、偏光板の吸収軸と、液晶セル内の液晶層の光軸とが垂直な方向になるように貼りあわせた。
得られた液晶表示装置は、正面コントラスト比ならびに黒表示時の斜視方向色味に優れたものであった。
得られたポジティブAプレートA−1およびA−5を、粘着剤を用いてガラス板に転写し支持体を剥離除去した。得られた積層体を、ポジティブAプレート側を光源側に向けて、キセノン照射機(スガ試験機株式会社製 SX75)にセットして、#275フィルターを用い、光源からサンプルを290mm離して150W/m2の条件にて2時間照射した。分光光度計(商品名「UV−3150」、島津製作所製)を用いて照射前後の積層体について、逆波長分散性の液晶化合物に帰属される吸収極大波長の吸光度変化ΔAbsをそれぞれ測定した。
ポジティブAプレートA−1のΔAbsを1とすると、ポジティブAプレートA−5のΔAbsは0.9以下であり、ポジティブAプレートA−5は特に顕著な耐光性を有することが分かった。
12 光学異方性膜
14 配向膜
16 支持体
18 ハードコート層
Claims (10)
- 下記式(1)で表される重合性液晶化合物を含有する重合性液晶組成物であり、
前記重合性液晶化合物が、前記式(1)中のArで表される基のClogP値が4.3以上7.0未満となる重合性液晶化合物である、重合性液晶組成物。
ここで、前記式(1)中、D1およびD2は、それぞれ独立に、−O−、−S−、または、−NR1−を表し、D3およびD4は、それぞれ独立に、単結合、−O−CO−、−C(=S)O−、−CR1R2−、−CR1R2−CR3R4−、−O−CR1R2−、−CR1R2−O−CR3R4−、−CO−O−CR1R2−、−O−CO−CR1R2−、−CR1R2−O−CO−CR3R4−、−CR1R2−CO−O−CR3R4−、−NR1−CR2R3−、または、−CO−NR1−を表す。R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または、炭素数1〜4のアルキル基を表す。
SP1およびSP2は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、または、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を構成する−CH2−の1個以上が−O−、−S−、−NH−、−N(Q)−、もしくは、−CO−に置換された2価の連結基を表し、Qは、置換基を表す。
L1およびL2は、それぞれ独立に1価の有機基を表し、L1およびL2の少なくとも一方は、ラジカル重合またはカチオン重合可能な重合性基を表す。
Arは、下記式(Ar−1)〜(Ar−2)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表す。
ここで、前記式(Ar−1)〜(Ar−2)中、*は、D1またはD2との結合位置を表す。
また、Q1は、NまたはCHを表す。
また、Q2は、−S−、−O−、または、−N(R5)−を表し、R5は、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表す。
また、Y1は、置換基を有してもよい、炭素数6〜12の芳香族炭化水素基、または、炭素数3〜12の芳香族複素環基を表す。
また、Z1 およびZ 2 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、−OR6、−NR7R8、または、−SR9を表し、R6〜R9は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表し、Z1およびZ2は、互いに結合して芳香環を形成してもよい。ただし、前記式(Ar−2)中のZ1は、炭素数3〜20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基、ハロゲン原子、−OR6、−NR7R8、または、−SR9を表す。
また、A1およびA2は、それぞれ独立に、−O−、−N(R10)−、−S−、および、−CO−からなる群から選択される基を表し、R10は、水素原子または置換基を表す。
また、Xは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アルコキシ基、環状アルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ニトロ基、アルキルカルボニル基、スルホ基または水酸基が結合していてもよい、第14〜16族の非金属原子を表す。 - 前記式(1)中のArが、前記式(Ar−2)で表される基からなる芳香環である、請求項1に記載の重合性液晶組成物。
- 前記式(1)中のArが、前記式(Ar−1)で表される基からなる芳香環であり、
前記式(Ar−1)中のZ1およびZ2が、いずれも水素原子を表す、請求項1に記載の重合性液晶組成物。 - 前記式(1)中のD1およびD2が−O−を表し、かつ、D3およびD4が−O−CO−を表す、請求項1〜3のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物。
- 更に、前記重合性液晶化合物とは異なる、重合性基を1個以上有する重合性化合物を含有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物。
- 下記式(1)で表される重合性液晶化合物であり、
前記式(1)中のArで表される基のClogP値が4.3以上7.0未満である、重合性液晶化合物。
ここで、前記式(1)中、D1およびD2は、−O−を表し、D3およびD4は、−O−CO−を表す。
SP1およびSP2は、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、または、炭素数1〜12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を構成する−CH2−の1個以上が−O−に置換された2価の連結基を表す。
L1およびL2は、アクリロイル基またはメタクリロイル基を表す。
Arは、下記式(Ar−1)〜(Ar−2)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表す。
ここで、前記式(Ar−1)〜(Ar−2)中、*は、D1またはD2との結合位置を表す。
前記式(Ar−1)中、Q1は、Nを表す。
前記式(Ar−1)中、Q2は、−S−を表す。
前記式(Ar−1)中、Y1は、4,6−ジメチルベンゾフラン−2−イル基を表す。
前記式(Ar−1)中、Z1およびZ2は、水素原子を表す。
前記式(Ar−2)中、A1およびA2は、−S−を表す。
前記式(Ar−2)中、Xは、C(CN)2を表す。
前記式(Ar−2)中、Z1は、tert−ブチル基または炭素数3〜20の1価の脂肪族炭化水素基を表し、Z2は、水素原子を表す。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物を重合して得られる光学異方性膜。
- 請求項7に記載の光学異方性膜を有する光学フィルム。
- 請求項8に記載の光学フィルムと、偏光子とを有する、偏光板。
- 請求項8に記載の光学フィルム、または、請求項9に記載の偏光板を有する、画像表示装置。
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