JPWO2007142206A1 - コレステリック液晶組成物及び円偏光分離シート、並びにその用途 - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕 下記一般式(1):
R1−A1−B−A2−R2 (1)
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状の、非置換又はハロゲン原子で1つ以上置換されていてもよいアルキル基;炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状の、非置換又はハロゲン原子で1つ以上置換されていてもよいアルキレンオキサイド基;水素原子;炭素原子数1〜2個のアルキル基又はアルキレンオキサイド基と結合していてもよい、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、(メタ)アクリル基、エポキシ基、メルカプト基、イソシアネート基、アミノ基、及びシアノ基;からなる群より選択される基であり、
A1及びA2は、それぞれ独立して、非置換若しくはハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、アミノ基、炭素原子数1〜10個のアルキル基、ハロゲン化アルキル基で1つ以上置換されていてもよい、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニル基、4,4’−ビフェニレン基、4,4’−ビシクロヘキシレン基、及び2,6−ナフチレン基;からなる群より選択される基を表し、
Bは単結合、−O−、−S−、−S−S−、−CO−、−CS−、−OCO−、−CH2−、−OCH2−、−C=N−N=C−、−NHCO−、−OCOO−、−CH2COO−、及び−CH2OCO−からなる群より選択される。)
で表される化合物の少なくとも1種;及び
Δnが0.18以上であって、1分子中に少なくとも2つ以上の反応性基を有する棒状液晶性化合物の少なくとも1種;を含有し、
前記棒状液晶性化合物の合計重量に対する前記一般式(1)の化合物の合計重量の比((前記一般式(1)の化合物の合計重量)/(前記棒状液晶性化合物の合計重量))が0.05〜1である
ことを特徴とするコレステリック液晶組成物。
〔2〕 前記一般式(1)の化合物の少なくとも一種が液晶性を有することを特徴とする〔1〕に記載のコレステリック液晶組成物。
〔3〕 前記一般式(1)の化合物の少なくとも一種がキラリティを有することを特徴とする〔1〕又は〔2〕に記載のコレステリック液晶組成物。
〔4〕 前記一般式(1)の化合物の少なくとも一種が光学活性を有し、それらの複数の光学異性体の混合物を含有することを特徴とする〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載のコレステリック液晶組成物。
〔5〕 前記一般式(1)の化合物の少なくとも一種の融点が50℃〜150℃であることを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載のコレステリック液晶組成物。
〔6〕 前記棒状液晶性化合物の少なくとも1種が非対称構造であることを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載のコレステリック液晶組成物。
〔7〕 〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載のコレステリック液晶組成物を透明樹脂基材に塗布し、硬化してなることを特徴とする円偏光分離シート。
〔8〕 〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載のコレステリック液晶組成物を透明樹脂基材に塗布して液晶層を得る工程、及び、少なくとも1回の、光照射及び/又は加温処理により前記液晶層を硬化する工程を含むことを特徴とする、円偏光分離シートの製造方法。
〔9〕 〔7〕に記載の円偏光分離シート、及び位相差フィルムを備えることを特徴とする輝度向上フィルム。
〔10〕 〔9〕に記載の輝度向上フィルム、及び液晶パネルを備えることを特徴とする液晶表示装置。
