JP5670179B2 - 負の光学的分散を有する複屈折層 - Google Patents
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Description
ただし、R450は450nmの波長における光学的軸上リターデーションであり、R550は550nmの波長における光学的軸上リターデーションであり、
前記層は、
−1個以上の非芳香族環を含む2個のメソゲン基と、
−パイ共役直線状カルビルまたはヒドロカルビル基、芳香族およびヘテロ芳香族基より選択される1個以上のサブ基を含み、それぞれのメソゲン基の非芳香族環におけるsp3−混成C原子またはSi原子に結合されており、メソゲン基を接続する架橋基と
を含有する1種類以上の非重合性化合物を含み、
前記層は、メソゲン、液晶および/または重合または架橋された化合物より選択される1種類以上の追加の化合物を含んでいてもよい複屈折層に関する。
用語「液晶またはメソゲン化合物」は、1個以上のカラミチック(棒または板/ラス形状)またはディスコチック(ディスク形状)メソゲン基を含む化合物を意味する。用語「メソゲン基」は液晶(LC)相挙動を誘発できる基を意味する。メソゲン基を含む化合物は、必ずしもそれ自体がLC相を示す必要はない。それらが他の化合物との混合物中においてのみ、またはメソゲン化合物または材料、またはそれらの混合物が重合した場合のみにLC相挙動を示すことも可能である。簡潔のため、以下において用語「液晶」を、メソゲンおよびLC材料の両方に用いる。定義の概要につては、C.Tschierske、G.PelzlおよびS.Diele、Angew.Chem.2004年、116巻、6340〜6368頁を参照。
R(λ)=Δn(λ)・d
に従い定義される。光学的リターデーションRは、複屈折材料を通過する際にS偏光およびP偏光が進む光路長の違いをナノメータで表す。「軸上」リターデーションとは、サンプル表面に対して垂直入射におけるリターデーションを意味する。
好ましくは、本発明による複屈折層は、上および下で記載される通りの構造的特徴を有する1種類以上の非重合性化合物(以降、「ゲスト成分」または「ゲスト化合物」と呼ぶ)と、1種類以上のメソゲンまたは液晶化合物、好ましくは2種類以上の化合物の混合物(以降、「ホスト成分」または「ホスト混合物」と呼び、好ましくは、ネマチック相を有する重合性LCホスト混合物)とを有する。用語「ゲスト」および「ホスト」は、最終LC混合物におけるゲスト成分の量が50重量%を超え、最終LC混合物におけるホスト成分の量が50重量%未満となる可能性を除外するものではない。
(1)550nmにおいて負の複屈折および正常(正)の複屈折分散(例えば、負のカラミチック化合物)を有するか、または
(2)550nmにおいて正の複屈折および反転(負)の複屈折分散を有する。この場合、ゲスト成分が450nmにおいて負の複屈折を有するのであれば、Δn(450)/Δn(550)は負となり得る。
Q1、2は、それぞれ互いに独立に、CHまたはSiHであり、
Q3は、CまたはSiであり、
Bは、出現する毎に互いに独立に、−C≡C−、−CY1=CY2−または置換されていてもよい芳香族またはヘテロ芳香族基であり、
Y1、2は、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、CNまたはR0であり、
qは、1〜10の整数、好ましくは、1、2、3、4、5または6であり、
A1〜4は、それぞれ互いに独立に、非芳香族、芳香族またはヘテロ芳香族炭素環式またはヘテロ環式基より選択され、1個以上の基R5で置換されていてもよく、ただし、−(A1−Z1)m−U1−(Z2−A2)n−および−(A3−Z3)o−U2−(Z4−A4)p−のそれぞれは非芳香族基よりも多くの芳香族基を含有しておらず、好ましくは、1個より多い芳香族基を含有しておらず、
Z1〜4は、それぞれ互いに独立に、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR0−、−NR0−CO−、−NR0−CO−NR0−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CH2CH2−、−(CH2 ) 3−、−(CH2)4−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−CH=CH−、−CY1=CY2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR0−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR0R00または単結合であり、
R0、R00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子のアルキルであり、
mおよびnは、それぞれ互いに独立に、0、1、2、3または4であり、
oおよびpは、それぞれ互いに独立に、0、1、2、3または4であり、
R1〜5は、それぞれ互いに独立に、H、ハロゲン、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR0R00、−C(=O)X0、−C(=O)R0、−NH2、−NR0R00、−SH、−SR0、−SO3H、−SO2R0、−OH、−NO2、−CF3、−SF5、置換されていてもよいシリル、置換されていてもよく1個以上のヘテロ原子を含んでいてもよい1〜40個のC原子のカルビルまたはヒドロカルビルより選択される同一または異なる基であり、ただし、1個以上のH原子はD原子で置き換えられていてもよい。
