TWI582218B - Liquid crystal composition, retardation plate, image display device, and optical anisotropic layer - Google Patents

Liquid crystal composition, retardation plate, image display device, and optical anisotropic layer Download PDF

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Description

液晶組成物、相位差板、影像顯示裝置以及光學異方性層的波長分散控制方法
本發明關於可使用於液晶顯示裝置以及有機電致發光(EL)顯示裝置之具有逆波長分散特性的相位差板、可用於製造相位差板的液晶組成物、相位差板的製造方法、使用相位差板的影像顯示裝置。而且,關於具有逆波長分散特性的相位差板之異方性層的波長分散的控制方法。
近年來,由於液晶顯示裝置為薄型,因此評估其省空間性以及輕量性或省電力性等,對於攜帶式機器、平板電腦、筆記型電腦以及電視等用途的普及急速進展。而且,由於有機EL顯示裝置具有液晶顯示裝置更加薄型化、省電化之可能性及其優良的顯示性能,以智慧型電話為中心急速地普及化。於這些的顯示裝置中,為了視角特性的改善或確保在強的外部光線下的視認性等顯示性能的提昇,裝設有相位差板。
相位差板可區分為下述2種類:藉由延伸樹脂而高度配向、表現相位差之延伸型相位差板,以及將聚合性液晶塗佈於作為支撐體的基材使其配向而發現相位差之狀態下硬化的塗佈型相位差板。延伸型相位差板的加工性非常優良,根據延伸條件所致的相位差、膜厚等的控制之自由度比較高。另 一方面,塗佈型相位差板的雙折射非常大,為0.1左右,與延伸型相位差板(△n=0.002左右)相比,具有在薄型化上有大的優勢之特徵。
最近,不僅要求顯示性能的改善,亦強烈要求相位差板具有逆波長分散特性,精密地控制其波長分散的大小。此處所謂的波長分散特性是指,光的波長λ由短波長側成為長波長側所伴隨的相位差值或雙折射變大的特性。而且,波長分散的大小,是指相對於波長的變化,相位差值顯示多少變化的尺度,一般而言波長λnm的相位差值為Re(λ)時,以Re(450)/Re(550)或Re(650)/Re(550)的大小來表示。
為了因應此種的要求,對於延伸型相位差板具有如專利文獻1的提案。如依專利文獻1,藉由將具有正的固有雙折射與負的固有雙折射的高分子聚合物摻合或共聚合的樹脂延伸,可提供具有逆波長分散特性的相位差板。而且,藉由2種類的高分子聚合物的摻合比或延伸條件等,能夠控制波長分散的大小。
另一方面,塗佈型相位差板如同專利文獻2,多開發具有逆波長分散特性的聚合性液晶材料。又,藉由逆波長分散聚合性液晶聚合物的分子設計,能夠控制波長分散的大小。
作為控制逆波長分散聚合性液晶材料的波長分散的方法,其他亦提出有專利文獻3、4所述的方法。這些方法是將逆波長分散聚合性液晶化合物與其他具有順波長分散特性的聚合性液晶化合物摻合,並藉由其摻合比的控制,而能夠將Re(450)/Re(550)向變大的方向控制。如能夠依此種藉 由聚合性液晶化合物的摻合而控制波長分散的大小,由於不需要回到分子設計,因此能夠迅速對應市場的要求。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利第3325560號公報
專利文獻2:日本專利公開第2010-31223號公報
專利文獻3:日本專利公開第2007-002208號公報
專利文獻4:日本專利公開第2010-084032號公報
如同上述,作為控制逆波長分散聚合性液晶的波長分散之大小的方法,首先為藉由逆波長分散聚合性液晶化合物本身的分子設計而控制的方法。但是,此種方法由分子設計至量產為止需要龐大的時間,有可能無法迅速的對應市場的要求。另一方面,摻合其他的具有順波長分散特性的聚合性液晶化合物之方法,有可能輕易地進行波長分散的控制,但僅能將Re(450)/Re(550)向變大的方向控制
本發明是鑑於上述課題而成者,以提供不需回到分子設計而能夠自由地控制逆波長分散聚合性液晶材料的波長分散的大小之方法為課題。亦即是,以提供即使不進行分子設計,也可以將Re(450)/Re(550)向變大的方向或是變小的方向控制的方法為課題。而且,以提供波長分散經控制的液晶組成物、使用此液晶組成物的相位差板以及相位差板的製造方法為課題。
亦即,根據本發明可提供下述者。
〔1〕一種液晶組成物,包含逆波長分散聚合性液晶化合物與添加物單體A或添加物單體B,前述逆波長分散聚合性液晶化合物在分子中具有主鏈液晶質(mesogen)以及與前述主鏈液晶質鍵結的側鏈液晶質,在均勻配向的情形前述主鏈液晶質與前述側鏈液晶質的光軸配向為相異方向,藉此雙折射△n具有逆波長分散特性,其特徵在於:在波長λ=380nm至780nm的範圍,於前述逆波長聚合性液晶化合物中使前述添加物單體分散時,個別使添加物單體A滿足下述式(i),添加物單體B滿足下述式(ii),ne>nea且no<noa 式(i)
ne<neb且no>nob 式(ii)
(式中,前述逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向折射率為ne,快軸方向折射率為no,分散於前述逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體A的ne方向的折射率為nea,no方向的折射率為noa,分散於前述逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體B的ne方向的折射率為neb,no方向的折射率為nob)。
〔2〕一種相位差板,具有由包含逆波長分散聚合性液晶化合物與添加物單體A之液晶組成物硬化而成的光學異方性層,於前述光學異方性層中,前述逆波長分散聚合性液晶化合 物在分子中具有主鏈液晶質以及與前述主鏈液晶質鍵結的側鏈液晶質,前述主鏈液晶質與前述側鏈液晶質的光軸配向為相異方向,藉此前述光學異方性層的雙折射△nL'具有逆波長分散特性,其特徵在於:在波長λ=380nm至780nm的範圍,添加物單體A滿足下述式(i),ne>nea且no<noa 式(i)
(式中,前述逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向折射率為ne,快軸方向折射率為no,分散於前述逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體A的ne方向的折射率為nea,no方向的折射率為noa),由前述液晶組成物硬化而成的光學異方性層之雙折射△nL',以及由僅前述逆波長分散聚合性液晶化合物均勻配向而成的光學異方性層之雙折射△nL,具有式(iii)所示的關係,△nL(450)/△nL(550)>△nL'(450)/△nL'(550)且△nL(650)/△nL(550)<△nL'(650)/△nL'(550) 式(iii),(式中,波長λ=450nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(450)、△nL'(450),波長λ=550nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(550)、△nL'(550),波長λ=650nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(650)、△nL'(650))。
〔3〕一種相位差板,具有由包含逆波長分散聚合性液晶化合物與添加物單體B之液晶組成物硬化而成的光學異方性層,於前述光學異方性層中,前述逆波長分散聚合性液晶化合 物在分子中具有主鏈液晶質以及與前述主鏈液晶質鍵結的側鏈液晶質,前述主鏈液晶質與前述側鏈液晶質的光軸配向為相異方向,藉此前述光學異方性層的雙折射△nL'具有逆波長分散特性,其特徵在於:在波長λ=380nm至780nm的範圍,添加物單體B滿足下述式(ii),ne<neb且no>nob 式(ii)
(式中,前述逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向折射率為ne,快軸方向折射率為no,分散於前述逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體B的ne方向的折射率為neb,no方向的折射率為nob),由前述液晶組成物硬化而成的光學異方性層之雙折射△nL',以及由僅前述逆波長分散聚合性液晶化合物均勻配向而成的光學異方性層之雙折射△nL,具有式(iv)所示的關係,△nL(450)/△nL(550)<△nL'(450)/△nL'(550)且△nL(650)/△nL(550)>△nL'(650)/△nL'(550) 式(iv),(式中,波長λ=450nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(450)、△nL'(450),波長λ=550nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(550)、△nL'(550),波長λ=650nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(650)、△nL'(650))。
〔4〕一種相位差板的製造方法,其為〔2〕所記載的相位差板的製造方法,包括:於支撐體上塗佈前述液晶組成物的步驟,使已塗佈的液晶組成物的配向均勻化的步驟,以及將均勻化的配向狀態固定化 的步驟。
〔5〕一種相位差板的製造方法,其為〔3〕所記載的相位差板的製造方法,包括:於支撐體上塗佈前述液晶組成物的步驟,使已塗佈的液晶組成物的配向均勻化的步驟,以及將均勻化的配向狀態固定化的步驟。
〔6〕一種影像顯示裝置,包含〔2〕或〔3〕的其中任一所記載的相位差板。
〔7〕一種相位差板的製造方法,其為具有由〔1〕所記載的液晶組成物硬化而成的光學異方性層之相位差板的製造方法,包括藉由前述液晶組成物中的添加物單體A或添加物單體B的含量,控制光學異方性層的波長分散的大小。
〔8〕一種光學異方性層的波長分散的控制方法,在具有由包含前述逆波長分散聚合性液晶化合物與前述添加物單體A或前述添加物單體B之液晶組成物硬化而成的光學性異方性層之前述相位差板中,藉由液晶組成物中的添加物單體A或添加物單體B的含量,控制光學異方性層的波長分散的大小。
根據本發明,提供不回到分子設計,而能夠自由地控制逆波長分散聚合性液晶的波長分散之方法。而且提供用於控制波長分散的液晶組成物、使用此液晶組成物的具有逆波長分散特性的相位差板、以及相位差板的製造方法、使用有相位差板的影像顯示裝置。
4‧‧‧逆波長分散聚合性液晶化合物的雙折射△n
5‧‧‧逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向的折射率的波長分散
6‧‧‧逆波長分散聚合性液晶化合物的快軸方向的折射率的波長分散
7‧‧‧添加物單體A(順波長分散聚合性液晶化合物)的慢軸方向的折射率的波長分散
8‧‧‧添加物單體A(順波長分散聚合性液晶化合物)的快軸方向的折射率的波長分散
9‧‧‧液晶組成物的慢軸方向的折射率的波長分散
10‧‧‧液晶組成物的快軸方向的折射率的波長分散
11‧‧‧逆波長分散聚合性液晶化合物的雙折射△n的波長分散
12‧‧‧液晶組成物的雙折射△n的波長分散
13‧‧‧化合物1的慢軸方向的折射率的波長分散
13'‧‧‧化合物1的快軸方向的折射率的波長分散
14a‧‧‧組成物1的慢軸方向的折射率的波長分散
14'a‧‧‧組成物1的快軸方向的折射率的波長分散
14b‧‧‧組成物2的慢軸方向的折射率的波長分散
14'b‧‧‧組成物2的快軸方向的折射率的波長分散
14c‧‧‧組成物3的慢軸方向的折射率的波長分散
14'c‧‧‧組成物3的快軸方向的折射率的波長分散
15‧‧‧化合物1的雙折射△n的波長分散
15a‧‧‧組成物1的雙折射△n的波長分散
15b‧‧‧組成物2的雙折射△n的波長分散
15c‧‧‧組成物3的雙折射△n的波長分散
16a‧‧‧組成物4的雙折射△n的波長分散
16b‧‧‧組成物5的雙折射△n的波長分散
第1圖為用於說明逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向折射率、快軸方向折射率以及雙折射△n的波長分散之一例的圖。
第2圖為用於說明逆波長分散聚合性液晶化合物、添加物單體以及液晶組成物的折射率波長分散的圖。
第3圖為用於說明逆波長分散聚合性液晶化合物與液晶組成物的雙折射△n之波長分散的圖。
第4圖為用於說明逆波長分散聚合性液晶化合物、添加物單體以及液晶組成物的折射率波長分散的圖。
第5圖為用於說明逆波長分散聚合性液晶化合物與液晶組成物的雙折射△n之波長分散的圖。
第6圖為用於說明化合物1的慢軸方向折射率與快軸方向折射率的波長分散的圖。
第7圖所示為因添加物單體導致折射率的變化之型態的圖。
第8圖所示為因添加物單體導致雙折射率△n之波長分散的變化之型態的圖。
第9圖所示為因添加物單體導致雙折射率△n之波長分散的變化之型態的圖。
於本發明中,在說明液晶組成物的波長分散的控制方法之前,對於逆波長分散聚合性液晶化合物的結構之特徵 與逆波長分散特性的發現之原理,以專利文獻2所示的發明為例來進行說明。而且,在本發明中稱為逆波長分散聚合性液晶材料的情形,是指可成為下述材料的化合物或組成物,該材料在成為膜等的情形具有逆波長分散特性,而液晶組成物是指含有如逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶化合物之組成物。本發明的液晶組成物,通常具有逆波長分散特性,而且通常具有聚合性。
專利文獻2所記載的發明,例示有如下所示分子結構的逆波長分散聚合性化合物。可知於此逆波長分散聚合性化合物中存在液晶質1a與液晶質1b之2個液晶質骨架,且互相交叉。尚且,上述2個液晶質可合併為1個液晶質,本發明則是分別表示為2個液晶質。
(文獻記載的逆波長分散聚合性液晶化合物)
