JP6638181B2 - 重合性液晶組成物およびツイスト配向を有する光学異方体 - Google Patents

重合性液晶組成物およびツイスト配向を有する光学異方体 Download PDF

Info

Publication number
JP6638181B2
JP6638181B2 JP2014181064A JP2014181064A JP6638181B2 JP 6638181 B2 JP6638181 B2 JP 6638181B2 JP 2014181064 A JP2014181064 A JP 2014181064A JP 2014181064 A JP2014181064 A JP 2014181064A JP 6638181 B2 JP6638181 B2 JP 6638181B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
independently
hydrogen
carbons
liquid crystal
alkyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014181064A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015110728A5 (ja
JP2015110728A (ja
Inventor
平井 吉治
吉治 平井
永久 宮川
永久 宮川
大輔 大槻
大輔 大槻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JNC Corp
JNC Petrochemical Corp
Original Assignee
JNC Corp
JNC Petrochemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JNC Corp, JNC Petrochemical Corp filed Critical JNC Corp
Priority to JP2014181064A priority Critical patent/JP6638181B2/ja
Priority to US14/491,674 priority patent/US9505980B2/en
Priority to KR1020140136603A priority patent/KR20150068892A/ko
Publication of JP2015110728A publication Critical patent/JP2015110728A/ja
Publication of JP2015110728A5 publication Critical patent/JP2015110728A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6638181B2 publication Critical patent/JP6638181B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/32Non-steroidal liquid crystal compounds containing condensed ring systems, i.e. fused, bridged or spiro ring systems
    • C09K19/322Compounds containing a naphthalene ring or a completely or partially hydrogenated naphthalene ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/32Non-steroidal liquid crystal compounds containing condensed ring systems, i.e. fused, bridged or spiro ring systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0444Liquid 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
    • C09K2019/0448Liquid 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/08Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings
    • C09K19/10Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings
    • C09K19/20Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers
    • C09K19/2007Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least two non-condensed rings containing at least two benzene rings linked by a chain containing carbon and oxygen atoms as chain links, e.g. esters or ethers the chain containing -COO- or -OCO- groups
    • C09K2019/2078Ph-COO-Ph-COO-Ph
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/32Non-steroidal liquid crystal compounds containing condensed ring systems, i.e. fused, bridged or spiro ring systems
    • C09K19/322Compounds containing a naphthalene ring or a completely or partially hydrogenated naphthalene ring
    • C09K2019/323Compounds containing a naphthalene ring or a completely or partially hydrogenated naphthalene ring containing a binaphthyl

