JPWO2016190435A1 - 円偏光分離フィルム及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

重合性液晶化合物の重合体を含む樹脂層を備え、前記重合性液晶化合物が、前記重合性液晶化合物の分子中に、主鎖メソゲンと、前記主鎖メソゲンに結合した側鎖メソゲンとを含み、前記重合体が、コレステリック規則性を有する、円偏光分離フィルム。

Description

本発明は、円偏光分離フィルム及びその製造方法に関する。
コレステリック液晶は、液晶状態において螺旋構造を有し、当該螺旋構造に対応した特定の波長帯域の円偏光を反射しうる性質を有する。コレステリック液晶のこのような性質を利用して、従来、所定の波長帯域の円偏光を選択的に反射させる円偏光分離フィルムの開発が行われている(特許文献1参照)。例えば、コレステリック液晶を所望の螺旋構造を有する液晶状態において重合させることにより、特定の波長帯域の円偏光を選択的に反射しうる円偏光分離フィルムを製造することができる。このような円偏光分離フィルムは、通常、前記の螺旋構造に対応した構造色を有する。
特開2010−254901号公報
前記のような円偏光分離フィルムは、その用途によっては、狭い波長帯域の円偏光だけを選択的に反射させることが求められることがある。例えば、所定の色の円偏光だけを選択的に反射させて所望の構造色を得る円偏光分離フィルムにおいて、構造色を鮮明にしたい場合には、円偏光分離フィルムが円偏光を反射しうる波長帯域を狭くすることが求められることがありえる。
円偏光を反射しうる波長帯域を狭くするためには、コレステリック液晶として、屈折率異方性Δnが小さい液晶化合物を用いることが考えられる。しかし、一般に、屈折率異方性Δnが小さい従来の液晶化合物は、液晶相から等方性相への相転移温度が低い。例えば、屈折率異方性Δnが0.2程度の従来の液晶化合物の相転移温度は通常150℃程度であるが、屈折率異方性Δnが0.05程度の従来の液晶化合物の相転移温度は通常50℃程度と低い。そのため、このように屈折率異方性Δnが小さい液晶化合物の重合の際に温度が高くなると、液晶相が損なわれる傾向がある。例えば、液晶化合物の重合のために光が照射されると、その光を液晶化合物が吸収して温度が上昇し、液晶相が損なわれることがある。このように液晶相が損なわれると、所望の螺旋構造が得られないので、円偏光を選択的に反射する機能は得られ難い。
本発明は前記の課題に鑑みて創案されたもので、狭い波長帯域の円偏光を選択的に反射できる円偏光分離フィルム及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、前記の課題を解決するべく鋭意検討した結果、特定の重合性液晶化合物の屈折率異方性Δnが小さく且つ液晶相から等方性相への相転移温度が高いことを見い出した。そして、本発明者は、この特定の重合性液晶化合物を用いて製造される円偏光分離フィルムが、狭い波長帯域の円偏光を選択的に反射できることを見い出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は下記の通りである。
〔1〕 重合性液晶化合物の重合体を含む樹脂層を備え、
前記重合性液晶化合物が、前記重合性液晶化合物の分子中に、主鎖メソゲンと、前記主鎖メソゲンに結合した側鎖メソゲンとを含み、
前記重合体が、コレステリック規則性を有する、円偏光分離フィルム。
〔2〕 前記重合性液晶化合物の前記側鎖メソゲンが、屈折率の高い元素を含む〔1〕記載の円偏光分離フィルム。
〔3〕 前記重合性液晶化合物の前記側鎖メソゲンが、ベンゾチアゾール環を有する、〔1〕記載の円偏光分離フィルム。
〔4〕 前記重合性液晶化合物が、下記式(I)で表される、〔1〕記載の円偏光分離フィルム。
Figure 2016190435
(前記式(I)において、
〜Yは、それぞれ独立して、化学的な単結合、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR−C(=O)−、−C(=O)−NR−、−O−C(=O)−NR−、−NR−C(=O)−O−、−NR−C(=O)−NR−、−O−NR−、又は、−NR−O−を表す。ここで、Rは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
及びGは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数1〜20の二価の脂肪族基を表す。また、前記脂肪族基には、1つの脂肪族基当たり1以上の−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR−C(=O)−、−C(=O)−NR−、−NR−、又は、−C(=O)−が介在していてもよい。ただし、−O−又は−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、Rは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
及びZは、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜10のアルケニル基を表す。
は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。
は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、−C(=O)−R、−SO−R、−C(=S)NH−R、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。ここで、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数5〜12の芳香族炭化水素環基を表す。Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数5〜20の芳香族基を表す。前記A及びAが有する芳香環は、置換基を有していてもよい。また、前記AとAは、一緒になって、環を形成していてもよい。
は、置換基を有していてもよい三価の芳香族基を表す。
及びAは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数3〜30の二価の脂環式炭化水素基を表す。
及びAは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数6〜30の二価の芳香族基を表す。
は、水素原子、又は、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。
m及びnは、それぞれ独立に、0又は1を表す。)
〔5〕 前記樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を備える、〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
〔6〕 前記樹脂層が、円偏光を反射しうる波長帯域を有し、
前記波長帯域の半値幅が、50nm以下である、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
〔7〕 前記重合性液晶化合物の屈折率異方性Δnが、0.01以上0.1以下である、〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
〔8〕 前記重合性液晶化合物の液晶相から等方性相への相転移温度が、100℃以上である、〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
〔9〕 前記円偏光分離フィルムが、加飾用フィルムである、〔1〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
〔10〕 〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルムの製造方法であって、
基材上に、前記重合性液晶化合物を含む液晶性組成物の層を形成する工程と、
前記液晶性組成物の層に含まれる重合性液晶化合物を重合する工程と、を含む、製造方法。
〔11〕 前記重合性液晶化合物を重合する工程は、
前記液晶性組成物の層を半硬化させる工程と、
前記半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する工程と、
前記液晶性組成物の層を本硬化させる工程と、を含む、〔10〕に記載の製造方法。
本発明によれば、狭い波長帯域の円偏光を選択的に反射できる円偏光分離フィルム及びその製造方法を提供できる。
図1は、本発明の実施例3で測定したサンプルフィルムの分光透過率を模式的に示すグラフである。
以下、例示物及び実施形態を示して本発明について詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す例示物及び実施形態に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。
以下の説明において、屈折率異方性Δnの測定波長は、別に断らない限り、550nmである。
[1.円偏光分離フィルムの概要]
本発明の円偏光分離フィルムは、所定の重合性液晶化合物の重合体を含む樹脂層を備える。以下、適宜、この樹脂層を「コレステリック樹脂層」ということがある。このコレステリック樹脂層が円偏光分離機能を有するので、本発明の円偏光分離フィルムが円偏光分離機能を発揮できる。ここで、ある層の円偏光分離機能とは、当該層に光が入射した場合に、特定の波長領域の円偏光のうち、左回り及び右回りの何れか一方の円偏光を反射し、反射された円偏光以外の光を透過させる機能をいう。また、この円偏光を反射しうる波長領域を、選択反射帯域という。さらに、本発明の円偏光分離フィルムは、コレステリック樹脂層以外の層を備えていてもよい。
また、本発明の円偏光分離フィルムは、反射率を向上させる観点から、樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を備え得る。
[2.コレステリック樹脂層]
〔2.1.重合性液晶化合物〕
本発明の円偏光分離フィルムにおいて、重合性液晶化合物としては、当該重合性液晶化合物の分子中に、主鎖メソゲンと、前記主鎖メソゲンに結合した側鎖メソゲンとを含むものを用いる。このような重合性液晶化合物がコレステリック相を呈した状態において当該重合性液晶化合物を重合させることにより、円偏光分離機能を有するコレステリック樹脂層を得ることができる。
前記の重合性液晶化合物として、好ましくは下記式(I)で表される重合性液晶化合物を用いる。式(I)で表される重合性液晶化合物を、以下、適宜「化合物(I)」ということがある。化合物(I)は、液晶性を有するので、当該化合物(I)を配向させたときに、液晶相を呈しうる。また、この化合物(I)は、重合性を有するので、前記のように液晶相を呈した状態で重合し、液晶相における分子の配向を維持したままま重合体となりうる。したがって、化合物(I)がコレステリック相を呈した状態において当該化合物(I)を重合させることにより、円偏光分離機能を有するコレステリック樹脂層を得ることができる。
中でも、化合物(I)等の重合性液晶化合物としては、当該重合性液晶化合物の側鎖メソゲンが、屈折率の高い元素を含むものが好ましい。ここで、屈折率の高い元素とは、屈折率が2.0以上の元素が挙げられる。また、前記の元素の屈折率は、ナトリウムD線(波長589nm)における原子屈折率であり、化学便覧基礎編改訂3版(日本化学会編、丸善、1984年)又はJ.A.Dean:Lange’s Handbook of Chemistry,15th ed.(McGraw−Hill 1998)に記載の値を採用しうる。屈折率の高い元素としては、例えば、窒素、炭素、塩素、臭素、ヨウ素、硫黄が挙げられ、硫黄(S)がより好ましい。通常、側鎖メソゲンは、前記の元素を、官能基の一部又は全部として含む。このような官能基としては、例えば、一級脂肪族アミノ基(屈折率2.322)、二級脂肪族アミノ基(屈折率2.499)、三級脂肪族アミノ基(屈折率2.840)、二級アミド基(屈折率2.27)、三級アミド基(屈折率2.71)、ヒドラゾン基(ヒドラゾンから水素原子を1つ除去した構造の基;屈折率3.46)、ヒドロキシルアミノ基(屈折率2.48)、ヒドラジン基(ヒドラジンから水素原子を1つ除去した構造の基;屈折率2.47)、脂肪族シアノ基(屈折率3.05)、芳香族シアノ基(屈折率3.79)、硝酸アルキル基(屈折率7.59)、等の、窒素を含む官能基;フェニル基(屈折率25.463)等の、炭素を含む官能基;塩素原子(屈折率5.967)等の、塩素を含む官能基;臭素原子(屈折率8.865)等の、臭素を含む官能基;ヨウ素原子(屈折率13.90)等の、ヨウ素を含む官能基;チオカルボニル基(屈折率7.97)、チオール基(屈折率7.69)、−S−S−基(屈折率8.11)等の、硫黄を含む官能基;が挙げられる。重合性液晶化合物が側鎖メソゲンを有し、当該側鎖メソゲンが屈折率の高い元素を含むことにより、重合性液晶化合物の相転移温度を高くし、かつ屈折率異方性Δnを小さくすることができると考えられる。中でも、化合物(I)等の重合性液晶化合物としては、ベンゾチアゾール環を有するものが特に好ましい。
Figure 2016190435
化合物(I)では、通常、基−Y−A−(Y−A−Y−A−Y−(A−Y−A−Y−が主鎖メソゲンとなり、一方基>A−C(Q)=N−N(A)Aが側鎖メソゲンとなり、基Aは、主鎖メソゲン及び側鎖メソゲンの両方の性質に影響する。
式(I)中、Y〜Yは、それぞれ独立して、化学的な単結合、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR−C(=O)−、−C(=O)−NR−、−O−C(=O)−NR−、−NR−C(=O)−O−、−NR−C(=O)−NR−、−O−NR−、又は、−NR−O−を表す。
ここで、Rは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
の炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−へキシル基等が挙げられる。
としては、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。
化合物(I)においては、Y〜Yは、それぞれ独立して、化学的な単結合、−O−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、又は、−O−C(=O)−O−であることが好ましい。
前記式(I)において、G及びGは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数1〜20の二価の脂肪族基を表す。
炭素数1〜20の二価の脂肪族基としては、例えば、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数2〜20のアルケニレン基等の鎖状構造を有する二価の脂肪族基;炭素数3〜20のシクロアルカンジイル基、炭素数4〜20のシクロアルケンジイル基、炭素数10〜30の二価の脂環式縮合環基等の二価の脂肪族基;等が挙げられる。
及びGの二価の脂肪族基の置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−へキシルオキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;が挙げられる。なかでも、フッ素原子、メトキシ基及びエトキシ基が好ましい。
また、前記脂肪族基には、1つの脂肪族基当たり1以上の−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR−C(=O)−、−C(=O)−NR−、−NR−、又は、−C(=O)−が介在していてもよい。ただし、−O−又は−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、Rは、前記Rと同様の、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、水素原子又はメチル基であることが好ましい。
前記脂肪族基に介在する基としては、−O−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−C(=O)−が好ましい。
これらの基が介在する脂肪族基の具体例としては、−CH−CH−O−CH−CH−、−CH−CH−S−CH−CH−、−CH−CH−O−C(=O)−CH−CH−、−CH−CH−C(=O)−O−CH−CH−、−CH−CH−C(=O)−O−CH−、−CH−O−C(=O)−O−CH−CH−、−CH−CH−NR−C(=O)−CH−CH−、−CH−CH−C(=O)−NR−CH−、−CH−NR−CH−CH−、−CH−C(=O)−CH−等が挙げられる。
これらの中でも、本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点から、G及びGは、それぞれ独立して、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数2〜20のアルケニレン基等の鎖状構造を有する二価の脂肪族基が好ましく、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、デカメチレン基〔−(CH10−〕等の、炭素数1〜12のアルキレン基がより好ましく、テトラメチレン基〔−(CH−〕、ヘキサメチレン基〔−(CH−〕、オクタメチレン基〔−(CH−〕、及び、デカメチレン基〔−(CH10−〕が特に好ましい。
前記式(I)において、Z及びZは、それぞれ独立して、無置換又はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜10のアルケニル基を表す。
該アルケニル基の炭素数としては、2〜6が好ましい。Z及びZのアルケニル基の置換基であるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられ、塩素原子が好ましい。
及びZの炭素数2〜10のアルケニル基の具体例としては、CH=CH−、CH=C(CH)−、CH=CH−CH−、CH−CH=CH−、CH=CH−CH−CH−、CH=C(CH)−CH−CH−、(CHC=CH−CH−、(CHC=CH−CH−CH−、CH=C(Cl)−、CH=C(CH)−CH−、CH−CH=CH−CH−等が挙げられる。
なかでも、本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点から、Z及びZとしては、それぞれ独立して、CH=CH−、CH=C(CH)−、CH=C(Cl)−、CH=CH−CH−、CH=C(CH)−CH−、又は、CH=C(CH)−CH−CH−が好ましく、CH=CH−、CH=C(CH)−、又は、CH=C(Cl)−がより好ましく、CH=CH−が特に好ましい。
前記式(I)において、Aは、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。「芳香環」は、Huckel則に従う広義の芳香族性を有する環状構造、すなわち、π電子を(4n+2)個有する環状共役構造、及びチオフェン、フラン、ベンゾチアゾール等に代表される、硫黄、酸素、窒素等のヘテロ原子の孤立電子対がπ電子系に関与して芳香族性を示す環状構造を意味する。
の、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基は、芳香環を複数個有するものであってもよく、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環を有するものであってもよい。
前記芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられる。前記芳香族複素環としては、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環等の単環の芳香族複素環;ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノリン環、フタラジン環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾピラゾール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、チアゾロピリジン環、オキサゾロピリジン環、チアゾロピラジン環、オキサゾロピラジン環、チアゾロピリダジン環、オキサゾロピリダジン環、チアゾロピリミジン環、オキサゾロピリミジン環等の縮合環の芳香族複素環;が挙げられる。
が有する芳香環は置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;シアノ基;メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基、アリル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;トリフルオロメチル基等の炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基;ジメチルアミノ基等の置換アミノ基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ニトロ基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;−C(=O)−R;−C(=O)−OR;−SO;等が挙げられる。ここで、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、又は、炭素数3〜12のシクロアルキル基を表し、Rは後述するRと同様の、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。
また、Aが有する芳香環は、同一又は相異なる置換基を複数有していてもよく、隣り合った二つの置換基が一緒になって結合して環を形成していてもよい。形成される環は単環であってもよく、縮合多環であってもよく、不飽和環であってもよく、飽和環であってもよい。
さらに、Aの炭素数2〜30の有機基の「炭素数」は、置換基の炭素原子を含まない有機基全体の総炭素数を意味する(後述するAにて同じである。)。
の、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基としては、例えば、芳香族炭化水素環基;芳香族複素環基;芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数3〜30のアルキル基;芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数4〜30のアルケニル基;芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数4〜30のアルキニル基;が挙げられる。
の好ましい具体例を以下に示す。但し、Aは以下に示すものに限定されるものではない。なお、下記式中、「−」は環の任意の位置からのびる結合手を表す(以下にて同じである。)。
(1)芳香族炭化水素環基
Figure 2016190435
Figure 2016190435
(2)芳香族複素環基
Figure 2016190435
Figure 2016190435
上記式中、Eは、NR6a、酸素原子又は硫黄原子を表す。ここで、R6aは、水素原子;又は、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基を表す。
Figure 2016190435
上記式中、X、Y及びZは、それぞれ独立して、NR、酸素原子、硫黄原子、−SO−、又は、−SO−を表す(ただし、酸素原子、硫黄原子、−SO−、−SO−が、それぞれ隣接する場合を除く。)。Rは、前記R6aと同様の、水素原子;又は、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基を表す。
Figure 2016190435
(上記式中、Xは前記と同じ意味を表す。)
(3)芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、アルキル基
Figure 2016190435
(4)芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、アルケニル基
Figure 2016190435
(5)芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、アルキニル基
Figure 2016190435
上記したAの中でも、炭素数6〜30の芳香族炭化水素環基、又は炭素数4〜30の芳香族複素環基が好ましく、下記に示すいずれかの基がより好ましく、
Figure 2016190435
Figure 2016190435
下記に示すいずれかの基が更に好ましい。
Figure 2016190435
が有する環は置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;シアノ基;メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基、アリル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;トリフルオロメチル基等の炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基;ジメチルアミノ基等の置換アミノ基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ニトロ基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;−C(=O)−R;−C(=O)−OR;−SO;等が挙げられる。ここでRは、メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;又は、フェニル基等の炭素数6〜14のアリール基;を表す。なかでも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、及び炭素数1〜6のアルコキシ基が好ましい。
が有する環は、同一又は相異なる置換基を複数有していてもよく、隣り合った二つの置換基が一緒になって結合して環を形成していてもよい。形成される環は単環であっても、縮合多環であってもよい。
の炭素数2〜30の有機基の「炭素数」は、置換基の炭素原子を含まない有機基全体の総炭素数を意味する(後述するAにて同じである。)。
前記式(I)において、Aは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、−C(=O)−R、−SO−R、−C(=S)NH−R、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。ここで、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数5〜12の芳香族炭化水素環基を表す。Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数5〜20の芳香族基を表す。
の、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基の炭素数1〜20のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、1−メチルペンチル基、1−エチルペンチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−へキシル基、イソヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−イコシル基が挙げられる。置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキル基の炭素数は、1〜12であることが好ましく、4〜10であることが更に好ましい。