於逆波長分散聚合性液晶化合物中,液晶質1a的長軸方向之折射率為n1,液晶質1b的長軸方向之折射率為n2。折射率n1的絕對值或波長分散來自於液晶質1a的分子結構。而且折射率n2的絕對值或波長分散來自於液晶質1b的分子結構。尚且於液晶相中,逆波長分散聚合性液晶化合物以液晶質1a的長軸方向為旋轉軸而進行旋轉運動。因此,此處所謂的折射率n1、n2表示作為旋轉體之折射率。
來自於液晶質1a、液晶質1b的分子結構之折射率 n1的絕對值大於折射率n2的絕對值。而且,折射率n1、n2的波長分散皆為順波長分散,且折射率n1相較於折射率n2,具有小的折射率波長分散n(450)/n(550)。此處,所謂的折射率為順波長分散,是指波長λ愈大則折射率的絕對值愈小。以圖式表示則為第1圖。尚且,下述的圖式為概要圖。實際的圖式以液晶化合物均勻配向的狀態硬化,測定成為膜狀之狀態的波長分散特性而可作成。此處所謂的均勻配向是指以液晶質1a與液晶質1b的光軸角度成為一定的方式配向。
上述的結果,折射率n1(圖中的線2)與折射率 n2(圖中的線3)之差值的逆波長分散聚合性液晶化合物的雙折射△n之波長分散特性(圖中的線4),如第1圖所示,顯示逆波長分散特性。此處,所謂雙折射顯示逆波長分散特性,是指波長λ愈大則雙折射變大。
如此,雙折射△n的波長分散的大小變得大大地依 存於液晶質1a與液晶質1b的分子結構。因此,在想要變化雙折射△n的波長分散的大小時,由於需要變更液晶質骨架的結構,具有大的困難。
其次,對於本發明的液晶組成物的波長分散的控制方法進行說明。
首先,對於朝向使液晶組成物的雙折射△n的波長分散變小的方向變化的方法,使用第2圖、第3圖進行說明。此處所謂使雙折射△n的波長分散變小的方向,是指△n(450)/△n(550)變大的方向且△n(650)/△n(550)變小的方向。 而且,△n(450)表示波長λ=450nm的液晶組成物的雙折射△n。而且,△n(550)表示波長λ=550nm的液晶組成物的雙折射△n。而且,△n(650)表示波長λ=650nm的液晶組成物的雙折射△n。
第2圖所示為在逆波長分散聚合性液晶化合物中添加順波長分散聚合性液晶化合物作為添加物單體之液晶組成物,其折射率的波長分散的變化的圖。
此處逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向的折射率為ne(圖中的線5)。逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向,是表示折射率的絕對值大的方向,亦即是表示逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶質1a的長軸方向。
而且,逆波長分散聚合性液晶化合物的快軸方向的折射率為no(圖中的線6)。逆波長分散聚合性液晶化合物的快軸方向,是表示與慢軸方向的垂直方向,亦即是表示逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶質1b的長軸方向。
而且,順波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向的折射率為ne1'(圖中的線7)。
而且,順波長分散聚合性液晶化合物的快軸方向的折射率為no1'(圖中的線8)。
此時,在波長λ=380~780nm的範圍中,ne、no、ne1'、no1'為下述(式4)的關係。
ne<ne1'且no>no1' (式4)
逆波長分散聚合性液晶化合物與所添加的順波長分散聚合性液晶化合物之間具有親和性的話,兩者互相的慢軸方向平行且均勻配向。其結果,於均勻配向之後立即或硬化的 狀態中,液晶組成物的慢軸方向的折射率ne1"與快軸方向的折射率no1",如下述(式5)、(式6)。
ne1"=ne*a/(a+b)+ne1'*b/(a+b) (式5)
no1"=no*a/(a+b)+no1'*b/(a+b) (式6)
此處,「a」為逆波長分散聚合性液晶化合物的份數,「b」為順波長分散聚合性液晶化合物的份數。而且,前述的份數表示莫耳基準的量。
如此,藉由添加具有(式4)所表示的折射率之順波長分散聚合性液晶化合物,逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向以及快軸方向的折射率,如(式5)以及(式6)的變化。其結果,液晶組成物的雙折射△n1"與逆波長分散聚合性液晶化合物單體相較之下變大。其結果,雙折射△n1"的波長分散相較於雙折射△n變小(第3圖),滿足下述(式7)。
△n(450)/△n(550)<△n1"(450)/△n1"(550)且
△n(650)/△n(550)>△n1"(650)/△n1"(550) (式7)
此處,△n1"(450)表示波長λ=450nm的液晶組成物的雙折射△n1"。而且,△n1"(550)表示波長λ=550nm的液晶組成物的雙折射△n1"。而且,△n1"(650)表示波長λ=650nm的液晶組成物的雙折射△n1"。
接著,對於朝向使液晶組成物的雙折射△n的波長分散變大的方向變化的方法,使用第4圖、第5圖進行說明。此處所謂使雙折射△n的波長分散變大的方向,是指△n(450)/△n(550)變小且△n(650)/△n(550)變大的方向。
第4圖所示為在波長分散聚合性液晶化合物中添 加順波長分散聚合性液晶化合物作為添加物單體之液晶組成物,其折射率的波長分散的變化的圖。
此處逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向的折射率為ne(圖中的線5)。
而且,逆波長分散聚合性液晶化合物的快軸方向的折射率為no(圖中的線6)。
進而,順波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向的折射率為ne2'(圖中的線7)。
而且,順波長分散聚合性液晶化合物的快軸方向的折射率為no2'(圖中的線8)。
此時,在波長λ=380~780nm的範圍中,ne、no、ne2'、no2'為下述(式8)的關係。
ne>ne2'且no<no2' (式8)
逆波長分散聚合性液晶化合物與所添加的順波長分散聚合性液晶化合物之間具有親和性的話,兩者互相的慢軸方向平行且均勻配向。其結果,液晶組成物的慢軸方向的折射率ne2"與快軸方向的折射率no2",如下述(式9)、(式10)。
ne2"=ne*a/(a+b)+ne2'*b/(a+b) (式9)
no2"=no*a/(a+b)+no2'*b/(a+b) (式10)
此處,「a」為逆波長分散聚合性液晶化合物的份數,「b」為順波長分散聚合性液晶的份數。而且,前述的份數表示莫耳基準的量。
如此,藉由添加具有(式8)所表示的折射率之順波長分散聚合性液晶化合物,逆波長分散聚合性液晶化合物的 慢軸方向以及快軸方向的折射率,如(式9)以及(式10)地變化。其結果,液晶組成物的雙折射△n2"相較於逆波長分散聚合性液晶單體變小,其結果,雙折射△n2"的波長分散相較於雙折射△n變大(第6圖),滿足下述(式11)。
△n(450)/△n(550)>△n2"(450)/△n2"(550)且
△n(650)/△n(550)<△n2"(650)/△n2"(550) (式11)
此處,△n2"(450)表示波長λ=450nm的液晶組成物的雙折射△n2"。而且,△n2"(550)表示波長λ=550nm的液晶組成物的雙折射△n2"。而且,△n2"(650)表示波長λ=650nm的液晶組成物的雙折射△n2"。
尚且,使液晶組成物的雙折射△n的波長分散朝向變大方向變化時,在不損及逆波長分散聚合性液晶的液晶性的範圍,可以添加非液晶化合物(無折射率異方性)的樹脂單體作為添加物單體。前述樹脂單體由於不具有與液晶化合物相異的折射率異方性,即使是在含有逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶組成物中有添加的狀態,於所有方向具有相同的折射率n'。此處,可以選擇具有下述(式12)所示的折射率的樹脂單體。
ne>n'>no (式12)
其次,對控制包含逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶組成物之雙折射△n的波長分散的方法進行說明。如上所述,藉由添加具有滿足(式4)的折射率之添加物單體,使含有逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶組成物之雙折射△n的波長分散變小,藉由添加具有滿足(式8)或(式12)的折 射率之添加物單體,使含有逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶組成物之雙折射△n的波長分散變大。控制此雙折射△n的波長分散的變化之大小,是控制添加物單體的添加量。
例如是,使含有逆波長分散聚合性液晶化合物的 液晶組成物之雙折射△n的波長分散略微變小,可少量添加具有滿足(式4)的折射率之添加物單體。而且,如要使含有逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶組成物之雙折射△n的波長分散更為變小,可進一步添加具有滿足(式4)的折射率之添加物單體。
另一方面,使含有逆波長分散聚合性液晶化合物 的液晶組成物之雙折射△n的波長分散略微變大,可少量添加具有滿足(式8)或(式12)的折射率之添加物單體。而且,如要使含有逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶組成物之雙折射△n的波長分散更為變大,可進一步添加具有滿足(式8)或(式12)的折射率之添加物單體。
而且,上述的說明添加物單體僅添加1種類,但 可以添加複數種滿足(式4)的添加物單體,也可以添加複數種滿足(式8)或(式12)的添加物單體。而且,也可以添加滿足(式4)的添加物單體與滿足(式8)或(式12)的添加物單體兩者。於依此含有添加物單體的液晶組成物中,藉由控制滿足(式4)的添加物單體之添加量與滿足(式8)或(式12)的添加物之添加量,更為細緻地雙折射△n的波長分散之控制成為可能。
(逆波長分散聚合性液晶化合物)
本發明中,逆波長分散聚合性液晶化合物為,調配液晶組成物使其均勻配向時,呈現液晶相,在呈現此液晶相的狀態,以維持液晶相中的分子均勻配向的樣子聚合,成為聚合物的液晶化合物,所得的聚合物顯示逆波長分散的聚合性液晶化合物。
本發明中,逆波長分散聚合性液晶化合物於其分子中具有主鏈液晶質、以及與主鏈液晶質鍵結的側鏈液晶質。於逆波長分散聚合性液晶化合物均勻配向的狀態中,側鏈液晶質與主鏈液晶質以不同的方向配向。因此,於光學異方性層中,主鏈液晶質的光軸與側鏈液晶質的光軸配向為相異的方向。藉由如此的配向,前述光學異方性層的雙折射△nL'可呈現逆波長分散特性。此處,△nL'表示由本發明的液晶組成物硬化而成的光學異方性層的雙折射。
作為逆波長分散聚合性液晶化合物的例子,可例舉下述式(I)所示的化合物(以下有稱為「化合物(I)」的情形)。
逆波長分散聚合性液晶化合物為化合物(I)的情形,基-Y3-A2-Y1-A1-Y2-A3-Y4-為主鏈液晶質,另一方面,基>A1-C(Q1)=NM(Ax)Ay為側鏈液晶質,基A1影響主鏈液晶質以 及側鏈液晶質兩者的性質。
式中,Y1~Y6個別獨立表示化學的單鍵、-O-、-S-、 -O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-NR1-C(=O)-、-C(=O)-NR1-、-O-C(=O)-NR1-、-NR1-C(=O)-O-、-NR1-C(=O)-NR1-、-O-NR1-或-NR1-O-。
此處,R1表示氫原子或碳數1~6的烷基。
作為R1的碳數1~6的烷基,例如是可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、正己基等。
作為R1,較佳為氫原子或碳數1~4的烷基。
這些之中,Y1~Y6較佳個別獨立為化學單鍵、-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-或-O-C(=O)-O-。
G1、G2個別獨立表示可具有取代基的碳數1~20的二價脂肪族基。
作為碳數1~20的二價脂肪族基,可舉出具有鏈狀結構的脂肪族基;飽和環狀烴基(cycloalkane)結構、不飽和環狀烴基(cycloalkene)結構等的具有脂環式結構的脂肪族基等。
作為其取代基,可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等的鹵素原子;甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、正己氧基等的碳數1~6的烷氧基,較佳為氟原子、甲氧基、乙氧基。
而且,於該脂肪族基可間隔存在有-O-、-S-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-NR2-C(=O)-、-C(=O)-NR2-、-NR2-或-C(=O)-(但是不包含-O-或-S-個別2個以上鄰 接而間隔存在的情形)。
這些之中,較佳為-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-或-C(=O)-。
此處,R2與前述R1相同,表示氫原子或碳數1~6的烷基,較佳為氫原子或甲基。
作為有這些基間隔存在的脂肪族基的具體例,可舉出-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-S-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-C(=O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(=O)-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(=O)-O-CH2-、-CH2-O-C(=O)-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-NR2-C(=O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(=O)-NR2-CH2-、-CH2-NR2-CH2-CH2-、-CH2-C(=O)-CH2-等。
