JP2016503185A - 複屈折rmレンズ - Google Patents

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Abstract

本発明は、− 1種または2種以上の重合性メソゲン化合物を含む、重合性液晶成分A、および、− 全媒体の多くとも12重量%の、非メソゲン成分Bを含む、重合性液晶媒体から得ることができる、RMレンズに関する。さらに本発明は、かかる複屈折RMレンズの、電気光学的デバイス、例えば液晶ディスプレイ(LCD)または他の光学的もしくは電気光学的デバイスにおける、装飾またはセキュリティー適用のための使用に関する。

Description

本発明は、
− 1種または2種以上の重合性メソゲン化合物を含む、重合性液晶成分A、および、
− 全媒体の多くとも12重量%の非メソゲン成分B
を含む重合性液晶媒体から得ることができる、RMレンズに関する。
さらに本発明は、かかる複屈折RMレンズの、電気光学デバイス、例えば液晶ディスプレイ(LCD)または他の光学的もしくは電気光学デバイスにおける、装飾またはセキュリティー適用のための使用に関する。
反応性メソゲン(RM)として知られている重合性液晶は、液晶ディスプレイ(LCD)用途における視野角補償膜および薄膜リターダーにおけるそれらの用途に関して広く知られている。
近年、かかるRMは、商業的に利用可能な3D LCDディスプレイ中のパターン化リターダーにおける使用のために提唱されている。これらの適用において、RMの複屈折性質を使用して、LCDの正面から発せられる光の偏光を交互にさせる。
例えば、US2009073559 (A1)またはWO2011078989 A1において、ガラスなしのオートステレオスコピックディスプレイを、偏光スイッチとしてのアクティブLCパネルおよびLCDの正面上に作られた偏光感受性レンズを組み合わせることによって実現することができることもまた、報告された。
かかるデバイスは、例えば空間光変調器として作動してディスプレイ画像を作り出すアクティブマトリックスタイプの、LCDパネルを含む。ディスプレイパネルは、行および列に配置されたディスプレイ画素の直交アレイを有する。実際上、ディスプレイパネルは、約1000行および数千列のディスプレイ画素を含む。
液晶ディスプレイパネルの構造は、完全に慣用的である。特に、パネルは、1対の離間された透明なガラス基板を含み、その間に、例えば配列したねじれネマチックまたは別の液晶媒体が、提供されている。基板は、透明な酸化インジウムスズ(ITO)電極のパターンをそれらの対面する面上に担持する。偏光層がまた、基板の外側表面上に提供されている。
各々のディスプレイ画素は、対向電極を基板上に含み、介在する液晶媒体がそれらの間にある。ディスプレイ画素の形状および設計は、電極の形状および設計によって決定される。ディスプレイ画素は、間隙によって互いから規則的に離間している。各々のディスプレイ画素は、切換素子、例えば薄膜トランジスタ(TFT)または薄膜ダイオード(TFD)と関連付けされている。ディスプレイ画素は、アドレシングシグナルを切換素子に供給することにより表示画像を生じるように動作し、当業者は、好適なアドレシングスキームを知っているであろう。
ディスプレイパネルは、この場合においてはディスプレイ画素アレイの領域にわたって延展する平面状バックライトを含む光源によって照らし出される。光源からの光は、ディスプレイパネルを通るように指向され、個々のディスプレイ画素は、光を変調させ、ディスプレイ画像を作り出すに駆動される。
従来技術のディスプレイデバイスは、ディスプレイパネルの前側にわたって配置されたレンズ状のシートを含み、それは、視感形成機能を発揮する。レンズ状のシートは、互いに対して平行に伸びるレンズ素子の横列を含む。レンズ素子は、平凸レンズの形態にあり、それらは、光出力指向手段として作用し、異なる画像または視感を、ディスプレイパネルから、ディスプレイデバイスの前に位置する使用者の目に提供する。
この関連において、US 2007/109400 A1には、所与の偏向の光を方向的分布に指向することができる複屈折レンズアレイを含む複屈折レンズ構造が開示されており、複屈折レンズは、屈折性構造を有する界面を有する固体の複屈折材料およびアイソトロピック材料を含む。それを通過する光の偏光を回転させることができる切換可能な液晶層は、第1の複屈折材料に隣接して配置される。複屈折材料と液晶層との間の界面は、複屈折材料および液晶層の配列を提供する配列微細構造を有する。電場を印加して液晶を切り換えるための1対の電極は、レンズアレイとそれらの間の切換可能な液晶層との両方と共に配置され、伝導性材料は、レンズアレイ中に包含されて、レンズアレイにわたって電圧降下を低減する。反射を低減するために、複屈折材料とアイソトロピック材料との間の界面は、複屈折材料の配列を提供する配列微細構造を有する界面を有し、アイソトロピック材料の屈折率は、複屈折材料の異常光屈折率に実質的に等しい。
JP2012-137616 A1には、少なくとも1つまたは2つ以上の重合性官能基を有する反応性メソゲン化合物および少なくとも1つまたは2つ以上の重合性官能基を有する非液晶化合物を含む、立体画像ディスプレイのための複屈折レンズ材料、ならびに複屈折レンズ材料を立体画像ディスプレイのために使用する立体画像ディスプレイのための複屈折レンズの製造方法が開示されている。
しかしながら、非メソゲン化合物または非液晶材料のレンズ材料における使用によって、光学的特性における不利な変化のなかでもとりわけ、複屈折の低下がもたらされる。
好適なRM混合物の複屈折が増大する場合、より高い複屈折によって、より高い曲率半径(より薄いレンズ)を所与の焦点距離のために使用するのが可能になる。この現象は当業者に周知であり、例えばHecht, E. (2002) Optics, 4th edn., “Geometrical optics” Chapter 5, page 158 et seqqに記載されている。
実際、現代の適用は、レンズ厚さ、ひいては材料の量、およびかかるレンズを作成するために必要な関連するコストを低減するために、複屈折についての好適な高い値を必要とする。さらに、混合物および/または得られたレンズは、複屈折に関する好適な値に加えて、多数の他の要件を満たさなければならず、それはとりわけ、以下のものである。
− 重合前の結晶化に対する、良好な室温安定性、
− 全体のレンズにわたる、均質な平面状配列、
− 高い透明点、
− 好適な低い黄色度指数、
− 熱的ストレス、例えば熱または低温に対する、良好な安定性、
− UV光に対する、良好な安定性、
− それを外部に露出する環境における、良好な耐久性、
− VIS光についての、良好な透過率、および
− その製造方法は、費用効率的かつ、大量生産プロセスに好適でなければならない。
従来技術およびかかる材料に対する前述の要件の観点において、好ましくは従来技術のRM材料または混合物の欠点を示さないか、または示したとしてもより小さい程度である、新たな、または代替の材料に対するかなりの需要が存在する。
驚くべきことに、本発明者らは、以下に記載し、クレームする複屈折RMレンズが、既知の複屈折RMレンズに対する優れた代替を表し、それが好ましくは前述の要件の1つもしくは2つ以上を改善するか、またはさらにより好ましくはすべての前述の要件を同時に満たすことを見出した。
発明の概要
本発明は、
− 1種または2種以上の重合性メソゲン化合物を含む重合性液晶成分A、および
− 全媒体の多くとも12重量%の非メソゲン成分B
を含む、好ましくはそれからなる、重合性液晶媒体から得ることができる、RMレンズに関する。
本発明はさらに、本明細書中に記載する複屈折RMレンズの製造方法に関する。
本発明はさらに、本明細書中に記載する複屈折RMレンズの、液晶ディスプレイ(LCD)または他の光学的もしくは電気光学デバイスにおける使用に関する。
本発明はさらに、本明細書中に記載する少なくとも1つの複屈折RMレンズを含む電気光学デバイス、例えばLCDに関する。
用語および定義
本明細書中で使用する用語「ポリマー」は、1つまたは2つ以上の別個のタイプの繰り返し単位(分子の最小の構成単位)の骨格を包含する分子を意味するものと理解され、一般に既知の用語「オリゴマー」、「コポリマー」、「ホモポリマー」などを含む。さらに、用語ポリマーが、ポリマー自体に加えて、開始剤からの残留物、触媒、およびかかるポリマーの合成に付随する他の要素を含むことが理解され、ここでかかる残留物は、それに共有結合的には組み込まれないと理解される。さらに、かかる残留物および他の要素は、通常は重合後の精製プロセスの間に除去される一方、典型的には、それらが一般に、それが容器間で、または溶媒もしくは分散媒体間で移送される場合にポリマーと共に残留するように、ポリマーと混合される(mixed)かまたは混じり合う(co-mingled)。
用語「重合」は、複数の重合性基またはかかる重合性基を含むポリマー前駆体(重合性化合物)を一緒に接合することによる、ポリマーを形成するための化学的プロセスを意味する。
用語「膜」および「層」は、機械的安定性を有し、剛性または柔軟性の、自己支持形または自立(freestanding)の膜、および支持基板上の、または2つの基板間のコーティングまたは層を含む。
用語「液晶(LC)」は、ある温度範囲において(サーモトロピックLC)、または溶液中のある濃度範囲において(リオトロピックLC)、液晶中間相を有する材料に関する。それらは、必須的にメソゲン性化合物を含む。
用語「メソゲン性化合物」および「液晶化合物」は、1つまたは2つ以上のカラミティック(棒状もしくは板状/木摺状)またはディスコティック(ディスク形状)のメソゲン性基を含む化合物を意味する。用語「メソゲン性基」は、液晶相(または中間相)挙動を誘発する能力を有する基を意味する。
メソゲン性基を含む化合物は、必ずしもそれら自体液晶中間相を示す必要はない。また、それらが液晶中間相を、他の化合物との混合物においてのみ、あるいはメソゲン性化合物もしくは材料、またはその混合物を重合させる際に示すことが、可能である。これは、低分子量非反応性液晶化合物、反応性の、または重合性の液晶化合物および液晶ポリマーを含む。
カラミティックメソゲン性基は、通常、互いに直接、または結合基を介して結合した1つまたは2つ以上の芳香族または非芳香族環状基からなり、任意にメソゲン性核の末端に付着した末端の基を含み、および任意にメソゲン性核の長い側に付着した1つまたは2つ以上の側方の基を含み、ここでこれらの末端および側方の基は、通常、例えばカルビルもしくはヒドロカルビル基、極性基、例えばハロゲン、ニトロ、水酸基など、または重合性基から選択される、メソゲン性核を含んでいる。
用語「反応性メソゲン」は、重合性メソゲン性または液晶化合物、好ましくはモノマー化合物を意味する。これらの化合物を、純粋な化合物として、または反応性メソゲンの光開始剤、阻害剤、界面活性剤、安定剤、連鎖移動剤、非重合性化合物などとして機能する他の化合物との混合物として使用することができる。
1つの重合性基を有する重合性化合物もまた、「単反応性」化合物と称され、2つの重合性基を有する化合物は、「二反応性」化合物と称され、2つより多い重合性基を有する化合物は、「多反応性」化合物と称される。重合性基を有しない化合物はまた、「非反応性または非重合性」化合物と称される。
「光開始剤」は、的確な波長に露光された際に解離し、生成したラジカルは、モノマーの重合を開始するであろう。
可視光は、約400nm〜約800nmの範囲内の波長を有する電磁放射線である。紫外(UV)光は、約200nm〜400nmの範囲内の波長を有する電磁放射線である。
放射照度(E)または放射力は、表面上に入射する単位面積(dA)あたりの電磁放射線の出力(dθ)として定義される:
=dθ/dA
放射露光または放射線量(H)は、時間(t)あたりの放射照度または放射電力(E)としてである:
=E・t
すべての温度、例えば液晶の融点T(C,N)またはT(C,S)、スメクチック(S)からネマチック(N)相への転移T(S,N)および透明点T(N,I)を、摂氏度で値を付ける。すべての温度差を、差異の度で値を付ける。
用語「透明点」は、最も高い温度範囲を有する中間相と、アイソトロピック相との間の転移が生じる温度を意味する。
用語「配列」または「配向」は、材料の異方性単位、例えば小分子または大分子の断片の、「配列方向」と称される共通の方向における配列(配向的秩序)に関する。液晶またはRM材料の配列した層において、液晶ダイレクターは、配列方向が材料の異方性軸の方向に相当するように配列方向と一致する。
液晶またはRM材料の「均一な配向」または「均一な配列」の用語は、例えば、材料の層において、液晶またはRM分子の長い分子軸(カラミティック化合物の場合における)または短い分子軸(ディスコティック化合物の場合における)が実質的に同一の方向に配向することを意味する。換言すると、液晶ダイレクターのラインは、平行である。
本出願の全体にわたって、液晶またはRM層の配列は、他に述べない限り均一配列である。