の、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基の炭素数2〜20のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基が挙げられる。置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基の炭素数は、2〜12であることが好ましい。
の、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基の炭素数3〜12のシクロアルキル基としては、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、シクロオクチル基等が挙げられる。
の、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基の炭素数2〜20のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基、2−プロピニル基(プロパルギル基)、ブチニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、ペンチニル基、2−ペンチニル基、ヘキシニル基、5−ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基、2−オクチニル基、ノナニル基、デカニル基、7−デカニル基が挙げられる。
の、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、及び置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基の置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;シアノ基;ジメチルアミノ基等の置換アミノ基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基;メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基等の、炭素数1〜12のアルコキシ基で置換された炭素数1〜12のアルコキシ基;ニトロ基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜8のシクロアルキル基;シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等の炭素数3〜8のシクロアルキルオキシ基;テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロピラニル基、ジオキソラニル基、ジオキサニル基等の炭素数2〜12の環状エーテル基;フェノキシ基、ナフトキシ基等の炭素数6〜14のアリールオキシ基;トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、−CHCF等の、少なくとも1個がフッ素原子で置換された炭素数1〜12のフルオロアルコキシ基;ベンゾフリル基;ベンゾピラニル基;ベンゾジオキソリル基;ベンゾジオキサニル基;−C(=O)−R7a;−C(=O)−OR7a;−SO8a;−SR10;−SR10で置換された炭素数1〜12のアルコキシ基;水酸基;が挙げられる。ここで、R7a及びR10は、それぞれ独立して、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数6〜12の芳香族炭化水素環基を表し、R8aは、前記Rと同様の、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。
の、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基の置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;シアノ基;ジメチルアミノ基等の置換アミノ基;メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜6のアルキル基;メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;ニトロ基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数3〜8のシクロアルキル基;−C(=O)−R7a;−C(=O)−OR7a;−SO8a;水酸基;が挙げられる。ここでR7a及びR8aは、前記と同じ意味を表す。
の、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基の置換基としては、例えば、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、及び、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基の置換基と同様な置換基が挙げられる。
の、−C(=O)−Rで表される基において、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数5〜12の芳香族炭化水素環基を表す。これらの具体例は、前記Aの、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、及び、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基;並びに、前記Aで説明した芳香族炭化水素環基のうち炭素数が5〜12のものの例として列記したものと同様のものが挙げられる。
の、−SO−Rで表される基において、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。Rの、炭素数1〜20のアルキル基、及び炭素数2〜20のアルケニル基の具体例は、前記Aの、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基の例として列記したものと同様のものが挙げられる。
の、−C(=S)NH−Rで表される基において、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数5〜20の芳香族基を表す。これらの具体例は、前記Aの、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基;並びに、前記Aで説明した芳香族炭化水素環基及び芳香族複素環基のうち炭素数が5〜20のものの例として挙げたものと同様のものが挙げられる。
の、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基としては、前記Aで例示したのと同様のものが挙げられる。
これらの中でも、Aとしては、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、−C(=O)−R、−SO−R、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基で表される基が好ましい。さらに、Aとしては、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、置換基を有してもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素環基、置換基を有していてもよい炭素数3〜9の芳香族複素環基、−C(=O)−R、−SO−Rで表される基が更に好ましい。ここで、R及びRは、前記と同じ意味を表す。
の、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基の置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基で置換された炭素数1〜12のアルコキシ基、フェニル基、シクロヘキシル基、炭素数2〜12の環状エーテル基、炭素数6〜14のアリールオキシ基、水酸基、ベンゾジオキサニル基、フェニルスルホニル基、4−メチルフェニルスルホニル基、ベンゾイル基、−SR10が好ましい。ここで、R10は前記と同じ意味を表す。
の、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有してもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素環基、置換基を有していてもよい炭素数3〜9の芳香族複素環基の置換基としては、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、シアノ基が好ましい。
また、AとAは、一緒になって、環を形成していてもよい。かかる環としては、例えば、置換基を有していてもよい、炭素数4〜30の不飽和複素環、炭素数6〜30の不飽和炭素環が挙げられる。前記炭素数4〜30の不飽和複素環、炭素数6〜30の不飽和炭素環としては、特に制約はなく、芳香族性を有していても有していなくてもよい。
とAが一緒になって形成される環としては、例えば、下記に示す環が挙げられる。なお、下記に示す環は、式(I)中の
Figure 2016190435
として表される部分を示すものである。
Figure 2016190435
Figure 2016190435
Figure 2016190435
(式中、X、Y、Zは、前記と同じ意味を表す。)
また、これらの環は置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、Aが有する芳香環の置換基として例示したのと同様のものが挙げられる。
とAに含まれるπ電子の総数は、本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点から、4以上24以下であるのが好ましく、6以上20以下であるのがより好ましく、6以上18以下であるのが更により好ましい。
とAの好ましい組み合わせとしては、下記の組み合わせ(α)及び組み合わせ(β)が挙げられる。
(α)Aが炭素数4〜30の、芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基であり、Aが水素原子、炭素数3〜8のシクロアルキル基、(ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、若しくは炭素数3〜8のシクロアルキル基)を置換基として有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素環基、(ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、シアノ基)を置換基として有していてもよい炭素数3〜9の芳香族複素環基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルケニル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基であり、当該置換基が、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基で置換された炭素数1〜12のアルコキシ基、フェニル基、シクロヘキシル基、炭素数2〜12の環状エーテル基、炭素数6〜14のアリールオキシ基、水酸基、ベンゾジオキサニル基、ベンゼンスルホニル基、ベンゾイル基及び−SR10のいずれかである組み合わせ。
(β)AとAが一緒になって不飽和複素環又は不飽和炭素環を形成している組み合わせ。ここで、R10は前記と同じ意味を表す。
とAのより好ましい組み合わせとしては、下記の組み合わせ(γ)が挙げられる。
(γ)Aが下記構造を有する基のいずれかであり、Aが水素原子、炭素数3〜8のシクロアルキル基、(ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、若しくは炭素数3〜8のシクロアルキル基)を置換基として有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素環基、(ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、シアノ基)を置換基として有していてもよい炭素数3〜9の芳香族複素環基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルケニル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基であり、当該置換基が、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基で置換された炭素数1〜12のアルコキシ基、フェニル基、シクロヘキシル基、炭素数2〜12の環状エーテル基、炭素数6〜14のアリールオキシ基、水酸基、ベンゾジオキサニル基、ベンゼンスルホニル基、ベンゾイル基、−SR10のいずれかである組み合わせ。ここで、R10は、前記と同じ意味を表す。
Figure 2016190435
Figure 2016190435
(式中、X、Yは、前記と同じ意味を表す。)
とAの特に好ましい組み合わせとしては、下記の組み合わせ(δ)が挙げられる。
(δ)Aが下記構造を有する基のいずれかであり、Aが水素原子、炭素数3〜8のシクロアルキル基、(ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、若しくは炭素数3〜8のシクロアルキル基)を置換基として有していてもよい炭素数6〜12の芳香族炭化水素環基、(ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、シアノ基)を置換基として有していてもよい炭素数3〜9の芳香族複素環基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルケニル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基であり、当該置換基が、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜12のアルコキシ基で置換された炭素数1〜12のアルコキシ基、フェニル基、シクロヘキシル基、炭素数2〜12の環状エーテル基、炭素数6〜14のアリールオキシ基、水酸基、ベンゾジオキサニル基、ベンゼンスルホニル基、ベンゾイル基、及び、−SR10のいずれかである組合せ。下記式中、Xは前記と同じ意味を表す。ここで、R10は前記と同じ意味を表す。