這些之中,由更好地表現本發明所希望的效果之觀點,G1、G2較佳個別獨立表示碳數1~20的伸烷基、碳數2~20的伸烯基等的具有鏈狀結構的脂肪族基,更佳為亞甲基、伸乙基、三亞甲基、伸丙基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、八亞甲基等的碳數1~12的伸烷基,特佳為四亞甲基〔-(CH2)4-〕以及六亞甲基〔-(CH2)6-〕。
Z1、Z2個別獨立表示可被鹵素原子取代的碳數2~10的烯基。
作為該烯基的碳數,較佳為2~6。作為Z1以及Z2的烯基的取代基之鹵素原子,可舉出氟原子、氯原子、溴原子等,較佳為氯原子。
作為Z1以及Z2的碳數2~10的烯基的具體例,可舉出CH2=CH-、CH2=C(CH3)-、CH2=CH-CH2-、CH3-CH=CH-、CH2=CH-CH2-CH2-、CH2=C(CH3)-CH2-CH2-、(CH3)2C=CH- CH2-、(CH3)2C=CH-CH2-CH2-、CH2=C(Cl)-、CH2=C(CH3)-CH2-、CH3-CH=CH-CH2-等。
其中,作為Z1以及Z2,由更好地表現本發明所希望的效果之觀點,較佳個別獨立為CH2=CH-、CH2=C(CH3)-、CH2=C(Cl)-、CH2=CH-CH2-、CH2=C(CH3)-CH2-或CH2=C(CH3)-CH2-CH2-,更佳為CH2=CH-、CH2=C(CH3)-或CH2=C(Cl)-,再更佳為CH2=CH-。
Ax表示具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數2~30的有機基。
於本發明中,「芳香環」是指:具有依循休克爾(Huckel)法則的廣義芳香族性的環狀結構,以及硫、氧、氮等的雜原子之孤立電子參與至π電子系而顯示芳香族性的環狀結構。此處,具有依循休克爾法則的廣義芳香族性的環狀結構,是指具有(4n+2)個π電子的環狀共軛結構。而且作為具有雜原子之孤立電子對參與至π電子系而顯示芳香族性的環狀結構之化合物的例子,可舉出噻吩、呋喃、苯幷噻唑等。
Ax之具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數2~30的有機基,可為具有複數個芳香環者,亦可為具有芳香族烴環以及芳香族雜環者。
作為前述芳香族烴環,可舉出苯環、萘環、蒽環。作為前述芳香族雜環,可舉出吡咯環(pyrrole)、呋喃環(furan)、噻吩環(thiophene)、吡啶環(pyridine)、噠嗪環(pyridazine)、嘧啶環(pyrimidine)、吡嗪環(pyrazine)、吡唑環(pyrazole)、咪唑 環、噁唑環(oxazole)、噻唑環(thiazole)等的單環的芳香族雜環;苯幷噻唑環(benzothiazole)、苯幷噁唑環(benzoxazole)、喹啉環(quinoline)、酞嗪環(phthalazine)、苯幷咪唑環(benzoimidazole)、苯幷吡唑環(benzopyrazole)、苯幷呋喃環(benzofuran)、苯幷噻吩環(benzothiophene)等的縮合環的芳香族雜環等。
Ax所具有的芳香環可具有取代基。這些取代基可舉出氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等的碳數2~6的烯基;三氟甲基等的碳數1~6的鹵化烷基;二甲基胺基等的取代胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的碳數1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;-C(=O)-R4;-C(=O)-OR4;-SO2R4等。此處R4為碳數1~6的烷基或碳數6~14的芳基。
而且,Ax所具有的芳香環可具有複數個相同或相異的取代基,也可以由相鄰的2個取代基共同鍵結而形成環。所形成的環可為單環,可為縮合多環。
而且,Ax的碳數2~30的有機基的「碳數」,是表示不含取代基的碳原子之有機基全體的總碳數(後述的Ay亦相同)。
作為Ax之具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數2~30的有機基,可舉出芳香族烴環基;芳香族雜環基;具有選自芳香族烴環基以及芳香族雜環基所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數3~30的烷基;具有選自芳香族烴環基以及芳香族雜環基所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數4~30的烯基;具有選 自芳香族烴環基以及芳香族雜環基所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數4~30的炔基等。
Ay表示氫原子、可具有取代基的碳數1~12的烷基、可具有取代基的碳數2~12的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、-C(=O)-R3、-SO2-R6、或具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數2~30的有機基。
作為Ay之可具有取代基的碳數1~12的烷基之碳數1~12的烷基,可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等。
作為Ay之可具有取代基的碳數1~12的烷基的取代基,可舉出氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;二甲基胺基等的取代胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的碳數1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;環丙基、環戊基、環己基等的碳數3~8的環烷基;-C(=O)-R4;-C(=O)-OR4;-SO2R4等。此處R4與前述相同含意。
作為Ay之可具有取代基的碳數2~12的烯基之碳數2~12的烯基,可舉出乙烯基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、戊烯基等。
作為Ay之可具有取代基的碳數3~12的環烷基之碳數3~12的環烷基,可舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環辛基等。
作為Ay之可具有取代基的碳數2~12的烯基以及 可具有取代基的碳數3~12的環烷基的取代基,可舉出氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;二甲基胺基等的取代胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的碳數1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;環丙基、環戊基、環己基等的碳數3~8的環烷基;-C(=O)-R4;-C(=O)-OR4;-SO2R4等。此處R4與前述相同含意。
於Ay之-C(=O)-R3所表示的基中,R3表示可具有取代基的碳數1~12的烷基,可具有取代基的碳數2~12的烯基,可具有取代基的碳數3~12的環烷基。作為這些的具體例,可舉出與作為前述Ay之可具有取代基的碳數1~12的烷基,可具有取代基的碳數2~12的烯基,可具有取代基的碳數3~12的環烷基之例所列舉者相同者。
於Ay之-SO2-R6所表示的基中,R6表示碳數1~12的烷基,碳數2~12的烯基,苯基、4-甲基苯基。
作為R6之碳數1~12的烷基、以及碳數2~12的烯基的具體例,可舉出與作為前述Ay之碳數1~12的烷基,碳數2~12的烯基之例所舉出者相同者。
前述Ax及Ay所具有的芳香環可具有取代基。而且,前述Ax及Ay也可共同形成環。
作為Ay之具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數2~30的有機基,可舉出與前述Ax所例示者相同者。
而且,Ay所具有的芳香環可於任意位置具有取代基。作為此種取代基,可舉出與作為前述Ax所具有的芳香環的而列舉 者相同者。
Ax及Ay所具有的芳香環的具體例如下所示。但 是,於本發明中,Ax及Ay所具有的芳香環並不限定為以下所示者。尚且,下述化合物中[-]表示芳香環的結合鍵(以下相同)。
上述式中,E表示NR5、氧原子或硫原子。其中R5表示氫原子;或甲基、乙基等的碳數1~6的烷基。
上述式中,X、Y、Z個別獨立表示NR5、氧原子、硫原子、-SO-或-SO2-(但是,不包括氧原子、硫原子、-SO-或-SO2-個別鄰接的情形)。R5與前述表示相同的含意。
Ax及Ay所具有的芳香環,在上述芳香環中,較佳為下述者。
Ax及Ay所具有的芳香環,特佳為下述者。
而且,Ax及Ay也可共同形成環。其中,較佳為形成可具有取代基的碳數4~30的不飽和雜環、或碳數6~30的不飽和碳環。
作為碳數4~30的不飽和雜環、碳數6~30的不飽和碳環並沒有特別的限制,可具有芳香族性亦可不具有芳香族性。例如是可舉出下述所示的環。尚且,下述所示的環,是表示作為式(1)中的
所表示的部分。
式中,X、Y、Z表示與前述相同的含意。 而且,這些的環可具有取代基。作為取代基,可舉出鹵素原子、氰基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、硝基、-C(=O)-R4;-C(=O)-OR4;-SO2R4等。此處R4與前述相同含意。
Ax及Ay所含有的π電子總數,由更好地表現本發 明所希望的效果之觀點,較佳為4以上24以下,更佳為6以上18以下。
作為Ax及Ay的較佳組合,可舉出Ax為碳數4~30 的芳香族基、Ay為氫原子或可具有取代基的烷基之組合,以及 Ax及Ay共同形成不飽和雜環或不飽和碳環者。作為可具有取代基的烷基之取代基,較佳可舉出環烷基、氰基、氟原子等的鹵素原子。
作為更佳的組合,為Ax為下述結構、Ay為氫原子 或可具有取代基的烷基之組合。
作為特佳的組合,為Ax為下述結構、Ay為氫原子或可具有取代基的烷基。作為可具有取代基的烷基之取代基,較佳為環烷基、氰基、氟原子等的鹵素原子之組合。式中,X、Y與前述相同含意。
A1表示可具有取代基的三價芳香族基。作為三價芳香族基,可為三價的碳環式芳香族基,亦可為三價的雜環式芳香族基。由更好地表現本發明的效果之觀點,較佳為三價的碳環式芳香族基,更佳為下述式所示的三價的苯環基或三價的 萘環基。尚且,於下述式中,為了使鍵結狀態明確,方便上記載為取代基Y1、Y2(Y1、Y2與前述相同含意,以下相同)。
其中,作為A1,較佳為下述式(A11)~(A22)所示的基,特佳為式(A11)所示的基。
作為A1之三價的芳香族基可具有的取代基,可舉出與作為前述Ax的芳香族基的取代基所例示者相同者。作為A1,較佳為不具有取代基者。
A2、A3個別獨立表示可具有取代基的碳數6~30的 二價的芳香族基。
A2、A3的芳香族基可為單環者,亦可為多環者。
作為A2、A3的具體例,可舉出下述者。
作為上述A2、A3的具體例而舉出的有機基,可於任意的位置具有取代基。作為該取代基,可舉出鹵素原子、氰基、羥基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、硝基、-C(=O)-OR基等。此處R為碳數1~6的烷基。這些之中,較佳為鹵素原子、烷基、烷氧基。作為鹵素原子較佳為氟原子,作為烷基較佳為甲基、乙基、丙基,作為烷氧基較佳為甲氧基、乙氧基。
這些之中,作為A2、A3,由更好表現本發明所希望的效果之觀點,較佳個別獨立為可具有取代基的、下述式(A23)以及(A24)所表示的基,更佳為可具有取代基的、下述式(A23)所表示的基。
Q1表示氫原子或可具有取代基的碳數1~6的烷基。作為可具有取代基的碳數1~6的烷基,可舉出與前述Ax所例示者相同者。
這些之中,Q1較佳為氫原子或碳數1~6的烷基,更佳為氫原子及甲基。
作為化合物(I)的更具體例,可舉出下述式(I)-1~(I)-3所表示的化合物。
(化合物(I)的製造方法)
化合物(I)例如是能夠以下述所示的反應製造。
(式中,Y1~Y6、G1、G2、Z1、Z2、Ax、Ay、A1~A3、 Q1與前述表示相同含意。)
亦即是,藉由將式(3)所表示的肼化合物(肼化合物(3)),式(4)所表示的羰基化合物(羰基化合物(4)),以〔肼化合物(3):羰基化合物(4)〕的莫耳比為1:2~2:1,較佳為1:1.5~1.5:1的比例反應,可高選擇性且高產率的製造作為目標的式(1)所示的化合物。
於此情形,可添加(±)-10-樟腦磺酸、對甲苯磺 酸等的有機酸;鹽酸、硫酸等的無機酸等的酸觸媒以進行反應。藉由添加酸觸媒而有可能縮短反應時間,提昇產率。相對於羰基化物(4)1莫耳,酸觸媒的添加量通常為0.001~1莫耳。 而且,酸觸媒可直接添加,亦可溶解於適當的溶液而作為溶液添加。
作為此反應所使用的溶劑,只要是對反應惰性 者,沒有特別的限制,例如是可舉出甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第二丁基醇、第三丁基醇、正戊醇(n-pentyl alcohol)、戊基醇(amyl alcohol)等醇系溶劑;二乙醚、四氫呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、1,4-二噁烷、環戊基甲基醚等的醚系溶劑;乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯等的酯系溶劑;苯、甲苯、二甲苯等的芳香族烴系溶劑;正戊烷、正己烷、正庚烷等的脂肪族烴系溶劑;NM-二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮、六甲基磷酸三醯胺等的醯胺系溶劑;二甲基亞碸、環丁碸等的含硫系溶劑;以及這些的2種以上而成的混合溶劑。
這些之中,較佳為醇系溶劑、醚系溶劑以及醇系溶劑與醚系溶劑的混合溶劑。
溶劑的使用量並沒有特別的限定,可考慮所使用 的化合物的種類或反應規模而適當決定,但相對於肼化合物(3)1g,通常為1~100g。
反應為從-10℃至所使用的溶劑的沸點為止的溫度 範圍圓滑的進行。各反應的反應時間依反應規模而定,但通常為數分至數小時。
肼化合物(3)可如下所述的進行製造。