例えば液晶またはRM材料の層における、用語「平面状の配向/配列」は、液晶またはRM分子の長い分子軸(カラミティック化合物の場合における)または短い分子軸(ディスコティック化合物の場合における)が層の平面と実質的に平行に配向することを意味する。
例えば液晶またはRM材料の層における用語「ティルトした配向/配列」は、液晶またはRM分子の長い分子軸(カラミティック化合物の場合における)または短い分子軸(ディスコティック化合物の場合における)が層の平面に対して0〜90°の角度θ(「ティルト角」)で配向することを意味する。
疑義の場合においては、C. Tschierske, G. PelzlおよびS. Diele, Angew. Chem. 2004, 116, 6340-6368に示されている定義が当てはまるものとする。
詳細な説明
重合性液晶成分Aは、1種または2種以上の重合性メソゲン化合物、好ましくは2種または3種以上の重合性メソゲン化合物、例えば2〜30種の重合性メソゲン化合物の混合物を含む。
重合性メソゲン化合物は、好ましくはサーモトロピックまたはリオトロピック液晶性を例証するカラミティックまたはディスコティック化合物、非常に好ましくはカラミティック化合物、またはある温度範囲において液晶性メソ相を有する1つもしくは2つ以上のタイプのこれらの化合物の混合物から選択される。これらの材料は、典型的には、良好な光学的特性、例えば低減された色度を有し、所望の配向に容易にかつ迅速に配列することができる。液晶は、小分子(つまりモノマー化合物)または液晶オリゴマーであり得る。
好ましい態様において、重合性液晶成分Aは、1種または2種以上の重合性の単反応性、二反応性または多反応性メソゲン化合物を含む。
好ましくは、成分Aの重合性の単反応性、二反応性または多反応性メソゲン化合物の1種または2種以上は、式Iで表される化合物から選択される、
P−Sp−(A−Zm1−A−C≡C−A−(Z−Am2−R I
式中
Pは、重合性基、好ましくはアクリル、メタクリル、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテル、エポキシ、オキセタンまたはスチレン基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、任意に1つまたは2つ以上の基Lによって置換されている、炭素環式、複素環式、芳香族または複素芳香族基から選択され、
およびAは、互いに独立して1,4−フェニレンまたはナフタレン−2,6−ジイル、ここで1つまたは2つ以上のCH基はNによって置き換えられていてもよく、およびそれは任意に1つまたは2つ以上の基Lによって置換されている、から選択され、
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−CHCH−、−(CH −、−(CH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、−CY=CY−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR00または単結合から選択され、
Lは、複数回出現の場合においては互いに独立して、P−Sp−、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)OR、−C(=O)R、−NR00、−OH、−SF、1〜12個、好ましくは1〜6個のC原子を有する任意に置換されているシリル、アリールまたはヘテロアリール、および1〜12個、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状または分枝状アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、ここで1個または2個以上のH原子は任意にFまたはClによって置き換えられており、ここでXはハロゲンである、から選択され、
Rは、H、1〜20個のC原子、より好ましくは1〜15個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシであり、またはYもしくはP−Sp−であり、
は、ハロゲン、CN、NO、OCH、OCN、SCN、NCS、1〜4個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシ、または1〜4個のC原子を有する一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化されたアルキルもしくはアルコキシ、好ましくはF、Cl、CN、NO、OCHまたは1〜4個のC原子を有する一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化されたアルキルもしくはアルコキシであり、
およびYは、互いに独立してH、F、ClまたはCNを示し、
およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
m1およびm2は、互いに独立して0、1、2、3または4であり、
ここで、好ましくは、m1およびm2が0である場合において、AおよびAの一方または両方は、Lによって少なくとも単置換されている1,4−フェニレン、または任意に置換されているナフタレン−2,6−ジイルを示す。
本明細書中で、「カルビル基」は、少なくとも1個の炭素原子を含み、さらなる原子を含まない(例えば−C≡C−)、または任意に1個もしくは2個以上のさらなる原子、例えばN、O、S、P、Si、Se、As、TeもしくはGeを含む(例えばカルボニルなど)、1価の、または多価の有機基を示す。
「ヒドロカルビル基」は、さらに1個または2個以上のH原子および任意に1個または2個以上のヘテロ原子、例えばN、O、S、P、Si、Se、As、TeまたはGeを含むカルビル基を示す。
「ハロゲン」は、F、Cl、BrまたはIを示す。
カルビル基またはヒドロカルビル基は、飽和の、または不飽和の基であり得る。不飽和の基は、例えばアリール、アルケニルまたはアルキニル基である。3個より多いC原子を有するカルビル基またはヒドロカルビル基は、直鎖状、分枝状および/または環状であり得、スピロ結合または縮合環を含んでいてもよい。
本明細書中で、用語「アルキル」、「アリール」、「ヘテロアリール」などはまた、多価の基、例えばアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレンなどを包含する。用語「アリール」は、芳香族炭素基またはそれから誘導された基を示す。用語「ヘテロアリール」は、1個または2個以上のヘテロ原子を含む上記の定義による「アリール」を示す。
好ましいカルビル基およびヒドロカルビル基は、1〜40個、好ましくは1〜25個、特に好ましくは1〜18個のC原子を有する任意に置換されているアルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシおよびアルコキシカルボニルオキシ、6〜40個、好ましくは6〜25個のC原子を有する任意に置換されているアリールもしくはアリールオキシ、または6〜40個、好ましくは6〜25個のC原子を有する任意に置換されているアルキルアリール、アリールアルキル、アルキルアリールオキシ、アリールアルキルオキシ、アリールカルボニル、アリールオキシカルボニル、アリールカルボニルオキシおよびアリールオキシカルボニルオキシである。
さらに好ましいカルビルおよびヒドロカルビル基は、C〜C40アルキル、C〜C40アルケニル、C〜C40アルキニル、C〜C40アリル、C〜C40アルキルジエニル、C〜C40ポリエニル、C〜C40アリール、C〜C40アルキルアリール、C〜C40アリールアルキル、C〜C40アルキルアリールオキシ、C〜C40アリールアルキルオキシ、C〜C40ヘテロアリール、C〜C40シクロアルキル、C〜C40シクロアルケニルなどである。特に好ましいのは、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アルキニル、C〜C22アリル、C〜C22アルキルジエニル、C〜C12アリール、C〜C20アリールアルキルおよびC〜C20ヘテロアリールである。
さらに好ましいカルビルおよびヒドロカルビル基は、1〜40個、好ましくは1〜25個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状アルキルラジカル、それは、非置換であるか、またはF、Cl、Br、IもしくはCNによって単置換もしくは多置換されており、かつここで1つまたは2つ以上の隣接していないCH基は、各々、互いに独立して、−C(R)=C(R)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられていてもよい、である。
は、好ましくは、H、ハロゲン、1〜25個のC原子を有する直鎖状、分枝状または環状アルキル鎖、ここでさらに1個または2個以上の隣接していないC原子が−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって置き換えられていてもよく、かつここで1個または2個以上のH原子がフッ素、6〜40個のC原子を有する任意に置換されているアリールもしくはアリールオキシ基または2〜40個のC原子を有する任意に置換されているヘテロアリールもしくはヘテロアリールオキシ基によって置き換えられていてもよい、を示す。
好ましいアルキル基は、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、2−メチルブチル、n−ペンチル、s−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、2−エチルヘキシル、n−ヘプチル、シクロヘプチル、n−オクチル、シクロオクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシル、n−ドデシル、ドデカニル、トリフルオロメチル、パーフルオロ−n−ブチル、2,2,2−トリフルオロエチル、パーフルオロオクチル、パーフルオロヘキシルなどである。
好ましいアルケニル基は、例えばエテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、シクロヘプテニル、オクテニル、シクロオクテニルなどである。
好ましいアルキニル基は、例えばエチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、オクチニルなどである。
好ましいアルコキシ基は、例えばメトキシ、エトキシ、2−メトキシエトキシ、n−プロポキシ、i−プロポキシ、n−ブトキシ、i−ブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、2−メチルブトキシ、n−ペントキシ、n−ヘキソキシ、n−ヘプチルオキシ、n−オクチルオキシ、n−ノニルオキシ、n−デシルオキシ、n−ウンデシルオキシ、n−ドデシルオキシなどである。
好ましいアミノ基は、例えばジメチルアミノ、メチルアミノ、メチルフェニルアミノ、フェニルアミノなどである。
アリールおよびヘテロアリール基は、単環式または多環式であり得、つまりそれらは、1つの環(例えばフェニル)または2つもしくは3つ以上の環を有することができ、それはまた縮合しているか(例えばナフチル)、または共有結合しているか(例えばビフェニル)、または縮合し、かつ.結合した環の組み合わせを含んでいてもよい。ヘテロアリール基は、好ましくはO、N、SおよびSeから選択される1個または2個以上のヘテロ原子を含む。
特に好ましいのは、6〜25個のC原子を有する単環式、二環式または三環式のアリール基および2〜25個のC原子を有し、単環式、二環式または三環式のヘテロアリール基、これは任意に縮合環を含み、任意に置換されている、である。好ましいのは、さらには、5、6または7員環のアリール基およびヘテロアリール基、ここでさらに1つまたは2つ以上のCH基は、N、SまたはOによって、O原子および/またはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられていてもよい、である。
好ましいアリール基は、例えばフェニル、ビフェニル、ターフェニル、[1,1’:3’,1’’]ターフェニル−2’−イル、ナフチル、アントラセン、ビナフチル、フェナントレン、ピレン、ジヒドロピレン、クリセン、ペリレン、テトラセン、ペンタセン、ベンゾピレン、フルオレン、インデン、インデノフルオレン、スピロビフルオレンなどである。
