WO2011034118A1 - 重合性液晶化合物、重合性液晶組成物および配向フィルム - Google Patents
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- C09K2019/0448—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a linking chain between rings or ring systems, a bridging chain between extensive mesogenic moieties or an end chain group the end chain group being a polymerizable end group, e.g. -Sp-P or acrylate
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- C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
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Definitions
- the present invention relates to a polymerizable liquid crystal compound having polymerizability and liquid crystallinity, a composition containing the same, and a polymer obtained by using these, and materials having optical characteristics such as display devices and recording materials, for example.
- the present invention relates to a polymerizable liquid crystal compound, a composition containing the polymerizable liquid crystal compound, and a polymer obtained by using them, which can be suitably used for optical compensation films such as polarizing plates and retardation plates for liquid crystal displays.
- the polymerizable liquid crystal compound used here is generally a liquid crystal compound having a polymerizable group and a liquid crystal structure part (structure part having a spacer part and a mesogen part), and an acrylic group is widely used as the polymerizable group. ing.
- Such a polymerizable liquid crystal compound is generally made into a polymer (film) by a method of polymerizing by irradiation with radiation such as ultraviolet rays.
- a method of polymerizing by irradiation with radiation such as ultraviolet rays.
- a method in which a specific polymerizable liquid crystal compound having an acrylic group is supported between supports and a polymer is obtained by irradiating radiation while maintaining the compound in a liquid crystal state see Patent Document 1
- Patent Document 1 a specific polymerizable liquid crystal compound having an acrylic group
- Patent Document 1 a specific polymerizable liquid crystal compound having an acrylic group
- Patent Document 1 a specific polymerizable liquid crystal compound having an acrylic group
- Patent Document 1 a specific polymerizable liquid crystal compound having an acrylic group
- Patent Document 1 a specific polymerizable liquid crystal compound having an acrylic group
- Patent Document 2 a specific polymerizable liquid crystal compound having an acrylic group is supported between supports and a polymer is obtained by irradiating radiation while
- the polymer (film) obtained by each of the above methods is not only a display device such as a monitor or a television but also a display device used in a high-temperature environment such as an automobile as a polarizing plate or a retardation film. Mounted on. For this reason, maintaining transparency in a high temperature environment is very important as a display device material. In the field of displays, in recent years, studies on process simplification using these materials as In Cell retardation films have been actively promoted. The material used for this In Cell technology is required to have higher thermal stability and chemical resistance.
- the present invention has been made in view of such circumstances, a polymerizable liquid crystal compound having excellent optical anisotropy and capable of giving a film showing chemical resistance, a polymerizable liquid crystal composition containing the same, It aims at providing the polymer and oriented film.
- a predetermined polymerizable liquid crystal compound having an ⁇ -methylene- ⁇ -butyrolactone portion and a cinnamate portion has liquid crystallinity and is itself polymerized.
- the present invention has been found to provide a stable polymerizable liquid crystal composition and a polymer or film obtained from the polymerizable liquid crystal composition having excellent chemical resistance in optical anisotropy. Was completed.
- liquid crystal compound is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula [4]: (In the formula, X represents a fluorine atom, a cyano group, or a monovalent hydrocarbon group having 4 to 8 carbon atoms, f represents an integer of 2 to 9, and M represents the following formula [2] or formula [3]. Group shown.) 6).
- An optical member comprising 6 polymers or 8 oriented films is provided.
- the polymerizable liquid crystal compound of the present invention and the polymerizable liquid crystal composition containing the same provide a polymer exhibiting high optical anisotropy and high chemical resistance, and the optical anisotropy exhibits low wavelength dependence. . Therefore, the polymer obtained from the polymerizable liquid crystal composition containing the polymerizable liquid crystal compound can be used as an optically anisotropic film such as a polarizing plate or a retardation plate, and in particular, photolithography was used in the air. It can be suitably used for pattern formation.
- Polymerizable liquid crystal compound means a compound having a polymerizable part such as an acrylic group or an ⁇ -methylene lactone ring in the molecule and exhibiting a liquid crystal phase.
- Liquid crystal composition means a composition having a characteristic of exhibiting a liquid crystal phase.
- Liquid crystallinity means exhibiting a liquid crystal phase.
- the compound represented by the formula [1] is a liquid crystal compound and a polymerizable liquid crystal compound having an ⁇ -methylene- ⁇ -butyrolactone moiety.
- ⁇ -Methylene- ⁇ -butyrolactone is less affected by steric hindrance than ⁇ -alkylidene- ⁇ -butyrolactone having a polymerizable group, and can exhibit a very excellent effect of having high polymerizability. And it is effective in order to provide high Tg and heat resistance to the polymer obtained using this compound.
- the repeating part of the methylene group is a so-called spacer part.
- n represents the number of repeating methylene groups, and is an integer of 3 to 10, preferably an integer of 4 to 6.
- m also represents the number of repeating methylene groups, and is an integer of 0 to 5, preferably an integer of 0 to 1.
- q represents the number of repeating phenyl groups, and is an integer of 1 to 2, preferably 1.
- the polymerizable liquid crystal compound represented by the above formula [1] exhibits a liquid crystal phase such as a smectic phase or a nematic phase. This characteristic is useful in the field of application using optical anisotropy such as a polarizing plate and a retardation plate.
- Specific examples of the polymerizable liquid crystal compound represented by the formula [1] include compounds represented by the following formulas (1) to (29), but are not limited thereto.
- the polymerizable liquid crystal compound of the present invention can be synthesized by combining techniques in organic synthetic chemistry, and the synthesis method is not particularly limited.
- the compound having an ⁇ -methylene- ⁇ -butyrolactone structure is represented by, for example, Taraga et al. (P. Talaga, M. Schaeffer, C. Benezra and JLStampf, Synthesis, 530 (1990)) represented by the following synthesis scheme (A1). ) Can be synthesized using the method proposed by). This method is a method of reacting 2- (bromomethyl) acrylic acid with aldehyde or ketone using SnCl 2 .
- 2- (bromomethyl) propenoic acid can be obtained by a method proposed by K. Ramarajan et al (K. Ramarajan, K. Kamalingam, DJO'Donnell). and KDBerlin, Organic Synthesis, vol. 61, 56-59 (1983)).
- R represents a monovalent organic group
- Amberlyst 15 is a registered trademark of Rohm and Haas.
- ⁇ -methylene- ⁇ -butyrolactone is obtained by reaction with the corresponding acetal or ketal instead of aldehyde or ketone.
- a structure can also be obtained.
- the acetal or ketal include a dimethyl acetal group, a diethyl acetal group, a 1,3-dioxane group, and a 1,3-dioxolane group.
- the synthesis method and protecting group are shown in the following scheme (A2).
- the compound (intermediate) represented by the formula [2] can be synthesized by the method of the following synthetic scheme (B) applying the method of the synthetic scheme (A1).
- n represents the same meaning as described above.
- the compound represented by the formula [2] can be led to the compound represented by the formula [1] by an esterification reaction with a phenolic compound as shown in the following synthesis scheme (C). it can.
- the polymerizable liquid crystal composition according to the present invention contains at least one polymerizable liquid crystal compound represented by the above formula [1].
- the polymerizable liquid crystal compounds may be appropriately selected and mixed, and the combination thereof is arbitrary. .
- a compound having a liquid crystal structure site (hereinafter referred to as a specific compound) can be mixed with the polymerizable liquid crystal compound of the formula [1].
- the specific compound to mix can also be used in combination of multiple types.