(式中,Ax、Ay表示與前述相同的含意。Xa表示鹵素原子、甲磺醯基氧基、對甲苯磺醯基氧基等的脫離基。)
亦即,將式(2a)所表示的化合物與肼(1)於適當的溶劑中,以(化合物(2a):肼(1))的莫耳比為1:1~1:20、較佳為1:2~1:10進行反應,而能夠得到對應的肼化合物(3a)。進而,將肼化合物(3a)與式(2b)所表示的化合物反應,能得到肼化合物(3)。
作為肼(1),通常使用1水合物者。肼(1)可直接使用市售品。
作為此反應所使用的溶劑,只要是對反應惰性者,沒有特 別的限制,例如是可舉出甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、第二丁基醇、第三丁基醇、正戊醇(n-pentyl alcohol)、戊基醇(amyl alcohol)等醇系溶劑;二乙醚、四氫呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、1,4-二噁烷、環戊基甲基醚等的醚系溶劑;苯、甲苯、二甲苯等的芳香族烴系溶劑;正戊烷、正己烷、正庚烷等的脂肪族烴系溶劑;NM-二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮、六甲基磷酸三醯胺等的醯胺系溶劑;二甲基亞碸、環丁碸等的含硫系溶劑;以及這些的2種以上而成的混合溶劑。
這些之中,較佳為醇系溶劑、醚系溶劑以及醇系溶劑與醚系溶劑的混合溶劑。
溶劑的使用量並沒有特別的限定,可考慮所使用 的化合物的種類或反應規模而適當決定,但相對於肼1g,通常為1~100g。
反應為從-10℃至所使用的溶劑的沸點為止的溫度範圍順暢地進行。各反應的反應時間依反應規模而定,但通常為數分至數小時。
而且,肼化合物(3)如下所述,可使用習知的方 法,藉由將重氮鹽(5)(diazonium salt)還原而製造。
式(5)中,Ax、Ay表示與前述相同的含意。Xb- 為作為相對於重氮鹽的反離子(counter ion)之陰離子。作為Xb-,例如是可舉出六氟磷酸離子、硼氟氫酸離子、氯化物離子、硫酸離子等無機陰離子;聚氟烷基羧酸離子、聚氟烷基磺酸離子、四苯基硼酸離子、芳香族羧酸離子、芳香族磺酸離子等的有機陰離子等。
作為上述反應所使用的還原劑,例如是可舉出金 屬鹽還原劑。
所謂金屬鹽還原劑,一般為含有低原子價金屬的化合物,或是由金屬離子與氫化物源所形成的化合物(請參照「有機合成實驗法手冊」1990年社團法人有機合成化學協會編 丸善股份有限公司發行810頁)。
作為金屬鹽還原劑,例如是可舉出NaAlH4、NaAlHn(OR7)m、LiAlH4、iBu2AlH、LiBH4、NaBH4、SnCl2、CrCl2、TlCl3等。此處m、n個別獨立表示1~3的整數,m+n=4。R7表示碳數1~6的烷基。而且,iBu表示異丁基。
於還原反應中可採用公知的反應條件。例如是可依照日本專利公開第2005-336103號公報,新實驗化學講座1978年丸善股份有限公司發行14卷,實驗化學講座1992年丸善股份有限公司發行20卷等文獻所記載的條件進行反應。
而且,重氮鹽(5)可由苯胺等的化合物依常法製造。
羰基化合物(4)典型的可藉由任意地組合醚鍵(-O-)、酯鍵(-C(=O)-O-、-O-C(=O)-)、碳鍵(-O-C(=O)-O-)以及醯胺鍵(-C(=O)NH-、-NHC(=O)-)的形成反應,將具有 所希望結構的複數公知的化合物適當鍵結或修飾以製造。
醚鍵的形成例如是能夠如下所示的進行。
(i)將式:D1-hal(hal表示鹵素原子。以下相同。)所表示的化合物,與式:D2-OMet(Met為鹼金屬(主要為鈉),以下相同。)所表示的化合物混合並縮合(威廉姆遜合成)。尚且,式中D1與D2表示任意的有機基(以下相同)。
(ii)將式:D1-hal所表示的化合物,與式:D2-OH所表示的化合物,在氫氧化鈉、氫氧化鉀等的鹼存在下,混合並縮合。
(iii)將式:D1-J(J表示環氧基)所表示的化合物,與式:D2-OH所表示的化合物,在氫氧化鈉、氫氧化鉀等的鹼存在下,混合並縮合。
(iv)將式:D1-OFN(OFN表示具有不飽和鍵的基)所表示的化合物,與式:D2-OMet所表示的化合物,在氫氧化鈉、氫氧化鉀等的鹼存在下,混合並加成反應。
(v)將式:D1-hal所表示的化合物,與式:D2-OMet所表示的化合物,在銅或氯化亞銅等的存在下,混合並縮合(烏耳曼縮合)。
酯鍵以及醯胺鍵的形成,例如是可如下所述進行。
(vi)將式:D1-COOH所表示的化合物,與式:D2-OH或D2-NH2所表示的化合物,在脫水縮合劑(NM-二環己基碳二亞胺等)的存在下脫水縮合。
(vii)將式:D1-COOH所表示的化合物與鹵化劑作用,以得到式:D1-CO-hal所表示的化合物,將此與式:D2-OH或 D2-NH2所表示的化合物,在鹼的存在下反應。
(viii)將式:D1-COOH所表示的化合物與酸酐作用以得到混合酸酐,其後將此與式:D2-OH或D2-NH2所表示的化合物反應。
(ix)將式:D1-COOH所表示的化合物,與式:D2-OH或D2-NH2所表示的化合物,在酸觸媒或鹼觸媒的存在下脫水縮合。
更具體而言,例如是在羰基化合物(4)中,前述式(4)中,式:Z2-Y6-G2-Y4-A3-Y2-所表示的基,與式:Z1-Y5-G1-Y3-A2-Y1-所表示的基相同,Y1為Y11-C(=O)-O-所表示的基之化合物(4'),可由以下的反應以製造。
(式中,Y3、Y5、G1、Z1、A1、A2、Q1與前述相同含意。Y11-C(=O)-O-表示構成Y1的基。Y1與前述相同含意。L表示羥基、鹵素原子、甲磺醯基氧基、對甲苯磺醯基氧基等的脫離基。)
於上述反應中,藉由使式(6)所表示的二羥基化 合物(化合物(6))與式(7)所表示的化合物(化合物(7)),以(化合物(6):化合物(7))的莫耳比為1:2~1:4,較佳為1:2~1:3的比例反應,可以高選擇性且高產率的得到目標的化合物(4')。
化合物(7)在式(7)中的L為羥基的化合物(羧 酸)的情形,藉由在1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽、二環己基碳二亞胺等的脫水縮合劑的存在下反應,能夠得到目標物。
相對於化合物(7)1莫耳,脫水縮合劑的使用量通常為1~3莫耳。
而且,化合物(7)在式(7)中的L為鹵素原子 的化合物(酸鹵化物)的情形,藉由在鹼的存在下反應,能夠得到目標物。
作為所使用的鹼,可舉出三乙基胺、吡啶等的有機鹼;氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等的無機鹼。
相對於化合物(7)1莫耳,鹼的使用量通常為1~3莫耳。
化合物化合物(7)在式(7)中的L為甲磺醯基氧基或對甲苯磺醯基氧基(混合酸酐)的情形,與鹵素原子的情形相同。
作為上述反應所使用的溶劑,例如是可舉出氯 仿、二氯甲烷等的氯系溶劑;N-甲基吡咯啶酮、NM-二甲基甲醯胺、NM-二甲基乙醯胺、六甲基磷酸三醯胺等的醯胺系溶液;1,4-二噁烷、環戊基甲醚、四氫呋喃、四氫吡喃、1,3-二氧戊烷等的醚類;二甲基亞碸、環丁碸等的含硫系溶劑;苯、 甲苯、二甲苯等的芳香族烴系溶劑;正戊烷、正己烷、正辛烷等的脂肪族烴系溶劑;環戊烷、環己烷等的脂環式烴系溶劑;以及由這些溶劑2種以上而成的混合溶劑等。
溶劑的使用量並沒有特別的限定,可考慮所使用的化合物的種類或反應規模而適當決定,但相對於二羥基化合物(6)1g,通常為1~50g。
化合物(7)的多數公知化合物,可藉由任意地組 合醚鍵(-O-)、酯鍵(-C(=O)-O-、-O-C(=O)-)、碳鍵(-O-C(=O)-O-)以及醯胺鍵(-C(=O)NH-、-NHC(=O)-)的形成反應,將具有所希望結構的複數公知的化合物適當鍵結或修飾以製造。
於任意的反應中,反應結束後,進行有機合成化 學處理的通常的後處理操作,視需要藉由施行管柱層析法、再結晶法、蒸餾法等的公知的分離或精製手段,能夠將目標物單離。
作為目標的化合物的結構,可藉由NMR頻譜、IR頻譜、質量頻譜等的測定、元素分析等而鑑定。
而且,作為逆波長分散聚合性液晶化合物之例,可舉出下述式(II)所示的化合物(以下亦有僅稱為「化合物(II)」的情形)。
式中Y1W~Y8W個別獨立表示化學單鍵、-O-、-S-、 -O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-NR1w-C(=O)-、-C(=O)-NR1w-、-O-C(=O)-NR1w-、-NR1w-C(=O)-O-、-NR1w-C(=O)-NR1w-、-O-NR1w-或-NR1w-O-。
此處,R1w表示氫原子或碳數1~6的烷基。
作為R1w的碳數1~6的烷基,例如是可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基、正戊基、正己基等。
作為R1w,較佳為氫原子或碳數1~4的烷基。
本發明的聚合性化合物中,Y1w~Y8w較佳個別獨立 為化學單鍵、-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-或-O-C(=O)-O-。
G1w、G2w個別獨立表示可具有取代基的碳數1~20 的二價脂肪族基。
作為碳數1~20的二價脂肪族基,可舉出碳數1~20的伸烷基、碳數2~20的伸烯基等具有鏈狀結構的二價脂肪族基;碳數3~20的環烷二基、碳數4~20的環烯二基、碳數10~30的二價脂環式縮合環基等的二價脂肪族基等。
作為G1w、G2w的二價脂肪族基的取代基,可舉出 氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等的鹵素原子;甲氧基、乙 氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、正己氧基等的碳數1~6的烷氧基,其中,較佳為氟原子、甲氧基、乙氧基。
而且,於該脂肪族基可間隔存在有-O-、-S-、 -O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-O-C(=O)-O-、-NR2w-C(=O)-、-C(=O)-NR2w-、-NR2w-或-C(=O)-,但是不包括-O-或-S-個別2個以上鄰接而間隔存在的情形。此處,R2w與前述R1w相同表示氫原子或碳數1~6的烷基,較佳為氫原子或甲基。
作為間隔存在於前述脂肪族基的基,較佳為-O-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-或-C(=O)-。
作為間隔存在有這些基的脂肪族基的具體例,可 舉出-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-S-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-C(=O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(=O)-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(=O)-O-CH2-、-CH2-O-C(=O)-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-NR2w-C(=O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(=O)-NR2w-CH2-、-CH2-NR2w-CH2-CH2-、-CH2-C(=O)-CH2-等。
這些之中,由更好表現本發明的所希望效果的觀 點,G1w、G2w較佳個別獨立表示碳數1~20的伸烷基、碳數2~20的伸烯基等的具有鏈狀結構的二價脂肪族基,更佳為亞甲基、伸乙基、三亞甲基、伸丙基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、八亞甲基、十亞甲基〔-(CH2)10-〕等的碳數1~12的伸烷基,特佳為四亞甲基〔-(CH2)4-〕以及六亞甲基〔-(CH2)6-〕、八亞甲基〔-(CH2)8-〕以及十亞甲基〔-(CH2)10-〕。
Z1w、Z2w個別獨立表示無取代或被鹵素原子取代 的碳數2~10的烯基。
作為該烯基的碳數,較佳為2~6。作為Z1w以及Z2w的烯基的取代基之鹵素原子,可舉出氟原子、氯原子、溴原子等,較佳為氯原子。
作為Z1w以及Z2w的碳數2~10的烯基的具體例, 可舉出CH2=CH-、CH2=C(CH3)-、CH2=CH-CH2-、CH3-CH=CH-、CH2=CH-CH2-CH2-、CH2=C(CH3)-CH2-CH2-、(CH3)2C=CH-CH2-、(CH3)2C=CH-CH2-CH2-、CH2=C(Cl)-、CH2=C(CH3)-CH2-、CH3-CH=CH-CH2-等。
其中,作為Z1w以及Z2w,由更好表現本發明所希 望的效果的觀點,較佳個別獨立為CH2=CH-、CH2=C(CH3)-、CH2=C(Cl)-、CH2=CH-CH2-、CH2=C(CH3)-CH2-或CH2=C(CH3)-CH2-CH2-,更佳為CH2=CH-、CH2=C(CH3)-或CH2=C(Cl)-,特佳為CH2=CH-。
Axw表示具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環所 組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數2~30的有機基。
Axw之具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環所組 之組群的至少其中之一的芳香環的碳數2~30的有機基,可為具有複數個芳香環者,亦可為具有芳香族烴環以及芳香族雜環者。