好ましいヘテロアリール基は、例えば5員環、例えばピロール、ピラゾール、イミダゾール、1,2,3−トリアゾール、1,2,4−トリアゾール、テトラゾール、フラン、チオフェン、セレノフェン、オキサゾール、イソオキサゾール、1,2−チアゾール、1,3−チアゾール、1,2,3−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、1,2,5−オキサジアゾール、1,3,4−オキサジアゾール、1,2,3−チアジアゾール、1,2,4−チアジアゾール、1,2,5−チアジアゾール、1,3,4−チアジアゾール、6員環、例えばピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、1,3,5−トリアジン、1,2,4−トリアジン、1,2,3−トリアジン、1,2,4,5−テトラジン、1,2,3,4−テトラジン、1,2,3,5−テトラジン、または縮合基、例えばインドール、イソインドール、インドリジン、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、プリン、ナフトイミダゾール、フェナントロイミダゾール、ピリドイミダゾール、ピラジンイミダゾール、キノキサリンイミダゾール、ベンズオキサゾール、ナフトオキサゾール、アントロオキサゾール、フェナントロオキサゾール、イソオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾフラン、イソベンゾフラン、ジベンゾフラン、キノリン、イソキノリン、プテリジン、ベンゾ−5,6−キノリン、ベンゾ−6,7−キノリン、ベンゾ−7,8−キノリン、ベンゾイソキノリン、アクリジン、フェノチアジン、フェノキサジン、ベンゾピリダジン、ベンゾピリミジン、キノキサリン、フェナジン、ナフチリジン、アザカルバゾール、ベンゾカルボリン、フェナントリジン、フェナントロリン、チエノ[2,3b]チオフェン、チエノ[3,2b]チオフェン、ジチエノチオフェン、イソベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ベンゾチアジアゾチオフェン、またはこれらの基の組み合わせである。ヘテロアリール基はまた、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、フッ素、フルオロアルキルまたはさらにアリールもしくはヘテロアリール基によって置換されていてもよい。
(非芳香族)脂環式および複素環式基は、飽和環、つまり専ら単結合を含むもの、および部分的に不飽和の環、つまりまた多重結合を含んでいてもよいものの両方を包含する。複素環式環は、好ましくはSi、O、N、SおよびSeから選択される、1個または2個以上のヘテロ原子を含む。
(非芳香族)脂環式および複素環式基は、単環式、つまり1つのみの環を含む(例えばシクロヘキサン)、かまたは多環式、つまり複数の環を含む(例えばデカヒドロナフタレンもしくはビシクロオクタン)、であり得る。特に好ましいのは、飽和基である。好ましいのは、さらに3〜25個のC原子を有し、任意に縮合環を含み、任意に置換されている単環式、二環式または三環式の基である。好ましいのは、さらには、5、6、7または8員環の炭素環式基、ここでさらに、1個もしくは2個以上のC原子は、Siによって置き換えられていてもよく、ならびに/または1つもしくは2つ以上のCH基は、Nによって置き換えられていてもよく、ならびに/または1つもしくは2つ以上の隣接していないCH基は、−O−および/もしくは−S−によって置き換えられていてもよい、である。
好ましい脂環式および複素環式基は、例えば5員環の基、例えばシクロペンタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフラン、ピロリジン、6員環の基、例えばシクロヘキサン、シリナン、シクロヘキセン、テトラヒドロピラン、テトラヒドロチオピラン、1,3−ジオキサン、1,3−ジチアン、ピペリジン、7員環の基、例えばシクロヘプタン、および縮合した基、例えばテトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、インダン、ビシクロ[1.1.1]ペンタン−1,3−ジイル、ビシクロ[2.2.2]オクタン−1,4−ジイル、スピロ[3.3]ヘプタン−2,6−ジイル、オクタヒドロ−4,7−メタノインダン−2,5−ジイルである。
アリール、ヘテロアリール、カルビルおよびヒドロカルビルラジカルは、任意に1つまたは2つ以上の置換基、それらは、好ましくはシリル、スルホ、スルホニル、ホルミル、アミン、イミン、ニトリル、メルカプト、ニトロ、ハロゲン、C1〜12アルキル、C6〜12アリール、C1〜12アルコキシ、水酸基、またはこれらの基の組み合わせを含む群から選択される、を有する。
好ましい置換基は、例えば溶解性促進基、例えばアルキルもしくはアルコキシ、電子求引基、例えばフッ素、ニトロもしくはニトリル、またはポリマーにおけるガラス転移温度(Tg)を増大させるための置換基、特に嵩高い基、例えばt−ブチルもしくは任意に置換されているアリール基である。
また以下で「L」とも称する、好ましい置換基は、例えばF、Cl、Br、I、OH、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)N(R、−C(=O)Y、−C(=O)R、−C(=O)OR、−N(Rであり、ここでRは前述の意味を有し、Yはハロゲン、任意に置換されているシリル、4〜40個、好ましくは4〜20個の環原子を有する任意に置換されているアリールまたはヘテロアリール、および1〜25個のC原子を有し、ここで1個または2個以上のH原子が任意にFまたはClによって置き換えられていてもよい直鎖状または分枝状アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシを示す。
「置換されたシリルまたはアリール」は、好ましくは、ハロゲン、−CN、R、−OR、−CO−R、−CO−O−R、−O−CO−Rまたは−O−CO−O−Rによって置換されている、ここでRは前述の意味を有する、ことを意味する。
特に好ましい置換基Lは、例えばF、Cl、CN、NO、CH、C、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHF、OC、さらにフェニルである。
本明細書中に示した式中、置換フェニレン環
ここでLは、各出現において同一に、または異なって本明細書中に示した意味の1つを有し、好ましくはF、Cl、CN、NO、CH、C、C(CH、CH(CH、CHCH(CH)C、OCH、OC、COCH、COC、COOCH、COOC、CF、OCF、OCHF、OCまたはP−Sp−、非常に好ましくはF、Cl、CN、CH、C、OCH、COCH、OCFまたはP−Sp−、最も好ましくはF、Cl、CH、OCH、COCHまたはOCFである。
重合性基Pは、好ましくは、C=C二重結合またはC≡C三重結合、および開環を伴う重合に適している基、例えばオキセタンまたはエポキシド基を含む群から選択される。
非常に好ましくは、重合性基Pは、
ここでWは、H、F、Cl、CN、CF、1〜5個のC原子を有するフェニルまたはアルキル、特にH、F、ClまたはCHを示し、Wは、Hまたは1〜5個のC原子を有するアルキル、特にH、メチル、エチルまたはn−プロピルを示し、WおよびWは、各々、互いに独立して、H、Clまたは1〜5個のC原子を有するアルキルを示し、Pheは、1,4−フェニレンを示し、それは、任意に上に定義した1つまたは2つ以上のラジカルLによって置換されているが、P−Spとは異なっており、ならびにk、kおよびkは、各々、互いに独立して0または1を示し、kは、好ましくは1を示し、kは、1〜10の整数である、からなる群から選択される。
特に好ましい基Pは、
特にビニルオキシ、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレート、クロロアクリレート、オキセタンおよびエポキシド、最も好ましくはアクリレートまたはメタクリレートである。
本発明のさらなる好ましい態様において、すべての重合性化合物およびその従属式は、1つまたは2つ以上のラジカルP−Sp−の代わりに2つまたは3つ以上の重合性基P(多反応性重合性ラジカル)を含む1つまたは2つ以上の分枝状ラジカルを含む。このタイプの好適なラジカルおよびそれらを含む重合性化合物は、例えばUS 7,060,200 B1またはUS 2006/0172090 A1に記載されている。特に好ましいのは、以下の式から選択される多反応性重合性ラジカルである:
式中
alkylは、単結合、あるいは1〜12個のC原子を有する直鎖状または分枝状アルキレン、ここで1つまたは2つ以上の隣接していないCH基が各々、互いに独立して、−C(R)=C(R)−、−C≡C−、−N(R)−、−O−、−S−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−によって、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられていてもよく、ならびにここでさらに、1個または2個以上のH原子がF、ClまたはCNによって置き換えられていてもよく、ここでRが前述の意味を有し、好ましくは上に定義したRを示す、を示し、
aaおよびbbは、各々、互いに独立して0、1、2、3、4、5または6を示し、
Xは、X’について示した意味の1つを有し、ならびに
1〜5は、各々、互いに独立してPについて上に示した意味の1つを有する。
好ましいスペーサー基Spは、式Sp’−X’から選択され、したがってラジカル「P−Sp−」は、式「P−Sp’−X’−」に適合し、ここで
Sp’は、1〜20個、好ましくは1〜12個のC原子を有するアルキレン、それは、任意にF、Cl、Br、IまたはCNによって単置換または多置換されており、およびここでさらに、1つまたは2つ以上の隣接していないCH基は、各々、互いに独立して、−O−、−S−、−NH−、−NR01−、−SiR0102−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−NR01−CO−O−、−O−CO−NR01−、−NR01−CO−NR01−、−CH=CH−または−C≡C−によって、Oおよび/またはS原子が互いに直接結合しないように置き換えられていてもよい、を示し、
X’は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR01−、−NR01−CO−、−NR01−CO−NR01−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR01−、−CY01=CY02−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合を示し、
01およびR02は、各々、互いに独立して、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、ならびに
01およびY02は、各々、互いに独立して、H、F、ClまたはCNを示す。
X’は、好ましくは−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR01−CO−、−NR01−CO−NR01−または単結合である。
典型的なスペーサー基Sp’は、例えば−(CHp1−、−(CHCHO)q1−CHCH−、−CHCH−S−CHCH−、−CHCH−NH−CHCH−または−(SiR0102−O)p1−、ここでp1は1〜12の整数であり、q1は1〜3の整数であり、R01およびR02は前述の意味を有する、である。
特に好ましい基−X’−Sp’−は、−(CHp1−、−O−(CHp1−、−OCO−(CHp1−、−OCOO−(CHp1−である。
特に好ましい基Sp’は、例えば、各場合において直鎖状エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、オクタデシレン、エチレンオキシエチレン、メチレンオキシブチレン、エチレンチオエチレン、エチレン−N−メチルイミノエチレン、1−メチルアルキレン、エテニレン、プロペニレンおよびブテニレンである。
より好ましくは、式Iで表される化合物は、式Iで表される化合物であって、式中
− Aが、各々任意に1つまたは2つ以上の基Lで置換されている、1,4−フェニレンまたはナフタレン−2,6−ジイルであり、
− Aが、各々任意に1つまたは2つ以上の基Lで置換されている、1,4−フェニレンまたはナフタレン−2,6−ジイルであり、
− Aが、各々任意に1つまたは2つ以上の基Lで置換されている、1,4−フェニレンまたはナフタレン−2,6−ジイルであり、
− Zが−COO−、−OCO−、−C≡C−または単結合、非常に好ましくは−COO−または−C≡C−であり、
− m1が0または1であり、
− m2が0または1、好ましくは0であり、
− m1+m2=0または1である
該化合物から選択される。
式Iで表される非常に好ましい化合物は、式Ia〜Ipで表される化合物の群から選択される、
式中、P、Sp、LおよびRは、式Iにおいて上に示した意味の1つを有し、rは、0、1、2、3または4であり、sは、0、1、2または3であり、非常に好ましくは、Rは、P−Sp−、CN、OCHまたはSCHを示す。