式中、L’およびEは同一でも異なっていてもよく、それぞれの場合で互いに独立に、−Phe−、−Cyc−、−Phe−Phe−、−Phe−Cyc−、−Cyc−Cyc−、−Pyr−、−Dio−、−B−Phe−および−B−Cyc−およびそれらの鏡像より形成される群からの二価の基であり、ただし、Pheは無置換またはフッ素置換された1,4−フェニレンであり、Cycはトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−シクロヘキセニレンであり、Pyrはピリミジン−2,5−ジイルまたはピリジン−2,5−ジイルであり、Dioは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルであり、Bは2−(トランス−1,4−シクロヘキシル)エチル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイルまたは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルである。
Chemie [Methods of Organic Chemistry]、Thieme−Verlag社、Stuttgart市などの標準的な書物)に記載されている通りの、それ自身既知の方法で調製でき、既知で前記反応に適する反応条件下で正確にできる。それ自身既知であるが本明細書では述べない変法を、本明細書で使用することもできる。
P0は、複数出現する場合、互いに独立に重合性基であり、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、
A0およびB0は、複数出現する場合、互いに独立に、1個、2個、3個または4個の基Lで置換されていてもよい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、
Z0は、複数出現する場合、互いに独立に、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−C≡C−、−CH=CH−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合であり、
R0は、1個以上、好ましくは1〜15個のC原子を有し、フッ素化されていてもよいアルキル、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またはアルコキシカルボニルオキシ、または、Y0またはP−(CH2)y−(O)z−であり、
Y0は、F、Cl、CN、NO2、OCH3、OCN、SCN、SF5、1〜4個のC原子を有し、フッ素化されていてもよい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、または、1〜4個のC原子を有し、一フッ素化、オリゴフッ素化またはポリフッ素化されたアルキルまたはアルコキシであり、
R01、02は、それぞれ互いに独立に、H、R0またはY0であり、
R*は、2−メチルブチル、2−メチルオクチル、2−メチルブトキシまたは2−メチルオクトキシなどの、4個以上、好ましくは、4〜12個のC原子を有するキラルなアルキルまたはアルコキシ基であり、
Chは、メンチルまたはシトロネリルなどの、コレステリル、エストラジオール、またはテルペノイド基より選択されるキラル基であり、
Lは、複数出現する場合、互いに独立に、H、F、Cl、CNまたは1〜5個のC原子を有し、ハロゲン化されていてもよいアルキル、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、
tは、複数出現する場合、互いに独立に、0、1、2または3であり、
uおよびvは、それぞれ互いに独立に、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、それぞれ互いに独立に、0または同一または異なって1〜12の整数であり、
zは0または1であり、隣接するxまたはyが0の場合、zは0であり、
ただし、ベンゼンおよびナフタレン環は、1個以上の同一または異なる基Lで付加的に置換されていてもよい。
−複合CD/DVD/HD−DVD/ブルーレイなどで、読み出し、書き込み、再書き込み、データ記憶システムを含む、多数の波長において同様の位相シフトを必要とする光電子装置におけるリターディング部品
−カメラなどの光学的装置用の色消しのリターダー
−OLEDおよびLCDを含むディスプレイ用の色消しのリターダーが挙げられる。
<例2>
混合物が一様になるまで水浴を使用して混合物を穏和に加熱することにより、表3(重量%で)に列記される成分を含有する重合性LC混合物を調製する。
例2の混合物8を使用して、ハイブリッド配向のテストセル(LCを配向させセルの一方側に平面配向を与えるラビングされたPIと、他方側にホメオトロピック配向を与えるPIとを有するLCセル)を充填する。セルの光学的特性を、周囲温度でエリプソメータ(M2000分光エリプソメータ)を使用して測定する。次いで、フィルムをUV照射(中圧Hgランプ、50mW/cm2で60秒間)に曝露する。次いで、フィルムの光学的特性を測定する。
例2の混合物8を使用して、ホメオトロピック配向を与える配向層(ポリイミド)でセルの両側が処理されたテストセルを充填する。セルの光学的特性を、周囲温度でエリプソメータ(M2000分光エリプソメータ)を使用して測定する。次いで、フィルムをUV照射(中圧Hgランプ、50mW/cm2で60秒間)に曝露する。次いで、フィルムの光学的特性を測定する。
表9に示される組成(重量%で)の混合物9を溶媒(トルエン/シクロヘキサノン7:3中で30重量%固形分)に溶解する。溶液をラビングされたPIガラス上に3000rpmでスピンコートする。次いで、フィルムをUV照射(中圧Hgランプ、200mW/cm2室温において60秒)に曝露する。フィルムの光学的特性を、周囲温度でエリプソメータ(M2000分光エリプソメータ)を使用して測定する。
例5の混合物9を、清浄でラビングされていない(即ち、配向層がない)ガラス上に2000rpmでスピンコートする。次いで、フィルムをUV照射(中圧Hgランプ、200mW/cm2室温において60秒)に曝露する。フィルムの光学的特性を、周囲温度でエリプソメータ(M2000分光エリプソメータ)を使用して測定する。
以下の組成の混合物10を調製する。