- the specific compound may be either a compound exhibiting liquid crystallinity or a compound not exhibiting liquid crystallinity, and may or may not have a polymerizable group such as an acryl group or a lactone ring. Also good.
- the specific compound having a polymerizable group may be monofunctional or polyfunctional.
- Examples of such a specific compound include a compound having no polymerizable group and exhibiting liquid crystallinity, a compound having no polymerizable group and not exhibiting liquid crystallinity, a compound having a polymerizable group and liquid crystallinity. These are compounds other than the polymerizable liquid crystal compound of the present invention, and compounds having a polymerizable group and not exhibiting liquid crystallinity.
- the mixing ratio of the specific compound is not particularly limited, but when the specific compound to be mixed exhibits liquid crystallinity, 900 to 5 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the polymerizable liquid crystal compound of the formula [1]. More preferably, it is 200 to 15 parts by mass. On the other hand, when the specific compound to mix does not show liquid crystallinity, 20 mass parts or less are preferable with respect to 100 mass parts of polymeric liquid crystal compounds of Formula [1], More preferably, it is 5 mass parts or less.
- Specific examples of the specific compound described above include compounds represented by the following formulas (30) to (152), nematic liquid crystals, ferroelectric liquid crystals, and commercially available liquid crystal compositions. It is not limited.
- a photopolymerization initiator In the polymerizable liquid crystal composition of the present invention, a photopolymerization initiator, a thermal polymerization initiator or a photosensitizer can be added for the purpose of improving the polymerization reactivity.
- the photopolymerization initiator include benzoin ethers such as benzoin methyl ether, benzophenones such as benzophenone, acetophenones such as diethoxyacetophenone, and benzyl ketals such as benzyldimethyl ketal.
- Such a photoinitiator can also be used in combination of multiple types.
- the addition amount of the photopolymerization initiator is the total amount of the polymerizable liquid crystal compound represented by the formula [1], or the polymerizable liquid crystal compound represented by the formula [1], a polymerizable group, and a liquid crystal Is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 0.5 to 2. part by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount with the specific compound exhibiting the property (hereinafter referred to as “total polymerizable liquid crystalline compounds”). 0 parts by mass.
- thermal polymerization initiator examples include 2,2′-azobisisobutyronitrile.
- a plurality of thermal polymerization initiators can be used in combination, and the addition amount thereof is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 0.5 to 2.0 parts per 100 parts by mass of the total polymerizable liquid crystalline compounds. Part by mass.
- the photosensitizer include anthracene photosensitizers such as anthracene.
- a plurality of photosensitizers can be used in combination, and the addition amount is preferably 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total polymerizable liquid crystalline compounds.
- the above photopolymerization initiator can be used in combination with at least one of a thermal polymerization initiator and a photosensitizer.
- a stabilizer may be added to the polymerizable liquid crystal composition of the present invention for the purpose of improving its storage stability.
- the stabilizer include hydroquinone monoalkyl ethers such as hydroquinone and hydroquinone monomethyl ether; 4-t-butylcatechol and the like.
- a stabilizer can also be used in combination of several types, and the addition amount is preferably 0.1 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total polymerizable liquid crystalline compounds.
- Adhesion promoters include chlorosilanes such as trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane, and chloromethyldimethylchlorosilane; trimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethylvinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, phenyltri Alkoxysilanes such as ethoxysilane; silazanes such as hexamethyldisilazane, N, N′-bis (trimethylsilyl) urea, dimethyltrimethylsilylamine, trimethylsilylimidazole; vinyltrichlorosilane, ⁇ -chloropropyltrimethoxysilane,
- an organic solvent can be added to the polymerizable liquid crystal composition of the present invention for the purpose of adjusting the viscosity.
- liquid crystal properties may not be exhibited in a state containing an organic solvent.
- the organic solvent include ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; polar solvents such as N, N-dimethylformamide and N-methyl-2-pyrrolidone; Esters such as butyl acetate and ethyl lactate; methyl 3-methoxypropionate, methyl 2-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethyl 2-methoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, 2-ethoxypropionic acid Alkoxy esters such as ethyl; glycol dialkyl ethers such as ethylene glycol dimethyl ether and propylene glycol dimethyl
- organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
- propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, and ethyl lactate are preferable from the viewpoint of safety to the global environment and work environment.
- the amount of the solvent used is preferably about 60 to 95% by mass in the polymerizable liquid crystal composition.
- a surfactant may be added to the polymerizable liquid crystal composition of the present invention for the purpose of improving the affinity with the substrate.
- the surfactant is not particularly limited, and examples include fluorosurfactants, silicone surfactants, nonionic surfactants, and the like. Agents are preferred.
- fluorosurfactants hereinafter referred to as trade names
- EFTOP EF301, EF303, EF352 manufactured by Tochem Products
- MegaFuck F171, F173, R-30 manufactured by DIC Corporation
- FLORARD FC430, FC431 Suditomo 3M Co., Ltd.
- Asahi Guard AG710 Surflon S-382, SC101, SC102, SC103, SC104, SC105, SC106 (Asahi Glass Co., Ltd.), etc. Is not to be done.
- surfactant can also be used in combination of multiple types.
- Preferred examples of the polymerizable liquid crystal composition of the present invention include 100 parts by mass of the polymerizable liquid crystal compound represented by the formula [1], 20 parts by mass or less of a specific compound that does not exhibit liquid crystallinity, and 5 parts by mass of a photopolymerization initiator.
- Liquid crystal composition comprising the following, a liquid crystal composition comprising 100 parts by mass of the polymerizable liquid crystal compound represented by the formula [1], 200 to 15 parts by mass of the specific compound exhibiting liquid crystallinity, and 5 parts by mass or less of the photopolymerization initiator, etc.
- the polymerizable liquid crystal composition described above can be suitably used as a composition for forming an orientation film or a coating solution.
- the preparation method of the polymerizable liquid crystal composition of the present invention is not particularly limited, and each component constituting the polymerizable liquid crystal composition may be mixed at one time or sequentially.
- the order of adding the components in the sequential mixing is arbitrary.
- the mixture which mixed them previously and another component may be mixed, and you may mix with another component separately, respectively.
- the polymerizable liquid crystal composition of the present invention avoids inducing unintentional thermal polymerization in photopolymerization in a liquid crystal state and facilitates fixing in a uniform alignment state of molecules when producing an optical anisotropic body.
- the polymerizable liquid crystal composition contains an organic solvent, it is preferable that a stable liquid crystal phase is exhibited at room temperature when the solvent is removed.
- a polymer can be obtained by subjecting the polymerizable liquid crystal composition of the present invention described above to light irradiation or heat treatment.
- the film can be obtained by light irradiation treatment in a state where the polymerizable liquid crystal composition is sandwiched between two substrates, or in a state where the polymerizable liquid crystal composition is applied to the substrate by spin coating or casting method. can get.
- a plastic sheet or film such as glass, quartz, a color filter, or triacetyl cellulose (TAC) can be used for the substrate.
- One of the two substrates is a belt on which a functional thin film such as ITO is formed, or a metal, such as glass, plastic sheet, plastic film or stainless steel, chromium or aluminum, is plated or vapor-deposited.
- a functional thin film such as ITO is formed, or a metal, such as glass, plastic sheet, plastic film or stainless steel, chromium or aluminum, is plated or vapor-deposited.
- a drum it is possible to use a drum.
- the substrate to be used is preferably subjected to an orientation treatment for the purpose of improving the orientation of the obtained film.