好ましくは、重合性液晶成分Aは、2つまたは3つ以上の重合性基を含む1種または2種以上の化合物(二反応性または多反応性化合物)を含む。式Iまたはその好ましい従属式Ia〜Ipで表されるものであって、式中RはP−Spを示すものが、好ましい。
2つまたは3つ以上の重合性基を含むさらに好ましい化合物(二反応性または多反応性化合物)は、好ましくは式IIから選択される、
P−Sp−MG−Sp−P II
式中、PおよびSpは、複数回出現の場合においては互いに独立して式Iにおいて上に示した意味を有し、MGは、任意にキラルである、棒状メソゲン基である。
MGは、好ましくは式IIIから選択される。
−(A11−Z11−A22− III
式中
11およびA22は、複数回出現の場合においては互いに独立して、芳香族または脂環式基、それは、任意に、N、OおよびSから選択された1個または2個以上のヘテロ原子を含み、任意に、上に定義したLによって単置換または多置換されている、であり、
11は、複数回出現の場合においては互いに独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−S−CO−、−CO−S−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR00、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−CHCH−、−(CH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合を示し、
およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、
およびYは、互いに独立してH、F、ClまたはCNを示し、
mは、0、1、2、3または4である。
好ましい基A11およびA22は、限定されずにフラン、ピロール、チオフェン、オキサゾール、チアゾール、チアジアゾール、イミダゾール、フェニレン、シクロヘキシレン、ビシクロオクチレン、シクロヘキセニレン、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、アズレン、インダン、ナフタレン、テトラヒドロナフタレン、アントラセンおよびフェナントレン、そのすべては、任意に1つまたは2つ以上の基Lによって置換されている、を含む。
特別の好ましい基A11およびA22は、1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ピリミジン−2,5−ジイル、チオフェン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロ−ナフタレン−2,6−ジイル、インダン−2,5−ジイル、ビシクロオクチレンまたは1,4−シクロヘキシレン、ここで1つまたは2つの隣接していないCH基は、任意にOおよび/またはSによって置き換えられており、ここでこれらの基は、非置換、上に定義したLによって単置換または多置換されている、から選択される。
式IIで表されるさらなる好ましい化合物は、式(DR1)〜(DR5)で表される以下の二反応性化合物からなる群から選択される、
式中
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、重合性基、好ましくはアクリル、メタクリル、オキセタン、エポキシ、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテルまたはスチレン基であり、
Lは、複数回出現の場合においては互いに独立して、H、F、Cl、CNまたは1〜5個のC原子を有し、任意にハロゲン化されている、アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであり、
rは、0、1、2、3または4であり、
xおよびyは、互いに独立して0または1〜12の同一であるかもしくは異なる整数であり、
zは、0または1であり、zは、隣接したxまたはyが0である場合には0であり、
およびここでベンゼン環は、さらに1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なる基Lで置換され得る。
式IおよびIIで表される化合物を、自体公知であり、文献および有機化学の標準的学術書、例えばHouben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgartに記載されている方法に従って、またはそれと同様にして合成することができる。
式IおよびIIで表される化合物に加えて、液晶媒体はまた、1種または2種以上のさらなるRMを含むことができる。これらのさらなるRMは、好ましくはカラミティックモノマーである。非常に好ましくは、これらのさらなるRMは、式IVから選択される、
P−Sp−MG−R04 IV
式中、P、SpおよびMGは、上に示した意味を有し、
04は、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)OR、−C(=O)R、−NR00、−OH、−SF、1〜12個、好ましくは1〜6個のC原子を有し、ここで1個または2個以上のH原子が任意にFまたはClによって置き換えられている、任意に置換されているシリル、直鎖状または分枝状アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシを示し、ここでXはハロゲンであり、ならびに
およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルである。
重合性液晶媒体の追加のRMを、自体公知であり、有機化学の標準的学術書、例えばHouben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgartに記載されている方法によって製造することができる。好適なRMは、例えばWO 93/22397、EP 0 261 712、DE 195 04 224、WO 95/22586、WO 97/00600、US 5,518,652、US 5,750,051、US 5,770,107およびUS 6,514,578に開示されている。特に好適であり、好ましいRMの例を、以下のリスト中に示す。
式中
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、任意に1つ、2つ、3つまたは4つの基Lで置換されている、1,4−フェニレン、またはトランス−1,4−シクロヘキシレンであり、
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、重合性基、好ましくはアクリル、メタクリル、オキセタン、エポキシ、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテルまたはスチレン基であり、
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、−COO−、−OCO−、−CHCH−、−CH=CH−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合であり、
は、1個または2個以上、好ましくは1〜15個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシであるか、またはYもしくはP−(CH−(O)−、好ましくは1個または2個以上、好ましくは1〜15個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシ、またはYであり、
は、F、Cl、CN、NO、OCH、OCN、SCN、SF、1〜4個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシ、または1〜4個のC原子を有する、一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化された、アルキルもしくはアルコキシであり、
01、02は、互いに独立してH、RまたはYであり、
Lは、複数回出現の場合においては互いに独立して、H、F、Cl、CNまたは1〜5個のC原子を有し、任意にハロゲン化されている、アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシであり、
rは、0、1、2、3または4であり、
uおよびvは、互いに独立して0、1または2であり、
wは、0または1であり、
xおよびyは、互いに独立して0または1〜12の同一であるかもしくは異なる整数であり、
zは、0または1であり、zは、隣接したxまたはyが0である場合には0であり、
およびここで、ベンゼン環は、さらに1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なる基Lで置換され得る。
一般に、全媒体の12重量%より多い、非メソゲン化合物の存在によって、他の好ましくない効果に加えて、例えば複屈折の著しい低下がもたらされる。
好ましい態様において、非メソゲン成分Bは、存在する場合には、1種または2種以上の単反応性、二反応性または多反応性の重合性非メソゲン化合物、1種または2種以上の添加剤、例えば触媒、増感剤、安定剤、阻害剤、連鎖移動剤、同時反応(co-reacting)モノマー、表面活性化合物、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水剤、接着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤、希釈剤、反応性希釈剤、補助剤、着色剤、染料、顔料またはナノ粒子を含む。
好適な安定剤または阻害剤は、所望されない自発的な重合を防止する。好ましくは、非メソゲン成分Bは、1種または2種以上の安定剤または阻害剤を、全媒体の0〜0.1重量%、非常に好ましくは全媒体の0〜0.2重量%の量で含み、例えば商業的に利用可能なIrganox(登録商標)シリーズ(Ciba AG)、例えばIrganox 1076から選択される。
重合性液晶媒体の重合を、好ましくは重合開始剤の存在下で行う。この目的のために、非重合性成分(B)は、好ましくは1種または2種以上の開始剤を含む。例えば、UV光によって重合させる場合には、重合反応を開始するフリーラジカルまたはイオンを生成するためにUV照射の下で分解する光開始剤を、使用することができる。アクリレートまたはメタクリレート基を重合させるために、好ましくはラジカル光開始剤を、使用する。ビニル、エポキシドまたはオキセタン基を重合させるために、好ましくはカチオン性光開始剤を、使用する。
また、加熱されると分解され、重合を開始するフリーラジカルまたはイオンを生成する、熱重合開始剤を使用することが、可能である。フリーラジカル重合に適しているのは、例えば商業的に入手できる光開始剤Irgacure651(登録商標)、Irgacure184(登録商標)、Irgacure907(登録商標)、Irgacure369(登録商標)またはDarocure1173(登録商標)(Ciba AG)である。開始剤を使用する場合には、その割合は、好ましくは、全媒体の0.001〜5重量%、特に好ましくは全媒体の0.001〜1重量%である。典型的なカチオン光開始剤は、例えばUVI 6974(Union Carbide)である。
重合性液晶媒体中の重合開始剤の濃度は、好ましくは全媒体の0.01〜10重量%、非常に好ましくは全媒体の0.05〜6重量%である。
成分Bはまた、液晶分子の特定の表面配列を促す1種または2種以上の界面活性剤を含んでもよい。好適な界面活性剤は、例えばJ. Cognard, Mol.Cryst.Liq.Cryst. 78, Supplement 1, 1-77 (1981)に記載されている。平面状配列のための好ましい配列化剤は、例えば非イオン系界面活性剤、好ましくはフルオロカーボン界面活性剤、例えば商業的に入手できるFluorad FC-171(登録商標)(3M Co.から)またはZonyl FSN(登録商標)(DuPontから)、GB 2 383 040に記載されているマルチブロック界面活性剤またはEP 1 256 617 A1に記載されている重合性界面活性剤である。
非メソゲン成分Bはまた、重合のために使用する放射線の波長に調節された吸収極大を有する1種または2種以上の染料、特にUV染料、例えば4、4’’−アゾキシアニソールまたはTinuvin(登録商標)染料(Ciba AG, Basel, Switzerlandから)を含んでもよい。
好ましい態様において、非メソゲン成分Bは、1種または2種以上の単反応性重合性非メソゲン化合物を、好ましくは全媒体の0〜10重量%の量で、より好ましくは全媒体の0〜5重量%の量で含む。典型的な例は、アルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレート、例えばエチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート割合、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレートなどである。