Claims (21)
- R450/R550<1の複屈折層であって、
ただし、R450は450nmの波長における光学的軸上リターデーションであり、R550は550nmの波長における光学的軸上リターデーションであり、
前記層は、
−1個以上の非芳香族環を含む2個のメソゲン基と、
−パイ共役直線状カルビルまたはヒドロカルビル基、芳香族およびヘテロ芳香族基より選択される1個以上のサブ基を含み、それぞれのメソゲン基の非芳香族環におけるsp3−混成C原子またはSi原子に結合されており、メソゲン基を接続する架橋基と
を含有する1種類以上の非重合性化合物を含み、
前記複屈折層は、メソゲン、液晶および/または重合または架橋された化合物より選択される1種類以上の追加の化合物を含んでいてもよい複屈折層。 - 該メソゲン基はカラミチック基であることを特徴とする請求項1に記載の複屈折層。
- 該メソゲン基は不飽和または芳香族環よりも多くの飽和環を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の複屈折層。
- 該架橋基は、パイ共役直線状基、芳香族およびヘテロ芳香族基より選択されるサブ基から成ることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の複屈折層。
- 該架橋基は該メソゲン基に含まれるシクロヘキシレンまたはシラナン環に軸方向の位置において接続されており、置換されていてもよく、ただし、1個以上の隣接していないC原子はSiで置き換えられていてもよく、および/または1個以上の隣接していないCH2基は−O−および/または−S−で置き換えられていてもよいことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の複屈折層。
- 該非重合性化合物は以下の式のものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の複屈折層。
U1、2は、それぞれ互いに独立に、
Q1、2は、それぞれ互いに独立に、CHまたはSiHであり、
Q3は、CまたはSiであり、
Bは、出現する毎に互いに独立に、−C≡C−、−CY1=CY2−または置換されていてもよい芳香族またはヘテロ芳香族基であり、
Y1、2は、それぞれ互いに独立に、H、F、Cl、CNまたはR0であり、
qは、1〜10の整数、好ましくは、1、2、3、4、5または6であり、
A1〜4は、それぞれ互いに独立に、非芳香族炭素環式またはヘテロ環式基および芳香族またはヘテロ芳香族基より選択され、1個以上の基R5で置換されていてもよく、ただし、−(A1−Z1)m−U1−(Z2−A2)n−および−(A3−Z3)o−U2−(Z4−A4)p−のそれぞれは非芳香族基よりも多くの芳香族基を含有しておらず、
Z1〜4は、それぞれ互いに独立に、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR0−、−NR0−CO−、−NR0−CO−NR0−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CH2CH2−、−(CH2)3−、−(CH2)4−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−CH=CH−、−CY1=CY2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR0−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR0R00または単結合であり、
R0、R00は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子のアルキルであり、
mおよびnは、それぞれ互いに独立に、0、1、2、3または4であり、
oおよびpは、それぞれ互いに独立に、0、1、2、3または4であり、
R1〜5は、それぞれ互いに独立に、H、ハロゲン、−CN、−NC、−NCO、−NCS、−OCN、−SCN、−C(=O)NR0R00 、−C(=O)R0、−NH2、−NR0R00、−SH、−SR0、−SO3H、−SO2R0、−OH、−NO2、−CF3、−SF5、置換されていてもよいシリル、置換されていてもよく1個以上のヘテロ原子を含んでいてもよい1〜40個のC原子のカルビルまたはヒドロカルビルより選択される同一または異なる基であり、ただし、1個以上のH原子はD原子で置き換えられていてもよい。)
- 該架橋基、または式Iにおける−(B)q−は、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−C≡C−C≡C−C≡C−、−C≡C−C≡C−C≡C−C≡C−および下式より選択されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の複屈折層。
- 該芳香族および該非芳香族基、または式IにおけるA1〜4は、請求項7で定義される通りの1個以上の基Lで置換されていてもよいトランス−1,4−シクロヘキシレンおよび1,4−フェニレンより選択されることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の複屈折層。
- 該メソゲン基は1個よりも多い不飽和および芳香族環を含まな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層。