Description

本発明は、ビナフトール部位を有する光学活性化合物、アキラルな重合性液晶化合物およびオキシムエステルを含む光重合開始剤を含む重合性液晶組成物、該重合性液晶組成物を重合させて得られる光学異方性を有する重合体(光学異方体)、並びにこの光学異方体を含有する液晶表示素子、および選択反射フィルムに関する。
近年、偏光板、偏光反射板、位相差板などの光学異方性体に重合性の液晶化合物が利用されている。この化合物が液晶状態において光学異方性を示し、重合によりこの異方性が固定化されるためである。光学異方体に必要な光学的特性は目的によって異なるので、目的にあった特性を有する化合物が必要である。光学異方体の用途に使用される化合物は、単独では前記の異方性を制御することが困難であることが多いため、種々の化合物と組み合わせて組成物として利用されることがある。
本発明者らはビナフトール部位を有する光学活性化合物とフルオレン骨格を有する重合性液晶化合物を利用した重合性液晶組成物(特許文献1)を開発している。これらの重合性液晶組成物は、光学活性化合物の種類や添加量を制御することで、ツイスト配向を有する光学異方体の螺旋ピッチを変化させることで種々の用途への応用が可能となる。ツイスト配向を有する光学異方体は、螺旋ピッチの長さおよび螺旋の回転方向に合致した光を反射する。螺旋ピッチの長さが380nm〜780nmの範囲であるとき、可視光線を反射する。螺旋ピッチの長さが780nmより長いとき近赤外線を反射し、螺旋ピッチの長さが380nmより短いとき紫外線を反射する。回転方向が異なる光学異方体を積層または貼りあわせることで全反射するようになる。このような特性を有する光学異方体はネガティブCプレートと呼ばれる。
正の複屈折を有する液晶分子が基板に対して垂直に配向した状態で黒表示(暗状態)を得る液晶表示素子において、表示素子の法線方向に対しては該液晶分子の配向による複屈折は生じない。そのためこれら表示素子においては法線方向では非常に高いコントラストが得られる。しかし表示素子の法線方向からずれた場合には複屈折が生じ、黒表示(暗状態)の透過率が増加する。すなわち、これら液晶表示素子においては斜め方向視野角に対してコントラストが減少する。ネガティブC−プレートは、このような表示素子の該液晶配向の法線方向からずれた場合に生じる複屈折を補償することができる。その結果、このネガティブC−プレートは、VA(Vertically Aligned)、TN(Twisted Nematic)、OCB(Optically Compensated Birefringence)、HAN(Hybrid Aligned Nematic)などの液晶表示素子における視野角特性改善に適した光学補償板となる。
上記のネガティブCプレートの特性を有する光学異方体は、各種使用環境において位相差や反射波長に変化が生じないことが望まれている。ところが、特許文献1に記載の組成物を用いると、高温環境に晒されたり、高極性溶剤に接触したりする環境においては光学特性が劣化する場合があった。
特許文献2ではオキシムエステルを有する光重合開始剤とフルオレン構造を有する重合性液晶化合物の組み合わせが記載されている。当該文献では、シンナメート結合を含有する重合性液晶化合物を導入することで重合性液晶化合物が水平あるいは垂直に配向した光学異方体の複屈折率(Δn)を増加させることを目的としているが、そこで得られる光学異方体の耐久性を向上させる試み等の記載がなされていない。また、ビナフトール部位を有する光学活性化合物に関する特許文献3〜4においてもオキシムエステル基を有する光重合開始剤との組み合わせに関する記述がなされていない。
特許文献5は、オキシムエステルを有する光開始剤、非重合性の液晶組成物および非液晶性の重合性化合物の組み合わせが記載されているが、光散乱型液晶デバイスの調光層形成材料に関するものであり本質的に異なるものである。特許文献6は、カルバゾール骨格とオキシムエステル部位を有する光重合開始剤とアキラルな重合性液晶化合物とビナフトール部位を有さない光学活性化合物の組み合わせを記載したものであるが、光学異方体の螺旋ピッチの長さが380nmより短いネガティブCプレートを形成する場合にツイスト配向の均一性を維持できなくなる課題があった。
特開2005−113131号公報 特開2012−177087号公報 特表平09−506088号公報 英国特許出願公開第2298202号明細書 特開2003−315761号公報 特開2009−29929号公報
本発明の第1の目的は、化学的強度(耐薬品性)に優れた配向欠陥の少ないツイスト配向を有する光学異方体を得ることができる重合性液晶組成物を提供することである。第2の目的は、この光学異方体を含有する液晶表示素子や選択反射フィルムを提供することである。
本発明者等は、ビナフトール部位を有する光学活性化合物、アキラルな重合性液晶化合物、およびオキシムエステルを有する光重合開始剤を有する重合性液晶組成物を用いることにより、上記課題が解決されることを見いだし、本発明を完成するに至った。本発明は以下の通りである。
[1] ビナフトール部位を有する光学活性化合物、アキラルな重合性液晶化合物およびオキシムエステルを有する光重合開始剤(C)を含有する重合性液晶組成物。
[2] アキラルな重合性液晶化合物が、式(1)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物である(A)成分であり、ビナフトール部位を有する光学活性化合物が、式(2)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物である(B)成分である、[1]に記載の重合性液晶組成物。
式(1)において、
は独立して水素、メチル、フッ素またはトリフルオロメチルであり;
11は独立して水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルであり、メチルおよびエチル中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、又は少なくとも1つの水素がハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキル、若しくは炭素数1〜7のアルコキシで置き換えられた1,4−フェニレンであり;
は独立して単結合、または炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて少なくとも一つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