別の好ましい態様において、非メソゲン成分Bは、1種または2種以上の二反応性または多反応性重合性非メソゲン化合物を、好ましくは全媒体の0〜10重量%の量で、より好ましくは全媒体の0〜5重量%の量で、二反応性または多反応性重合性メソゲン化合物に対して代替的に、またはそれに加えて含む。二反応性非メソゲン化合物の典型的な例は、1〜20個のC原子のアルキル基を有するアルキルジアクリレートまたはアルキルジメタクリレート、特にヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートである。多反応性非メソゲン化合物の典型的な例は、トリメチルプロパントリメタクリレートまたはペンタエリスリトールテトラアクリレートである。
ポリマーフィルムの物理的性質を修正するために、非メソゲン成分Bに1種または2種以上の連鎖移動剤を加えることがまた、可能である。チオール化合物、例えば単官能性チオール、例えばドデカンチオールまたは多官能性チオール、例えばトリメチルプロパントリ(3−メルカプトプロピオネート)が、特に好ましい。例えばUS 5,948,486、US 6,096,241、US 6,319,963またはUS 6,420,001に開示されている、メソゲン性または液晶チオールが、非常に好ましい。連鎖移動剤を使用することによって、遊離のポリマー鎖の長さおよび/またはポリマーフィルム中の2つの架橋間のポリマー鎖の長さを、制御することができる。連鎖移動剤の量が増大する場合には、ポリマーフィルム中のポリマー鎖の長さは減少する。
非メソゲン成分Bはまた、ポリマー結合剤または、ポリマー結合剤を形成することができる1種もしくは2種以上のモノマーおよび/または1種もしくは2種以上の分散補助剤を含んでもよい。好適な結合剤および分散補助剤は、例えばWO 96/02597に開示されている。しかしながら、好ましくは、重合性材料は、結合剤または分散補助剤を含まない。
上に述べたように、本発明の複屈折RMレンズに好適な重合性液晶媒体は、数種の化合物、好ましくは2〜30種、より好ましくは3〜20種および最も好ましくは4〜10種の化合物からなる。これらの化合物を、慣用の方法で混合する。原則として、より少量で使用する化合物の所要量を、より多量で使用する化合物に溶解する。より高濃度で使用する化合物の透明点よりも温度が高い場合において、溶解のプロセスの完了を観察するのは、特に容易である。しかしながら、媒体を他の慣用の方法によって、例えば、例えば化合物の相同な(homologous)もしくは共融混合物であり得るいわゆるプレ混合物を使用して、または構成成分が混合物自体を使用できる状態にあるいわゆるマルチボトル系を使用して製造することがまた、可能である。
好ましくは、重合性液晶成分Aの媒体中の量は、全媒体の95重量%より多く、より好ましくは全媒体の97重量%より多く、およびなおより好ましくは全媒体の98重量%より多い。
好ましくは、非重合性成分Bの量は、全媒体の5重量%より少なく、より好ましくは全媒体の3重量%より少なく、およびなおより好ましくは全媒体の2重量%より少ない。
重合性液晶成分Aは、好ましくは以下のものを含む。
− 全媒体の3〜50重量%の範囲内、より好ましくは全媒体の5〜45重量%の範囲内およびなおより好ましくは全媒体の10〜40重量%の範囲内の合計濃度で、1種または2種以上の式Iで表される化合物、好ましくは、これらの化合物は、従属式Ia〜Ipの群から選択される、ならびに
非メソゲン成分Bは、好ましくは以下のものを含む。
− 全媒体の多くとも12重量%、より好ましくは全媒体の多くとも8重量%およびなおより好ましくは全媒体の多くとも5重量%の合計濃度で、1種または2種以上の非メソゲン化合物、好ましくは、これらの化合物は、1種または2種以上の単反応性、二反応性または多反応性の重合性非メソゲン化合物、安定剤および光開始剤から選択される。
より好ましくは、重合性液晶成分Aは、以下のものを含む、
− 好ましくは全媒体の3〜50重量%、より好ましくは全媒体の5〜45重量%、なおより好ましくは全媒体の10〜40重量%の範囲内の濃度で、好ましくは式Ia、Ib、IdおよびIhで表される化合物から選択される、好ましくは1種、2種、3種または4種以上の式Iで表される単反応性のメソゲン化合物、ならびに/あるいは
− 好ましくは全媒体の3〜80重量%、より好ましくは全媒体の5〜70重量%、なおより好ましくは全媒体の10〜60重量%の範囲内の濃度で、好ましくは式IhおよびDR1で表される化合物から選択される、好ましくは1種、2種、3種または4種以上の式Iおよび/またはIIで表される二反応性メソゲン化合物、ならびに/あるいは
− 好ましくは全媒体の1〜90重量%、より好ましくは全媒体の5〜80重量%、なおより好ましくは全媒体の10〜70重量%の範囲内の濃度で、好ましくは式MR1、MR5、MR6およびMR7から選択される、好ましくは1種、2種、3種または4種以上の式IVで表されるメソゲン化合物、ならびに
非メソゲン成分Bは、好ましくは以下のものを含む。
− 全媒体の12重量%未満、より好ましくは全媒体の多くとも8重量%でない、および尚より好ましくは全媒体の多くとも5重量%の合計濃度で、1種または2種以上の非メソゲン化合物、好ましくは、これらの化合物は、二反応性重合性非メソゲン化合物、例えばヘキサンジオールジアクリレート;および/または、好ましくは商業的に入手できるIrganox(登録商標)シリーズ(Ciba AG)、例えばIrganox 1076から選択される安定剤;および/または、好ましくはIrgacure651(登録商標)、Irgacure184(登録商標)、Irgacure907(登録商標)、Irgacure369(登録商標)もしくはDarocure1173(登録商標)(Ciba AG)の群から選択される光開始剤から選択される。
本発明の複屈折RMレンズの製造のための一般的方法は、通常の専門家に知られており、例えばJP2012-137616 A1の開示と同様にして行うことができる。
好ましい態様において、製造方法は、以下のステップを含む。
− 重合性液晶媒体の溶解物を平凸レンズ型中に、高い温度で満たすこと、
− 型中の重合性液晶媒体を高い温度で焼きなますこと、
− 型を冷却すること、
− 重合性液晶媒体を硬化させること、および
− 任意に型を取り外すこと。
別の好ましい態様において、方法は、以下のステップを含む。
− 重合性液晶媒体の溶解物の層を基板上に、室温または高い温度で提供すること、
− 逆のレンズ型を、コーティングした重合性液晶媒体の上に提供すること、
− 型中の重合性液晶媒体を高い温度で焼きなますこと、
− 型を冷却すること、
− 重合性液晶媒体を硬化させること、および
− 任意に型を取り外すこと。
本発明の複屈折RMレンズのために使用する基板は、液晶デバイス、ディスプレイ、光学部品および光学膜のために通常使用される基板である。それは、本発明の溶解した複屈折RMレンズ材料を被覆したあとの加熱または液晶デバイス製造の間の加熱に加熱に耐えるのに十分な耐熱性を有する限り、いかなる特定のものにも限定されない。
またレンズ型についての最適な材料であり得るかかる基板の例は、ガラス基板、金属基板、セラミック基板およびプラスチック基板である。特に基板が有機材料である場合には、例は、セルロース誘導体、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリ−アリレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリ−フェニレンスルフィド、ポリ−フェニレンエーテル、ナイロンおよびポリスチレンである。それらの中で、ポリエステル、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロース誘導体、ポリアリレートおよびポリカーボネートが、好ましい。
本発明の複屈折RMレンズを得るためのコーティング方法として、周知であり、一般に用いられている方法を、使用することができる。例は、アプリケータ法、バーコーティング法、スピンコーティング法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット法、ダイコーティング方法、キャップコーティング法および浸漬法である。
好ましいコーティング温度は、とりわけ、重合性液晶媒体の融点に依存する。
好ましくは、重合性液晶媒体の被覆した膜は、室温、少なくとも1時間、より好ましくは少なくとも3時間および最も好ましくは少なくとも16時間、結晶化に対する好適な安定性を示す。
重合性液晶媒体の溶解物の被覆した層の厚さは、とりわけ、使用するレンズ型の厚さまたは、RMレンズの複屈折についての値の依存する好ましいレンズ厚さに、依存する。
重合性液晶媒体の最初の配列(例えば平面状配列)を、重合前に材料を焼きなますことにより、またはまた配列層の適用により、磁場もしくは電場を被覆した材料に適用することにより、または表面活性化合物の材料への添加により達成することができる。配列手法のレビューは、例えばI. Sageによって、"Thermotropic Liquid Crystals", G. W. Gray編、John Wiley & Sons, 1987、75〜77頁中に;ならびにT. UchidaおよびH. Sekiによって、"Liquid Crystals - Applications and Uses Vol. 3", B. Bahadur編、World Scientific Publishing, Singapore 1992、1〜63頁中に示されている。配列材料および手法のレビューは、J. Cognard, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 78, Supplement 1 (1981)、1〜77頁によって示されている。
配列層を基板上に適用し、重合性液晶媒体をこの配列層上に提供することがまた、可能である。好適な配列層は、当該分野において知られており、例えばラビングしたポリイミドまたはUS 5,602,661、US 5,389,698もしくはUS 6,717,644に記載されているように光配向によって製造した配列層である。
詳細には、好適な配列処理は、例えば伸張処理、ラビング処理、偏光UV−可視光照射処理およびイオンビーム処理である。配列膜を使用する場合において、周知であり、一般に使用されている配列膜を、使用することができる。
かかる配列膜の詳細な例は、ポリイミド、ポリシロキサン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ−フェニレンエーテル、ポリ−アリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、クマリン化合物、カルコン化合物、ケイ皮酸塩化合物、フルガイド(fulgide)化合物、アントラキノン化合物、アゾ化合物、およびアリールエタン化合物である。ラビング処理に加えた方法によって配列処理する化合物に関し、光配列材料の使用が、望ましい。
本発明の複屈折RMレンズの形成を、フォトマスクを使用することにより、重合性液晶媒体をレンズ形状に重合させることによって、行うことができる。フォトマスクを使用する場合、フォトマスクを、所望のレンズ形状が複屈折RMレンズ材料または重合性液晶媒体の重合の後に得られるように、設計する。
しかしながら、重合性液晶媒体の被覆した膜は、好ましくはレンズ型で覆われている。型を使用する場合、複屈折RMレンズ材料または重合性液晶媒体の被覆膜を、好ましくは本発明の重合性液晶媒体の常光屈折率(n)と同一の屈折率を有する平凸レンズ型で覆い、重合を、覆いながら行う。
重合を、例えば重合性液晶媒体を化学線に露光することにより達成する。化学線は、光、例えばUV光、IR光もしくは可視光での照射、X線もしくはガンマ線での照射、または高エネルギー粒子、例えばイオンもしくは電子での照射を意味する。好ましくは、重合によって行う。化学線のためのソースとして、例えば単一のUVランプまたはUVランプのセットを、使用することができる。高いランプ出力を使用する場合、硬化時間を短縮することができる。化学線のための別の可能な源は、レーザー、例えばUV、IRまたは可視レーザーである。
重合をUV照射によって行う場合、それを最大390nmの波長を有するUV光線で、およびより好ましくは250〜370nmの波長を有する光で照射するのが、一般に望ましい。しかしながら、重合性液晶組成物の分解が最大390nmを有するUV光線によって引き起こされる場合においては、重合処理を少なくとも390nmを有するUV光線で行うのが好ましい場合がある。この光は、好ましくは散光であるが、二色性光開始剤が存在する場合においては、偏光を使用するのが好ましい。
硬化時間は、とりわけ、重合性液晶媒体の反応性、被覆層の厚さ、重合開始剤のタイプおよびUVランプの出力に依存する。硬化時間は、好ましくは≦5分、非常に好ましくは≦3分、最も好ましくは≦1分である。