- an orientation treatment a method of applying an alignment material containing a polyimide precursor, polyimide, polyvinyl cinnamate, etc., and irradiating with rubbing or polarized ultraviolet rays, a method of forming an oblique deposition film of silicon dioxide
- a known method such as a method for forming a Langmuir film can be appropriately selected and used.
- a cell in which a gap is formed between the two substrates by using a spacer or the like is produced, and a method using a capillary phenomenon, a pressure reduction of the gap in the cell, or the like.
- the polymerizable liquid crystal composition After injecting the polymerizable liquid crystal composition into the cell by the method, it is polymerized by irradiation with light.
- a polymerizable liquid crystal composition is placed on a substrate provided with a spacer and the like, and a cell is produced by stacking the other substrate on the substrate, and light is irradiated to polymerize the cell.
- the polymerizable liquid crystal composition may be fluidized, or may be fluidized by heating after being placed on the substrate. It is necessary to fluidize the liquid crystal composition.
- a step of heating with a hot plate or the like may be added as needed during the step of applying the polymerizable liquid crystal composition and the step of polymerizing with light or heat. This step is particularly effective as a means for removing the organic solvent from the composition when a polymerizable liquid crystal composition (coating liquid) containing the organic solvent is used.
- an oriented film having optical anisotropy can be obtained by polymerization in a state where the polymerizable liquid crystal composition exhibits a liquid crystal phase.
- a method of multi-domaining in a polymerization process or a method of multi-domaining a substrate orientation treatment is used.
- the method of forming a multi-domain by a polymerization method is a method in which a polymerizable liquid crystal composition in a liquid crystal state is exposed to ultraviolet rays through a mask to form a polymerized domain, and the remaining domains are polymerized in an isotropic liquid state. Etc.
- examples of the method of making the alignment treatment of the substrate multi-domain include a method of rubbing the alignment material formed on the substrate through a mask and a method of irradiating ultraviolet rays through the mask.
- the multi-domained substrate in which the rubbed domain and the domain irradiated with ultraviolet rays are subjected to orientation treatment, and the others are untreated portions.
- the polymerizable liquid crystal composition formed on the multi-domained substrate is multi-domained under the influence of the alignment material layer.
- a method using an electric field or a magnetic field may be used.
- a film having optical anisotropy can be obtained, and therefore, it can be suitably used for a polarizing plate, a retardation plate and the like. Moreover, this film has an advantage that it shows high chemical resistance and has less film loss in the developing process when forming a pattern in the air using photolithography.
- reaction solution was filtered under reduced pressure, mixed with 30 ml of pure water, and extracted with 50 ml of diethyl ether. Extraction was performed three times. The organic layer after extraction was dried by adding anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was distilled off from the solution after filtration under reduced pressure to obtain a yellow solid.
- this polymerizable liquid crystal compound (E2) As a result of observing the liquid crystal properties of this polymerizable liquid crystal compound (E2), it became an isotropic liquid state at 84 ° C., and transitioned to a liquid crystal phase (nematic phase) at 61 ° C. when the temperature was lowered.
- the precipitated DCC urea was filtered off, and the filtrate was washed twice with 100 ml of 0.5N HCl, 100 ml of saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and 150 ml of saturated brine successively, dried over magnesium sulfate, and then the solvent under reduced pressure.
- the solvent of the obtained solution was distilled off to obtain 4.3 g of the target polymerizable liquid crystal compound (E3) (yield 39%).
- the liquid crystal phase of the polymerizable liquid crystal compound (E3) became an isotropic liquid state at 59 ° C. when the temperature was increased. Further, the phase transitioned to the smectic X phase at 55 ° C. when the temperature was lowered.
- the liquid crystal phase of the polymerizable liquid crystal compound (Z4) became an isotropic liquid state at 72 ° C. when the temperature was increased.
- Example 6 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof 100.0 mg of a polymerizable liquid crystal compound (Z3), Irgacure 369 (trade name) manufactured by Ciba Geigy Co., which is a photopolymerization initiator, and 0.2 mg of R-30 (produced by DIC Corporation) which is a surfactant.
- a polymerizable liquid crystal composition was obtained by dissolving in 0.40 g of cyclohexanone. This polymerizable liquid crystal composition was applied to the liquid crystal alignment film surface of the substrate with a liquid crystal alignment film by spin coating (1000 rpm, 20 seconds), prebaked on a hot plate at 100 ° C. for 60 seconds, and then allowed to cool to room temperature.
- the polymerizable composition on the substrate was in a liquid crystal state.
- the substrate with a liquid crystal alignment film used here was coated with a liquid crystal alignment agent (SE-1410 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) on the ITO surface of a glass substrate with ITO by spin coating, and baked at 230 ° C. to have a thickness of 100 nm. After the thin film is formed, a rubbing treatment is performed.
- SE-1410 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.
- the coating film formed on the substrate with a liquid crystal alignment film was irradiated with light having an intensity of 1000 mJ / cm 2 in air using a mercury lamp to polymerize the polymerizable liquid crystal composition.
- the obtained film had a thickness of 0.86 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally oriented on the substrate surface.
- the retardation value was 49 nm and haze value was 0.00.
- ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.22.
- Example 7 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof The polymerizable liquid crystal compound (E1) 45.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (E2) 45.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (E3) 45.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (Z1) 15.0 mg, and a photopolymerization initiator. 3.0 mg of Irgacure 369 (trade name) manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. and 0.3 mg of R-30 (DIC Corporation) as a surfactant were dissolved in 0.35 g of cyclohexanone to obtain a polymerizable liquid crystal composition. Using this polymerizable liquid crystal composition, a film was obtained in the same manner as in Example 6.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the obtained film had a thickness of 1.78 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally oriented on the substrate surface. And the retardation value was 234 nm and haze value was 0.16. Further, ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.25.
- Example 8 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof The polymerizable liquid crystal compound (E1) 45.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (E2) 30.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (E3) 45.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (Z1) 30.0 mg, and a photopolymerization initiator. 3.0 mg of Irgacure 369 (trade name) manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. and 0.3 mg of R-30 (DIC Corporation) as a surfactant were dissolved in 0.35 g of cyclohexanone to obtain a polymerizable liquid crystal composition. Using this polymerizable liquid crystal composition, a film was obtained in the same manner as in Example 6.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the obtained film had a thickness of 1.74 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally oriented on the substrate surface. And the retardation value was 229 nm and haze value was 0.40. ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.24.
- Example 9 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof The polymerizable liquid crystal compound (E1) 15.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (E2) 15.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (E3) 45.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (Z1) 75.0 mg, and a photopolymerization initiator. 3.0 mg of Irgacure 369 (trade name) manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. and 0.3 mg of R-30 (DIC Corporation) as a surfactant were dissolved in 0.35 g of cyclohexanone to obtain a polymerizable liquid crystal composition. Using this polymerizable liquid crystal composition, a film was obtained in the same manner as in Example 6.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the obtained film had a thickness of 1.72 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally oriented on the substrate surface. And the retardation value was 189 nm and haze value was 0.08.
- ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.22.
- Example 10 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof 45.0 mg of polymerizable liquid crystal compound (E3), 105.0 mg of polymerizable liquid crystal compound (Z1), 3.0 mg of Irgacure 369 (trade name) manufactured by Ciba Geigy Co., which is a photopolymerization initiator, and R-30, which is a surfactant. 0.3 mg (manufactured by DIC Corporation) was dissolved in 0.35 g of cyclohexanone to obtain a polymerizable liquid crystal composition. Using this polymerizable liquid crystal composition, a film was obtained in the same manner as in Example 6. The composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the obtained film had a thickness of 1.74 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally oriented on the substrate surface. And the retardation value was 177 nm and haze value was 0.47. Further, ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.20.