作為前述芳香族烴環,可舉出苯環、萘環、蒽環。 作為前述芳香族雜環,可舉出吡咯環(pyrrole)、呋喃環(furan)、噻吩環(thiophene)、吡啶環(pyridine)、噠嗪環(pyridazine)、嘧啶環(pyrimidine)、吡嗪環(pyrazine)、吡唑環(pyrazole)、咪唑 環、噁唑環(oxazole)、噻唑環(thiazole)等的單環的芳香族雜環;苯幷噻唑環(benzothiazole)、苯幷噁唑環(benzoxazole)、喹啉環(quinoline)、酞嗪環(phthalazine)、苯幷咪唑環(benzoimidazole)、苯幷吡唑環(benzopyrazole)、苯幷呋喃環(benzofuran)、苯幷噻吩環(benzothiophene)、噻唑幷吡啶環(thiazolopyridine)、噁唑幷吡啶環(oxazolopyridine)、噻唑幷吡嗪環(thiazolopyrazine)、噁唑幷吡嗪環(oxazolopyrazine)、噻唑幷噠嗪環(thiazolopyridazine)、噁唑幷噠嗪環(oxazolopyridazine)、噻唑幷嘧啶環(thiazolopyrimidine)、噁唑幷嘧啶環(oxazolopyrimidine)等的縮合環的芳香族雜環等。
Axw所具有的芳香環可具有取代基。作為這些取代 基,可舉出氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等的碳數2~6的烯基;三氟甲基等的碳數1~6的鹵化烷基;二甲基胺基等的取代胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的碳數1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;-C(=O)-R5w;-C(=O)-OR5w;-SO2R11w等。此處R5w為碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基或碳數3~12的環烷基,R11w與後述R4w相同,表示碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、苯基或4-甲基苯基。
而且,Axw所具有的芳香環可具有複數個相同或相 異的取代基,相鄰的2個取代基可共同鍵結而形成環。所形成的環可為單環,也可為縮合多環,也可為不飽和環,亦可為飽和環。
而且,Axw的碳數2~30的有機基的「碳數」,是表示不含 取代基的碳原子之有機基全體的總碳數(後述的Ayw亦相同)。
作為Axw之具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環 所組之組群的至少一個的芳香環的碳數2~30的有機基,可舉出芳香族烴環基;芳香族雜環基;具有選自芳香族烴環基以及芳香族雜環基所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數3~30的烷基;具有選自芳香族烴環基以及芳香族雜環基所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數4~30的烯基;具有選自芳香族烴環基以及芳香族雜環基所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數4~30的炔基等。
Axw的較佳具體例如下所示。但是,於本發明中,Axw並不限定為以下所示者。尚且,下述化合物中[-]表示芳香環的結合鍵(以下相同)。
(1)芳香族烴環基
(2)芳香族雜環基
上述式中,Ew為NR6w、氧原子或硫原子。此處R6w表示氫原子;或甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基。
上述式中,Xw、Yw、Zw個別獨立表示NR7w、氧原子、硫原子、-SO-或-SO2-(但是不包含氧原子、硫原子、-SO-或-SO2-個別鄰接的情形)。R7w與前述R6w相同表示氫原子;或甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基。
(上述式中,Xw表示與前述相同的含意。)
(3)具有選自芳香族烴環基以及芳香族雜環基所組之組群的至少其中之一的芳香環的烷基
(4)具有選自芳香族烴環基以及芳香族雜環基所組之組群的至少其中之一的芳香環的烯基
(5)具有選自芳香族烴環基以及芳香族雜環基所組之組群的至少其中之一的芳香環的炔基
上述Axw中,較佳為碳數6~30的芳香族烴基或碳數4~30的芳香族雜環基,更佳為下述所示的任意的基,
再更佳為下述所示的任意的基。
Axw所具有的環可具有取代基。作為這些取代基,可舉出氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基;乙烯基、烯丙基等的碳數2~6的烯基;三氟甲基等的碳數1~6的鹵化烷基;二甲基胺基等的取代胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的碳數1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;-C(=O)-R12w;-C(=O)-OR12w;-SO2R6w等。此處R12w表示甲基、乙基等1~6的烷基;或苯基等的碳數6~14的芳基,其中,較佳為鹵素原子、氰基、碳數1~6的烷基以及碳數1~6的烷氧基。
而且,Axw所具有的環可具有複數個相同或相異的取代基,相鄰的2個取代基也可共同鍵結而形成環。所形成的環可為單環,亦可為縮合多環。
而且,Axw的碳數2~30的有機基的「碳數」,是表示不含取代基的碳原子之有機基全體的總碳數(後述的Ayw亦相同)。
Ayw表示氫原子、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數2~20的炔基、-C(=O)-R3w;-SO2R4w;-C(=S)NH-R9w或具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數2~30的有機基。此處,R3w表示可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、碳數5~12的芳香族烴基,R4w表示碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、苯基或4-甲基苯基,R9w表示可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數5~20的芳香族基。
作為Ayw的可具有取代基的碳數1~20的烷基之碳數1~20的烷基,可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、1-甲基戊基、1-乙基戊基、第二丁基、第三丁基、正戊基、異戊基、新戊基、正己基、異己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基等。作為可具有取代基的碳數1~20 的烷基之碳數,較佳為1~12,更佳為4~10。
作為Ayw的可具有取代基的碳數2~20的烯基之碳數2~20的烯基,可舉出乙烯基、丙烯基、異丙烯基、丁烯基、異丁烯基、戊烯基、異戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、癸烯基、十一烯基、十二烯基、十三烯基、十四烯基、十五烯基、十六烯基、十七烯基、十八烯基、十九烯基、二十烯基等。
可具有取代基的碳數2~20的烯基之碳數,較佳為2~12。
作為Ayw的可具有取代基的碳數3~20的環烷基之碳數3~12的環烷基,可舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環辛基等。
作為Ayw的可具有取代基的碳數2~20的炔基之碳數2~20的炔基,可舉出乙炔基、丙炔基、2-丙炔基(propargyl group)、丁炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、戊炔基、2-戊炔基、己炔基、5-己炔基、庚炔基、辛炔基、2-辛炔基、壬炔基、癸炔基、7-癸炔基等。
作為Ayw之可具有取代基的碳數1~20的烷基以及可具有取代基的碳數1~20的烷基之取代基,可舉出氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;二甲基胺基等的取代胺基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基、丁氧基等的碳數1~20的烷氧基;甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基等的以碳數1~12的烷氧基取代的碳數1~12的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;環丙基、環戊基、環己基等的碳數3~8的環烷基;環戊基氧基、環己基氧基等的碳數3~8環烷基氧基;四氫呋喃基、四氫吡喃基、二氧戊烷基、二噁烷基等的碳數2~12的環狀醚基;苯氧基、萘氧基 等的碳數6~14的芳氧基;三氟甲基、五氟乙基、-CH2CF3等的至少被1個氟原子取代的碳數1~12的氟烷基;苯幷糠基;苯幷吡喃基;苯幷二氧戊烷基(benzodioxolyl group);苯幷二噁烷基;-C(=O)-R13w;-C(=O)-OR13w;-SO2R8w;-SR10w;以-SR10w取代的碳數1~12的烷氧基;羥基等。此處,R13w及R10w個別獨立表示碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、碳數3~12的環烷基或碳數6~12的芳香族烴基,R8w與前述R4w相同的表示碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、苯基或4-甲基苯基。
作為Ayw之可具有取代基的碳數3~12的環烷基之取代基,可舉出氟原子、氯原子等鹵素原子;氰基;二甲基胺基等的取代胺基;甲基、乙基、丙基等的碳數1~6的烷基;甲氧基、乙氧基、異丙氧基等的碳數1~6的烷氧基;硝基;苯基、萘基等的芳基;環丙基、環戊基、環己基等的碳數3~8的環烷基;-C(=O)-R7w;-C(=O)-OR7w;-SO2R8w;羥基等。此處,R7w及R8w與前述表示相同含意。
作為Ayw之可具有取代基的碳數2~20的炔基之取代基,可舉出與可具有取代基的碳數1~20的烷基以及可具有取代基的碳數2~20的烯基之取代基相同的取代基。
於Ayw之-C(=O)-R3w所表示的基中,R3w表示可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數5~12的芳香族烴基。作為這些的具體例,可舉出與作為前述Ayw之可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基的例子 而列舉者相同者。
於Ayw之-SO2R4w所表示的基中,R4w表示表示碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基、苯基或4-甲基苯基。
R4w之碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基的具體例,可舉出與作為前述Ayw之碳數1~20的烷基、碳數2~20的烯基的例子而列舉者相同者。
作為Ayw之具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數2~30的有機基,可舉出與前述Axw所例示者相同者。
這些之中,作為Ayw較佳為氫原子、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數2~20的炔基、-C(=O)-R3w;-SO2R4w;或具有選自芳香族烴環以及芳香族雜環所組之組群的至少其中之一的芳香環的碳數2~30的有機基,更佳為氫原子、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數2~20的烯基、可具有取代基的碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數2~20的炔基、可具有取代基的碳數6~12的芳香族烴基、可具有取代基的碳數3~9的芳香族雜環基、-C(=O)-R3w;-SO2R4w。此處,R3w、R4w與前述表示相同含意。
作為Ayw之可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數1~20的烷基以及可具有取代基的碳數2~20的炔基之取代基,較佳為鹵素原子、氰基、碳數1~20的烷氧基、以碳數1~12的烷氧基取代的碳數1~12的烷氧基、苯基、 環己基、碳數2~12的環狀醚基、碳數6~14的芳基氧基、羥基、苯幷二噁烷基、芳基磺酸基、4-甲基苯基磺酸基、苯甲醯基、-SR10w。此處,R10w與前述表示相同含意。
作為Ayw之可具有取代基之碳數3~12的環烷基、可具有取代基的碳數6~12的芳香族烴基以及可具有的取代基的碳數3~9的芳香族雜環之取代基,較佳為氟原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、氰基。
而且,Axw與Ayw可共同形成環。作為該環,可舉 出可具有取代基的碳數4~30的不飽和雜環、碳數6~30的不飽和碳環。
作為前述碳數4~30的不飽和雜環、碳數6~30的 不飽和碳環,並沒有特別的限制,可具有芳香族性亦可不具有芳香族性。例如是可舉出下述所示的環。尚且,下述所示的環,是表示作為式(11)中的
所表示的部分。
(式中,Xw、Yw、Zw表示與前述相同的含意。)
而且,這些的環可具有取代基。作為該取代基,可舉出與作為Axw所具有的芳香環之取代基所例示者相同者。
Axw及Ayw所含有的π電子總數,由更好表現本發明所希望的效果的觀點,較佳為4以上24以下,更佳為6以上20以下,再更佳為6以上18以下。
作為Axw及Ayw的較佳組合,可舉出(α)Axw為碳數4~30的芳香族烴基或芳香族雜環基,Ay為氫原子、碳數3~8的環烷基、可具有(鹵素原子、氰 基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基或碳數3~8的環烷基)作為取代基的碳數6~12的芳香族烴基、可具有(鹵素原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、氰基)作為取代基的碳數3~9的芳香族雜環基、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數1~20的烯基、可具有取代基的碳數2~20的炔基,作為該取代基,為任意的鹵素原子、氰基、碳數1~20的烷氧基、被碳數1~12的烷氧基取代的碳數1~12的烷氧基、苯基、環己基、碳數2~12的環狀醚基、碳數6~14的芳基氧基、羥基、苯幷二噁烷基、苯磺基、苯甲醯基、-SR10w之組合,以及,(β)Axw及Ayw共同形成不飽和雜環或不飽和碳環者。此處,R10w與前述含意相同。