好適なUV放射線出力は、好ましくは5〜200mWcm−2の範囲内、より好ましくは10〜175mWcm−2の範囲内および最も好ましくは20〜150mWcm−2の範囲内である。
適用するUV放射線と関連して、および時間の関数として、好適なUV線量は、好ましくは25〜7200mJcm−2の範囲内、より好ましくは500〜7200mJcm−2の範囲内および最も好ましくは1000〜7200mJcm−2の範囲内である。
硬化温度は、望ましくは、重合性液晶組成物の液晶相からアイソトロピック相への転移温度に対する考慮に加えて、不均一な重合が熱によって引き起こされる温度より低い温度である。ここで、有機物質製の基板がガラス転移点を超過する場合、基板の熱変形は重大になる。
好ましい硬化温度範囲は、約10〜約100℃、より好ましくは約15〜約90℃、およびなおより好ましくは約18〜約82℃である。
さらに、得られた複屈折RMレンズを、基板からはがすことにより使用することができる。
重合性液晶媒体は、好ましくは、約50℃〜約160℃、特に約140℃までの範囲内の透明点を有する。
入射ビームの波長(λ)の関数としてのRMレンズの光学的リタデーション(δ(λ))は、以下の方程式によって示される:
δ(λ)=(2πΔn・d)/λ
式中、(Δn)は、RMレンズの複屈折であり、(d)は、RMレンズの厚さであり、λは、入射ビームの波長である。
Snellius法則によれば、入射ビームの方向の関数としての複屈折は、以下のように定義される
Δn=sinΘ/sinΨ
式中、sinΘは、膜における光学的軸の入射角またはティルト角であり、sinΨは、対応する反射角である。
これらの法則に基づいて、複屈折およびひいては光学的リタデーションは、RMレンズの厚さおよび膜における光軸のティルト角に依存する(Berekの補償器を参照)。したがって、熟達した専門家は、異なる光学的リタデーションまたは異なる複屈折が、RMレンズ中の液晶分子の配向を調整することにより、またはレンズ厚さを調整することにより引き起こされ得ることを認識している。
好ましくは、本発明のRMレンズの複屈折(Δn)は、好ましくは0.10〜0.50の範囲内、より好ましくは0.15〜0.45の範囲内およびなおより好ましくは0.18〜0.40の範囲内である。
複屈折(Δn)を、以下の式を使用して計算した、
δn=δ(λ)/d、
式中
δ(λ)は、上に説明したリタデーションであり、(d)は、上に述べたRMレンズの厚さである。本明細書中で、Δn値を、λ=550nmの波長で示す。
本発明の方法によって得られた軸上リタデーションの百分率として表現した、−40°〜+40°視野角のリタデーションにおける差は、好ましくは多くとも5%、より好ましくは多くとも1%およびなおより好ましくは0%である。
リタデーションを、分光エリプソメーターを使用して測定する。
本発明の方法によって得られたRMレンズの厚さは、好ましくは3〜200μmの範囲内、より好ましくは3〜100μmの範囲内およびなおより好ましくは3〜30μmの範囲内である。
RMレンズの厚さを、重合したフィルムに引っ掻きを作成し、Alphaステップ表面形状測定装置で引っ掻きの深さを測定することにより測定する。
本発明の複屈折RMレンズを、広範囲の様々な電気光学デバイス、例えばオートステレオスコピック3Dディスプレイ、偏光導光板、光学式ドライブ(DVD、ブルーレイ、CD)などにおいて使用することができる。
550nmでの複屈折RMレンズの透過は、好ましくは85%より高く、より好ましくは90%より高く、なおより好ましくは93%より高い。複屈折RMレンズの透過を、日立3310 UV-Vis分光計において測定することができる。
複屈折RMレンズの黄色度指数(b値)は、好ましくは12より低く、より好ましくは10より低い。
CIE LABカラースケールによる黄色度指数またはb値を、コニカミノルタCR300カラーカメラを反射モードで使用して測定する。この試験において、空のPIガラスセルを、参照として4.14の「b値」で測定する。
したがって、好ましい態様において、複屈折RMレンズを、オートステレオスコピックディスプレイデバイスにおいて使用することができる。かかるデバイスはディスプレイパネルを含み、その上に少なくとも1つの複屈折RMレンズを含むレンズ配置が提供されている。
本発明の好適なディスプレイパネルは、液晶(LCD)、プラズマ(PDP)、有機発光ダイオード(OLED)または陰極線管(CRT)ディスプレイパネル、好ましくは液晶ディスプレイである。しかしながら、代替のタイプのディスプレイパネルもまた使用してもよいことは、当業者に明らかであろう。
ディスプレイパネルは、ディスプレイ画像を生成するためのディスプレイ画素のアレイを有し、ディスプレイ画素は、行および列において配置される。好ましい態様において、好ましいディスプレイ画素ピッチは、50μm〜1000μmの範囲内にある。
本発明の好ましい態様において、透明なカップリング膜を、ディスプレイパネルの前側と前記レンズ配置との間に積層させ、それは、レンズ配置に対して斜角におけるディスプレイパネルの入射光を実質的に結合させる。好ましくは、この透明なカップリング膜は、プリズム格子構造を有する。
しかしながら、好ましい態様において、平坦な透明なスペーサーシートを、ディスプレイパネルの前側と前記レンズ配置との間に積層させる。
レンズ配置によって、オートステレオスコピック画像を見ることが可能になる。したがって、各レンズ配置は、ディスプレイ画素の小さい群と、各行もしくは列または少なくとも1つのディスプレイ画素において重なる。レンズ配置は、各ディスプレイ画素またはディスプレイ画素の群を種々の方向に突出させて、いくつかの異なる視感を形成する。使用者の頭部が左から右に移動するに伴って、当該使用者の目は、いくつかの視感の異なるものを、順次受け取るであろう。
本発明の好ましい態様において、レンズ配置、において、レンズ状スクリーン板である。レンズ状スクリーン板は、複数のレンズ、好ましくは互いに対して平行に伸びるレンズの行の一次元の周期的な配置によって規定される。この関連において、レンズ状スクリーン板は、円筒形レンズグリッドディスク、楕円形レンズグリッドディスクまたはプリズムレンズグリッドディスク、好ましくは円筒形レンズグリッドディスクであり得る。
本発明を、好ましい態様を特に参照して、本明細書中に記載する。様々な変更および修正が本発明の精神および範囲から逸脱せずにそこにおいて行われ得ることを、理解しなければならない。
本明細書中で述べた化合物またはその混合物の多くは、商業的に利用可能である。これらの化合物のすべては、知られているか、または文献(例えば標準的学術書、例えばHouben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart)に記載されているように、正確には知られており、前記反応に適している反応条件の下で自体知られている方法によって製造することができる。自体知られているが、ここで述べない変法をまた、ここで活用してもよい。
文脈が他に明白に示さない限り、本明細書中で使用する用語の複数形は、ここで単数形を含むとして解釈するべきであり、逆もまた同様である。
本出願をとおして、他に明示的に述べない限り、すべての濃度を重量%で示し、それぞれの完全な媒体に関し、すべての温度を摂氏(セルシウス)度で示し、すべての温度の差を摂氏度で示す。すべての物理的特性は、他に明示的に述べない限り"Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Germanyに従って決定され、されるものであり、20℃の温度について示す。
本明細書の記載および特許請求の範囲の全体にわたって、語「含む(comprise)」および「含む(contain)」ならびに当該語の変化形、例えば「含む(comprising)」および「含む(comprises)」は、「含むがそれらには限定されない」を意味し、他の成分を除外することを意図しない(かつ除外しない)。他方、語「含む(comprise)」はまた、用語「からなる(consisting of)」を包含するが、それには限定されない。
本発明の前記の態様に対する変形を作ることができ、一方なお本発明の範囲内にあることが、認識されるであろう。同一の、均等の、または類似の役割をする代替の特徴は、他に述べない限り本明細書中に開示した各々の特徴を交換し得る。したがって、他に述べない限り、開示した各々の特徴は、総括的な一連の均等の、または類似の特徴のみの1つの例である。
本明細書中に開示したすべての特徴を、かかる特徴および/またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わせてもよい。特に、本発明の好ましい特徴は、本発明のすべての観点に適用可能であり、あらゆる組み合わせにおいて使用され得る。同様に、必須でない組み合わせで記載した特徴を、別々に(組み合わせにおいてではなく)使用してもよい。
上に記載した特徴の、特に好ましい態様の多くが、独立して進歩性を有し、本発明の態様の一部分にはすぎなくはないことが、認識されるであろう。独立した保護は、これらの特徴について、目下クレームされているあらゆる発明に加えて、またはそれに対して代替的に求められ得る。
本発明の好ましい特徴を、番号を付したリストの形式で要約する:
1. − 1種または2種以上の重合性メソゲン化合物を含む、重合性液晶成分(A)、および
− 全媒体の多くとも12重量%の、非メソゲン成分(B)
からなる、重合性液晶媒体から得ることができる、複屈折RMレンズ。
2. 成分(A)が、式I
P−Sp−(A−Zm1−A−C≡C−A−(Z−Am2−R I
式中
Pは、重合性基、好ましくはアクリル、メタクリル、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテル、エポキシ、オキセタンまたはスチレン基であり、
Spは、スペーサー基または単結合であり、
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、任意に1つまたは2つ以上の基Lによって置換されている、炭素環式、複素環式、芳香族または複素芳香族基から選択され、
およびAは、互いに独立して1,4−フェニレンまたはナフタレン−2,6−ジイル、ここで1つまたは2つ以上のCH基はNによって置き換えられていてもよく、およびそれは任意に1つまたは2つ以上の基Lによって置換されている、から選択され、
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−CHCH−、−(CH −、−(CH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、−CY=CY−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR00または単結合から選択され、
Lは、複数回出現の場合においては互いに独立して、P−Sp−、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)OR、−C(=O)R、−NR00、−OH、−SF、1〜12個、好ましくは1〜6個のC原子を有し、任意に置換されている、シリル、アリールまたはヘテロアリール、および1〜12個、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状または分枝状アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、ここで1個または2個以上のH原子は任意にFまたはClによって置き換えられており、ここでXはハロゲンである、から選択され、
Rは、H、1〜20個のC原子、より好ましくは1〜15個のC原子を有する、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシ、これは任意にフッ素化されている、であり、またはYもしくはP−Sp−であり、
は、F、Cl、CN、NO、OCH、OCN、SCN、1〜4個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシ、または1〜4個のC原子を有し、一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化された、アルキルもしくはアルコキシ、好ましくはF、Cl、CN、NO、OCHまたは1〜4個のC原子を有し、一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化された、アルキルもしくはアルコキシであり、
およびYは、互いに独立してH、F、ClまたはCNを示し、
およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
m1およびm2は、互いに独立して0、1、2、3または4であり、