前記棒状液晶性化合物としては、(式2)で表される化合物を挙げることができる。
R3−C3−D3−C5−M−C6−D4−C4−R4 (式2)
(式中、R3及びR4は反応性基であり、それぞれ独立して(メタ)アクリル基、(チオ)エポキシ基、オキセタン基、チエタニル基、アジリジニル基、ピロール基、ビニル基、アリル基、フマレート基、シンナモイル基、オキサゾリン基、メルカプト基、イソ(チオ)シアネート基、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、及びアルコキシシリル基からなる群より選択される基を表す。D3及びD4は単結合、炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、及び炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレンオキサイド基からなる群より選択される基を表す。C3〜C6は単結合、−O−、−S−、−S−S−、−CO−、−CS−、−OCO− 、−CH2−、−OCH2−、−C=N−N=C−、−NHCO−、−OCOO−、−CH2COO−、及び−CH2OCO−からなる群より選択される基を表す。Mはメソゲン基を表し、具体的には、非置換又は置換基を有していてもよい、アゾメチン類、アゾキシ類、フェニル類、ビフェニル類、ターフェニル類、ナフタレン類、アントラセン類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類の群から選択された2〜4個の骨格を、−O−、−S−、−S−S−、−CO−、−CS−、−OCO−、−CH2−、−OCH2−、−C=N−N=C−、−NHCO−、−OCOO−、−CH2COO−、及び−CH2OCO−等の結合基によって結合されて形成される。)
前記、メソゲン基Mが有しうる置換基としては、ハロゲン原子、置換基を有してもよい炭素数1〜10のアルキル基、シアノ基、ニトロ基、−O−R5、−O−C(=O)−R5、−C(=O)−O−R5、−O−C(=O)−O−R5、−NR5−C(=O)−R5、−C(=O)−NR5、または−O−C(=O)−NR5を表す。ここで、R5は、水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基を表し、アルキル基である場合、当該アルキル基には、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR6−C(=O)−、−C(=O)−NR6−、−NR6−、または−C(=O)−が介在していてもよい(ただし、−O−および−S−がそれぞれ2以上隣接して介在する場合を除く。)。ここで、R6は、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表す。前記「置換基を有してもよい炭素数1〜10個のアルキル基」における置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、アミノ基、炭素原子数1〜6個のアルコキシ基、炭素原子数2〜8個のアルコキシアルコキシ基、炭素原子数3〜15個のアルコキシアルコキシアルコキシ基、炭素原子数2〜7個のアルコキシカルボニル基、炭素原子数2〜7個のアルキルカルボニルオキシ基、炭素原子数2〜7個のアルコキシカルボニルオキシ基等が挙げられる。
本発明において、該棒状液晶性化合物は非対称構造であることが好ましい。ここで非対称構造とは、一般式(2)において、メソゲン基Mを中心としてR3−C3−D3−C5−と−C6−D4−C4−R4が異なる構造のことをいう。該棒状液晶性化合物として、非対称構造のものを用いることにより、配向均一性をより高めることができる。
前記架橋剤の配合割合は、コレステリック液晶組成物を硬化して得られる硬化膜中に0.1〜15重量%となるようにすることが好ましい。該架橋剤の配合割合が0.1重量%より少ないと架橋密度向上の効果が得られず、逆に15重量%より多いと液晶層の安定性を低下させてしまうため好ましくない。