Figure 2016190435
前記式(I)において、Aは、置換基を有していてもよい三価の芳香族基を表す。三価の芳香族基としては、三価の炭素環式芳香族基であってもよく、三価の複素環式芳香族基であってもよい。本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点から、三価の炭素環式芳香族基が好ましく、三価のベンゼン環基又は三価のナフタレン環基がより好ましく、下記式に示す三価のベンゼン環基又は三価のナフタレン環基がさらに好ましい。なお、下記式においては、結合状態をより明確にすべく、置換基Y、Yを便宜上記載している(Y、Yは、前記と同じ意味を表す。以下にて同じ。)。
Figure 2016190435
これらの中でも、Aとしては、下記に示す式(A11)〜(A25)で表される基がより好ましく、式(A11)、(A13)、(A15)、(A19)、(A23)で表される基がさらに好ましく、式(A11)、(A23)で表される基が特に好ましい。
Figure 2016190435
の、三価の芳香族基が有していてもよい置換基としては、前記Aの芳香環の置換基として例示したのと同様のものが挙げられる。Aとしては、置換基を有さないものが好ましい。
前記式(I)において、A及びAは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数3〜30の二価の脂環式炭化水素基を表す。炭素数3〜30の二価の脂環式炭化水素基としては、例えば、炭素数3〜30のシクロアルカンジイル基、炭素数10〜30の二価の脂環式縮合環基等が挙げられる。
炭素数3〜30のシクロアルカンジイル基としては、例えば、シクロプロパンジイル基;シクロブタン−1,2−ジイル基、シクロブタン−1,3−ジイル基等のシクロブタンジイル基;シクロペンタン−1,2−ジイル基、シクロペンタン−1,3−ジイル基等のシクロペンタンジイル基;シクロヘキサン−1,2−ジイル基、シクロヘキサン−1,3−ジイル基、シクロヘキサン−1,4−ジイル基等のシクロへキサンジイル基;シクロヘプタン−1,2−ジイル基、シクロヘプタン−1,3−ジイル基、シクロヘプタン−1,4−ジイル基等のシクロへプタンジイル基;シクロオクタン−1,2−ジイル基、シクロオクタン−1,3−ジイル基、シクロオクタン−1,4−ジイル基、シクロオクタン−1,5−ジイル基等のシクロオクタンジイル基;シクロデカン−1,2−ジイル基、シクロデカン−1,3−ジイル基、シクロデカン−1,4−ジイル基、シクロデカン−1,5−ジイル基等のシクロデカンジイル基;シクロドデカン−1,2−ジイル基、シクロドデカン−1,3−ジイル基、シクロドデカン−1,4−ジイル基、シクロドデカン−1,5−ジイル基等のシクロドデカンジイル基;シクロテトラデカン−1,2−ジイル基、シクロテトラデカン−1,3−ジイル基、シクロテトラデカン−1,4−ジイル基、シクロテトラデカン−1,5−ジイル基、シクロテトラデカン−1,7−ジイル基等のシクロテトラデカンジイル基;シクロエイコサン−1,2−ジイル基、シクロエイコサン−1,10−ジイル基等のシクロエイコサンジイル基;等が挙げられる。
炭素数10〜30の二価の脂環式縮合環基としては、例えば、デカリン−2,5−ジイル基、デカリン−2,7−ジイル基等のデカリンジイル基;アダマンタン−1,2−ジイル基、アダマンタン−1,3−ジイル基等のアダマンタンジイル基;ビシクロ[2.2.1]へプタン−2,3−ジイル基、ビシクロ[2.2.1]へプタン−2,5−ジイル基、ビシクロ[2.2.1]へプタン−2,6−ジイル基等のビシクロ[2.2.1]へプタンジイル基;等が挙げられる。
これらの二価の脂環式炭化水素基は、任意の位置に置換基を有していてもよい。置換基としては、前記Aの芳香環の置換基として例示したのと同様のものが挙げられる。
これらの中でも、A及びAとしては、炭素数3〜12の二価の脂環式炭化水素基が好ましく、炭素数3〜12のシクロアルカンジイル基がより好ましく、下記式(A31)〜(A34)で表される基がさらに好ましく、下記式(A32)で表される基が特に好ましい。
Figure 2016190435
前記炭素数3〜30の二価の脂環式炭化水素基は、Y及びY(又はY及びY)と結合する炭素原子の立体配置の相違に基づく、シス型及びトランス型の立体異性体が存在し得る。例えば、シクロヘキサン−1,4−ジイル基の場合には、下記に示すように、シス型の異性体(A32a)とトランス型の異性体(A32b)が存在し得る。
Figure 2016190435
前記炭素数3〜30の二価の脂環式炭化水素基は、シス型であってもよく、トランス型であってもよく、シス型及びトランス型の異性体混合物であってもよい。中でも、配向性が良好であることから、トランス型あるいはシス型であるのが好ましく、トランス型がより好ましい。
前記式(I)において、A及びAは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数6〜30の二価の芳香族基を表す。A及びAの芳香族基は、単環のものであってもよく、多環のものであってもよい。A及びAの好ましい具体例としては、下記のものが挙げられる。
Figure 2016190435
上記A及びAの二価の芳香族基は、任意の位置に置換基を有していてもよい。当該置換基としては、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、ヒドロキシル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、ニトロ基、−C(=O)−OR8b基;が挙げられる。ここでR8bは、炭素数1〜6のアルキル基である。なかでも、置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基、アルコキシ基が好ましい。また、ハロゲン原子としては、フッ素原子がより好ましく、炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基がより好ましく、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基がより好ましい。
これらの中でも、本発明の所望の効果をより良好に発現させる観点から、A及びAは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、下記式(A41)、(A42)又は(A43)で表される基がより好ましく、置換基を有していてもよい式(A41)で表される基が特に好ましい。
Figure 2016190435
前記式(I)において、Qは、水素原子、又は、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基を示す。置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基としては、前記Aで例示した置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基のうち、炭素数1〜6のものが挙げられる。これらの中でも、Qは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、水素原子及びメチル基がより好ましい。
前記式(I)において、m及びnは、それぞれ独立に、0又は1を表す。中でも、mは好ましくは1であり、また、nは好ましくは1である。
化合物(I)等の重合性液晶化合物の屈折率異方性Δnは、通常、小さい。化合物(I)等の重合性液晶化合物の具体的な屈折率異方性Δnは、好ましくは0.1以下、より好ましくは0.08以下、特に好ましくは0.07以下である。化合物(I)等の重合性液晶化合物の屈折率異方性Δnが前記のように小さいことにより、コレステリック樹脂層の選択反射帯域を狭くできる。化合物(I)等の重合性液晶化合物の屈折率異方性Δnの下限に制限は無いが、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.03以上、特に好ましくは0.04以上である。
化合物(I)等の重合性液晶化合物の液晶相から等方性相への相転移温度は、通常、高温である。化合物(I)等の重合性液晶化合物の具体的な液晶相から等方性相への相転移温度は、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上、特に好ましくは150℃以上である。化合物(I)等の重合性液晶化合物の液晶相から等方性相への相転移温度がこのように高温であることにより、化合物(I)等の重合性液晶化合物を重合する際に化合物(I)等の重合性液晶化合物は液晶相(通常は、コレステリック相)を維持できるので、所望の円偏光分離機能を有するコレステリック樹脂層を実現できる。化合物(I)等の重合性液晶化合物の液晶相から等方性相への相転移温度の上限値は任意であるが、好ましくは250℃以下、より好ましくは230℃以下、特に好ましくは200℃以下である。
化合物(I)等の重合性液晶化合物の結晶相から液晶相への相転移温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、特に好ましくは70℃以上であり、好ましくは140℃以下、より好ましくは130℃以下、特に好ましくは120℃以下である。
化合物(I)等の重合性液晶化合物の分子量は、好ましくは300以上、より好ましくは700以上、特に好ましくは1000以上であり、好ましくは2000以下、より好ましくは1700以下、特に好ましくは1500以下である。化合物(I)等の重合性液晶化合物が前記のような分子量を有することは、化合物(I)等の重合性液晶化合物が単量体であることを表す。これにより、コレステリック樹脂層を形成する際に用いる液晶性組成物の塗布性を特に良好にできる。
化合物(I)は、例えば、下記に示す反応により製造しうる。
Figure 2016190435
(式中、Y〜Y、G、G、Z、Z、A、A、A〜A、Q、m及びnは、前記と同じ意味を表す。)
前記の反応式に示したように、式(3)で表されるヒドラジン化合物と式(4)で表されるカルボニル化合物とを反応させることにより、化合物(I)を製造することができる。以下、式(3)で表されるヒドラジン化合物を、適宜「ヒドラジン化合物(3)」ということがある。また、式(4)で表されるカルボニル化合物を、適宜「カルボニル化合物(4)」ということがある。
前記の反応において、「ヒドラジン化合物(3):カルボニル化合物(4)」のモル比は、好ましくは1:2〜2:1、より好ましくは1:1.5〜1.5:1である。このようなモル比で反応させることにより、高選択的かつ高収率で、目的とする化合物(I)を製造できる。
この場合、反応系は、(±)−10−カンファースルホン酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸;塩酸、硫酸等の無機酸;等の酸触媒を含んでいてもよい。酸触媒を用いることで、反応時間が短縮され、収率が向上する場合がある。酸触媒の量は、カルボニル化合物(4)1モルに対して、通常0.001モル〜1モルである。また、酸触媒は、反応系にそのまま配合してもよく、適切な溶液に溶解させた溶液として配合してもよい。
この反応に用いる溶媒としては、反応に不活性なものを用いうる。溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール等のアルコール溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル溶媒;酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル等のエステル溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒;n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄溶媒;及びこれらの2種以上からなる混合溶媒;等が挙げられる。これらの中でも、アルコール溶媒、エーテル溶媒、及び、アルコール溶媒とエーテル溶媒の混合溶媒が好ましい。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類及び反応規模等を考慮して設定しうる。溶媒の具体的な使用量は、ヒドラジン化合物(3)1gに対し、通常1g〜100gである。
反応は、通常、−10℃以上、用いる溶媒の沸点以下の温度範囲で、円滑に進行しうる。各反応の反応時間は、反応規模によるが、通常、数分から数時間である。
ヒドラジン化合物(3)は、次のようにして製造しうる。
Figure 2016190435
(式中、A及びAは、前記と同じ意味を表す。Xは、ハロゲン原子、メタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基等の脱離基を表す。)
前記の反応式に示したように、式(2a)で表される化合物とヒドラジン(1)とを、適切な溶媒中で反応させることで、対応するヒドラジン化合物(3a)を得ることができる。この反応における「化合物(2a):ヒドラジン(1)」のモル比は、好ましくは1:1〜1:20、より好ましくは1:2〜1:10である。さらに、ヒドラジン化合物(3a)と式(2b)で表される化合物とを反応させることで、ヒドラジン化合物(3)を得ることができる。
ヒドラジン(1)としては、通常1水和物のものを用いうる。ヒドラジン(1)は、市販品をそのまま使用することができる。