ここで、好ましくは、m1およびm2が0である場合において、AおよびAの一方または両方は、Lによって少なくとも単置換されている1,4−フェニレン、または任意に置換されているナフタレン−2,6−ジイルを示す、
で表される少なくとも1種の重合性メソゲン化合物を含む、符号1に記載の複屈折RMレンズ。
3. 成分(A)が式Ia〜Ip
式中
P、Sp、LおよびRは、上に示した意味の1つを有し、
rは、0、1、2、3または4であり、および
sは、0、1、2または3である、
で表される化合物の群から選択された、式Iで表される少なくとも1種の化合物を含む、符号1または2に記載の複屈折RMレンズ。
4. 成分(A)が少なくとも1種の式II
P−Sp−MG−Sp−P II
式中
PおよびSpは、複数回出現の場合においては互いに独立して式Iに示した意味を有し、
MGは、−(A11−Z11−A22−であり、ここで
11およびA22は、複数回出現の場合においては互いに独立して芳香族または脂環式基であり、それは、任意にN、OおよびSから選択された1個または2個以上のヘテロ原子を含み、任意に上に定義したLによって単置換または多置換されており、
11は、複数回出現の場合においては互いに独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−S−CO−、−CO−S−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR00、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−CHCH−、−(CH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合を示し、
およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、
およびYは、互いに独立してH、F、ClまたはCNを示し、ならびに
mは、0、1、2、3または4である、
で表される重合性メソゲン化合物を含む、符号1〜3の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
5. 成分(A)が式DR1〜DR5
式中
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、重合性基、好ましくはアクリル、メタクリル、オキセタン、エポキシ、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテルまたはスチレン基であり、
Lは、複数回出現の場合においては互いに独立して、H、F、Cl、CNまたは1〜5個のC原子を有し、任意にハロゲン化されている、アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであり、
rは、0、1、2、3または4であり、
xおよびyは、互いに独立して0または1〜12の同一であるかもしくは異なる整数であり、
zは、0または1であり、zは、隣接したxまたはyが0である場合には0であり、
およびここでベンゼン環は、さらに1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なる基Lで置換され得る、
で表される化合物の群から選択された、式IIで表される少なくとも1種の化合物を含む、符号1〜4の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
6. 成分(A)が少なくとも1種の式IV
P−Sp−MG−R IV
式中、P、SpおよびMGは、上に示した意味を有し、
Rは、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)OR、−C(=O)R、−NR00、−OH、−SF、1〜12個、好ましくは1〜6個のC原子を有する、任意に置換されているシリル、直鎖状または分枝状アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、ここで1個または2個以上のH原子が任意にFまたはClによって置き換えられており、ここでXはハロゲンである、を示し、ならびに
およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルである、
で表される重合性化合物を含む、符号1〜5の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
7. 成分(A)が式MR1〜MR22
式中
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、任意に1つ、2つ、3つまたは4つの基Lで置換されている、1,4−フェニレン、またはトランス−1,4−シクロヘキシレンであり、
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、重合性基であり、
は、複数回出現の場合においては互いに独立して、−COO−、−OCO−、−CHCH−、−CH=CH−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合であり、
は、1個または2個以上、好ましくは1〜15個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシであるか、またはYもしくはP−(CH−(O)−であり、
は、F、Cl、CN、NO、OCH、OCN、SCN、SF、1〜4個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシ、または1〜4個のC原子を有する一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化されたアルキルもしくはアルコキシであり、
01、02は、互いに独立してH、RまたはYであり、
Lは、複数回出現の場合においては互いに独立して、H、F、Cl、CNまたは1〜5個のC原子を有し、任意にハロゲン化されている、アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシであり、
rは、0、1、2、3または4であり、
uおよびvは、互いに独立して0、1または2であり、
wは、0または1であり、
xおよびyは、互いに独立して0または1〜12の同一であるかもしくは異なる整数であり、
zは、0または1であり、zは、隣接したxまたはyが0である場合には0であり、
およびここで、ベンゼン環は、さらに1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なる基Lで置換され得る、
で表される化合物の群から選択された、式IVで表される少なくとも1種の化合物を含む、符号1〜6の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
8. 非メソゲン成分(B)が1種または2種以上の単反応性、二反応性または多反応性重合性非メソゲン化合物、触媒、増感剤、安定剤、重合開始剤、阻害剤、連鎖移動剤、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水剤、接着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤、希釈剤、反応性希釈剤、補助剤、着色剤または顔料を含むことを特徴とする、符号1〜7の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
9. 非メソゲン成分Bが少なくとも1種の単反応性、二反応性または多反応性の重合性非メソゲン化合物を、全媒体の10重量%を超過しない量で含むことを特徴とする、符号1〜8の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
10. 重合性液晶成分Aの媒体中の量が全媒体の88重量%より多いことを特徴とする、符号1〜9の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
11. 非メソゲン成分Bの量が全媒体の多くとも12重量%であることを特徴とする、符号1〜10の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
12. 非メソゲン成分Bの量が全媒体の多くとも8重量%であることを特徴とする、符号1〜11の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
13. 硬化していない重合性液晶媒体が少なくとも1時間にわたって結晶化に対する室温安定性を示すことを特徴とする、符号1〜12の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
14. RMレンズの複屈折(Δn)が0.19〜0.50の範囲内にあることを特徴とする、符号1〜13の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズ。
15. 符号1〜14の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズの製造方法であって、以下のステップ
− 重合性液晶媒体の溶解物の層を基板上に、高い温度で提供すること、
− 逆のレンズ型を、コーティングした重合性液晶媒体の上に提供すること、
− 型中の重合性液晶媒体を高い温度で焼きなますこと、
− 型を冷却すること、
− 重合性液晶媒体を硬化させること、および
− 任意に型を取り外すこと。
を含む、前記方法。
16. 符号1〜14の1つまたは2つ以上に記載の複屈折RMレンズの、電気光学的デバイスにおける使用。
17. 符号1〜14の1つまたは2つ以上に記載の少なくとも1つの複屈折RMレンズを含む、電気光学的デバイス。
本発明をここで、以下の例への参照によってより詳細に記載し、それは例示的であるに過ぎず、本発明の範囲を限定しない。
一般的手順
試験セルを、表1にまとめた所定量の化合物を含む、表2にまとめた重合性液晶媒体から、媒体を融解し、媒体を20μmの厚さを有するラビングしたポリイミドガラスセル中に流動させて満たし、媒体を所与の温度で3分間焼きなまし、媒体を、UV光(250nm〜450nmバンドパスフィルター)を特定した照射線量で所与の温度で使用して硬化させることによって製造する。
実験的条件、例えば焼きなまし温度、硬化温度および照射線量を、表3にまとめ、一方で物理的特徴、例えば各例についての得られたΔn、対応する透過およびb値を、表4にまとめる。
表1:化合物
表2:例1〜15の組成物
表3:例1〜15の実験的条件
表4:例1〜15の物理的特性
表4から明らかなように、すべての実施例は、複屈折に関する高い値、黄色度指数に関する低い値および透過に関する高い値を示す。さらに、すべての例は、均一な平面状配列を示し、それを、交差した偏光子間の暗状態試験によって確認することができる。
比較例
比較試験セルを、表5にまとめた所定量の化合物を含む、表2にまとめた重合性液晶媒体から、媒体を融解し、媒体を20μmの厚さを有するラビングしたポリイミドガラスセル中に流動させて満たし、媒体を所与の温度で3分間焼きなまし、媒体を、UV光(250nm〜450nmバンドパスフィルター)を特定した照射線量で所与の温度で使用して硬化させることによって製造する。
実験的条件、例えば融点、焼きなまし温度、硬化温度および照射線量を、表6にまとめ、一方で物理的特徴、例えば各例についての得られたΔn、対応する透過およびb値を、表7にまとめる。
表5:比較例1〜3の組成物
表6:比較例1〜3の実験的条件
表7:比較例1〜3の物理的特性
表7から明らかなように、比較例2および3は、550nmでの透過についてすべての実施例より明らかに低い値を示す。さらに、比較例1は、多くとも2分の重合前の結晶化に対する乏しい室温安定性を示す。さらに、すべての例は、均一に配列することができない。

Claims (17)

  1. − 1種または2種以上の重合性メソゲン化合物を含む重合性液晶成分(A)、および
    − 全媒体の多くとも12重量%の非メソゲン成分(B)
    からなる、重合性液晶媒体から得ることができる、複屈折RMレンズ。
  2. 成分(A)が、式I
    P−Sp−(A−Zm1−A−C≡C−A−(Z−Am2−R I
    式中
    Pは、重合性基、好ましくはアクリル、メタクリル、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテル、エポキシ、オキセタンまたはスチレン基であり、
    Spは、スペーサー基または単結合であり、
    は、複数回出現の場合においては互いに独立して、任意に1つまたは2つ以上の基Lによって置換されている、炭素環式、複素環式、芳香族または複素芳香族基から選択され、
    およびAは、互いに独立して1,4−フェニレンまたはナフタレン−2,6−ジイル、ここで1つまたは2つ以上のCH基はNによって置き換えられていてもよく、およびそれは任意に1つまたは2つ以上の基Lによって置換されている、から選択され、