式(2)において、
は独立して、水素、ハロゲンまたは式(2−1)で表される基であり、ただし、Yの中で少なくとも2つは式(2−1)で表される基であり;
式(2−1)において、
は独立してハロゲン、シアノ、炭素数2〜20のアルケニルまたは炭素数1〜20のアルキルであり、この基中の少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−で置き換えられてもよく、この基中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、この基中の1つの水素はアクリロイルオキシ、メタアクリロイルオキシまたはトリフルオロメチルアクリロイルオキシで置き換えられてもよく;
は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、4,4’−ビフェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、
1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルまたは少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4−フェニレンであり;
は独立して、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−OCF−または−(CH)−であり、−(CH)−の1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく;
pは独立して1〜20の整数であり;
rは独立して1〜3の整数である。
[3] アキラルな重合性液晶化合物およびビナフトール部位を有する光学活性化合物か
らなる混合物の吸収極大波長が220〜400nmにあり、該吸収極大波長が、オキシムエステルを有する光重合開始剤の吸収極大波長と50nm以上異なることを特徴とする[1]又は[2]に記載の重合性液晶組成物。
[4] (A)成分が式(1−1)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物であり、(B)成分が式(2−2)で表される光学活性を有する化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物である、[2]又は[3]に記載の重合性液晶組成物。

式(1−1)において、
は独立して水素、メチル、フッ素またはトリフルオロメチルであり;
11は独立して水素またはメチルであり;
12は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり;
11は独立して2〜10の整数であり;
式(2−2)において、
は独立して、式(2−1)で表される基であり;
式(2−1)において、
は独立してハロゲン、シアノ、炭素数2〜20のアルケニルまたは炭素数1〜20のアルキルであり、この基中の少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−で置き換えられてもよく、この基中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、この基中の1つの水素はアクリロイルオキシ、メタアクリロイルオキシまたはトリフルオロメチルアクリロイルオキシで置き換えられてもよく;
は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、4,4’−ビフェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、
1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルまたは少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4−フェニレンであり;
は独立して、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−OCF−または−(CH)−であり、−(CH)−の1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく;
pは独立して1〜20の整数であり;
rは独立して1〜3の整数である。
[5] 式(1−1)において、
は独立して水素またはメチルであり;
12は独立して水素、ハロゲン炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり;
式(2−2)において、
は独立して、式(2−1)で表される基であり;
式(2−1)において、
は独立して、炭素数2〜20のアルケニルまたは炭素数1〜20のアルキルであり、この基中の少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−で置き換えられてもよく、この基中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、この基中の1つの水素はアクリロイルオキシ、メタアクリロイルオキシまたはトリフルオロメチルアクリロイルオキシで置き換えられてもよく;
は独立して、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、または−(CH)−であり、−(CH)−の1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく;
pは独立して1〜10の整数である、[4]に記載の重合性液晶組成物。
[6] 式(1−1)において、
は独立して水素またはメチルであり;
12は独立して水素、フッ素、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり;
式(2−2)において、
は独立して、式(2−1)で表される基であり;
式(2−1)において、
は独立して、炭素数2〜20のアルケニルまたは炭素数1〜20のアルキルであり、この基中の少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−で置き換えられてもよく、この基中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、この基中の1つの水素はアクリロイルオキシ、メタアクリロイルオキシまたはトリフルオロメチルアクリロイルオキシで置き換えられてもよく;