この反応に用いる溶媒としては、反応に不活性なものを用いうる。溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール等のアルコール溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒;n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン等の脂肪族炭化水素溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄溶媒;及びこれらの2種以上からなる混合溶媒;が挙げられる。これらの中でも、アルコール溶媒、エーテル溶媒、及び、アルコール溶媒とエーテル溶媒の混合溶媒が好ましい。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類及び反応規模等を考慮して設定しうる。溶媒の具体的な使用量は、ヒドラジン1gに対し、通常1g〜100gである。
反応は、通常、−10℃以上、用いる溶媒の沸点以下の温度範囲で、円滑に進行しうる。各反応の反応時間は、反応規模によるが、通常、数分から数時間である。
また、ヒドラジン化合物(3)は、次のように、公知の方法を用いて、ジアゾニウム塩(5)を還元することによっても製造しうる。
Figure 2016190435
式(5)中、A及びAは、前記と同じ意味を表す。Xb−は、ジアゾニウムに対する対イオンである陰イオンを示す。Xb−としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸イオン、ホウフッ化水素酸イオン、塩化物イオン、硫酸イオン等の無機陰イオン;ポリフルオロアルキルカルボン酸イオン、ポリフルオロアルキルスルホン酸イオン、テトラフェニルホウ酸イオン、芳香族カルボン酸イオン、芳香族スルホン酸イオン等の有機陰イオン;が挙げられる。
上記反応に用いる還元剤としては、例えば金属塩還元剤が挙げられる。金属塩還元剤とは、一般に、低原子価金属を含む化合物、もしくは金属イオンとヒドリド源からなる化合物である(「有機合成実験法ハンドブック」1990年社団法人有機合成化学協会編 丸善株式会社発行810ページを参照)。
金属塩還元剤としては、例えば、NaAlH、NaAlH(Or)(p及びqは、それぞれ独立して1〜3の整数を表し、p+q=4である。rは、炭素数1〜6のアルキル基を表す。)、LiAlH、iBuAlH、LiBH、NaBH、SnCl、CrCl、TiClが挙げられる。ここで「iBu」は、イソブチル基を表す。
還元反応においては公知の反応条件を採用しうる。例えば、特開2005−336103号公報、新実験化学講座 1978年 丸善株式会社発行 14巻、実験化学講座 1992年 丸善株式会社発行 20巻、等の文献に記載の条件で反応を行いうる。
また、ジアゾニウム塩(5)は、アニリン等の化合物から常法により製造しうる。
カルボニル化合物(4)は、例えば、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−、−O−C(=O)−)、カーボネート結合(−O−C(=O)−O−)及びアミド結合(−C(=O)−NH−、−NH−C(=O)−)の形成反応を任意に組み合わせて、所望の構造を有する複数の公知化合物を適切に結合及び修飾することにより、製造しうる。
エーテル結合の形成は、以下のようにして行いうる。
(i)式:D1−hal(halはハロゲン原子を表す。以下にて同じ。)で表される化合物と、式:D2−OMet(Metはアルカリ金属(主にナトリウム)を表す。以下にて同じ。)で表される化合物とを、混合して縮合させる(ウイリアムソン合成)。なお、式中、D1及びD2は任意の有機基を表す(以下にて同じ。)。
(ii)式:D1−halで表される化合物と、式:D2−OHで表される化合物とを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基存在下、混合して縮合させる。
(iii)式:D1−J(Jはエポキシ基を表す。)で表される化合物と、式:D2−OHで表される化合物とを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基存在下、混合して縮合させる。
(iv)式:D1−OFN(OFNは不飽和結合を有する基を表す。)で表される化合物と、式:D2−OMetで表される化合物とを、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の塩基存在下、混合して付加反応させる。
(v)式:D1−halで表される化合物と、式:D2−OMetで表される化合物とを、銅あるいは塩化第一銅の存在下、混合して縮合させる(ウルマン縮合)。
エステル結合及びアミド結合の形成は、以下のようにして行いうる。
(vi)式:D1−COOHで表される化合物と、式:D2−OH又はD2−NHで表される化合物とを、脱水縮合剤(N,N−ジシクロヘキシルカルボジイミド等)の存在下に脱水縮合させる。
(vii)式:D1−COOHで表される化合物にハロゲン化剤を作用させることにより、式:D1−CO−halで表される化合物を得て、このものと式:D2−OH又はD2−NHで表される化合物とを、塩基の存在下に反応させる。
(viii)式:D1−COOHで表される化合物に酸無水物を作用させることにより、混合酸無水物を得た後、このものと式:D2−OH又はD2−NHで表される化合物とを反応させる。
(ix)式:D1−COOHで表される化合物と、式:D2−OH又はD2−NHで表される化合物とを、酸触媒あるいは塩基触媒の存在下に脱水縮合させる。
カルボニル化合物(4)は、より具体的には、下記反応式に示す方法により製造しうる。
Figure 2016190435
(式中、Y〜Y、G、G、Z、Z、A〜A、Q、m及びnは、前記と同じ意味を表す。L及びLは、それぞれ独立に、水酸基、ハロゲン原子、メタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基等の脱離基を表す。−Y1aは、−Lと反応して−Y−となりうる基を表し、−Y2aは、−Lと反応して−Y−となりうる基を表す。)
前記の反応式に示したように、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−、−O−C(=O)−)、又は、カーボネート結合(−O−C(=O)−O−)の形成反応を用いることにより、式(6d)で表される化合物に、式(7a)で表される化合物、次いで、式(7b)で表される化合物を反応させて、カルボニル化合物(4)を製造することができる。
具体例として、Yが、式:Y11−C(=O)−O−で表される基であり、且つ、式:Z−Y−G−Y−A−(Y−A−Y−で表される基が、式:Z−Y−G−Y−A−(Y−A−Y−で表される基と同一である、化合物(4’)の製造方法を以下に示す。
Figure 2016190435
(式中、Y、Y、Y、G、Z、A、A、A、Q、n及びLは、前記と同じ意味を表す。Y11は、Y11−C(=O)−O−がYとなる基を表す。Yは前記と同じ意味を表す。)
前記の反応式に示したように、式(6)で表されるジヒドロキシ化合物(化合物(6))と式(7)で表される化合物(化合物(7))とを反応させることにより、化合物(4’)を製造し得る。この反応における「化合物(6):化合物(7)」のモル比は、好ましくは1:2〜1:4、より好ましくは1:2〜1:3である。このようなモル比で反応させることにより、高選択的かつ高収率で目的とする化合物(4’)を得ることができる。
化合物(7)が、Lが水酸基である化合物(カルボン酸)である場合には、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、ジシクロヘキシルカルボジイミド等の脱水縮合剤の存在下に反応させることにより、目的物を得ることができる。脱水縮合剤の使用量は、化合物(7)1モルに対し、通常1モル〜3モルである。
また、化合物(7)が、Lが水酸基である化合物(カルボン酸)である場合には、メタンスルホニルクロリド、p−トルエンスルホニルクロリド等のスルホニルハライド、及びトリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、4−(ジメチルアミノ)ピリジン等の塩基の存在下に反応させることによっても、目的物を得ることができる。スルホニルハライドの使用量は、化合物(7)1モルに対し、通常1モル〜3モルである。また、塩基の使用量は、化合物(7)1モルに対し、通常1モル〜3モルである。この場合、前記式(7)中、Lがスルホニルオキシ基の化合物(混合酸無水物)を単離して、次の反応を行ってもよい。
さらに、化合物(7)が、Lがハロゲン原子である化合物(酸ハライド)である場合には、塩基の存在下に反応させることにより、目的物を得ることができる。塩基としては、例えば、トリエチルアミン、ピリジン等の有機塩基;水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基が挙げられる。塩基の使用量は、化合物(7)1モルに対し、通常1モル〜3モルである。
上記反応に用いる溶媒としては、例えば、クロロホルム、塩化メチレン等の塩素系溶媒;N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルリン酸トリアミド等のアミド溶媒;1,4−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン等のエーテル溶媒;ジメチルスルホキシド、スルホラン等の含硫黄溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒;n−ペンタン、n−ヘキサン、n−オクタン等の脂肪族炭化水素溶媒;シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素溶媒;及びこれらの溶媒の2種以上からなる混合溶媒;等が挙げられる。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類及び反応規模等を考慮して設定しうる。溶媒の具体的な使用量は、ヒドロキシ化合物(6)1gに対し、通常1g〜50gである。
化合物(6)の多くは公知物質であり、公知の方法により製造しうる。例えば、下記反応式に示す方法により製造しうる(国際公開第2009/042544号、及び、The Journal of Organic Chemistry,2011,76,8082−8087等参照。)。化合物(6)として市販されているものを、所望により精製して用いてもよい。
Figure 2016190435
(式中、A及びQは、前記と同じ意味を表し、A1aは、ホルミル化又はアシル化されることによりAになりうる2価の芳香族基を表し、R’は、メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基、メトキシメチル基等の炭素数2〜6のアルコキシアルキル基等の、水酸基の保護基を表す。)
前記の反応式に示したように、式(6a)で表されるジヒドロキシ化合物(1,4−ジヒドロキシベンゼン、1,4−ジヒドロキシナフタレン等)の水酸基をアルキル化して、式(6b)で表される化合物を得る。その後、OR’基のオルト位を、公知の方法により、ホルミル化又はアシル化することにより、式(6c)で表される化合物を得る。そして、このものを脱保護(脱アルキル化)することにより、目的とする化合物(6)を製造しうる。
また、化合物(6)として、市販されているものをそのまま、又は所望により精製して用いてもよい。
化合物(7)の多くは公知化合物であり、例えば、エーテル結合(−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−、−O−C(=O)−)、カーボネート結合(−O−C(=O)−O−)及びアミド結合(−C(=O)−NH−、−NH−C(=O)−)の形成反応を任意に組み合わせて、所望の構造を有する複数の公知化合物を適切に結合及び修飾することにより、製造しうる。
例えば、化合物(7)が、下記式(7’)で表される化合物(化合物(7’))である場合には、式(9’)で表されるジカルボン酸(化合物(9’))を用いて、下記のようにして製造することができる。
Figure 2016190435
(式中、Y、Y、G、Z、A、A及びY11は、前記と同じ意味を表す。Y12は、−O−C(=O)−Y12がYとなる基を表す。Rは、メチル基、エチル基等のアルキル基;フェニル基、p−メチルフェニル基等の置換基を有していてもよいアリール基;を表す。)
先ず、化合物(9’)に、式(10)で表されるスルホニルクロライドを、トリエチルアミン、4−(ジメチルアミノ)ピリジン等の塩基存在下で反応させる。次いで、反応混合物に、化合物(8)と、トリエチルアミン、4−(ジメチルアミノ)ピリジン等の塩基を加えて反応を行う。
スルホニルクロライドの使用量は、化合物(9’)1当量に対して、通常0.5当量〜0.7当量である。
また、化合物(8)の使用量は、化合物(9’)1当量に対して、通常0.5当量〜0.6当量である。
塩基の使用量は、化合物(9’)1当量に対して、通常0.5当量〜0.7当量である。
反応温度は、20℃〜30℃であり、反応時間は反応規模等にもよるが、数分から数時間である。
上記反応に用いる溶媒としては、前記化合物(4’)を製造する際に用いうる溶媒として例示したものが挙げられる。なかでも、エーテル溶媒が好ましい。
溶媒の使用量は、特に限定されず、用いる化合物の種類及び反応規模等を考慮して設定しうる。溶媒の具体的な使用量は、化合物(9’)1gに対し、通常1g〜50gである。
いずれの反応においても、反応終了後は、有機合成化学における通常の後処理操作を行いうる。また、所望により、カラムクロマトグラフィー、再結晶法、蒸留法等の公知の分離精製法を施すことにより、目的物を単離しうる。
目的とする化合物の構造は、NMRスペクトル、IRスペクトル、マススペクトル等の測定、元素分析等により、同定できる。
〔2.2.重合体〕