- 該メソゲン基における該芳香族および非芳香族環基を接続している連結基、または式IにおけるZ1〜4は、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−O−COO−、−CO−NR0−、−NR0−CO−、−NR0−CO−NR0−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−CH2S−、−CF2O−、−OCF2−、−CF2S−、−SCF2−、−CH2CH2−、−(CH2)3−、−(CH2)4−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CF2CF2−、−CH=CH−、−CY1=CY2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CR0−、−C≡C−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、CR0R00または単結合より選択され、ただし、R0、R00、Y1およびY2は、請求項6で与えられる意味を有す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層。
- 請求項1〜13のいずれか一項で定義される通りの1種類以上の化合物と、メソゲンまたは液晶でよい重合性の1種類以上の化合物とを含む重合性LC媒体。
- 重合性の化合物は、以下の式の化合物から成る群より選択される請求項14に記載の重合性LC媒体。
P0は、複数出現する場合、互いに独立に重合性基であり、
A0およびB0は、複数出現する場合、互いに独立に、1個、2個、3個または4個の基Lで置換されていてもよい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、
Z0は、複数出現する場合、互いに独立に、−COO−、−OCO−、−CH2CH2−、−C≡C−、−CH=CH−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−または単結合であり、
R0は、1個以上、好ましくは1〜15個のC原子を有し、フッ素化されていてもよいアルキル、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またはアルコキシカルボニルオキシ、または、Y0またはP−(CH2)y−(O)z−であり、
Y0は、F、Cl、CN、NO2、OCH3、OCN、SCN、SF5、1〜4個のC原子を有し、フッ素化されていてもよい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、または、1〜4個のC原子を有し、一フッ素化、オリゴフッ素化またはポリフッ素化されたアルキルまたはアルコキシであり、
R01、02は、それぞれ互いに独立に、H、R0またはY0であり、
R*は、4個以上のC原子を有するキラルなアルキルまたはアルコキシ基であり、
Chは、メンチルまたはシトロネリルなどの、コレステリル、エストラジオール、またはテルペノイド基より選択されるキラル基であり、
Lは、複数出現する場合、互いに独立に、H、F、Cl、CNまたは1〜5個のC原子を有し、ハロゲン化されていてもよいアルキル、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、
tは、複数出現する場合、互いに独立に、0、1、2または3であり、
uおよびvは、それぞれ互いに独立に、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、それぞれ互いに独立に、0または同一または異なって1〜12の整数であり、
zは0または1であり、隣接するxまたはyが0の場合、zは0であり、
ただし、ベンゼンおよびナフタレン環は、1個以上の同一または異なる基Lで付加的に置換されていてもよい。)
- 重合性LC媒体における、請求項1〜13のいずれか一項で定義される通りの1種類以上の化合物の濃度は、30〜70重量%である請求項14または15に記載の重合性LC媒体。
- 重合性LC媒体における、請求項1〜13のいずれか一項で定義される通りの1種類以上の化合物の濃度は、50〜70重量%である請求項16に記載の重合性LC媒体。
- 請求項14〜17のいずれか一項に記載の重合性LC媒体を、それのLC相において薄膜の形態で配向状態において重合することで得ることができる異方性ポリマー。
- 光学的、電子的または電気光学的装置、またはそれの部品における、請求項1〜13のいずれか一項に記載の複屈折層、請求項14〜17のいずれか一項に記載の重合性LC媒体または請求項18に記載の異方性ポリマーの使用。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の複屈折層、請求項14〜17のいずれか一項に記載の重合性LC媒体または請求項18に記載の異方性ポリマーを含む光学的、電子的または電気光学的装置、または、請求項1〜13のいずれか一項に記載の複屈折層、請求項14〜17のいずれか一項に記載の重合性LC媒体または請求項18に記載の異方性ポリマーを含む光学的、電子的または電気光学的装置の部品。
- 電気光学的ディスプレイ、LCD、光学フィルム、偏光子、コンペンセータ、ビームスプリッター、反射フィルム、配向層、カラーフィルター、ホログラフィック素子、ホットスタンプ箔、着色画像装置または部品、装飾マークまたはセキュリティーマーク、LC顔料、接着剤、非線形光学(NLO)装置、光学情報記憶装置、電子装置、有機半導体、有機電界効果トランジスタ(OFET)、集積回路(IC)、薄膜トランジスタ(TFT)、無線識別(RFID)タグ、有機発光ダイオード(OLED)、有機発光トランジスタ(OLET)、電子発光ディスプレイ、有機光起電(OPV)装置、有機太陽電池(O−SC)、有機レーザーダイオード(O−レーザー)、有機集積回路(O−IC)、照明装置、センサー装置、電極材料、光導電体、光検出器、電子写真記録装置、キャパシタ、電荷注入層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、導電性基材、導電性パターン、光導電体、電子写真用途における装置または部品、電子写真記録装置または部品、有機記憶装置、バイオセンサー、バイオチップより選択されることを特徴とする請求項20に記載の装置または部品。
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