は独立して、単結合、−O−、−COO−、−OCO−または−(CH)−であり、−(CH)−の1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく;
pは独立して1〜3の整数である、
[4]又は[5]に記載の重合性液晶組成物。
[7] (D)成分として、式(3−1)および式(3−2)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を更に含有する[2]から[6]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
式(3−1)において、
31は独立して水素、メチルまたはトリフルオロメチルであり;
31は独立して炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて少なくとも一つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも一つの−CH−は−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
31は独立して水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルであり、メチルおよびエチル中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
32は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり;
式(3−2)において、
31は独立して水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルであり、メチルおよびエチル中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
32は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり;
32は独立して水素、メチルまたはトリフルオロメチルであり; Y32は独立して炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて少なくとも一つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも一つの−CH−は−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい。
[8] (E)成分として、式(4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を更に含有する[2]から[7]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
式(4)において、
は独立して水素、メチル、フッ素またはトリフルオロメチルであり;
42は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
41は独立して、ハロゲン、ニトロ、シアノ、フェニル、ベンジル、炭素数1〜7のアルキル、炭素数1〜7のアルコキシ、アルコキシカルボニル(−COOR;Rは炭素数1〜7の直鎖アルキル)、またはアルキルカルボニル(−COR;Rは炭素数1〜16の直鎖アルキル)であり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
sは0〜4の整数であり;
41は独立して2〜10の整数であり;
42は1〜3の整数であり;
41は独立して単結合、−O−、−CO−、−CH=CH−、−COO−、−OCO−、−OCO−CH=CH−COO−または−OCOO−であり;
42は独立して単結合、−CHCH−または−CH=CH−である。
[9] (F)成分として、式(5)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を更に含有する[2]から[8]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
式(5)において、
51は水素、メチルまたはトリフルオロメチルであり;
はシアノ、トリフルオロメトキシ、炭素数1〜20のアルキル、炭素数1〜20のアルキルエステル(−COOR、−OCORまたは−CH=CH−COOR;Rは炭素数1〜20の直鎖アルキル)、または炭素数1〜20のアルコキシであり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
環A51は1,4−フェニレンまたは1,4−シクロヘキシレンであり;
51およびW52は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
51は単結合、−O−、−COO−、−OCO−または−OCOO−であり;
52は独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−CHCH−COO−、−OCO−CHCH−または−C≡C−であり;
51は2〜10の整数であり;
52は1〜2の整数である。
[10] オキシムエステルを有する光重合開始剤(C)が式(6−1)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物である[1]から[9]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
式(6−1)において、
61は、シアノ、炭素数1〜20のアルキル、炭素数6〜30のアリール、又は炭素数7〜30のアリールアルキルを表し、R61で表わされる置換基の水素は、更にOR621、COR621、SR621、ハロゲン、又はCOOR621で置換されていてもよく、R621は、水素又は炭素数1〜20のアルキルを表し;
62は、R611を表わし、R611は、炭素数1〜20のアルキル、炭素数6〜30のアリール、又は炭素数7〜30のアリールアルキルを表し、R611で表わされる置換基の水素は、更にハロゲンで置換されていてもよく、R61、R611及びR621で表される置換基のアルキル部分は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−又は−NR624−により1〜5回中断されていてもよく、R624は、水素、炭素数1〜20のアルキル、炭素数6〜30のアリール、又は炭素数7〜30のアリールアルキルを表し、R611及びR621で表される置換基のアルキル部分は、分岐側鎖があってもよく、シク