コレステリック樹脂層は、化合物(I)等の重合性液晶化合物の重合体を含む樹脂からなる層である。コレステリック樹脂層が含む重合体は、化合物(I)等の重合性液晶化合物と当該重合性液晶化合物に重合しうる任意のモノマーとの共重合体であってもよいが、重合性液晶化合物のみの重合体であることが好ましく、化合物(I)のみの重合体であることが特に好ましい。化合物(I)等の重合性液晶化合物のみの重合体である場合、前記の重合体は、1種類の重合性液晶化合物の単独重合体でもよく、2種類以上の重合性液晶化合物の共重合体でもよい。また、この重合体は、架橋されていてもよい。
コレステリック樹脂層に含まれる前記の重合体は、コレステリック規則性を有する。ここで「コレステリック規則性」とは、一平面上では分子軸が一定の方向に並んでいるが、それに重なる次の平面では分子軸の方向が少し角度をなしてずれ、さらに次の平面ではさらに角度がずれるというように、重なって配列している平面を順次透過して進むに従って当該平面中の分子軸の角度が連続的にずれて(ねじれて)いく構造である。このように分子軸の方向が連続的にねじれてゆく構造は、通常は螺旋構造であり、光学的にカイラルな構造となる。該平面の法線(螺旋軸)は、コレステリック樹脂層の厚み方向に略平行になっていることが好ましい。
前記のようにコレステリック規則性を有する重合体を含むコレステリック樹脂層は、通常、円偏光分離機能を有する。したがって、コレステリック樹脂層に光が入射すると、特定の波長領域の円偏光のうち、左回り及び右回りの何れか一方の円偏光のみが反射され、反射された円偏光以外の光は透過する。この円偏光が反射される波長領域が、選択反射帯域である。
重合性液晶化合物の重合体を含むコレステリック樹脂層が円偏光分離機能を発揮する具体的な波長は、通常、コレステリック樹脂層における重合体の螺旋構造のピッチに依存する。そのため、この螺旋構造のピッチの大きさを調整することによって、円偏光分離機能を発揮する波長を制御できる。
更に具体的には、螺旋構造において分子軸が捩れる時の回転軸を表す螺旋軸と、コレステリック樹脂層の法線とが平行である場合、螺旋構造のピッチ長pと反射される円偏光の波長λとは、式(X)および式(Y)の関係を有する。ここで、螺旋構造のピッチ長pとは、螺旋構造において分子軸の方向が平面を進むに従って少しずつ角度が連続的にずれていき、そして再びもとの分子軸方向に戻るまでの平面法線方向の距離である。
式(X):λ=n×p×cosθ
式(Y):n×p×cosθ≦λ≦n×p×cosθ
式(X)及び式(Y)中、λは選択反射帯域の中心波長を表し、nは重合性液晶化合物の短軸方向の屈折率を表し、nは前記重合性液晶化合物の長軸方向の屈折率を表し、nは(n+n)/2を表し、pは螺旋構造のピッチ長を表し、θは光の入射角(面の法線との間になす角度)を表す。
したがって、選択反射帯域の中心波長λは、コレステリック樹脂層における重合体の螺旋構造のピッチ長pに依存する。この螺旋構造のピッチ長pを変えることによって、選択反射帯域を変えることができる。よって、重合体の螺旋構造のピッチ長pは、円偏光分離フィルムに反射させたい円偏光の波長に応じて設定することが好ましい。ピッチ長pを調整する方法としては、例えば、特開2009−300662号公報に記載の公知の方法を用いうる。具体例を挙げると、カイラル剤の種類を調整したり、カイラル剤の量を調整したりする方法が挙げられる。
さらに、選択反射帯域の帯域幅は、前記重合性液晶化合物の長軸方向の屈折率nと短軸方向の屈折率nとの差に依存し、したがって、前記重合性液晶化合物の屈折率異方性Δnに依存する。よって、重合性液晶化合物として、屈折率異方性Δnが小さい化合物(I)等の重合性液晶化合物を用いることにより、上述したコレステリック樹脂層の選択反射帯域の帯域幅を狭くできる。
〔2.3.任意の成分〕
コレステリック樹脂層は、上述した化合物(I)等の重合性液晶化合物の重合体に加えて、任意の成分を含んでいてもよい。このような任意の成分としては、コレステリック樹脂層の円偏光分離機能を著しく損なわないものが好ましい。例えば、コレステリック樹脂層は、当該コレステリック樹脂層の形成に用いるための液晶性組成物が含みうる界面活性剤を含んでいてもよい。また、任意の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
〔2.4.コレステリック樹脂層の光学特性〕
上述したように、コレステリック樹脂層は、コレステリック規則性を有する重合体を含むので、円偏光を反射しうる選択反射帯域を有する。コレステリック樹脂層が含む重合体の単量体である化合物(I)等の重合性液晶化合物が小さい屈折率異方性Δnを有するので、当該コレステリック樹脂層の選択反射帯域は、通常、狭い。コレステリック樹脂層の選択反射帯域の具体的な帯域幅は、円偏光分離フィルムの用途に応じて設定しうる。具体的な範囲を挙げると、コレステリック樹脂層の選択反射帯域の半値幅は、好ましくは50nm以下、より好ましくは30nm以下である。選択反射帯域の半値幅の下限値に特に制限は無いが、好ましくは15nm以上、より好ましくは20nm以上、特に好ましくは25nm以上としうる。
コレステリック樹脂層の選択反射帯域の半値幅は、分光透過率計によって測定しうる。
コレステリック樹脂層の選択反射帯域の具体的な波長は、円偏光分離フィルムの用途に応じて設定しうる。例えば、コレステリック樹脂層の選択反射帯域は、可視領域(波長400nm以上800nm以下)にあってもよく、赤外領域(波長800nm超)にあってもよく、紫外領域(波長1nm以上400nm未満)にあってもよい。特に、コレステリック樹脂層の選択反射帯域が可視領域にあると、選択反射帯域の波長幅が狭いことから鮮やかな構造色が得られる。
〔2.5.コレステリック樹脂層の厚み〕
コレステリック樹脂層の1層当たりの厚みは、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.5μm以上、特に好ましくは3.0μm以上であり、好ましくは12μm以下、より好ましくは10μm以下、特に好ましくは8μm以下である。コレステリック樹脂層の厚みを前記範囲の下限値以上にすることにより、選択反射帯域の円偏光を効果的に反射でき、また、前記範囲の上限値以下にすることにより選択反射帯域以外の波長帯域の光の透過性を高めることができる。
〔2.6.凹凸構造を備えるコレステリック樹脂層〕
本発明の円偏光分離フィルムは、反射率を向上させる観点から、樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を備え得る。凹凸構造は、回折格子として機能しうる。樹脂層の表面で反射する、所定の波長帯域の円偏光が回折することで、該円偏光の反射率が上昇し、樹脂層の反射輝度が向上する。
凹凸構造は、複数の凹部と凸部とが周期的に設けられた構造でありうる。凹凸構造の例は、櫛歯状、エンボス状、コルゲート状、ブレーズド状、球面の一部の形状、及びこれらを組み合わせた形状が挙げられる。
凹凸構造による回折で反射する円偏光の波長帯域は、円偏光の反射率をより高める観点から、コレステリック樹脂層で反射する円偏光の波長帯域と揃えることが好ましい。よって、凹凸構造は、当該凹凸構造による回折光の波長がコレステリック樹脂層の選択反射帯域にありうる回折格子として機能できるように、設けられることが好ましい。
凹凸構造の凹部の深さ及び凹部の中心部とその隣の凹部の中心部との距離(ピッチ)は、反射させる円偏光の波長帯域に応じて適宜調整し得る。調整方法は、既知の方法等の任意の方法で調整し得る。一例は、緑色(波長495nm〜570nm)の円偏光だけを選択的に反射させて緑色の構造色を得る場合、ピッチは、((48.54±0.74)/6)μm=(8.090±0.123)μmが好ましい。また、凹部の深さは、0.03μm〜10μmが好ましく、0.1μm〜9μmがより好ましい。
凹部の深さとは、凸部の最頂部(樹脂層の表面)と凹部の最深部との高低差のことをいい、ピッチは、凸部の中心部から該凸部の隣に備わる凸部の中心部の間の距離を表す。
凹部と凸部とのピッチは、ランダムであってもよいが、回折機能を備える点で同一あることが好ましい。
[3.任意の層]
円偏光分離フィルムは、コレステリック樹脂層に組み合わせて任意の層を備えうる。例えば、円偏光分離フィルムは、コレステリック樹脂層の形成に用いる基材を備えていてもよい。また、例えば、円偏光分離フィルムは、粘着層、防汚層、ガスバリア層、ハードコート層、防眩層及び反射防止層などを備えていてもよい。
[4.円偏光分離フィルムの製造方法]
円偏光分離フィルムは、基材上に、化合物(I)等の重合性液晶化合物を含む液晶性組成物の層を形成する工程と、前記液晶性組成物の層に含まれる重合性液晶化合物を重合する工程と、を含む製造方法によって、製造しうる。以下、この製造方法について具体的に説明する。
〔4.1.基材の用意〕
基材としては、通常、フィルム状の部材を用いる。基材の材料としては、樹脂を用いうる。この樹脂は、重合体と、必要に応じて任意の成分を含む。樹脂が含む重合体の例を挙げると、鎖状オレフィン重合体、シクロオレフィン重合体、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリレートなどが挙げられる。また、前記の重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。前記の中でも、コレステリック樹脂層の形成後にコレステリック樹脂層から基材を剥離する場合には、コレステリック樹脂層との密着性が低いものが好ましく、例えばシクロオレフィン重合体及びポリエステルが好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性及び軽量性の観点からシクロオレフィン重合体が特に好ましい。
基材は、一層のみを備える単層構造のフィルムであってもよく、二層以上の層を備える複層構造のフィルムであってもよい。生産性及びコストの観点からは、基材として単層構造のフィルムを用いることが好ましい。また、コレステリック樹脂層を形成する際に化合物(I)等の重合性液晶化合物を良好に配向させる観点では、基材は、配向膜を有する複層構造のフィルムであってもよい。
配向膜は、例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド等の重合体を含む樹脂により形成しうる。また、これらの重合体は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。配向膜は、前記の重合体を含む溶液を塗布し、乾燥させ、ラビング処理を施すことにより製造しうる。配向膜の厚みは、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.05μm以上であり、好ましくは5μm以下、より好ましくは1μm以下である。
また、基材は、その片面又は両面に表面処理が施されたものであってもよい。表面処理を施すことにより、基材の表面に直接形成される他の層との密着性を向上させることができる。通常、液晶性組成物の層を形成される側の基材の面に、表面処理が施される。表面処理としては、例えば、エネルギー線照射処理及び薬品処理などが挙げられる。
さらに、液晶性組成物の層を形成される側の基材の面には、コレステリック樹脂層を形成する際の化合物(I)等の重合性液晶化合物の配向を促進するために、ラビング処理を施してもよい。
基材の厚みは、製造時のハンドリング性、材料のコスト、薄型化及び軽量化の観点から、好ましくは30μm以上、より好ましくは60μm以上であり、好ましくは300μm以下、より好ましくは200μm以下である。
〔4.2.液晶性組成物の層の形成工程〕
基材を用意した後で、基材上に、化合物(I)等の重合性液晶化合物を含む液晶性組成物の層を形成する工程を行う。液晶性組成物は、少なくとも化合物(I)等の重合性液晶化合物を含む組成物であり、基材上に液晶性組成物の層を形成する工程においては通常は流体状の組成物となっている。
液晶性組成物は、化合物(I)等の重合性液晶化合物に組み合わせて、カイラル剤を含みうる。コレステリック樹脂層が含む重合体のねじれ方向は、カイラル剤の種類及び構造により、選択しうる。カイラル剤としては、例えば、特開2003−66214号公報、特開2003−313187号公報、米国特許第6468444号明細書、国際公開第98/00428号等に掲載されたものが挙げられる。中でも、重合性液晶化合物を捩じる効率を表す指標であるHTPの大きなものが、経済性の観点から好ましい。また、カイラル剤は、液晶性を示してもよく、示さなくてもよい。さらに、重合性液晶化合物との架橋度を上げ、重合体を安定化させる観点から、重合性基を有するカイラル剤が好ましい。ここで、カイラル剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
カイラル剤の量は、重合性液晶化合物(重合性液晶化合物として化合物(I)を用いる場合は、化合物(I))100重量部に対して、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.1重量部以上、特に好ましくは0.5重量部以上であり、好ましくは35重量部以下、より好ましくは25重量部以下、特に好ましくは15重量部以下である。カイラル剤の量を前記の範囲にすることにより、基材上に形成される液晶性組成物の層において、液晶性を低下させることなく、化合物(I)等の重合性液晶化合物にコレステリック規則性を発現させることができる。
液晶性組成物は、化合物(I)等の重合性液晶化合物に組み合わせて、重合開始剤を含みうる。重合開始剤としては、熱重合開始剤及び光重合開始剤のいずれを用いてもよい。中でも、より容易且つ効率よく重合を進められることから、光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤としては、例えば、多核キノン化合物(米国特許第3046127号明細書、米国特許第2951758号明細書)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書)、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号明細書、米国特許第2367670号明細書)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書)、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)、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)、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)などが挙げられる。また、重合開始剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