- Example 11 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof Polymerizable liquid crystal compound (E1) 45.0 mg, polymerizable liquid crystal compound (E2) 30.0 mg, polymerizable liquid crystal compound (E3) 45.0 mg, polymerizable liquid crystal compound (Z3) 30.0 mg, photopolymerization initiator. 3.0 mg of Irgacure 369 (trade name) manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. and 0.3 mg of R-30 (DIC Corporation) as a surfactant were dissolved in 0.35 g of cyclohexanone to obtain a polymerizable liquid crystal composition. Using this polymerizable liquid crystal composition, a film was obtained in the same manner as in Example 6.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the obtained film had a thickness of 1.70 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally oriented on the substrate surface. And the retardation value was 193 nm and haze value was 0.08.
- ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.24.
- Example 12 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof The polymerizable liquid crystal compound (E1) 60.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (E2) 60.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (E3) 90.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (Z3) 90.0 mg, and a photopolymerization initiator.
- Irgacure 369 (trade name) 6.0 mg manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. and 0.6 mg of surfactant R-30 (DIC Corporation) were dissolved in 0.70 g of cyclohexanone to obtain a polymerizable liquid crystal composition.
- a film was obtained in the same manner as in Example 6.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the obtained film had a thickness of 1.69 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally aligned on the substrate surface. And the retardation value was 221 nm and haze value was 0.13. ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.23.
- Example 13 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof The polymerizable liquid crystal compound (E1) 45.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (E2) 30.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (E3) 45.0 mg, the polymerizable liquid crystal compound (Z4) 30.0 mg, and a photopolymerization initiator. 3.0 mg of Irgacure 369 (trade name) manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. and 0.3 mg of R-30 (DIC Corporation) as a surfactant were dissolved in 0.35 g of cyclohexanone to obtain a polymerizable liquid crystal composition. Using this polymerizable liquid crystal composition, a film was obtained in the same manner as in Example 6.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the obtained film had a thickness of 1.78 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was vertically aligned on the substrate surface. And the retardation value was 45 nm (measurement angle: 50 degrees), and haze value was 0.08.
- Example 14 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof Polymerizable liquid crystal compound (E1) 45.0 mg, polymerizable liquid crystal compound (E2) 30.0 mg, polymerizable liquid crystal compound (E3) 45.0 mg, polymerizable liquid crystal compound (Z2) 30.0 mg, photopolymerization initiator. 3.0 mg of Irgacure 369 (trade name) manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. and 0.3 mg of R-30 (DIC Corporation) as a surfactant were dissolved in 0.35 g of cyclohexanone to obtain a polymerizable liquid crystal composition. Using this polymerizable liquid crystal composition, a film was obtained in the same manner as in Example 6.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the obtained film had a thickness of 1.30 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally oriented on the substrate surface. And the retardation value was 182 nm and haze value was 0.10. ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.22.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the obtained film had a thickness of 1.74 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally oriented on the substrate surface. And the retardation value was 217 nm and haze value was 0.08. Further, ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.25.
- Example 15 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof Using the same polymerizable liquid crystal composition as in Example 7, spin coating and pre-baking were performed in the same manner as in Example 6. The composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state. Next, the coating film formed on the substrate with a liquid crystal alignment film is masked half and half is irradiated with light of 1000 mJ / cm 2 in air using a mercury lamp to form a polymerizable liquid crystal composition. After polymerization, development was performed with PGMEA for 10 seconds at room temperature, and further rinsed with PGMEA for 10 seconds at room temperature. Thereafter, it was confirmed that there were no unexposed portions.
- the film obtained from the exposed portion had a film thickness of 1.25 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally aligned on the substrate surface. And the retardation value was 155 nm and haze value was 0.11. ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.22.
- Example 16 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof Using the same polymerizable liquid crystal composition as in Example 8, alignment film formation, light irradiation treatment, development and rinsing were performed in the same manner as in Example 15, and it was confirmed that there were no unexposed portions.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the film obtained from the exposed portion had a thickness of 1.28 ⁇ m. When observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally aligned on the substrate surface. And the retardation value was 178 nm and haze value was 0.32. Further, ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.19.
- Example 17 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof Using the same polymerizable liquid crystal composition as in Example 9, alignment film formation, light irradiation treatment, development and rinsing were carried out in the same manner as in Example 15, and it was confirmed that there were no unexposed portions.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the film obtained from the exposed portion had a thickness of 1.24 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally aligned on the substrate surface. And the retardation value was 152 nm and haze value was 0.16. Further, ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.20.
- Example 18 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof Using the same polymerizable liquid crystal composition as in Example 12, alignment film formation, light irradiation treatment, development and rinsing were carried out in the same manner as in Example 15, and it was confirmed that there were no unexposed portions.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the film obtained from the exposed portion had a thickness of 1.17 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally aligned on the substrate surface. And the retardation value was 147 nm and haze value was 0.08.
- ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.21.
- Comparative Example 2 Polymerizable liquid crystal composition and polymer (film) thereof Using the same polymerizable liquid crystal composition as in Comparative Example 1, alignment film formation, light irradiation treatment, development and rinsing were carried out in the same manner as in Example 15 to confirm that there were no unexposed portions.
- the composition on the substrate after pre-baking was in a liquid crystal state.
- the film obtained from the exposed portion had a thickness of 0.90 ⁇ m, and when observed with a polarizing microscope, it was confirmed that the film was horizontally aligned on the substrate surface. And the retardation value was 107 nm and haze value was 0.08.
- ⁇ n (400 nm) / ⁇ n (550 nm) was 1.23.