ロペンチル又はシクロヘキシルであってもよく;
63及びR64は、それぞれ独立に、R611、OR611、シアノ、水酸基、又はハロゲンを表し;
a及びbは、それぞれ独立に、0〜4の整数を表し;
65は水素、水酸基、カルボキシル又は式(6−2)で表される基を表し;
式(6−2)において、
61は、−O−、−S−、−OCO−又は−COO−を表し;
62は、1〜3のR66で置換されてもよい炭素数1〜20のアルキレン、1〜3のR66で置換されてもよい炭素数6〜30のアリーレン、又は1〜3のR66で置換されてもよい炭素数7〜30のアリーレンアルキレンを表し、Z62のアルキレン部分は、−O−、−S−、−COO−又は−OCO−により1〜5回中断されていてもよく、Z62のアルキレン部分は分岐側鎖があってもよく、シクロヘキシレンであってもよく;
66は、水酸基又はカルボキシルを表す。
[11] 非イオン性界面活性剤をさらに含有する、[1]から[10]のいずれかに記載の重合性液晶組成物。
[12] 非イオン性界面活性剤がビニル系、フッ素系、シリコーン系または炭化水素系の非イオン性界面活性剤である、[11]に記載の重合性液晶組成物。
[13] [1]から[12]のいずれかに記載の重合性液晶組成物を重合させて得られるツイスト配向を有する光学異方体。
[14] [13]に記載の光学異方体を有する液晶表示素子。
[15] [13]に記載の光学異方体を有する選択反射フィルム。
ビナフトール構造を有する光学活性化合物、アキラルな重合性液晶化合物、およびオキシムエステルを有する光重合開始剤を含有する重合性液晶組成物を用いて製造される光学異方体は耐薬品性に優れており、信頼性を向上させるのに有用である。
実施例1で得られた光学異方体(ネガティブCプレート)のレタデーション測定結果
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。液晶化合物は、液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶相はネマチック相、スメクチック相、コレステリック相などであり、多くの場合ネマチック相を意味する。重合性は、光、熱、触媒などの手段により単量体が重合し、重合体を与える能力を意味する。式(1)で表わされる化合物を、化合物(1)と表記することがある。他の式で表される化合物についても同様の簡略化法に従って称することがある。用語「液晶性」の意味は、液晶相を有することだけに限定されない。それ自体は液晶相を持たなくても、他の液晶化合物と混合したときに、液晶組成物の成分として使用できる特性も、液晶性の意味に含まれる。化合物の構造を説明する際に用いる用語「任意の」は、位置だけでなく個数についても任意であることを意味する。そして、例えば、「任意のAはB、CまたはDで置き換えられてもよい」という表現は、任意のAがBで置き換えられる場合、任意のAがCで置き換えられる場合および任意のAがDで置き換えられる場合に加えて、複数のAがB〜Dの少なくとも2つで置き換えられる場合をも含むことを意味する。但し、任意の−CH−が−O−で置き換えられてもよいとする定義には、結果として結合基−O−O−が生じるような置き換えは含まれない。また、任意の−CH−が−CH=CH−や−C≡C−で置き換えられる場合、炭素数が記載の範囲を越えることはない。例えば、式(1)におけるYは炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレ
ンにおいて任意の−CH−は−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよいが、−CH=CH−または−C≡C−での置き換えを含むアルキレンの炭素数は、この場合20を超えるものではない。このルールは、他の定義についても同様である。
環を構成する炭素との結合位置が明確でない置換基は、その結合位置が化学的に問題のない範囲内で自由であることを意味する。本発明のビナフトール部位を有する光学活性化合物を、光学活性化合物あるいは単に化合物と称することがある。重合性液晶組成物も同様に、液晶組成物あるいは単に組成物と称することがある。化合物が重合性基を1つ有する場合を、単官能性と呼ぶことがある。また、化合物が重合性基を複数有する場合は、多官能性、あるいは重合性基の数に対応した呼称で呼ぶことがある。
化学式として、下記に示す内容の記載があった場合には、AからBへの直線は結合を意味しており、Bにおける水素が基Aで置き換えられていて、その位置は任意であることを意味している。Xは置き換えられる基Aの数を示している。Xが0の場合は、Aは存在せず、また、置き換えられていないことを示す。
本発明の組成物は、アキラルな重合性液晶化合物を含有する。好ましくは、式(1)で表されるアキラルな重合性液晶化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を(A)成分として含有する。
式(1)において、
は独立して水素、メチル、フッ素またはトリフルオロメチルであり、好ましくは水素またはメチルである。
11は独立して水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルであり、メチルおよびエチル中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、好ましくは水素またはメチルである。尚、本発明においてハロゲンとは第17族元素を指し、具体的にはフッ素、塩素、臭素又はヨウ素であり、好ましくはフッ素、塩素または臭素である。
は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、又は少なくとも1つの水素がハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキル、若しくは炭素数1〜7のアルコキシで置き換えられた1,4−フェニレンであり、好ましくは少なくとも1つの水素がハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシで置き換えられた1,4−フェニレンである。
は独立して単結合、または炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて少なくとも一つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも一
つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく、好ましくはアルキレンである。
式(1)は、式(1−1)であることが好ましく、X、W11は上記と同義である。
12は独立して、水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり、好ましくは、水素、フッ素、または炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシである。
また、n11は独立して2〜10、好ましくは3〜6の整数である。
本発明の組成物は、ビナフトール部位を有する光学活性化合物を含有する。好ましくは、式(2)および式(2−2)で表されるビナフトール部位を有する光学活性化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を(B)成分として含有する。
式(2)において、
は独立して、水素、ハロゲンまたは式(2−1)で表される基であり、ただし、Yの中で少なくとも2つは式(2−1)で表される基である。好ましくは、式(2)の化合物は、式(2−2)の結合様式で表される。
式(2−1)において、
は独立してハロゲン、シアノ、炭素数2〜20のアルケニルまたは炭素数1〜20のアルキルであり、この基中の少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−で置き換えられてもよく、この基中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、この基中の1つの水素はアクリロイルオキシ、メタアクリロイルオキシまたはトリフルオロメチルアクリロイルオキシで置き換えられてもよく、
好ましくは、炭素数1〜20のアルキルであり、この基中の少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−で置き換えられてもよく、この基中の1つの水素はアクリロイルオキシ、メタアクリロイルオキシまたはトリフルオロメチルアクリロイルオキシで置き換えられたものである。
は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、4,4’−ビフェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、
1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルまたは少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4−フェニレンである。
は独立して、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−OCF−または−(CH)−であり、−(CH)−の1つの−CH−は、−O−で置き換えられても
よい。
pは独立して1〜20の整数であり、好ましくは1〜10の整数であり、さらに好ましくは1〜3の整数である。
rは独立して1〜3の整数である。
本発明の組成物は、式(3−1)および式(3−2)で表されるアキラルな重合性液晶化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を(D)成分として含有してもよい。
式(3−1)において、
31は独立して水素、メチルまたはトリフルオロメチルである。
31は独立して炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて少なくとも一つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも一つの−CH−は−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい。
31は独立して水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルであり、メチルおよびエチル中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
32は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシである。
式(3−2)において、
31は独立して水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルであり、メチルおよびエチル中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよい。
32は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシである。
32は独立して水素、メチルまたはトリフルオロメチルである。
32は独立して炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて少なくとも一つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも一つの−CH−は−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい。
本発明の組成物は、式(4)で表されるアキラルな重合性液晶化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を(E)成分として含有してもよい。
式(4)において、
は独立して水素、メチル、フッ素またはトリフルオロメチルである。
42は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
41は独立して、ハロゲン、ニトロ、シアノ、フェニル、ベンジル、炭素数1〜7のアルキル、炭素数1〜7のアルコキシ、アルコキシカルボニル(−COOR;Rは炭素数1〜7の直鎖アルキル)、またはアルキルカルボニル(−COR;Rは炭素数1〜16の直鎖アルキル)であり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
sは0〜4の整数である。
41は独立して2〜10、好ましくは3〜6の整数である。
42は1〜3の整数である。
41は独立して単結合、−O−、−CO−、−CH=CH−、−COO−、−OCO−、−OCO−CH=CH−COO−または−OCOO−である。
42は独立して単結合、−CHCH−または−CH=CH−である。