重合開始剤の量は、重合性液晶化合物(重合性液晶化合物として化合物(I)を用いる場合は、化合物(I))100重量部に対して、好ましくは1重量部以上であり、また、好ましくは10重量部以下、より好ましくは5重量部以下である。
液晶性組成物は、化合物(I)等の重合性液晶化合物に組み合わせて、界面活性剤を含みうる。界面活性剤を用いることにより、液晶性組成物の層の表面張力を調整できる。界面活性剤としては、ノニオン系の界面活性剤が好ましく、分子量が数千程度のオリゴマーであることが好ましい。また、界面活性剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
界面活性剤の量は、重合性液晶化合物(重合性液晶化合物として化合物(I)を用いる場合は、化合物(I))100重量部に対して、好ましくは0.01重量部以上、より好ましくは0.03重量部以上、特に好ましくは0.05重量部以上であり、好ましくは10重量部以下、より好ましくは5重量部以下、特に好ましくは1重量部以下である。界面活性剤の量を前記の範囲にすることにより、配向欠陥のないコレステリック樹脂層を形成できる。
液晶性組成物は、化合物(I)等の重合性液晶化合物に組み合わせて、溶媒を含みうる。溶媒としては、例えば、ケトン溶媒、アルキルハライド溶媒、アミド溶媒、スルホキシド溶媒、ヘテロ環化合物、炭化水素溶媒、エステル溶媒、およびエーテル溶媒などの有機溶媒が挙げられる。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン溶媒が好ましい。また、溶媒は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。
溶媒の量は、重合性液晶化合物(重合性液晶化合物として化合物(I)を用いる場合は、化合物(I))100重量部に対して、好ましくは40重量部以上、より好ましくは60重量部以上、特に好ましくは80重量部以上であり、好ましくは1000重量部以下、より好ましくは800重量部以下、特に好ましくは600重量部以下である。溶媒の量を前記の範囲にすることにより、液晶性組成物を塗布する際の塗布ムラの発生を抑制して、厚みの均一な液晶性組成物の層を形成できる。
液晶性組成物は、更に、必要に応じて任意の成分を含みうる。任意の成分としては、例えば、ポットライフ向上のための重合禁止剤;コレステリック樹脂層の機械的強度を高めるための架橋剤;耐久性向上のための酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤;等が挙げられる。これらの任意の成分は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。任意の成分の量は、所望する光学的性能を低下させない範囲で任意に設定しうる。
通常は、液晶性組成物を基材上に塗布することによって、液晶性組成物の層を形成する。塗布法としては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、プリント法、ディップコート法、流延製膜法、バーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法などが挙げられる。
〔4.3.乾燥工程〕
基材上に液晶性組成物の層を形成した後で、必要に応じて、液晶性組成物の層を乾燥させる工程を行ってもよい。乾燥方法は、任意である。また、乾燥時の温度条件は、例えば、40℃〜150℃の範囲としうる。
〔4.4.配向工程〕
基材上に液晶性組成物の層を形成した後で、必要に応じて、配向処理を施す工程を行ってもよい。前記のような配向処理は、例えば、50℃〜150℃で0.5分〜10分間加温することにより行いうる。配向処理を施すことにより、液晶性組成物の層に含まれる化合物(I)等の重合性液晶化合物の配向を促進することができる。そのため、化合物(I)等の重合性液晶化合物を、コレステリック規則性を有する液晶相の状態にすることができる。
〔4.5.重合工程〕
基材上に液晶性組成物の層を形成した後で、液晶性組成物の層に含まれる重合性液晶化合物を重合する工程を行う。これにより、化合物(I)等の重合性液晶化合物はコレステリック規則性を維持したままで重合するので、コレステリック規則性を有する重合体を含むコレステリック樹脂層が得られる。
化合物(I)等の重合性液晶化合物を重合させる方法は、任意である。例えば、重合開始剤として光重合開始剤を用いている場合、液晶性組成物の層に光を照射することで、化合物(I)等の重合性液晶化合物を重合させてもよい。この際に照射する光には、可視光のみならず、紫外線及びその他の電磁波をも含む。通常は、紫外線を照射する。光の照射エネルギー(積算光量)は、好ましくは300mJ/cm以上、より好ましくは1000mJ/cm以上、特に好ましくは2000mJ/cm以上であり、好ましくは7000J/cm以下、より好ましくは6000J/cm以下、特に好ましくは5000J/cm以下である。
樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を備える円偏光分離フィルムを製造する場合、重合工程は、液晶性組成物の層を半硬化させる工程、半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する工程、及び半硬化させた液晶性組成物の層を本硬化させる工程を含み得る。これらの工程を含む円偏光分離フィルムの製造方法の具体例を以下において説明する。
〔4.5.1.液晶性組成物の層を半硬化させる工程〕
樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を形成するために、液晶性組成物の層を半硬化させる工程を行う。半硬化させる工程は、〔4.2.液晶性組成物の層の形成工程〕の後、又は〔4.4.配向工程〕の後に行うことが好ましい。
半硬化とは、1N/mの圧力で押圧しても、粘着性を示さない状態であることをいう。
半硬化による重合で達成される重合転化率は、好ましくは、本硬化で達成される重合転化率の5%〜70%としうる。例えば、本硬化で達成される重合転化率が90%である場合、半硬化による重合で達成される重合転化率は、4.5%〜63%としうる。
重合性液晶化合物を半硬化させる方法は任意である。例えば、重合開始剤として光重合開始剤を用いている場合、液晶性組成物の層に光を照射することで、重合性液晶化合物を重合させてもよい。この際に照射する光には、可視光のみならず、紫外線及びその他の電磁波をも含む。通常は、紫外線を照射する。
半硬化させる工程を行う際の光の照射エネルギー(積算光量)は、1mJ/cm〜1000mJ/cmが好ましく、1mJ/cm〜500mJ/cmがより好ましく、1mJ/cm〜200mJ/cmがさらに好ましく、10mJ/cm〜200mJ/cmがよりさらに好ましい。
紫外線は、重合性液晶組成物を塗布した側(液晶性組成物の層側)から照射してもよいし、基材側から照射してもよい。
〔4.5.2.半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する工程〕
液晶性組成物の層を半硬化させた後で、半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する工程を行う。この工程では、通常、所望の凹凸形状を有する金型等の型を調製し、半硬化させた液晶性組成物の層の表面に型の凹凸構造を転写する。半硬化させた液晶性組成物の層は、重合性液晶化合物の重合転化率が100%になった場合よりも軟らかいため、型で凹凸構造を転写しやすくなる。
型は既知の方法等で製造し得る。また、型の材質等は既知の材料を使用することができ特に限定されない。型の具体例としてはエンボスロールが挙げられる。
半硬化させた液晶性組成物の層に型で転写する圧力は、0.5MPa〜50MPaが好ましく、1MPa〜30MPaがより好ましい。
より効率的に凹凸構造を転写するために、半硬化させた液晶性組成物の層を加熱しながら型で転写することが好ましい。転写温度は、50℃〜200℃が好ましく、70℃〜110℃がより好ましい。転写温度を上記範囲内に収めることで、重合性液晶化合物が液晶相から等方性相へ相転移することを抑制することができる。
エンボスロールを使用して、半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する際、通常は、エンボスロールで液晶性組成物の層に凹凸構造を転写させながら、液晶性組成物の層を移動させる。
液晶性組成物の層の移動速度は、1m/min〜50m/minが好ましく、3m/min〜20m/minがより好ましい。
〔4.5.3.液晶性組成物の層を本硬化させる工程〕
半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成した後で、半硬化させた液晶性組成物の層を本硬化させる工程を行う。これにより、化合物(I)等の重合性液晶化合物はコレステリック規則性を維持したままで重合するので、表面に凹凸構造を備える、コレステリック規則性を有する重合体を含むコレステリック樹脂層が得られる。
本硬化とは、硬化後に130℃で10分間加熱しても形状に変化がない状態にあることをいう。形状に変化がないとは、130℃で10分間加熱する前後の凹凸のピッチ及び深さの変化率が5%以内であることをいう。
半硬化させる工程と同様に、通常は紫外線を照射することにより本硬化させる。紫外線の照射エネルギーは、〔4.5.重合工程〕で述べたとおりであり、好ましい範囲も同様である。半硬化させた液晶性組成物の層を本硬化させる工程を行う際の紫外線の照度は、500mW/cmを超え5000mW/cm以下が好ましく、1000mW/cm以上3000mW/cm以下がより好ましい。
本発明では、半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する工程及び液晶性組成物の層を本硬化させる工程を同時に行い得る。この場合、型で凹凸構造を転写すると同時に、紫外線を照射することにより本硬化を行う。
また、転写用基材フィルムを粘接着層を介して液晶性組成物の層と貼り合せ、液晶性組成物の層を半硬化させる工程、半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する工程、及び液晶性組成物の層を本硬化させる工程を行ってもよい。この方法の詳細は、特開2014−174321号公報の段落0071〜0092の記載を参酌することができ、これらの内容は本願明細書に援用される。
〔4.6.任意の工程〕
円偏光分離フィルムの製造方法は、上述した工程に加えて、更に任意の工程を含みうる。例えば、円偏光分離フィルムの製造方法は、コレステリック樹脂層から基材を剥離する工程、コレステリック樹脂層に任意のフィルムを貼り合わせる工程、及び、更に任意の層を設ける工程、などを含んでいてもよい。
[5.円偏光分離フィルムの用途]
円偏光分離フィルムの用途に制限は無く、例えば、加飾用フィルム、レーザー光反射用フィルム、サングラスブラックアウト防止フィルムなどとして用いうる。
また、樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を備える円偏光分離フィルムは、凹凸構造が回折機能を有することから所定の色の円偏光の反射率を上昇させ所望の構造色の反射輝度を向上させることができるので、例えば、加飾用フィルムなどとして用いうる。
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に限定されるものでは無く、本発明の請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施しうる。以下の説明において、量を表す「%」及び「部」は、別に断らない限り重量基準である。また、以下に説明する操作は、別に断らない限り、常温常圧大気中において行った。
[実施例1]
下記式(A)に示す重合性液晶化合物(屈折率異方性Δn=0.07、液晶相から等方性相への相転移温度が200℃以上、結晶相から液晶相への相転移温度が102℃)1部と、カイラル剤(BASF社製「LC756」)0.13部と、光重合開始剤(BASF社製「イルガキュア379」)0.035部と、界面活性剤(AGCセイケミカル社製「s242」)0.0013部と、溶媒としてシクロペンタノン1.5部とを混合して、液晶性組成物を得た。
Figure 2016190435
基材フィルムとして、片面に易接着処理が施されているポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み100μm)を用意した。この基材フィルムの易接着処理が施されていない方の面にラビング処理を施した。次いで、ラビング処理を施した面に、前記の液晶性組成物を塗布した。これにより、基材フィルムの片面に、未硬化状態の液晶性組成物の層が形成された。
その後、80℃、1分の条件で乾燥を行って、液晶性組成物の層から溶媒を除去した。さらに、130℃、2分の条件で配向処理を行って、重合性液晶化合物を配向させた。次いで、液晶性組成物の層に2000mJ/cmの紫外線を照射した。紫外線の照射により、重合性液晶化合物の重合が進行して、基材フィルムの片面にコレステリック樹脂層(厚み5μm)が形成された。これにより、基材フィルム及びコレステリック樹脂層を備える円偏光分離フィルムを得た。
製造された円偏光分離フィルムの選択反射帯域の半値幅を、分光透過率計(jasco社製「V−550」)によって測定した結果、30nmであった。