- Examples 15 to 18 containing the polymerizable liquid crystal compound of the present invention are superior in chemical resistance as compared with Comparative Example 2 containing no polymerizable liquid crystal compound, and film loss after development is suppressed. You can see that
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Abstract
Description
ここで用いられる重合性液晶化合物は、一般に、重合性基と液晶構造部位(スペーサ部とメソゲン部とを有する構造部位)とを有する液晶化合物であり、この重合性基としてアクリル基が広く用いられている。
例えば、アクリル基を有する特定の重合性液晶化合物を支持体間に担持し、この化合物を液晶状態に保持しつつ放射線を照射して重合体を得る方法(特許文献1参照)や、アクリル基を有する2種類の重合性液晶化合物の混合物、またはこの混合物にカイラル液晶を混合した組成物に光重合開始剤を添加し、紫外線を照射して重合体を得る方法が知られている(特許文献2参照)。
また、ディスプレイの分野では近年、これらの材料をIn Cell位相差フィルムとして用いるプロセス簡略化の検討が積極的に進められている。このIn Cell技術に用いられる材料は、さらに高い熱安定性および耐薬品性が要求されている。
一方、他のプロセス(例えばポリビニルアルコール系フィルムの延伸)から得られた光学異方性フィルムと比較すると、重合性液晶化合物から得られたフィルムの光学異方性の波長依存性が低いという課題がある。
1. 下記式[1]で表されることを特徴とする重合性液晶化合物、
2. 1の重合性液晶化合物を含有する重合性液晶組成物、
3. さらに、一分子中に重合性基を1つ以上有する液晶性化合物を含有する2の重合性液晶組成物、
4. 前記液晶性化合物が、下記式[2]または式[3]で表される重合性基を一分子中に1つ以上有する化合物である3の重合性液晶組成物、
7. 2~5のいずれかの重合性液晶組成物から得られる被膜、
8. 2~5のいずれかの重合性液晶組成物から得られる配向フィルム、
9. 6の重合体または8の配向フィルムを備える光学部材
を提供する。
したがって、当該重合性液晶化合物を含む重合性液晶組成物から得られる重合体は、偏光板や位相差板等の光学異方性フィルムとして利用可能であり、特に空気中で、フォトリソグラフィーを用いたパターン形成に好適に利用できる。
「重合性液晶化合物」は、分子中にアクリル基やα-メチレンラクトン環等の重合可能部位を有し、かつ、液晶相を呈する化合物を意味する。「液晶組成物」は、液晶相を呈する特性を有する組成物を意味する。「液晶性」は、液晶相を呈することを意味する。
以下、本発明を更に詳しく説明する。
[重合性液晶化合物]
本発明に係る重合性液晶化合物は、下記の式[1]で表される。
α-メチレン-γ-ブチロラクトンは、重合性基を有するα-アルキリデン-γ-ブチロラクトンの中でも立体障害による影響が少なく、高い重合性を有するという非常に優れた効果を発揮し得る。そして、この化合物を用いて得られる重合体に高いTgや耐熱性を付与するために有効である。
上記式[1]で表される重合性液晶化合物は、スメクチック相やネマチック相といった液晶相を示す。この特性は、偏光板や位相差板などの光学異方性を利用する用途分野において有用である。
式[1]で表される重合性液晶化合物の具体例としては、以下に示す式(1)~(29)の化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の重合性液晶化合物は、有機合成化学における手法を組み合わせることによって合成することができ、その合成法は特に限定されない。
α-メチレン-γ-ブチロラクトン構造を有する化合物は、例えば、以下の合成スキーム(A1)で表される、タラガ等(P.Talaga,M.Schaeffer,C.Benezra and J.L.Stampf,Synthesis,530(1990))が提案する手法を用いて合成することができる。この手法は、SnCl2を用いて2-(ブロモメチル)アクリル酸(2-(bromomethyl)propenoic acid)と、アルデヒドまたはケトンとを反応させる方法である。
なお、2-(ブロモメチル)アクリル酸(2-(bromomethyl)propenoic acid)は、ラマラーン等(K.Ramarajan et al)が提案する方法で得ることができる(K.Ramarajan,K.Kamalingam,D.J.O’Donnell and K.D.Berlin,Organic Synthesis,vol.61,56-59(1983))。
アセタールまたはケタールとしては、ジメチルアセタール基、ジエチルアセタール基、1,3-ジオキサン基、1,3-ジオキソラン基などが挙げられる。以下のスキーム(A2)にその合成法および保護基を示す。
本発明に係る重合性液晶組成物は、上記式[1]で表される重合性液晶化合物を少なくとも1種含有するものである。本発明の重合性液晶組成物において、式[1]で表される重合性液晶化合物を2種以上用いる場合は、重合性液晶化合物を適宜選択して混合すればよく、その組み合わせは任意である。
この際、特定化合物は、液晶性を呈する化合物、液晶性を呈しない化合物のいずれでもよく、また、アクリル基やラクトン環等の重合性基を有していてもよいし、有していなくてもよい。重合性基を有する特定化合物は、単官能性であっても多官能性であってもよい。
このような特定化合物としては、重合性基を有しない化合物であって液晶性を示す化合物、重合性基を有しない化合物であって液晶性を示さない化合物、重合性基を有するとともに液晶性を示す化合物であって本発明の重合性液晶化合物以外のもの、重合性基を有する化合物であって液晶性を示さない化合物である。
一方、混合する特定化合物が液晶性を示さない場合は、式[1]の重合性液晶化合物100質量部に対して20質量部以下が好ましく、より好ましくは5質量部以下である。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ジエトキシアセトフェノン等のアセトフェノン類、ベンジルジメチルケタール等のベンジルケタール類などが挙げられる。このような光重合開始剤は複数種を組み合わせて用いることもできる。
光重合開始剤の添加量は、式[1]で表される重合性液晶化合物の合計量、または式[1]で表される重合性液晶化合物と、重合性基を有し、かつ、液晶性を示す特定化合物との合計量(以下、両者を併せて合計重合性液晶性化合物類と称す。)の100質量部に対して5質量部以下が好ましく、より好ましくは0.5~2.0質量部である。
光増感剤としては、例えば、アントラセン等のアントラセン系光増感剤が挙げられる。光増感剤は複数種を組み合わせて用いることもでき、その添加量は、合計重合性液晶性化合物類100質量部に対して5質量部以下が好ましい。
なお、上述の光重合開始剤は、熱重合開始剤および光増感剤のうち少なくとも1種と組み合わせて用いることができる。
安定剤としては、例えば、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル等のヒドロキノンモノアルキルエーテル類;4-t-ブチルカテコール等が挙げられる。安定剤は複数種を組み合わせて用いることもでき、その添加量は、合計重合性液晶性化合物類100質量部に対して0.1質量部以下が好ましい。
密着促進剤としては、トリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン等のクロロシラン類;トリメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類;ヘキサメチルジシラザン、N,N’-ビス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチルトリメチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾール等のシラザン類;ビニルトリクロロシラン、γ-クロロプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(N-ピペリジニル)プロピルトリメトキシシラン等のシラン類;ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、インダゾール、イミダゾール、2-メルカプトベンズイミダゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、ウラゾール、チオウラシル、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン等の複素環状化合物;1,1-ジメチルウレア、1,3-ジメチルウレア等の尿素化合物;チオ尿素化合物等が挙げられる。
密着促進剤は複数種を組み合わせて用いることもでき、その添加量は、合計重合性液晶性化合物類100質量部に対して1質量部以下が好ましい。
有機溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン等の極性溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル等のエステル類;3-メトキシプロピオン酸メチル、2-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、2-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、2-エトキシプロピオン酸エチル等のアルコキシエステル類;エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル等のグリコールジアルキルエーテル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のジグリコールジアルキルエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールモノアルキルエーテル類;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等のジグリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート、エチルセロソルブアセテート等のグリコールモノアルキルエーテルエステル類;シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2-ヘプタノン等のケトン類などが挙げられる。これらの有機溶媒は単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも地球環境、作業環境への安全性観点からプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチルが望ましい。
なお、溶媒の使用量は、重合性液晶組成物中に60~95質量%程度が好適である。