作為Axw及Ayw的更佳組合, 可舉出(γ)Axw為具有下述結構的基的其中之一,Ayw為氫原子、碳數3~8的環烷基、可具有(鹵素原子、氰基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基或碳數3~8的環烷基)作為取代基的碳數6~12的芳香族烴基、可具有(鹵素原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、氰基)作為取代基的碳數3~9的芳香族雜環基、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數1~20的烯基、可具有取代基的碳數2~20的炔基,作為該取代基,為任意的鹵素原子、氰基、碳數1~20的烷氧基、被碳數1~12的烷氧基取代的碳數1~12的烷氧基、苯基、環己基、碳數2~12的環狀醚基、碳數6~14的芳基氧基、羥基、苯幷二噁烷基、苯磺基、苯甲醯基、-SR10w之組合。此處,R10w與前述含意相同。
(式中,Xw、Yw表示與前述相同的含意。)
作為Axw及Ayw的特佳組合,可舉出
(δ)Axw為具有下述結構的基的其中之一,Ayw為氫原子、碳數3~8的環烷基、可具有(鹵素原子、氰基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基或碳數3~8的環烷基)作為取代基的碳數6~12的芳香族烴基、可具有(鹵素原子、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、氰基)作為取代基的碳數3~9的芳香族雜環基、可具有取代基的碳數1~20的烷基、可具有取代基的碳數1~20的烯基、可具有取代基的碳數2~20的炔基,作為該取代基,為任意的鹵素原子、氰基、碳數1~20的烷氧基、被碳數1~12的烷氧基取代的碳數1~12的烷氧基、苯基、環己基、碳數2~12的環狀醚基、碳數6~14的芳基氧基、羥基、苯幷二 噁烷基(benzodioxanyl)、苯磺基、苯甲醯基、~SR10w之組合。下述式中,Xw表示與前述相同含意。此處,R10w與前述含意相同。
A1w表示可具有取代基的三價芳香族基。作為三價芳香族基,可為三價的碳環式芳香族基,亦可為三價的雜環式芳香族基。由更好表現本發明效果之觀點,較佳為三價的碳環式芳香族基,更佳為三價的苯環基或三價的萘環基,再更佳為下述式所示的三價的苯環基或三價的萘環基。
尚且,於下述式中,為了使鍵結狀態明確,方便上記載為取代基Y1w、Y2w(Y1w、Y2w與前述相同含意,以下相同)。
這些之中,作為A1w,較佳為下述式(Aw11)~(Aw25)所表示的基,更佳為式(Aw11)、(Aw13)、(Aw15)、(Aw19)、(Aw23)所表示的基,特佳為式(Aw11)、(Aw23)所表示的基。
作為A1w之可具有取代基的三價的芳香族基,可舉出與作為前述Axw的芳香族基的取代基所例示者相同者。作為A1w,較佳不具有取代基。
A2w、A3w個別獨立為可具有取代基的碳數3~30的 二價脂環式烴基。
作為碳數3~30的二價脂環式烴基,可舉出碳數3~30的環烷二基、碳數10~30的二價脂環式縮合環基。
作為碳數3~30的環烷二基,可舉出環丙烷二基;環丁烷-1,2-二基、環丁烷-1,3-二基等的環丁烷二基;環戊烷-1,2-二基、環戊烷-1,3-二基等的環戊烷二基;環己烷-1,2-二基、環己烷-1,3-二基、環己烷-1,4-二基等的環己烷二基;環庚烷-1,2-二基、環庚烷-1,3-二基、環庚烷-1,4-二基等的環庚烷二基;環辛烷-1,2-二基、環辛烷-1,3-二基、環辛烷-1,4-二基、環辛烷-1,5-二基等的環辛烷二基;環癸烷-1,2-二基、環癸烷-1,3-二基、環癸烷-1,4-二基、環癸烷-1,5-二基等的環癸烷二基;環十二烷-1,2-二基、環十二烷-1,3-二基、環十二烷-1,4-二基、環十二烷-1,5-二基等的環十二烷二基;環十四烷-1,2-二基、環十四烷-1,3-二基、環十四烷-1,4-二基、環十四烷-1,5-二基、環十四烷-1,7-二基等的環十四烷二基;環二十烷-1,2-二基、環二十烷-1,10-二基等的環二十烷二基等。
作為碳數10~30的二價的脂環式縮合環基,可舉出十氫化萘-2,5-二基、十氫化萘-2,7-二基等的十氫化萘二基;金剛烷-1,2-二基、金剛烷-1,3-二基等的金剛烷二基;雙環[2.2.1]庚烷-2,3-二基、雙環[2.2.1]庚烷-2,5-二基、雙環[2.2.1]庚烷-2,6-二基等的雙環[2.2.1]庚烷二基等。
這些的二價脂環式烴基,可具有任意位置的取代基。作為取代基,可舉出與作為前述Axw的芳香族基的取代基所例示者相同者。
這些之中,作為A2w、A3w,較佳為碳數3~12的二 價的脂環式烴基,更佳為碳數3~12的環烷二基,再更佳為下述式(Aw31)~(Aw34)
所表示的基,特佳為前述式(Aw32)所表示的基。 前述碳數3~30的二價的脂環式烴基,基於與Y1w、Y3w(或Y2w、Y4w)鍵結的碳原子的立體配置的不同,可存在順式、反式的立體異構體。例如是,以環己基-1,4-二基的情形,如下述式的可存在順式的異構體(Aw32a)與反式的異構體(Aw32b)。
於本發明中,可為順式或可為反式,或是亦可為順式與反式的異構體混合物,但考慮到使配向性良好,較佳為順式或反式,更佳為反式。
A4w、A5w個別獨立表示可具有取代基、碳數6~30的二價芳香族基。
A4w、A5w的芳香族基可為單環,亦可為多環。
作為A4w、A5w的較佳具體例,可舉出下述者。
上述A4w、A5w的二價的芳香族基,可具有任意位 置的取代基。作為該取代基,可舉出鹵素原子、氰基、羥基、碳數1~6的烷基、碳數1~6的烷氧基、硝基、-C(=O)-OR14w基等。此處R14w為碳數1~6的烷基。其中,較佳為鹵素原子、碳數1~6的烷基、烷氧基。而且,更佳為氟原子作為鹵素原子,甲基、乙基、丙基作為碳數1~6的烷基,甲氧基、乙氧基作為烷氧基。
這些之中,由更好表現本發明所希望的效果的觀 點,A4w、A5w更佳個別獨立為可具有取代基的、下述式(Aw41)、(Aw42)、(Aw43)所表示的基,特佳為可具有取代基、式(Aw41)所表示的基。
Q1w表示氫原子、可具有取代基的碳數1~6的烷基。
作為可具有取代基的碳數1~6的烷基,可舉出與前述Axw所例示者相同者。
這些之中,Q1w較佳為氫原子或碳數1~6的烷基,更佳為氫原子或甲基。
化合物(II)可藉由與前述的化合物(I)相同的方法而得到。
(添加物單體)
本發明的添加物單體,為可加入包含逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶組成物中,並可以與逆波長分散聚合性液晶化合物聚合或交聯的化合物。
液晶組成物包含作為添加物單體的添加物單體A 或添加物單體B。可僅使用添加物單體A以及添加物單體B的其中之一,亦可組合兩者使用。
於逆波長分散聚合性液晶化合物中分散有添加物單體A時,在波長λ=380nm至780nm的範圍,添加物單體A滿足下述式(i)。
於逆波長分散聚合性液晶化合物中分散有添加物單體B時,在波長λ=380nm至780nm的範圍,添加物單體B滿足下述式(ii)。
ne>nea且no<noa 式(i)
ne<neb且no>nob 式(ii)
於前述式(i)與式(ii)中,ne表示逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向的折射率,而且no表示逆波長分散聚合性液晶化合物的快軸方向的折射率。進而,nea表示分散於逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體A的ne方向的折射率,而且,noa表示分散於逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體A的no方向的折射率,進而,neb表示分散於逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體B的ne方向的折射率,而且,nob表示分散於逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體B的no方向的折射率。
由使用(式4)至(式12)的前述說明可知,滿足式(i)的包含添加單體A的液晶組成物之雙折射△n,比逆波長分散聚合性液晶化合物的之雙折射△n小。因此,包含添加單體A的液晶組成物之雙折射△n的波長分散,能夠比逆波長分散聚合性液晶化合物的之雙折射△n的波長分散大。
而且,滿足式(ii)的包含添加單體B的液晶組成物之雙折射△n,比逆波長分散聚合性液晶化合物的之雙折射△n大。因此,包含添加單體B的液晶組成物之雙折射△n的波長分散,能夠比逆波長分散聚合性液晶化合物的之雙折射△n的波長分散小。
因此,藉由控制液晶組成物中的添加物單體A以及添加物單體B的量,能夠控制液晶組成物的波長分散的大小。
而且,添加物單體A的折射率nea及noa以及添加物單體B的折射率neb及nob,與前述(式4)至(式12)的折射率的對應,如下所述。
添加物單體A的折射率nea對應(式8)的折射率ne2'或(式12)的折射率n',添加物單體A的折射率noa對應(式8)的折射率no2'或(式12)的折射率n'。
而且,添加物單體B的折射率neb對應(式4)的折射率ne1',添加物單體B的折射率nob對應(式4)的折射率no1'。
如同前述,式(i)與式(ii)的折射率nea、noa、neb以及nob,為於逆波長分散聚合性液晶化合物中分散有添加物單體A或B時的折射率。此折射率並非必須在逆波長分散聚合性液晶化合物中分散有添加物單體A或B的狀態進行測定。在判明逆波長分散聚合性液晶化合物中分散有添加物單體A或B的狀態之逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向以及快軸方向以及添加物單體A或B的快軸方向或慢軸方向之情形,亦可以由未分散於逆波長分散聚合性液晶化合物的添加物單體A或B測定前述添加物單體A的折射率nea、noa, 以及測定添加物單體B的的折射率neb、nob。例如是,使用液晶化合物作為添加物單體A、B的情形,通常液晶化合物的慢軸方向與逆波長分散聚合性化合物的慢軸方向於液晶組成物中平行。因此,依此判明液晶組成物中的慢軸方向的情形,由未分散於逆波長分散聚合性液晶化合物的添加物單體A或B所測定的添加物單體A或B的折射率,可求得前述折射率nea、noa、neb以及nob。
添加物單體B的情形,只要是滿足式(ii)的單體就沒有特別的限制,可舉出順波長分散聚合性液晶化合物者,特別是可舉出BASF公司製聚合性液晶化合物LC1057,下述化合物(2)等。
添加物單體A的情形,只要是滿足式(i)的單體就沒有特別的限制,可使用順波長分散聚合性液晶化合物或非液晶化合物(不具折射率向異性)的樹脂單體,具體而言,可舉出下述化合物(3)等。
相對於逆波長分散聚合性液晶化合物的添加物單體的量比,能夠因應雙折射△n的波長分散的變化的大小之控制的必要性而變化,但通常相對於逆波長分散聚合性液晶化合物100重量份,添加物單體較佳為1重量份以上100重量份以下,更佳為5重量份以上50重量份以下。
化合物(3)
(液晶組成物的其他成分,具有光學異方性層的相位差板的製造方法。)
接著,對本發明的使用有逆波長分散聚合性液晶化合物的相位差板的製造方法進行說明。關於其手段有種種考量,但以下方法簡便:於支撐體上塗佈包含逆波長分散聚合性液晶相化合物以及添加物單體A或B的液晶組成物而成的溶液,並藉由曝光而硬化。依此,由於能夠於支撐體上形成光學異方性層,而能夠得到具備此光學異方性層的相位差板。
溶液除了上述逆波長分散聚合性液晶化合物、添加物單體A及B以及溶劑以外,可含有對掌劑、光聚合起始劑、熱聚合起始劑、敏化劑、鏈移動劑、多官能單體或寡聚物、樹脂、界面活性劑、儲藏穩定劑、密接提昇劑等其他必要材料。
這些可在不使該液晶組成物失去活性的範圍且不損及波長分散特性的範圍內添加。
作為溶劑,例如是可舉出環戊烷、環己烷、乙基纖維素乙酸酯、丁基纖維素乙酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、1,3-二環氧乙烷、二乙二醇二甲基醚、乙基苯、乙二醇二乙基醚、二甲苯、乙基纖維素、甲基正戊基酮、丙二醇單乙基醚、甲苯、甲基乙基酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、異丙基醇、丁醇、異丁基酮、石油系溶劑等,這些可單獨亦可混合使用。
相對於逆波長分散聚合性液晶化合物100重量份,溶劑可以100重量份~1000重量份,較佳150重量份~600重量份的量使用。
作為光聚合起始劑,可使用作為光聚合起始劑, 例如是可舉出4-苯氧基二氯苯乙酮、4-第三丁基-二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1-(4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環己基苯基酮、二甲基-1[4-(甲基硫醇)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁烷-1-酮等的苯乙酮系光聚合起始劑,苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻異丙基醚、苯偶姻二甲基縮酮等的苯偶姻系光聚合起始劑,二苯基酮、苯甲醯基苯甲酸、苯甲醯基苯甲酸甲酯、4-苯基二苯基酮、羥基二苯基酮、丙烯醯化二苯基酮、4-苯甲醯基-4'-甲基二苯基硫化物等的二苯基酮系光聚合起始劑,噻噸酮、2-氯噻噸酮、二甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2,4-異丙基噻噸酮等的噻噸酮系光聚合起始劑,2,4,6-三氯-s-三嗪、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-向日葵基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-苯乙烯基-s-三嗪、2-(萘-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-甲氧基-萘-1-基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2,4-三氯甲基-(向日葵基)-6-三嗪、2,4-三氯甲基(4'-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪等的三嗪系光聚合起始劑,硼酸鹽系光聚合起始劑、卡唑系光聚合起始劑、咪唑系光聚合起始劑等。