該光開始剤の配合割合はコレステリック液晶組成物中0.03〜7重量%であることが好ましい。該光開始剤の配合量が0.03重量%より少ないと重合度が低くなってしまい膜強度が低下してしまう場合があるため好ましくない。逆に7重量%より多いと、液晶の配向を阻害してしまい液晶相が不安定になってしまう場合があるため好ましくない。
ここで、前記正面方向のリターデーションReは、式I:Re=(nx−ny)×d(式中、nxは厚み方向に垂直な方向(正面方向)であって最大の屈折率を与える方向の屈折率を表し、nyは厚み方向に垂直な方向(面内方向)であってnxに直交する方向の屈折率を表し、dは膜厚を表す。)で表される値であり、厚み方向のリターデーションRthは、式II:Rth={(nx+ny)/2−nz}×d(式中、nxは厚み方向に垂直な方向(面内方向)であって最大の屈折率を与える方向の屈折率を表し、nyは厚み方向に垂直な方向(面内方向)であってnxに直交する方向の屈折率であり、nzは厚み方向の屈折率を表し、dは膜厚を表す。)で表される値である。
なお、前記正面方向のリターデーションRe及び厚み方向のリターデーションRthは、市販の位相差測定装置を用いて、光学異方性素子を長手方向及び幅方向に100mm間隔(長手方向又は横方向の長さが200mmに満たない場合は、その方向へは等間隔に3点指定する)で、全面にわたり、格子点状に測定を行い、その平均値とする。
当該延伸は、好ましくは一軸延伸又は斜め延伸により行うことができ、さらに好ましくはテンターによる一軸延伸又は斜め延伸により行うことができる。
(1−1:配向膜を有する透明樹脂基材の調製)
脂環式オレフィンポリマーからなるフィルム(株式会社オプテス製、商品名「ゼオノアフィルムZF14−100」)の両面をコロナ放電処理した。5%のポリビニルアルコールの水溶液を当該フィルムの片面に♯2のワイヤーバーを使用して塗布し、塗膜を乾燥し、膜厚0.1μmの配向膜を形成した。次いで当該配向膜をラビング処理し、配向膜を有する透明樹脂基材を調製した。
表1に示す配合割合で各成分を混合し、固形分40%のコレステリック液晶組成物を調製した。このコレステリック液晶組成物を♯10のワイヤーバーを使用して、上記(1−1)で調製した配向膜を有する透明樹脂基材の、配向膜を有する面に塗布した。塗膜を100℃で5分間配向処理した後に紫外線を500mJ/cm2照射して、乾燥膜厚5μmの硬化液晶層を有する円偏光分離シートを作製した。
1−2で得られた円偏光分離シートについて、JIS K7136に従ってヘイズ値を測定し、配向均一性を評価した。ヘイズ値が2.0%未満を「良好」、ヘイズ値が2.0%以上3.0%未満を「中」、ヘイズ値が3.0%以上を「不良」とした。評価結果を表1に示す。
コレステリック液晶組成物の組成を表1及び表2に示す通りとした他は、実施例1と同様にして、円偏光分離シートを作製し、配向均一性を評価した。評価結果を表1及び表2に示す。表1及び表2の結果から、以下のことがわかる。実施例のコレステリック液晶組成物は、配向均一性の良好な円偏光分離シートが得ることができる。これに対し、コレステリック液晶組成物中に一般式(1)で表される化合物を含まないもの(比較例2及び3)、(一般式(1)で表される化合物の合計重量)/(棒状液晶性化合物の合計重量)が、0.05未満若しくは1を超えるもの(比較例1、4、5)は、得られる円偏光分離シートの配向均一性が劣っている。
表1及び表2中、棒状液晶性化合物及びA1〜A3化合物は、それぞれ以下のものを示す。
Δn0.18の棒状液晶性化合物:(非対称構造、1分子中の反応性基数2、分子量600以上)
Δn0.23の棒状液晶性化合物:(非対称構造、1分子中の反応性基数2、分子量600以上)
Δn0.32の棒状液晶性化合物:(非対称構造、1分子中の反応性基数2、分子量600以上)
A1〜A2化合物:それぞれ、下記式で表される化合物(いずれも液晶性を示す)
実施例1(1−1)と同様にして、ラビングされた配向膜を有する透明樹脂基材を調製した。この透明樹脂基材の配向膜を有する面に、実施例4と同一組成のコレステリック液晶組成物を、♯10のワイヤーバーを使用して塗布した。塗膜を100℃で5分間配向処理し、ヘイズ値を測定したところヘイズ値は1.2%であり配向が均一であることが確認できた。次に、当該フィルムに対して25mJ/cm2以下の微弱な紫外線の照射処理、及び100℃で1分間の加温処理プロセスを2回繰り返した後、500mJ/cm2の紫外線を照射して、乾燥膜厚5μmの硬化液晶層を有する円偏光分離シートを作製した。得られた円偏光分離シートは、ヘイズ値が1.3%であり、初期の配向均一状態を維持していた。