フッ素系界面活性剤の具体例としては(以下、商品名)、エフトップEF301、EF303、EF352((株)トーケムプロダクツ製)、メガファックF171、F173、R-30(DIC(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG710、サーフロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(旭硝子(株)製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、界面活性剤は、複数種を組み合わせて用いることもできる。
以上説明した重合性液晶組成物は、配向性被膜形成用の組成物や塗布液として好適に利用できる。
なお、1つの成分に複数種の化合物を使用する場合は、予めそれらを混合した混合物と、その他の成分とを混合してもよく、それぞれ別個にその他の成分と混合してもよい。
本発明の重合性液晶組成物は、光学異方体を製造する際に、液晶状態での光重合において意図しない熱重合の誘起を避け、分子の均一な配向状態での固定を容易にするために、室温(20~40℃、以下同様)で安定な液晶相を示すことが好ましい。また、重合性液晶組成物が有機溶媒を含有する場合は、溶媒を除去した際に、室温で安定な液晶相を示すことが好ましい。
以上説明した本発明の重合性液晶組成物に対し、光照射や加熱処理することで重合体が得られる。
また、2枚の基板間に重合性液晶組成物を挟持した状態で、または、基板に重合性液晶組成物をスピンコートやキャスト法などにより塗布した状態で、光照射処理することで、フィルムが得られる。
この際、基板には、ガラス、石英、カラーフィルタ、トリアセチルセルロース(TAC)等のプラスチックシートまたはフィルム等を用いることができる。なお、2枚の基板のうち、一方の基板として、ITO等の機能性薄膜が形成された、ガラス、プラスチックシート、プラスチックフィルムまたはステンレススチールや、クロムまたはアルミ等の金属をめっきまたは蒸着した、ベルトまたはドラムを使用することも可能である。
また、より簡便な方法としては、スペーサ等を設けた基板上に、重合性液晶組成物を載せ、もう一方の基板をその上から重ねてセルを作製し、光を照射してこれを重合する方法もある。
その際、重合性液晶組成物は、流動化させたものを用いてもよいし、基板に載せてから加熱等により流動化させてもよいが、もう一方の基板を重ね合わせる前に、重合性液晶組成物を流動化させておく必要がある。
上記のいずれの方法においても、重合性液晶組成物が液晶相を呈する状態で重合することで、配向した光学異方性を有するフィルムを得ることができる。
重合方法によってマルチドメイン化する方法は、液晶状態の重合性液晶組成物に、マスクを介して紫外線を露光して重合したドメインを形成し、残りのドメインは、等方性液体状態で重合する方法等が挙げられる。
また、基板の配向処理をマルチドメイン化する方法は、基板に形成した配向材にマスクを介してラビングする方法や、マスクを介して紫外線を照射する方法等が挙げられる。
これらの方法により、ラビングされたドメインおよび紫外線を照射したドメインが配向処理された部分で、その他が未処理部分であるマルチドメイン化された基板が得られる。このマルチドメイン化された基板上に形成された重合性液晶組成物は、配向材層の影響を受けてマルチドメイン化する。
なお、上記配向処理方法の他に、電場、磁場を利用する方法を用いてもよい。
[1]NMR
化合物を重水素化クロロホルム(CDCl3)または重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d6)に溶解し、核磁気共鳴装置(ジオール社製)を用いて300MHzの1H-NMRを測定した。
[2]液晶相の観察
液晶相の同定は、ホットステージ(MATS-2002S、東海ヒット社製)上で試料を加熱し、偏光顕微鏡(ニコン社製)にて観察して行った。相転移温度はマックサイエンス社製示差走査熱分析装置(DSC3100SR)を用い、スキャンスピード(Scan Rate)10℃/分の条件で測定した。
[3]ヘイズ値
東京電色社製Spectral Haze Meter(TC-1800H)を用いてフィルムのヘイズ値を測定した。
[4]フィルムのリタデーション値
リタデーション測定装置(RETS-100、大塚電子(株)製)を用いて波長590nmのリタデーション値を測定した。
1H-NMR (CDCl3) δ:2.09 (m, 2H), 3.90 (t, 2H), 4.20 (t, 2H), 6.99 (d, 2H), 7.52 (d, 2H), 7.66 (m, 4H).
1H-NMR(CDCl3) δ:2.20(m, 2H), 4.10(t, 2H), 4.40(t, 2H), 5.81(d, 1H), 6.15(m, 1H), 6.41(d, 1H), 6.99(d, 2H), 7.55(d, 2H), 7.66(m, 4H).
分液した有機層は、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、ろ過した後に減圧下で溶媒を留去し、黄色固体を得た。この固体を酢酸エチル3mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(カラム:シリカゲル60,0.063-0.200mm,メルク製,溶出液:へキサン/酢酸エチル=1/1)により精製した。得られた溶液から溶媒を留去し、白色固体6.9gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この白色固体が、中間体化合物(A2)であることが確認された(収率91%)。
1H-NMR(DMSO-d6) δ:1.26(m, 6H), 1.69(m, 2H), 3.37(t, 2H), 4.03(t, 2H), 7.06(d, 2H), 7.69(d, 2H), 7.85(m, 4H).
この固体を酢酸エチル3mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(カラム:シリカゲル60,0.063-0.200mm,メルク製,溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=1/1)で精製した。得られた溶液の溶媒を留去して、無色固体2.8gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この無色固体が、中間体化合物(B2)であることが確認された(収率93%)。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.84(m, 6H), 2.50(m, 2H), 4.02(m, 2H), 6.99(d, 2H), 7.53(d, 2H), 7.91(m, 4H), 9.80(s, 1H).
抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧ろ過した後の溶液から溶媒を留去し、黄色固体を得た。この固体を酢酸エチル2mlに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(カラム:シリカゲル60,0.063-0.200mm,メルク製,溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)により精製した。得られた溶液の溶媒を留去して、白色固体1.5gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この白色固体が、目的の重合性液晶化合物(E2)であることが確認された(収率41%)。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.57(m, 6H), 1.85(m, 2H), 2.60(m, 1H), 3.05(m, 1H), 4.01(t, 2H), 4.54(m, 1H), 5.63(m, 1H), 6.23(m, 1H), 7.00(d, 2H), 7.52(d, 2H), 7.68(m, 4H).
なお、この重合性液晶化合物(E2)の液晶性を観察した結果、84℃で等方性液体状態となり、降温時、61℃で液晶相(ネマチック相)へ相転移した。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.3-1.7 (m, 8H), 3.67 (m, 2H), 3.88 (s, 3H), 4.03 (t, 2H), 6.91 (d, 2H), 7.99 (d, 2H).
この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(カラム:シリカゲル60,0.063-0.200mm,メルク製,溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)で精製した。得られた溶液の溶媒を留去し、無色固体1.3gを得た。この固体をNMRで測定した結果を以下に示す。この結果から、この無色固体が、中間体化合物(B3)であることが確認された(収率50%)。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.3-1.8 (m, 6H), 2.49 (t, 2H), 3.88 (s, 3H), 3.99 (t, 2H), 6.87 (d, 2H), 7.99 (d, 2H), 9.78 (s, 1H).
抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧ろ過した後の溶液から溶媒を留去し、無色固体1.5gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この無色固体が、中間体化合物(C3)であることが確認された(収率94%)。
1H-NMR(DMSO-d6) δ:1.3-1.8 (m, 8H), 2.62 (m, 1H), 3.04 (s, 1H), 3.81 (s, 3H), 4.05 (t, 2H), 4.54 (m, 1H), 5.70 (s, 1H), 6.01 (s, 1H), 7.03 (d, 2H), 7.89 (d, 2H).
次に、冷却管付き50mlナスフラスコに、得られた白色固体1.1g、Amberlyst(登録商標)15(ロームエンドハース社 商品名)1.0g、およびTHF20.0mlを加えて混合物とし、70℃で5時間撹拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧ろ過した後の溶液から溶媒を留去し、黄色固体を得た。この黄色固体を再結晶(ヘキサン/酢酸エチル=1/1)で精製した後、白色固体0.9gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この白色固体が、目的の重合性液晶化合物(D3)であることが確認された(収率71%)。
1H-NMR(DMSO-d6) δ:1.2-1.8 (m, 8H), 2.60 (m, 1H), 3.09 (m, 1H), 4.04 (m, 2H), 4.55 (m, 1H), 5.69 (s, 1H), 6.02 (s, 1H), 6.99 (d, 2H), 7.88 (d, 2H), 12.5 (s, broad, 1H).