相對於逆波長分散聚合性液晶化合物100重量份,光聚合起始劑可以0.1重量份~30重量份,較佳0.5重量份~10重量份的量使用。
上述光聚合起始劑可單獨或混合2種以上使用, 但亦可併用作為敏化劑的α-醯氧基酯、醯基膦氧化物、甲基苯基乙醛酸酯、二苯甲醯、9,10-菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌、4,4'-二乙基二苯酞內酯、3,3',4,4'-四(第三丁基過氧羰基)二苯基酮、4,4'-二乙基胺基二苯基酮等的化合物。
相對於逆波長分散聚合性液晶化合物100重量份,敏化劑可以0.1~60重量份的量含有。
進而於含有逆波長分散聚合性液晶化合物的溶液 中,可含有作為鏈移動劑而產生作用的多官能硫醇。
多官能硫醇可使用具有2個以上硫醇基的化合物。作為多官能硫醇,例如是可舉出己烷二硫醇、癸烷二硫醇、1,4-丁烷二醇雙硫丙酸酯、1,4-丁烷二醇雙硫甘醇酸酯、乙二醇雙硫甘醇酸酯、乙二醇雙硫丙酸酯、三羥甲基丙烷參硫甘醇酸酯、三羥甲基丙烷參硫丙酸酯、三羥甲基丙烷參(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇肆硫甘醇酸酯、季戊四醇肆硫丙酸酯、三巰基丙酸參(2-羥基乙基)異氰尿酸酯、1,4-二甲基巰基苯、2,4,6-三巰基-s-三嗪、2-(NM-二丁基胺基)-4,6-二巰基-s-三嗪等。這些的多官能硫醇可1種或混合2種以上使用。
相對於逆波長分散聚合性液晶化合物100重量份,多官能硫醇可以0.2~150重量份,較佳0.2~100重量份的量使用。
作為界面活性劑,例如是可舉出聚氧基伸乙基烷 基醚硫酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物的鹼鹽、烷基萘磺酸鈉、烷基二苯基醚二磺酸鈉、月桂基硫酸單乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、硬脂酸單乙醇胺、硬脂酸鈉、月桂基硫酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物的單乙醇胺、聚氧基伸乙基烷基醚磷酸酯等的陰離子性界面活性劑;聚氧基伸乙基油烯基醚、聚氧基伸乙基月桂基醚、聚氧基伸乙基壬基苯基醚、聚氧基伸乙基烷基醚磷酸酯、聚氧基伸乙基山梨醇酐單硬脂酸酯、聚乙二醇單月桂酯等的非離子性界面活性劑;烷基4級銨鹽或這些的環氧乙烷加成物等的陽離子性界面活性劑;烷基二甲基胺基甜菜鹼等的烷基甜菜鹼、烷基咪唑啉等的兩性界面活性劑,這些可單獨使用或2種以上混合使用。
進而,為了使包含逆波長分散聚合性液晶化合物 的溶液的經時黏度穩定化,可含有儲藏穩定劑。作為儲藏穩定劑,例如是可舉出苄基三甲基氯化物、二乙基羥基胺等四級銨氯化物、乳酸、草酸等的有機酸及其甲基醚、第三丁基鄰苯二酚、四乙基膦、四苯基膦等的有機膦、亞磷酸鹽等。相對於逆波長分散聚合性液晶化合物100重量份,儲藏穩定劑可以0.1~10重量份的量含有。
而且,於包含逆波長分散聚合性液晶化合物的溶 液中,為了提高與支撐體的密接性,可含有矽烷耦合劑等的密接提昇劑。
作為矽烷耦合劑,可舉出以乙烯基參(β-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷等的乙烯基矽烷類,γ-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等的(甲基)丙烯醯基 矽烷類,β-(3,4-乙氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-乙氧基環己基)甲基三甲氧基矽烷、β-(3,4-乙氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-乙氧基環己基)甲基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等的環氧基矽烷類,N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β(胺基乙基)γ-胺基丙基甲基二乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-γ-胺基丙基三乙氧基矽烷等的胺基矽烷類,γ-巰基丙基三甲氧基矽烷、γ-巰基丙基三乙氧基矽烷等的硫矽烷類等。
相對於逆波長分散聚合性液晶化合物100重量份,矽烷耦合劑可以0.01~100重量份的量含有。
其次,將此溶液塗佈於支撐體上。此時,於支撐 體表面視需要而施加配向處理。塗佈可適用旋轉塗佈法、縫隙塗佈法、凸版印刷法、網版印刷、平版印刷、反轉印刷、凹版印刷等的印刷方法或是於這些印刷法組合膠版(offset)方式的方法,噴墨法、棒塗法等已知的成膜法。
支撐體的種類並沒有特別的限制,可為有機或無 機的材料所構成的板或膜。而且,作為支撐體,較佳為使用透明的支撐體。作為有機材料的例子,例如是可舉出聚環烯烴〔例如是ZEONEX、ZEONOR(登錄商標;日本ZEON公司製),ARTON(登錄商標;JSR公司製),以及APEL(登錄商標;三井化學公司製)〕、聚對苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醯 亞胺、聚醯胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、纖維素、三乙酸纖維素、聚醚碸。作為無機材料的例子,可舉出矽、玻璃以及方解石。由成本以及操作性良好,較佳為有機材料。較佳為塑膠膜等的光透過性膜、玻璃板或樹脂。
在支撐體的面上可設置配向膜。於此情形,可於 配向膜上形成光學異方性層。配向膜可將液晶組成物中的液晶化合物於面內配向為一個方向。
配向膜例如是可舉出含有聚醯亞胺、聚乙烯基醇、聚酯、聚芳酯、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯胺等聚合物者。配向膜可藉由將此種含有聚合物的溶液(配向膜用液晶組成物)於支撐體上塗佈為膜狀並乾燥,然後於一個方向摩擦處理等以得到。
配向膜的厚度較佳為0.001~5μm,更佳為0.001~1μm。
於支撐體或配向膜的面,可因應需要施加摩擦處理。藉由此種摩擦處理,能夠在該面上賦予使液晶組成物中的可呈現液晶性的化合物均勻配向的配向能。
摩擦處理的方法並沒有特別的限定,例如是以捲繞有耐綸等的合成纖維、木棉等的天然纖維所構成的布或氈的滾筒,於一定方向摩擦支撐體或配向膜的面的方法。為了將摩擦處理時所發生的微粉末(異物)去除並使經處理的面為清淨狀態,在摩擦處理後較佳是以異丙基醇等對經處理的面進行洗淨。
而且,除了摩擦處理的方法以外,亦能夠藉由對配向膜的表面照射偏光紫外線的方法,而具有在配向膜液晶層於面內配向規制於一個方向的功能。
而且,作為除此之外的方法,亦能夠使用如下方法:藉由將Ar+等的離子束對支撐體傾斜入射,以對支撐體賦予均勻配向能的離子配向法。
可藉由該塗佈而形成液晶組成物的層,並將層內 的液晶化合物依所希望的態樣均勻配向。亦即是,可將所塗佈的液晶組成物的配向均勻化。該配向亦具有藉由塗佈直接達成的情形,但亦具有因應需要於塗佈之後,藉由施加加溫等的配向處理而達成的情形。此時的加熱溫度,於液晶相-等方相轉移溫度為TN的情形,通常為TN-50℃~TN+10℃的範圍。較佳為TN-10℃~TN+10℃的範圍。更佳為TN-5℃~TN℃的範圍。
液晶組成物的層的乾燥,可藉由自然乾燥、加熱 乾燥、減壓乾燥、減壓加熱乾燥等的乾燥方法以達成。藉由該乾燥,可將溶劑去除。
作為液晶組成物的層中的聚合性化合物的聚合方法,可適當選擇適合聚合性化合物以及聚合起始劑等的液晶組成物的成分的性質之方法。例如是可舉出照射活性能量線的方法以及熱聚合法。由不需加熱、於室溫進行反應的觀點,較佳為照射活性能量線的方法。作為活性能量線,可使用紫外線或電子線、可見光、紅外線等的放射線中的1種類或複數種類。其中,由操作簡便的觀點,較佳為照射紫外線等的光的方法。此處,於所照射的活性能量線中,可含有可見光、紫外線、紅外線以及電子線等的任意的能量線。紫外線照射時的溫度較佳為30℃以下。紫外線照射強度通常為0.1mW/cm2~1000mW/cm2的範圍,較佳為0.5mW/cm2~200mW/cm2的範圍。藉由聚合, 使液晶組成物的均勻化配向狀態被固定化。
(光學異方性層)
於光學異方性層中,逆波長分散聚合性液晶化合物的主鏈液晶質以及側鏈液晶質配向於不同方向。光學異方性層的「逆波長分散聚合性液晶化合物的液晶質」,是指逆波長分散聚合性液晶化合物的分子內存在的液晶質,逆波長分散聚合性液晶化合物藉由聚合所形成的聚合物內的液晶質。依此,藉由主鏈液晶質以及側鏈液晶質配向於不同方向,光學異方性層的雙折射△nL'具有逆波長分散特性,藉此,可發現作為良好的相位差板的特性。
光學異方性層的雙折射△nL'具有逆波長分散特性此點,可藉由使用相位差解析裝置(AXOMETRICS公司製的製品名「AxoScan」等),於種種的波長λ中測定雙折射△nL'而確認。
光學異方性層如上所述,為本發明的液晶組成物硬化而成的層。因此,由於此光學異方性層可具有與液晶組成物的配向狀態相同的配向狀態,而能夠與液晶組成物相同的控制波長分散。因此,藉由於光學異方性層的製造方法中控制液晶組成物中的添加物單體A或添加物單體B的含量,而能夠控制光學異方性層的波長分散的大小。
例如是,包含逆波長分散聚合性液晶化合物與添加物A的液晶組成物所構成的光學異方性層,液晶組成物硬化而成的光學異方性層的雙折射△nL'的波長分散,與僅逆波長分散聚合性液晶化合物均勻配向而成的光學異方性層的雙折射△nL的波長分散相較之下能夠較大。因此,前述雙折射△nL'與 雙折射△nL,可以下述式(iii)的關係表示。
△nL(450)/△nL(550)>△nL'(450)/△nL'(550)且△nL(650)/△nL(550)<△nL'(650)/△nL'(550) 式(iii)
而且,例如是包含逆波長分散聚合性液晶化合物與添加物B的液晶組成物所構成的光學異方性層,液晶組成物硬化而成的光學異方性層的雙折射△nL'的波長分散,與僅逆波長分散聚合性液晶化合物均勻配向而成的光學異方性層的雙折射△nL的波長分散相較之下能夠較小。因此,前述雙折射△nL'與雙折射△nL,可以下述式(iv)的關係表示。
△nL(450)/△nL(550)<△nL'(450)/△nL'(550)且△nL(650)/△nL(550)>△nL'(650)/△nL'(550) 式(iv)
於式(iii)以及式(iv)中,△nL(450)為波長λ=450nm的雙折射△nL,△nL(550)為波長λ=550nm的雙折射△nL,△nL(650)為波長λ=650nm的雙折射△nL。而且,△nL'(450)為波長λ=450nm的雙折射△nL',△nL'(550)為波長λ=550nm的雙折射△nL',△nL'(650)為波長λ=650nm的雙折射△nL'。
光學異方性層的厚度並沒有特別的限定,能夠以使延遲等的特性能夠於所希望的範圍之方式適當調整。具體而言,厚度的下限較佳為0.1μm以上,更佳為0.5μm以上,另一方面,厚度的上限較佳為10μm以下,更佳為5μm以下。
(相位差板:其他構成元件)
本發明的相位差板可以僅由上述光學異方性層所構成,或者是亦可以因應需要有其他的層。例如是,亦可以將光學異方性層的製造所使用的支撐體、配向膜等的部件,以未剝離而就 此具備的狀態作為相位差板使用。於此情形,光學異方性層以外的層,通常可為光學的等方的層。作為任意的層的進一步的例子,可舉出接著各層間的接著層,使膜的滑移性良好的毯層,耐衝擊性聚甲基丙烯酸酯樹脂等的硬塗層,抗反射層,抗眩層、抗污層等。
(影像顯示裝置)
本發明的影像顯示裝置具備前述本發明的相位差板。於本發明的影像顯示裝置中,亦可以將相位差板與直線起偏振器組合而作為圓偏光板而設置。
作為本發明的影像顯示裝置的例子,可舉出液晶顯示裝置、有機電激發光顯示裝置、電漿顯示裝置、場發射(FED)顯示器以及表面傳導電子發射(SED)顯示裝置等,但特佳為液晶顯示裝置、有機電激發光顯示裝置。
作為液晶胞的驅動方式,例如是可舉出橫向電場 切換(IPS)方式,垂直配向(VA)方式,多區域垂直配向(MVA)方式,連續焰火狀配向(CPA)方式、混合配向向列(HAN)方式,扭轉向列(TN)方式、超級扭轉向列(STN)方式,光學補償彎曲(OCB)方式等。其中較佳為橫向電場切換方式以及垂直配向方式,特佳為橫向電場切換方式。橫向電場切換方式的液晶胞的視角廣,但藉由使用相位差板,可使視角更廣。
本發明的影像顯示裝置可具備1枚的前述本發明 的相位差板,亦可具備2枚以上。本發明的影像顯示裝置中,前述本發明的相位差板,可藉由接著劑貼附於液晶胞等的其他的構成元件。
【實施例】
以下記載本發明的實施型態,但本發明並不限定於這些。而且,由於本發明所使用的材料對光極為敏感,有必要防止因自然光等的不要的光所致的感光。不用說全部的作業在黃色或紅色的燈下進行。尚且,實施例與比較例中,「份」表示「重量份」。
(製造例1)化合物1的合成
化合物1
(步驟1:中間體A的合成)
中間體A
於具備溫度計的四口反應器中,於氮氣流中添加2,5-二羥基苯幷醛20g(144.8mmol)、4-(6-丙烯醯基-六-1-基氧基)苯甲酸(DKSH公司製)105.8g(362.0mmol)、4-(二甲基胺基)吡啶5.3g(43.4mmol)以及N-甲基吡咯啶酮200ml,成為均勻溶液。於此溶液中添加1-乙基-3-(3-二甲基胺基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(WSC)83.3g(434.4mmol),於25℃攪拌12小時。反應結束後,將反應液投入1.5公升的水中,並以乙酸乙酯500ml萃取。乙酸乙酯層以無水硫酸鈉乾燥 後,將硫酸鈉過濾。於旋轉蒸發器中將乙酸乙酯由濾液中減壓餾除,得到淡黃色的固體。此淡黃色的固體藉由矽膠管柱層析(甲苯:乙酸乙酯=9:1(體積比))精製,得到75g白色固體的中間體A(產率75.4%)。