実施例1(1−1)と同様にして、ラビングされた配向膜を有する透明樹脂基材を調製した。この透明樹脂基材の配向膜を有する面に、実施例2、4、5、比較例2と同一組成のコレステリック液晶組成物をそれぞれ、♯10のワイヤーバーを使用して塗布した。塗膜を、熱測定装置(メトラー・トレド社製、ホットステージFP82HT)を使用して100℃で加温処理しながら、偏光顕微鏡(ニコン社製、偏光顕微鏡ECLIPSE E600−POL)で配向状態を観察し、コレステリック液晶由来の配向欠陥であるオイリーストリークの網目が消失するまでの時間を調べた。その結果を表3に示す。表3の結果より、実施例の組成物は、配向欠陥が消失する時間が短く、短時間で均一な配向を得ることができることがわかる。
コレステリック液晶組成物の組成を表4に示す通りとした他は、実施例1と同様にして、円偏光分離シートを作製した。得られた円偏光分離シートの硬化液晶層の硬度をJIS K5400に従って鉛筆硬度を測定した。評価結果を表4に示す。表4の結果より、架橋剤を用いることにより、良好な配向均一性を維持したまま、得られる円偏光分離シートの表面硬度を上げることができることがわかる。
(円偏光分離シートの作製)
実施例1(1−1)と同様にして、ラビングされた配向膜を有する透明樹脂基材を調製した。この透明樹脂基材の配向膜を有する面に、表5に示す配合割合で各成分を混合して調整したコレステリック液晶組成物を♯10のワイヤーバーを使用して塗布した。塗膜を100℃で5分間配向処理し、当該塗膜に対して0.1〜45mJ/cm2の微弱な紫外線の照射処理と、それに続く100℃で1分間の加温処理からなるプロセスを2回繰り返した後、窒素雰囲気下で800mJ/cm2の紫外線を照射して、乾燥膜厚5μmのコレステリック液晶層を有する円偏光分離シートを作製した。
上記で調製したフィルムを分光器(大塚電子社製、瞬間マルチ測光システムMCPD−3000)と顕微鏡(ニコン社製、偏光顕微鏡ECLIPSE E600−POL)を使用して透過スペクトルを測定した。選択反射帯域の半値幅を表5に示す。
また、実施例1の(1−3)と同様に、配向均一性を評価した。結果を表5に示す。
コレステリック液晶組成物の組成を表5に示す通りとした他は、実施例10と同様にして円偏光分離シートを作製した。評価結果を表5に示す。
表5中、Δn0.23の棒状液晶性化合物及びA5〜A10化合物は、それぞれ以下のものを示す。
Δn0.23の棒状液晶性化合物:(非対称構造、1分子中の反応性基数2)
A5〜A10化合物:それぞれ、下記式で表される化合物(いずれも液晶性を示す)
(位相差フィルムの調製)
メタクリル酸メチル97.8重量%とアクリル酸メチル2.2重量%とからなるモノマー組成物を、バルク重合法により重合させ、樹脂ペレットを得た。
実施例10〜15で得た円偏光分離シートそれぞれと、上記で得た位相差フィルムとを接着剤にて貼り合わせて一体化して、輝度向上フィルム(2−1)〜(2−6)を作製した。
ここで、接着剤については、まずエチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン(不揮発分40重量%、酢酸ビニル含有率40重量%)40重量部、石油樹脂エマルジョン(不揮発分40重量%、樹脂軟化点85℃)35重量部、及びパラフィンワックスエマルジョン(不揮発分40重量%、樹脂軟化点64℃)10重量部からなる、23℃における剪断貯蔵弾性率が10MPaである接着剤組成物を調製し、この接着剤組成物に直径4μmの微粒子(形状:球状、材料:ポリスチレン、屈折率:1.59)をヘイズ(ヘイズガードII(東洋精機社製)を用いて、JIS K7136に準拠して測定)が70%となるように混合したものを用いた。この接着剤を、前記円偏光分離シートの硬化液晶層上に平均厚み20μmとなるように積層し、この面と、前記位相差フィルムのコロナ処理面とをラミネーターを用いて、80℃、2kgf/50mmのニップ圧にて貼り合わせを行い、輝度向上フィルム(2−1)〜(2−6)を得た。