1H-NMR(CDCl3) δ:1.53 (m, 10H), 1.72 (m, 2H), 1.79 (m, 4H), 2.58 (m, 1H), 3.07 (m, 1H), 3.96 (t, 2H), 4.05 (t, 2H), 4.18 (t, 2H), 4.54 (m, 1H), 5.64 (d, 1H), 5.81 (d, 1H), 6.14 (m, 1H), 6.24 (d, 1H), 6.40 (d, 1H), 6.97 (m, 4H), 7.09 (d, 2H), 8.14 (d, 2H).
なお、重合性液晶化合物(E3)の液晶相を観察した結果、昇温時、59℃で等方性液体状態となった。また、降温時、55℃でスメクチックX相へ相転移した。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.40-1.90 (m, 8H), 2.58 (m, 1H), 3.08 (m, 1H), 3.80 (s, 3H), 4.05 (t, 2H), 4.55(m, 1H), 5.64 (s, 1H), 6.22 (s, 1H), 6.42 (d, 1H), 6.97 (d, 2H), 7.22 (d, 2H), 7.60 (d, 2H), 7.70 (d, 1H), 8.15 (d, 2H).
なお、重合性液晶化合物(Z1)の液晶相を観察した結果、昇温時、137℃で等方性液体状態となった。また、降温時、130℃でネマチック相へ相転移した。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.2-1.6 (m, 14H), 1.8(m, 2H), 3.63 (t, 2H), 3.88 (s, 3H), 4.02 (t, 2H), 6.90 (d, 2H), 7.99 (d, 2H).
この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(カラム:シリカゲル60,0.063-0.200mm,メルク製,溶出液:ヘキサン/酢酸エチル=2/1)で精製した。得られた溶液の溶媒を留去し、無色固体16.2gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この無色固体が、中間体化合物(Q2)であることが確認された(収率76%)。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.26 (m, 10H), 1.62 (m, 2H), 1.79 (m, 2H), 2.42 (m, 2H), 3.88 (s, 3H), 4.00 (t, 2H), 6.91 (d, 2H), 7.99 (d, 2H), 9.76 (s, 1H).
抽出後の有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、減圧ろ過した後の溶液から溶媒を留去し、無色固体16.4gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この無色固体が、目的の重合性液晶化合物(R2)であることが確認された(収率83%)。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.28 (m, 12H), 1.60 (m, 2H), 1.72 (m, 2H), 2.51 (m, 1H), 3.06 (m, 1H), 3.85 (s, 3H), 4.04 (t, 2H), 4.54 (m, 1H), 5.69 (s, 1H), 6.02 (s, 1H), 7.01 (d, 2H), 7.88 (d, 2H).
次に、冷却管付き300mlナスフラスコに、得られた白色固体14.6g、Amberlyst(登録商標)15(ロームエンドハース社 商品名)8.0g、およびTHF100mlを加えて混合物とし、70℃で5時間撹拌して反応させた。反応終了後、反応液を減圧ろ過した後の溶液から溶媒を留去し、黄色固体を得た。この黄色固体を再結晶(ヘキサン/THF=2/1)で精製して白色固体11.6gを得た。この固体のNMR測定結果を以下に示す。この結果から、この白色固体が、化合物(S2)であることが確認された(収率73%)。
1H-NMR(DMSO-d6) δ:1.32 (m, 12H), 1.60 (m, 2H), 1.80 (m, 2H), 2.59 (m, 1H), 3.02 (m, 1H), 4.00 (t, 2H), 4.50 (m, 1H), 5.61 (s, 1H), 6.02 (s, 1H), 6.90 (d, 2H), 7.98 (d, 2H).
1H-NMR(CDCl3) δ:1.30-1.90 (m, 16H), 2.58 (m, 1H), 3.05 (m, 1H), 3.80 (s, 3H), 4.05 (t, 2H), 4.50(m, 1H), 5.62 (s, 1H), 6.22 (s, 1H), 6.40 (d, 1H), 6.98 (d, 2H), 7.22 (d, 2H), 7.60 (d, 2H), 7.70 (d, 1H), 8.18 (d, 2H).
なお、重合性液晶化合物(Z2)の液晶相を観察した結果、昇温時、60℃でスメクチックA相へ相転移し、89℃でネマチック相へ相転移し、106℃で等方性液体状態となった。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.35 (t,3H),1.40-1.90 (m, 8H), 2.60 (m, 1H), 3.08 (m, 1H), 4.05(t, 2H), 4.25 (m, 2H), 4.55(m, 1H), 5.64 (s, 1H), 6.22 (s, 1H), 6.40 (d, 1H), 6.97 (d, 2H), 7.22 (d, 2H), 7.60 (d, 2H), 7.70 (d, 1H), 8.15 (d, 2H).
なお、重合性液晶化合物(Z3)の液晶相を観察した結果、昇温時、96℃で等方性液体状態となった。また、降温時、91℃でネマチック相へ相転移し、77℃でスメクチックA相へ相転移した。
1H-NMR(CDCl3) δ:0.95 (t,3H),1.40-1.90 (m, 12H), 2.60 (m, 1H), 3.05 (m, 1H), 4.05(t, 2H), 4.22 (m, 2H), 4.55(m, 1H), 5.64 (s, 1H), 6.25 (s, 1H), 6.40 (d, 1H), 6.97 (d, 2H), 7.22 (d, 2H), 7.60 (d, 2H), 7.68 (d, 1H), 8.15 (d, 2H).
なお、重合性液晶化合物(Z4)の液晶相を観察した結果、昇温時、72℃で等方性液体状態となった。また、降温時、47℃でスメクチックA相へ相転移した。
1H-NMR(CDCl3) δ:1.55 (m, 6H), 1.90(m, 2H), 2.60 (m, 1H), 3.05 (m, 1H), 3.85(s,3H), 4.05(t, 2H), 4.55(m, 1H), 5.64 (s, 1H), 6.25 (s, 1H), 6.45 (d, 1H), 6.98 (d, 2H), 7.25 (m, 4H), 7.65 (m, 4H), 7.75 (d, 1H), 8.15 (d, 2H).