結構以1H-NMR鑑定。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,TMS,δppm):10.20(s,1H)、8.18-8.12(m,4H)、7.78(d,1H,J=2.8Hz)、7.52(dd,1H,J=2.8Hz,8.7Hz)、7.38(d,1H,J=8.7Hz)、7.00-6.96(m,4H)、6.40(dd,2H,J=1.4Hz,17.4Hz)、6.12(dd,2H,J=10.6Hz,17.4Hz)、5.82(dd,2H,J=1.4Hz,10.6Hz)、4.18(t,4H,J=6.4Hz)、4.08-4.04(m,4H)、1.88-1.81(m,4H)、1.76-1.69(m,4H)、1.58-1.42(m,8H)
(步驟2:化合物1的合成)
於具備溫度計的四口反應器中,於氮氣流中添加先前步驟1所合成的中間體A 10.5g(15.3mmol)、2-肼基苯幷噻唑3.0g(18.3mmol)以及四氫呋喃80ml,成為均勻溶液。於此溶液中添加(±)-10-樟腦磺酸18mg(0.08mmol),於25℃攪拌3小時。反應結束後,將反應液投入800ml的碳酸氫鈉水中,並以乙酸乙酯100ml萃取2次。收集乙酸乙酯層,以無水硫酸鈉乾燥,將硫酸鈉過濾。於旋轉蒸發器中將乙酸乙酯由濾液中減壓餾除,得到淡黃色的固體。此淡黃色固體經由矽膠管柱層析(甲苯:乙酸乙酯=8:2(體積比))精製,得到8.0g淡黃色固體的化合物1(產率62.7%)。目標物的結構以1H-NMR、質量頻譜鑑定。
1H-NMR(500MHz,DMSO-d6,TMS,δppm):12.30(br,1H)、8.19(s,1H)、8.17-8.12(m,4H)、7.76(d,1H,J=3.0Hz)、7.68(d,1H,J=7.5Hz)、7.45-7.39(m,3H)、7.28(t,1H,J=8.0Hz)、7.18-7.14(m,4H)、7.09(t,1H,J=8.0Hz)、6.33(dd,2H,J=1.5Hz,17.5Hz)、6.18(dd,2H,J=10.5Hz,17.5Hz)、5.944(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、5.941(dd,1H,J=1.5Hz,10.5Hz)、4.14-4.10(m,8H)、1.80-1.75(m,4H)、1.69-1.63(m,4H)、1.53-1.38(m,8H)
LCMS(APCI):calcd for C46H47N3O10S:833[M+];Found:833
(相轉移溫度的測定)
計量10mg的化合物1,以固體的狀態夾於2枚經摩擦處理的具有聚醯亞胺配向膜的玻璃基板之間。將此基板置於熱板上,由50℃升溫至200℃之後,再降溫至50℃。以偏向光學顯微鏡(尼康公司製ECLIPSE LV100POL型)觀察升溫、降溫時的組織結構變化。其結果,於升溫過程中,於102℃由固相轉變為向列液晶相,於165℃進一步轉變為等方性液晶相。另一方面,於降溫過程中,於140℃由等方性液晶相轉變為向列液晶相,並於50℃以下進一步轉變為固相。
[比較例1]
首先,說明使用不進行波長分散控制的逆波長分散聚合性液晶化合物之相位差板的製造方法及其光學特性作為比較例,接著,對於以使用包含進行波長分散控制的逆波長分散聚合性液晶化合物之液晶組成物之例作為實施例說明。
以使下述組成的混合物成為均勻的方式攪拌混合,並以孔 徑0.45μm的過濾器過濾以得到包含逆波長分散聚合性液晶化合物的溶液。
逆波長分散聚合性液晶化合物:化合物1 19.3份
光聚合起始劑:IRGACURE-379(BASF Japan公司製)0.6份
界面活性劑:Futagent 209F 1%溶液(NEOS公司製)5.8份
溶劑:環戊酮 74.3份
對光學性等方的支撐體(COP ZEONOR FILM,商品名「ZF16」,日本ZEON股份有限公司製)的一側的面,藉由摩擦進行配向處理。在該面上以使上述包含逆波長分散聚合性液晶化合物的溶液經旋轉塗佈使乾燥膜厚為1.4μm的方式來進行塗佈。於熱板以120℃加熱乾燥2分鐘,得到複層物。
其次,對該液晶配向基板使用金屬鹵化物燈以曝光紫外線。紫外線的照射量為在波長λ=365nm、照度16mW/cm2下曝光量為100mJ/cm2。依此得到支撐體以及設置於其上的膜厚1.4μm的光學異方性層所構成的相位差板。
〈折射率的波長分散測定〉
對於所製作的相位差板,使用Metricon公司製的折射率測定裝置:Prism Coupler以進行慢軸方向以及快軸方向的折射率測定。測定波長λ=407nm、532nm、633nm的折射率,所得的數值適用於Cauchy模式,計算出波長分散特性。其結果如第6圖所示。在波長λ=550nm中的值為ne=1.708,no=1.610。
〈雙折射△n的波長分散測定〉
對於所製作的相位差板,使用AXOMETRICS公司製的相位差解析裝置:AxoScan,進行面內相位差Re的波長分散特性的測定。由△n=Re/膜厚的關係計算△n,得到△n(450)/△n(550)=0.92,△n(650)/△n(550)=1.01。
[實施例1]
將下表1所示稱為組成物1、組成物2、組成物3之各種混合物均勻地攪拌混合,以孔徑0.45μm的過濾器過濾,得到包含逆波長分散聚合性液晶化合物的溶液。相位差板的製造同比較例進行。此處,作為添加物單體使用的LC1057,在分散於化合物1並均勻配向的狀態中,清楚了解LC1057的慢軸方向與化合物1的慢軸方向成為平行。
〈折射率的波長分散測定〉
對支撐體(COP ZEONOR FILM,商品名「ZF16」,日本ZEON股份有限公司製)的一側的面,藉由摩擦進行配向處理。在該面上,將20份的添加物單體LC1057溶解在80份的環戊酮中而成的溶液經旋轉塗佈的乾燥膜厚為1.4μm的方式來進行塗佈。於熱板以120℃加熱乾燥2分鐘,得到複層物。其次,對該複層物使用金屬鹵化物燈以曝光紫外線。紫外線的照射量為波長=365nm、照度16mW/cm2下曝光量為100mJ/cm2。使用 Metricon公司製的折射率測定裝置:Prism Coupler以進行慢軸方向以及快軸方向的LC1057的折射率測定。其結果,確認於λ=380~780nm的全波長區域中,慢軸方向的折射率比化合物1大,快軸方向的折射率比化合物1小。於波長λ=550nm的折射率為ne=1.763,no=1.551。
接著,對各液晶組成物的慢軸方向與快軸方向的 折射率進行測定。其結果如第7圖所示。確認隨著添加物單體的添加量的增加,慢軸方向的折射率更大,快軸方向的折射率更小。根據此結果,教示了可藉由添加物單體的添加量而控制液晶組成物的折射率。
〈雙折射△n的波長分散測定〉
對於所製作的相位差板,使用AXOMETRICS公司製的相位差解析裝置:AxoScan以進行波長分散特性的測定。由所得的Re波長分散特性與膜厚,計算各組成的△n(λ)/△n(550)的結果,表示於第8圖以及下述表2。可確認隨著添加物單體的添加量的增加,雙折射△n的波長分散變小。根據此結果,教示了可藉由添加物單體的添加量而控制液晶組成物的雙折射△n的波長分散。
[實施例2]
將下述表3所示稱為組成物4、組成物5之各種混合物成為均勻的方式攪拌混合,以孔徑0.45μm的過濾器過濾,得到 包含逆波長分散聚合性液晶化合物的溶液。相位差板的製造同比較例進行。
化合物3
〈折射率的波長分散測定〉
對於添加物單體(化合物3)以與實施例1相同,使用Metricon公司製的折射率測定裝置:Prism Coupler,進行慢軸方向以及快軸方向的折射率測定。其結果,確認於λ=380~780nm的全波長區域中,慢軸方向的折射率比化合物1小,快軸方向的折射率比化合物1大。而且,化合物3不具異方性,於波長λ=550nm的折射率為ne=1.635。
〈雙折射△n的波長分散測定〉
對於所製作的相位差板,使用AXOMETRICS公司製的相位差解析裝置:AxoScan,進行波長分散特性的測定。由所得的Re波長分散特性與膜厚,計算各組成的△n(λ)/△n(550)的結果,表示於第9圖以及表4。可確認隨著添加物單體的添加量的增加,雙折射△n的波長分散變大。根據此結果,教示 了可藉由添加物單體的添加量而控制液晶組成物的雙折射△n的波長分散。
11‧‧‧逆波長分散聚合性液晶化合物的雙折射△n的波長分散
12‧‧‧液晶組成物的雙折射△n的波長分散

Claims (7)

  1. 一種液晶組成物,包含逆波長分散聚合性液晶化合物與添加物單體A或添加物單體B,前述逆波長分散聚合性液晶化合物在分子中具有主鏈液晶質以及與前述主鏈液晶質鍵結的側鏈液晶質,在均勻配向的情形使前述主鏈液晶質與前述側鏈液晶質的光軸配向為相異方向,藉此雙折射△n具有逆波長分散特性,其特徵在於:在波長λ=380nm至780nm的範圍,前述添加物單體分散於前述逆波長聚合性液晶化合物中時,分別使添加物單體A滿足下述式(i),添加物單體B滿足下述式(ii):ne>nea且no<noa 式(i) ne<neb且no>nob 式(ii)(式中,前述逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向折射率為ne,快軸方向折射率為no,分散於前述逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體A的ne方向的折射率為nea,no方向的折射率為noa,分散於前述逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體B的ne方向的折射率為neb,no方向的折射率為nob)。
  2. 一種相位差板,具有由包含逆波長分散聚合性液晶化合物與添加物單體A之液晶組成物硬化而成的光學異方性層,於前述光學異方性層中,前述逆波長分散聚合性液晶化合物在分子中具有主鏈液晶質以及與前述主鏈液晶質鍵結的 側鏈液晶質,前述主鏈液晶質與前述側鏈液晶質的光軸配向為相異方向,藉此前述光學異方性層的雙折射△nL'具有逆波長分散特性,其特徵在於:在波長λ=380nm至780nm的範圍,添加物單體A滿足下述式(i),ne>nea且no<noa 式(i)(式中,前述逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向折射率為ne,快軸方向折射率為no,分散於前述逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體A的ne方向的折射率為nea,no方向的折射率為noa),前述液晶組成物硬化而成的光學異方性層之雙折射△nL',以及僅前述逆波長分散聚合性液晶化合物均勻配向而成的光學異方性層之雙折射△nL,具有式(iii)所示的關係,△nL(450)/△nL(550)>△nL'(450)/△nL'(550)且△nL(650)/△nL(550)<△nL'(650)/△nL'(550) 式(iii),(式中,波長λ=450nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(450)、△nL'(450),波長λ=550nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(550)、△nL'(550),波長λ=650nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(650)、△nL'(650))。
  3. 一種相位差板,具有由包含逆波長分散聚合性液晶化合物與添加物單體B之液晶組成物硬化而成的光學異方性層,於前述光學異方性層中,前述逆波長分散聚合性液晶化合物在分子中具有主鏈液晶質以及與前述主鏈液晶質鍵結的 側鏈液晶質,前述主鏈液晶質與前述側鏈液晶質的光軸配向為相異方向,藉此前述光學異方性層的雙折射△nL'具有逆波長分散特性,其特徵在於:在波長λ=380nm至780nm的範圍,添加物單體B滿足下述式(ii),ne<neb且no>nob 式(ii)(式中,前述逆波長分散聚合性液晶化合物的慢軸方向折射率為ne,快軸方向折射率為no,分散於前述逆波長分散聚合性液晶化合物時的添加物單體B的ne方向的折射率為neb,no方向的折射率為nob),由前述液晶組成物硬化而成的光學異方性層之雙折射△nL',以及由僅前述逆波長分散聚合性液晶化合物均勻配向而成的光學異方性層之雙折射△nL,具有式(iv)所示的關係,△nL(450)/△nL(550)<△nL'(450)/△nL'(550)且△nL(650)/△nL(550)>△nL'(650)/△nL'(550) 式(iv),(式中,波長λ=450nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(450)、△nL'(450),波長λ=550nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(550)、△nL'(550),波長λ=650nm的雙折射△nL、△nL'為△nL(650)、△nL'(650))。
  4. 一種相位差板的製造方法,其為如申請專利範圍第2項所記載的相位差板的製造方法,包括:於支撐體上塗佈前述液晶組成物的步驟, 使已塗佈的液晶組成物的配向均勻化的步驟,以及將均勻化的配向狀態固定化的步驟。
  5. 一種相位差板的製造方法,其為如申請專利範圍第3項所記載的相位差板的製造方法,包括:於支撐體上塗佈前述液晶組成物的步驟,使已塗佈的液晶組成物的配向均勻化的步驟,以及將均勻化的配向狀態固定化的步驟。
  6. 一種影像顯示裝置,包含如申請專利範圍第2或3項所記載的相位差板。
  7. 一種相位差板的製造方法,其為具有如申請專利範圍第1項所記載的液晶組成物硬化而成的光學異方性層之相位差板的製造方法,包括:藉由前述液晶組成物中的添加物單體A或添加物單體B的含量,控制光學異方性層的波長分散的大小。
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