以上の結果から、本発明により、狭い波長帯域の円偏光を選択的に反射できる円偏光分離フィルムを実現できることが確認された。
[実施例2]
実施例1と同様のラビング処理を施した基材フィルム、及び実施例1と同様の液晶性組成物を用意した。基材フィルムのラビング処理を施した面に、液晶性組成物を塗布した。これにより、基材フィルムの片面に、未硬化状態の液晶性組成物の層が形成された。
その後、80℃、1分の条件で乾燥を行って、液晶性組成物の層から溶媒を除去した。さらに、130℃、2分の条件で配向処理を行って、重合性液晶化合物を配向させた。
次いで、液晶性組成物の層に照度100mW/cm、積算光量100mJ/cmの紫外線を照射し、液晶性組成物の層を半硬化状態とした。
緑色の円偏光を選択的に反射させるために、深さ1.1μm、ピッチ8.1μmのエンボス状の凹凸構造(回折格子パターン)が形成されたエンボスロールを用意した。エンボスロールの温度を100℃とし、半硬化状態の液晶性組成物の層を10m/minの速度で移動させながら、5MPaの圧力で押圧し、半硬化状態の液晶性組成物の層に凹凸構造を付与した。
半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成した後、窒素雰囲気下で液晶性組成物の層に照度1000mW/cm、積算光量2000mJ/cmの紫外線を照射した。紫外線の照射により、重合性液晶化合物の重合が進行して、基材フィルムの片面に深さ1.1μm、ピッチ8.1μmのエンボス状の凹凸構造を備えるコレステリック樹脂層(厚み5μm)が形成された。これにより、基材フィルム及び表面に凹凸構造を備えるコレステリック樹脂層を備える円偏光分離フィルムを得た。
製造された凹凸構造を備えた円偏光分離フィルムの選択反射帯域の半値幅を、分光透過率計(jasco社製「V−550」)によって測定した結果、26nmであった。
凹凸構造は回折格子として機能し、樹脂層の反射輝度が、凹凸構造のない円偏光分離フィルムよりも向上していることが確認された。
[比較例1]
重合性液晶化合物の種類を、前記式(A)に示す重合性液晶化合物から、別の重合性液晶化合物(BASF社製「パリオカラー LC−242」;屈折率異方性Δn=0.14、液晶相から等方性相への相転移温度が118℃、結晶相から液晶相への相転移温度が65℃)に変更した。また、液晶性組成物の層に照射する紫外線の積算光量を、50mJ/cmに変更した。以上の事項以外は、実施例1と同様にして、円偏光分離フィルムの製造及び評価を行った。
評価の結果、円偏光分離フィルムの選択反射帯域の半値幅は、61nmであった。
なお、本発明者は、参考実験1として、重合性液晶化合物の種類を、前記式(A)に示す重合性液晶化合物から、比較例1で用いた重合性液晶化合物(BASF社製「パリオカラー LC−242」)に変更すること以外は実施例1と同様にして、円偏光分離フィルムを製造することを試みた。ところが、液晶性組成物の層を完全に硬化させるべく紫外線の積算光量を多くすると、紫外線の熱によって液晶性組成物の層が相転移して等方性相となり、円偏光分離フィルムが得られなかった。よって、前記の比較例1では、液晶性組成物の層に照射する紫外線の積算光量を、50mJ/cmに調整した。
[比較例2]
重合性液晶化合物の種類を、前記式(A)に示す重合性液晶化合物から、別の重合性液晶化合物(DIC社製「UCL−017A」;屈折率異方性Δn=0.16、結晶相から液晶相への相転移温度が96℃)に変更した。また、液晶性組成物の層に照射する紫外線の積算光量を、50mJ/cmに変更した。以上の事項以外は、実施例1と同様にして、円偏光分離フィルムの製造及び評価を行った。
評価の結果、円偏光分離フィルムの選択反射帯域の半値幅は、70nmであった。
なお、本発明者は、参考実験2として、重合性液晶化合物の種類を、前記式(A)に示す重合性液晶化合物から、比較例2で用いた重合性液晶化合物(DIC社製「UCL−017A」)に変更すること以外は実施例1と同様にして、円偏光分離フィルムを製造することを試みた。ところが、液晶性組成物の層を完全に硬化させるべく紫外線の積算光量を多くすると、紫外線の熱によって液晶性組成物の層が相転移して等方性相となり、円偏光分離フィルムが得られなかった。よって、前記の比較例2では、液晶性組成物の層に照射する紫外線の積算光量を、50mJ/cmに調整した。
[実施例3]
カイラル剤の量を0.11部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、円偏光分離フィルム(R)を製造した。この円偏光分離フィルム(R)は、その選択反射帯域の中心波長が略460nmであり、赤色光を選択的に反射するものであった。
また、実施例1と同様にして、円偏光分離フィルム(G)を製造した。この円偏光分離フィルム(G)は、その選択反射帯域の中心波長が略560nmであり、緑色光を選択的に反射するものであった。
カイラル剤の量を0.15部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、円偏光分離フィルム(B)を製造した。この円偏光分離フィルム(B)は、その選択反射帯域の中心波長が略620nmであり、青色光を選択的に反射するものであった。
前記の円偏光分離フィルム(R)、円偏光分離フィルム(G)及び円偏光分離フィルム(B)を貼り合わせて、サンプルフィルムを得た。波長380nm〜780nmの波長範囲において、前記のサンプルフィルムの分光透過率を、分光透過率計(jasco社製「V−550」)で測定した。ここで測定した分光透過率における各波長の透過率は、透過光強度及び反射光強度の合計に対する透過光強度の比率を示す。
サンプルフィルムの分光透過率のグラフを、図1に模式的に示す。測定された分光透過率から、図1に示すように、透過率が90%以上となっている波長範囲λ1、λ2、λ3及びλ4の、波長380nm〜780nmの波長範囲における割合を、透過波長割合として求めた。具体的には、下記式により、透過波長割合を計算した。
透過波長割合(%)={(λ1+λ2+λ3+λ4)/(400nm)}×100
計算の結果、透過波長割合は62.5%であった。透過波長割合が大きいほど、円偏光分離フィルム(R)、円偏光分離フィルム(G)及び円偏光分離フィルム(B)の選択反射帯域の波長幅が、狭いことを表す。実施例3では、前記のように大きい透過波長割合が得られているので、その円偏光分離フィルム(R)、円偏光分離フィルム(G)及び円偏光分離フィルム(B)の選択反射帯域の波長幅は、十分に狭いと評価できる。
[比較例3]
カイラル剤の量を0.11部に変更したこと以外は、比較例1と同様にして、円偏光分離フィルム(R)を製造した。この円偏光分離フィルム(R)は、赤色光を選択的に反射するものであった。
また、比較例1と同様にして、円偏光分離フィルム(G)を製造した。この円偏光分離フィルム(G)は、緑色光を選択的に反射するものであった。
さらに、カイラル剤の量を0.15部に変更したこと以外は、比較例1と同様にして、円偏光分離フィルム(B)を製造した。この円偏光分離フィルム(B)は、青色光を選択的に反射するものであった。
前記の円偏光分離フィルム(R)、円偏光分離フィルム(G)及び円偏光分離フィルム(B)を貼り合わせて、サンプルフィルムを得た。このサンプルフィルムの透過波長割合を、実施例3と同様の方法で測定した。測定の結果、透過波長割合は31.8%であった。
[比較例4]
カイラル剤の量を0.11部に変更したこと以外は、比較例2と同様にして、円偏光分離フィルム(R)を製造した。この円偏光分離フィルム(R)は、赤色光を選択的に反射するものであった。
また、比較例2と同様にして、円偏光分離フィルム(G)を製造した。この円偏光分離フィルム(G)は、緑色光を選択的に反射するものであった。
さらに、カイラル剤の量を0.15部に変更したこと以外は、比較例2と同様にして、円偏光分離フィルム(B)を製造した。この円偏光分離フィルム(B)は、青色光を選択的に反射するものであった。
前記の円偏光分離フィルム(R)、円偏光分離フィルム(G)及び円偏光分離フィルム(B)を貼り合わせて、サンプルフィルムを得た。このサンプルフィルムの透過波長割合を、実施例3と同様の方法で測定した。測定の結果、透過波長割合は17.5%であった。

Claims (11)

  1. 重合性液晶化合物の重合体を含む樹脂層を備え、
    前記重合性液晶化合物が、前記重合性液晶化合物の分子中に、主鎖メソゲンと、前記主鎖メソゲンに結合した側鎖メソゲンとを含み、
    前記重合体が、コレステリック規則性を有する、円偏光分離フィルム。
  2. 前記重合性液晶化合物の前記側鎖メソゲンが、屈折率の高い元素を含む請求項1記載の円偏光分離フィルム。
  3. 前記重合性液晶化合物の前記側鎖メソゲンが、ベンゾチアゾール環を有する、請求項1記載の円偏光分離フィルム。
  4. 前記重合性液晶化合物が、下記式(I)で表される、請求項1記載の円偏光分離フィルム。
    Figure 2016190435
    (前記式(I)において、
    〜Yは、それぞれ独立して、化学的な単結合、−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR−C(=O)−、−C(=O)−NR−、−O−C(=O)−NR−、−NR−C(=O)−O−、−NR−C(=O)−NR−、−O−NR−、又は、−NR−O−を表す。ここで、Rは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
    及びGは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数1〜20の二価の脂肪族基を表す。また、前記脂肪族基には、1つの脂肪族基当たり1以上の−O−、−S−、−O−C(=O)−、−C(=O)−O−、−O−C(=O)−O−、−NR−C(=O)−、−C(=O)−NR−、−NR−、又は、−C(=O)−が介在していてもよい。ただし、−O−又は−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、Rは、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。
    及びZは、それぞれ独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数2〜10のアルケニル基を表す。
    は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。
    は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、−C(=O)−R、−SO−R、−C(=S)NH−R、又は、芳香族炭化水素環及び芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも一つの芳香環を有する、炭素数2〜30の有機基を表す。ここで、Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、炭素数5〜12の芳香族炭化水素環基を表す。Rは、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、フェニル基、又は、4−メチルフェニル基を表す。Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有していてもよい炭素数3〜12のシクロアルキル基、又は、置換基を有していてもよい炭素数5〜20の芳香族基を表す。前記A及びAが有する芳香環は、置換基を有していてもよい。また、前記AとAは、一緒になって、環を形成していてもよい。
    は、置換基を有していてもよい三価の芳香族基を表す。
    及びAは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数3〜30の二価の脂環式炭化水素基を表す。
    及びAは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい、炭素数6〜30の二価の芳香族基を表す。
    は、水素原子、又は、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。
    m及びnは、それぞれ独立に、0又は1を表す。)
  5. 前記樹脂層の少なくとも一方の表面に凹凸構造を備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
  6. 前記樹脂層が、円偏光を反射しうる波長帯域を有し、
    前記波長帯域の半値幅が、50nm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
  7. 前記重合性液晶化合物の屈折率異方性Δnが、0.01以上0.1以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
  8. 前記重合性液晶化合物の液晶相から等方性相への相転移温度が、100℃以上である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
  9. 前記円偏光分離フィルムが、加飾用フィルムである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルム。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の円偏光分離フィルムの製造方法であって、
    基材上に、前記重合性液晶化合物を含む液晶性組成物の層を形成する工程と、
    前記液晶性組成物の層に含まれる重合性液晶化合物を重合する工程と、を含む、製造方法。
  11. 前記重合性液晶化合物を重合する工程は、
    前記液晶性組成物の層を半硬化させる工程と、
    前記半硬化させた液晶性組成物の層の表面に凹凸構造を形成する工程と、
    前記液晶性組成物の層を本硬化させる工程と、を含む、請求項10に記載の製造方法。
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