なお、重合性液晶化合物(Z5)の液晶相を観察した結果、昇温時、100℃でスメックチック相へ相転移し、>130℃で重合した。
重合性液晶化合物(Z3)100.0mg、光重合開始剤であるチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)2.0mg、および界面活性剤であるR-30(DIC(株)製)0.2mgをシクロヘキサノン0.40gに溶解し、重合性液晶組成物を得た。
この重合性液晶組成物を、液晶配向膜付基板の液晶配向膜面にスピンコート(1000rpm,20秒間)により塗布し、100℃のホットプレート上で60秒間プリベークした後、室温まで放冷した。このとき、基板上の重合性組成物は液晶状態であった。ここで用いた液晶配向膜付基板は、ITO付ガラス基板のITO面に、液晶配向剤(日産化学工業社製SE-1410)をスピンコートにより塗布し、230℃で焼成して厚さ100nmの薄膜を形成した後、ラビング処理を施したものである。
得られたフィルムは、膜厚が0.86μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は49nmであり、ヘイズ値は0.00であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.22であった。
重合性液晶化合物(E1)45.0mg、重合性液晶化合物(E2)45.0mg、重合性液晶化合物(E3)45.0mg、重合性液晶化合物(Z1)15.0mg、光重合開始剤であるチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)3.0mg、および界面活性剤であるR-30(DIC(株)製)0.3mgをシクロヘキサノン0.35gに溶解し、重合性液晶組成物を得た。
この重合性液晶組成物を用い、実施例6と同様にしてフィルムを得た。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
得られたフィルムは、膜厚が1.78μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は234nmであり、ヘイズ値は0.16であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.25であった。
重合性液晶化合物(E1)45.0mg、重合性液晶化合物(E2)30.0mg、重合性液晶化合物(E3)45.0mg、重合性液晶化合物(Z1)30.0mg、光重合開始剤であるチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)3.0mg、および界面活性剤であるR-30(DIC(株)製)0.3mgをシクロヘキサノン0.35gに溶解し、重合性液晶組成物を得た。
この重合性液晶組成物を用い、実施例6と同様にしてフィルムを得た。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
得られたフィルムは、膜厚が1.74μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は229nmであり、ヘイズ値は0.40であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.24であった。
重合性液晶化合物(E1)15.0mg、重合性液晶化合物(E2)15.0mg、重合性液晶化合物(E3)45.0mg、重合性液晶化合物(Z1)75.0mg、光重合開始剤であるチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)3.0mg、および界面活性剤であるR-30(DIC(株)製)0.3mgをシクロヘキサノン0.35gに溶解し、重合性液晶組成物を得た。
この重合性液晶組成物を用い、実施例6と同様にしてフィルムを得た。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
得られたフィルムは、膜厚が1.72μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は189nmであり、ヘイズ値は0.08であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.22であった。
重合性液晶化合物(E3)45.0mg、重合性液晶化合物(Z1)105.0mg、光重合開始剤であるチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)3.0mg、および界面活性剤であるR-30(DIC(株)製)0.3mgをシクロヘキサノン0.35gに溶解し、重合性液晶組成物を得た。
この重合性液晶組成物を用い、実施例6と同様にしてフィルムを得た。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
得られたフィルムは、膜厚が1.74μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は177nmであり、ヘイズ値は0.47であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.20であった。
重合性液晶化合物(E1)45.0mg、重合性液晶化合物(E2)30.0mg、重合性液晶化合物(E3)45.0mg、重合性液晶化合物(Z3)30.0mg、光重合開始剤であるチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)3.0mg、および界面活性剤であるR-30(DIC(株)製)0.3mgをシクロヘキサノン0.35gに溶解し、重合性液晶組成物を得た。
この重合性液晶組成物を用い、実施例6と同様にしてフィルムを得た。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
得られたフィルムは、膜厚が1.70μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は193nmであり、ヘイズ値は0.08であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.24であった。
重合性液晶化合物(E1)60.0mg、重合性液晶化合物(E2)60.0mg、重合性液晶化合物(E3)90.0mg、重合性液晶化合物(Z3)90.0mg、光重合開始剤であるチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)6.0mg、および界面活性剤であるR-30(DIC(株)製)0.6mgをシクロヘキサノン0.70gに溶解し、重合性液晶組成物を得た。
この重合性液晶組成物を用い、実施例6と同様にしてフィルムを得た。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
得られたフィルムは、膜厚が1.69μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は221nmであり、ヘイズ値は0.13であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.23であった。
重合性液晶化合物(E1)45.0mg、重合性液晶化合物(E2)30.0mg、重合性液晶化合物(E3)45.0mg、重合性液晶化合物(Z4)30.0mg、光重合開始剤であるチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)3.0mg、および界面活性剤であるR-30(DIC(株)製)0.3mgをシクロヘキサノン0.35gに溶解し、重合性液晶組成物を得た。
この重合性液晶組成物を用い、実施例6と同様にしてフィルムを得た。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
得られたフィルムは、膜厚が1.78μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に垂直配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は45nm(測定角度:50°)であり、ヘイズ値は0.08であった。
重合性液晶化合物(E1)45.0mg、重合性液晶化合物(E2)30.0mg、重合性液晶化合物(E3)45.0mg、重合性液晶化合物(Z2)30.0mg、光重合開始剤であるチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)3.0mg、および界面活性剤であるR-30(DIC(株)製)0.3mgをシクロヘキサノン0.35gに溶解し、重合性液晶組成物を得た。
この重合性液晶組成物を用い、実施例6と同様にしてフィルムを得た。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
得られたフィルムは、膜厚が1.30μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は182nmであり、ヘイズ値は0.10であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.22であった。
重合性液晶化合物(E1)60.0mg、重合性液晶化合物(E2)45.0mg、重合性液晶化合物(E3)45.0mg、光重合開始剤であるチバガイギー社製イルガキュア369(商品名)3.0mg、および界面活性剤であるR-30(DIC(株)製)0.3mgをシクロヘキサノン0.35gに溶解し、重合性液晶組成物を得た。
この重合性液晶組成物を用い、実施例6と同様にしてフィルムを得た。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
得られたフィルムは、膜厚が1.74μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は217nmであり、ヘイズ値は0.08であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.25であった。
実施例7と同一の重合性液晶組成物を用い、実施例6と同様にしてスピンコートおよびプリベークを行った。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
次に、液晶配向膜付基板に形成された塗膜を、半分をマスクし、半分を空気中で水銀ランプを用いて1000mJ/cm2の強さの光を照射して重合性液晶組成物を重合させた後、室温下で10秒間PGMEAにて現像し、さらに室温下で10秒間PGMEAにてリンスした。その後、未露光部がなくなったことを確認した。
一方、露光部から得られたフィルムは、膜厚が1.25μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は155nmであり、ヘイズ値は0.11であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.22であった。
実施例8と同一の重合性液晶組成物を用い、実施例15と同様にして配向膜形成、光照射処理、現像およびリンスを行い、未露光部がなくなったことを確認した。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
露光部から得られたフィルムは、膜厚が1.28μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は178nmであり、ヘイズ値は0.32であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.19であった。
実施例9と同一の重合性液晶組成物を用い、実施例15と同様にして配向膜形成、光照射処理、現像およびリンスを行い、未露光部がなくなったことを確認した。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
露光部から得られたフィルムは、膜厚が1.24μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は152nmであり、ヘイズ値は0.16であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.20であった。
実施例12と同一の重合性液晶組成物を用い、実施例15と同様にして配向膜形成、光照射処理、現像およびリンスを行い、未露光部がなくなったことを確認した。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
露光部から得られたフィルムは、膜厚が1.17μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は147nmであり、ヘイズ値は0.08であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.21であった。
比較例1と同一の重合性液晶組成物を用い、実施例15と同様にして配向膜形成、光照射処理、現像およびリンスを行い、未露光部がなくなったことを確認した。なお、プリベーク後の基板上の組成物は液晶状態であった。
露光部から得られたフィルムは、膜厚が0.90μmであり、偏光顕微鏡でそれを観察したところ、フィルムが基板面に水平配向していることを確認した。そして、そのリタデーション値は107nmであり、ヘイズ値は0.08であった。また、Δn(400nm)/Δn(550nm)は1.23であった。
Claims (9)
- 請求項1記載の重合性液晶化合物を含有する重合性液晶組成物。
- さらに、一分子中に重合性基を1つ以上有する液晶性化合物を含有する請求項2記載の重合性液晶組成物。
- 請求項2~5のいずれか1項記載の重合性液晶組成物から得られる重合体。
- 請求項2~5のいずれか1項記載の重合性液晶組成物から得られる被膜。
- 請求項2~5のいずれか1項記載の重合性液晶組成物から得られる配向フィルム。
- 請求項6記載の重合体または請求項8記載の配向フィルムを備える光学部材。
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