    は、複数回出現の場合においては互いに独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−CHCH−、−(CH −、−(CH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=CH−、−CY=CY−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR00または単結合から選択され、
    Lは、複数回出現の場合においては互いに独立して、P−Sp−、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)OR、−C(=O)R、−NR00、−OH、−SF、1〜12個、好ましくは1〜6個のC原子を有し、任意に置換されている、シリル、アリールまたはヘテロアリール、および1〜12個、好ましくは1〜6個のC原子を有する直鎖状または分枝状アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、ここで1個または2個以上のH原子は任意にFまたはClによって置き換えられており、ここでXはハロゲンである、から選択され
    Rは、H、1〜20個のC原子、より好ましくは1〜15個のC原子を有する、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシ、これは任意にフッ素化されている、であり、またはYもしくはP−Sp−であり、
    は、F、Cl、CN、NO、OCH、OCN、SCN、1〜4個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシ、または1〜4個のC原子を有し、一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化された、アルキルもしくはアルコキシ、好ましくはF、Cl、CN、NO、OCHまたは1〜4個のC原子を有し、一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化されたアルキルもしくはアルコキシであり、
    およびYは、互いに独立してH、F、ClまたはCNを示し、
    およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
    m1およびm2は、互いに独立して0、1、2、3または4であり、
    ここで、好ましくは、m1およびm2が0である場合において、AおよびAの一方または両方は、Lによって少なくとも単置換されている1,4−フェニレン、または任意に置換されているナフタレン−2,6−ジイルを示す、
    で表される少なくとも1種の重合性メソゲン化合物を含む、請求項1に記載の複屈折RMレンズ。
  3. 成分(A)が式Ia〜Ip
    式中
    P、Sp、LおよびRは、上に示した意味の1つを有し、
    rは、0、1、2、3または4であり、および
    sは、0、1、2または3である、
    で表される化合物からなる群から選択された、式Iで表される少なくとも1種の化合物を含む、請求項1または2に記載の複屈折RMレンズ。
  4. 成分(A)が少なくとも1種の式II
    P−Sp−MG−Sp−P II
    式中
    PおよびSpは、複数回出現の場合においては互いに独立して式Iに示した意味を有し、
    MGは、−(A11−Z11−A22−であり、ここで
    11およびA22は、複数回出現の場合においては互いに独立して芳香族または脂環式基であり、それは、任意にN、OおよびSから選択された1個または2個以上のヘテロ原子を含み、任意に上に定義したLによって単置換または多置換されており、
    11は、複数回出現の場合においては互いに独立して、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−S−CO−、−CO−S−、−O−COO−、−CO−NR−、−NR−CO−、−NR−CO−NR00、−NR−CO−O−、−O−CO−NR−、−OCH−、−CHO−、−SCH−、−CHS−、−CFO−、−OCF−、−CFS−、−SCF−CHCH−、−(CH−、−CFCH−、−CHCF−、−CFCF−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR−、−CY=CY−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合を示し、
    およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルを示し、
    およびYは、互いに独立してH、F、ClまたはCNを示し、ならびに
    mは、0、1、2、3または4である、
    で表される重合性メソゲン化合物を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  5. 成分(A)が式DR1〜DR5
    式中
    は、複数回出現の場合においては互いに独立して、重合性基、好ましくはアクリル、メタクリル、オキセタン、エポキシ、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテルまたはスチレン基であり、
    Lは、複数回出現の場合においては互いに独立して、H、F、Cl、CNまたは1〜5個のC原子を有する任意にハロゲン化されたアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシであり、
    rは、0、1、2、3または4であり、
    xおよびyは、互いに独立して0または1〜12の同一であるかもしくは異なる整数であり、
    zは、0または1であり、zは、隣接したxまたはyが0である場合には0であり、
    およびここでベンゼン環は、さらに1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なる基Lで置換され得る、
    で表される化合物からなる群から選択された、式IIで表される少なくとも1種の化合物を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  6. 成分(A)が少なくとも1種の式IV
    P−Sp−MG−R IV
    式中、P、SpおよびMGは、上に示した意味を有し、
    Rは、F、Cl、Br、I、−CN、−NO、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR00、−C(=O)X、−C(=O)OR、−C(=O)R、−NR00、−OH、−SF、1〜12個、好ましくは1〜6個のC原子を有する、任意に置換されているシリル、直鎖状または分枝状アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ、ここで1個または2個以上のH原子が任意にFまたはClによって置き換えられており、ここでXはハロゲンである、を示し、ならびに
    およびR00は、互いに独立してHまたは1〜12個のC原子を有するアルキルである、
    で表される重合性化合物を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  7. 成分(A)が式MR1〜MR22
    式中
    は、複数回出現の場合においては互いに独立して、任意に1つ、2つ、3つまたは4つの基Lで置換されている1,4−フェニレン、またはトランス−1,4−シクロヘキシレンであり、
    は、複数回出現の場合においては互いに独立して、重合性基であり、
    は、複数回出現の場合においては互いに独立して、−COO−、−OCO−、−CHCH−、−CH=CH−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合であり、
    は、1個または2個以上、好ましくは1〜15個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキル、アルコキシ、チオアルキル、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシであるか、またはYもしくはP−(CH−(O)−であり、
    は、F、Cl、CN、NO、OCH、OCN、SCN、SF、1〜4個のC原子を有し、任意にフッ素化されている、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシ、または1〜4個のC原子を有する一フッ素化、オリゴフッ素化もしくは多フッ素化されたアルキルもしくはアルコキシであり、
    01、02は、互いに独立してH、RまたはYであり、
    Lは、複数回出現の場合においては互いに独立して、H、F、Cl、CNまたは1〜5個のC原子を有し、任意にハロゲン化されている、アルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシもしくはアルコキシカルボニルオキシであり、
    rは、0、1、2、3または4であり、
    uおよびvは、互いに独立して0、1または2であり、
    wは、0または1であり、
    xおよびyは、互いに独立して0または1〜12の同一であるかもしくは異なる整数であり、
    zは、0または1であり、zは、隣接したxまたはyが0である場合には0であり、
    およびここで、ベンゼン環は、さらに1つまたは2つ以上の同一であるかまたは異なる基Lで置換され得る、
    で表される化合物からなる群から選択された、式IVで表される少なくとも1種の化合物を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  8. 非メソゲン成分(B)が1種または2種以上の単反応性、二反応性または多反応性重合性非メソゲン化合物、触媒、増感剤、安定剤、重合開始剤、阻害剤、連鎖移動剤、潤滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水剤、接着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤、希釈剤、反応性希釈剤、補助剤、着色剤または顔料を含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  9. 非メソゲン成分Bが少なくとも1種の単反応性、二反応性または多反応性の重合性非メソゲン化合物を全媒体の10重量%を超過しない量で含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  10. 重合性液晶成分Aの媒体中の量が全媒体の88重量%より多いことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  11. 非メソゲン成分Bの量が全媒体の多くとも12重量%であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  12. 非メソゲン成分Bの量が全媒体の多くとも8重量%であることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  13. 硬化していない重合性液晶媒体が少なくとも1時間にわたって結晶化に対する室温安定性を示すことを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  14. RMレンズの複屈折(Δn)が0.19〜0.50の範囲内にあることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズ。
  15. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズの製造方法であって、以下のステップ
    − 重合性液晶媒体の溶解物の層を基板上に、高い温度で提供すること、
    − 逆のレンズ型を、コーティングした重合性液晶媒体の上に提供すること、
    − 型中の重合性液晶媒体を高い温度で焼きなますこと、
    − 型を冷却すること、
    − 重合性液晶媒体を硬化させること、および
    − 任意に型を取り外すこと。
    を含む、前記方法。
  16. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の複屈折RMレンズの、電気光学的デバイスにおける使用。
  17. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の少なくとも1つの複屈折RMレンズを含む、電気光学的デバイス。
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