市販の液晶表示装置(Sharp製、AQUOS、LC−37BE1W)を分解し、輝度向上フィルム(2−1)〜(2−6)のそれぞれを装着し組み立て直して液晶表示装置を白表示させ、そのときの正面方向の輝度(以下、正面輝度)を、視野角測定評価装置(メーカー:Autronic−MELCHERS社製、商品名:ErgoScope)を用いて測定した。液晶表示装置は、バックライト、拡散板、拡散シート、プリズムシート、光学複合素子、液晶パネルの順で構成されている。
上記実施例16での円偏光分離シートの代わりに比較例6での円偏光分離シートを用いた他は、すべて同じ条件で輝度向上フィルム(3−1)を作成した。
Claims (10)
- 下記一般式(1):
R1−A1−B−A2−R2 (1)
(式中、R1及びR2は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状の、非置換又はハロゲン原子で1つ以上置換されていてもよいアルキル基;炭素原子数1〜20個の直鎖状又は分岐鎖状の、非置換又はハロゲン原子で1つ以上置換されていてもよいアルキレンオキサイド基;水素原子;炭素原子数1〜2個のアルキル基又はアルキレンオキサイド基と結合していてもよい、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、(メタ)アクリル基、エポキシ基、メルカプト基、イソシアネート基、アミノ基、及びシアノ基;からなる群より選択される基であり、
A1及びA2は、それぞれ独立して、非置換若しくはハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シアノ基、アミノ基、炭素原子数1〜10個のアルキル基、ハロゲン化アルキル基で1つ以上置換されていてもよい、1,4−フェニレン基、1,4−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキセニル基、4,4’−ビフェニレン基、4,4’−ビシクロヘキシレン基、及び2,6−ナフチレン基;からなる群より選択される基を表し、
Bは単結合、−O−、−S−、−S−S−、−CO−、−CS−、−OCO−、−CH2−、−OCH2−、−C=N−N=C−、−NHCO−、−OCOO−、−CH2COO−、及び−CH2OCO−からなる群より選択される。)
で表される化合物の少なくとも1種;及び
Δnが0.18以上であって、1分子中に少なくとも2つ以上の反応性基を有する棒状液晶性化合物の少なくとも1種;を含有し、
前記棒状液晶性化合物の合計重量に対する前記一般式(1)の化合物の合計重量の比((前記一般式(1)の化合物の合計重量)/(前記棒状液晶性化合物の合計重量))が0.05〜1である
ことを特徴とするコレステリック液晶組成物。 - 前記一般式(1)の化合物の少なくとも一種が液晶性を有することを特徴とする請求項1に記載のコレステリック液晶組成物。
- 前記一般式(1)の化合物の少なくとも一種がキラリティを有することを特徴とする請求項1に記載のコレステリック液晶組成物。
- 前記一般式(1)の化合物の少なくとも一種が光学活性を有し、それらの複数の光学異性体の混合物を含有することを特徴とする請求項1に記載のコレステリック液晶組成物。
- 前記一般式(1)の化合物の少なくとも一種の融点が50℃〜150℃であることを特徴とする請求項1に記載のコレステリック液晶組成物。
- 前記棒状液晶性化合物の少なくとも1種が非対称構造であることを特徴とする請求項1に記載のコレステリック液晶組成物。
- 請求項1に記載のコレステリック液晶組成物を透明樹脂基材に塗布し、硬化してなることを特徴とする円偏光分離シート。
- 請求項1に記載のコレステリック液晶組成物を透明樹脂基材に塗布して液晶層を得る工程、及び、少なくとも1回の、光照射及び/又は加温処理により前記液晶層を硬化する工程を含むことを特徴とする、円偏光分離シートの製造方法。
- 請求項7に記載の円偏光分離シート、及び位相差フィルムを備えることを特徴とする輝度向上フィルム。
- 請求項9に記載の輝度向上フィルム、及び液晶パネルを備えることを特徴とする液晶表示装置。
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