本発明の組成物は、式(5)で表されるアキラルな重合性液晶化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を(F)成分として含有してもよい。
式(5)において、
51は水素、メチルまたはトリフルオロメチルである。
はシアノ、トリフルオロメトキシ、炭素数1〜20のアルキル(好ましくは炭素数1〜10の直鎖アルキル)、炭素数1〜20のアルキルエステル(−COOR、−OCORまたは−CH=CH−COOR;Rは炭素数1〜20(好ましくは1〜10)の直鎖アルキルである。)、または炭素数1〜20のアルコキシ(好ましくは炭素数1〜10の直鎖アルコキシ)であり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
環A51は1,4−フェニレンまたは1,4−シクロヘキシレンである。
51およびW52は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよい。
51は単結合、−O−、−COO−、−OCO−または−OCOO−である。
52は独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−、−O
CO−CH=CH−、−CHCH−COO−、−OCO−CHCH−または−C≡C−である。
51は2〜10、好ましくは3〜6の整数である。
52は1〜2の整数である。
本発明の組成物はオキシムエステルを有する光重合開始剤を含む。中でも、式(6−1)および式(6−2)で表されるオキシムエステルを有する光重合開始剤の群から選択される少なくとも1つの化合物を(C)成分として含有することが好ましい。
式(6−1)において、
61は、シアノ、炭素数1〜20のアルキル、炭素数6〜30のアリール、又は炭素数7〜30のアリールアルキルを表し、R61で表わされる置換基の水素は、更にOR621、COR621、SR621、ハロゲン、又はCOOR621で置換されていてもよく、R621は、水素又は炭素数1〜20のアルキルを表す。
62は、R611を表わし、R611は、炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜4)のアルキル、炭素数6〜30のアリール、又は炭素数7〜30のアリールアルキルを表し、R611で表わされる置換基の水素は、更にハロゲンで置換されていてもよい。上記オキシムエステルを有する光重合開始剤は、N−Oの結合部分が光開裂しラジカルを発生する。ラジカルの構造が小さい方が、活性が高く、光重合反応を強化しやすいため、得られる光学異方体の化学的強度を高めることができると推測される。このような観点から、R611は、炭素数1〜10のアルキル、炭素数6〜12のアリール、又は炭素数7〜13のアリールアルキルであることが好ましく、メチル、エチル、プロピル、ブチル、フェニル、トリル、キシリル、トリフルオロメチル等がより好ましい。
61、R611及びR621で表される置換基のアルキル部分は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−又は−NR624−により1〜5回中断されていてもよく、R624は、水素、炭素数1〜20のアルキル、炭素数6〜30のアリール、又は炭素数7〜30のアリールアルキルを表し、R611及びR621で表される置換基のアルキル部分は、分岐側鎖があってもよく、シクロペンチル又はシクロヘキシルであってもよい。
63及びR64は、それぞれ独立に、R611、OR611、シアノ、水酸基、又はハロゲン原子を表す。
a及びbは、それぞれ独立に、0〜4の整数を表す。
65は水素、水酸基、カルボキシル又は式(6−2)で表される基を表す。
式(6−2)において、
61は、−O−、−S−、−OCO−又は−COO−を表す。
62は、1〜3のR66で置換されてもよい炭素数1〜20(好ましくは1〜10、より好ましくは1〜4、さらに好ましくは1又は2)のアルキレン、1〜3のR66で置換されてもよい炭素数6〜30(好ましくは6〜24、より好ましくは6〜12)のアリーレン、又は1〜3のR66で置換されてもよい炭素数7〜30(好ましくは7〜24、より好ましくは7〜12)のアリーレンアルキレンを表し、Z62のアルキレン部分は、−O−、−S−、−COO−又は−OCO−により1〜5回中断されていてもよく、Z
のアルキレン部分は分岐側鎖があってもよく、シクロヘキシレンであってもよい。
66は、水酸基又はカルボキシルを表す。
本発明の組成物は、(D)成分、(E)成分および(F)成分をそれぞれ単独で含有してもよく、これらの成分を共に含有してもよい。
本発明の組成物は、さらに非イオン性界面活性剤を含有してもよい。非イオン性界面活性剤の例は、フッ素系、シリコーン系または炭化水素系である。非イオン性界面活性剤は塗布膜の平滑性を向上させる効果がある。
本発明の組成物は室温でネマチック相を有し、ラビング処理や光配向処理されたプラスチック基材上や、光配向処理やラビング配向処理されたポリイミド等の配向膜上でツイスト配向する。ここでのツイスト配向はプレーナ(Planar)分子配列とも呼ばれ、液晶の螺旋軸(ヘリカル軸)が基材面に対して垂直になるように液晶分子が配列している。グランジェン(Grandjean)配列とも呼ばれる。このような配向は、空気界面側の液晶分子の傾き角が基材面に対して水平であることが必要であり、本発明の組成物に非イオン性界面活性剤を加えるとプレーナ配列しやすくなる。
本発明の組成物に用いる化合物について説明する。
化合物(1)はフルオレン環を中心とする特定構造の骨格と2つの重合性基を有する。この化合物は液晶性を示し、この重合性液晶化合物の重合体は三次元構造になるので、1つの重合性基を有する化合物に比較して硬い重合体となる。
化合物(2)はビナフトール部位を軸不斉として有する光学活性化合物の好ましい態様である。この化合物は比較的大きな螺旋ねじり力(Helical Twisting Power)を有しており、重合性基を有する場合は他のアキラルな重合性液晶化合物と架橋し、密な三次元構造になるので得られる光学異方体は強固になる。
化合物(3−1)〜(3−2)はフルオレン環を中心とする2つの重合性基を有する化合物であるが、化合物(1)と異なる結合部位を有する。この重合性化合物の重合体は三次元構造になるので、1つの重合性基を有する化合物に比較して硬い重合体となる。この化合物は液晶性を示しても示さなくてもよい。この化合物は化合物(1)と共通の中心骨格を有しているため相溶化しやすく、重合性液晶組成物の融点を調整しやすくなる。また、化合物(3−1)はシンナメート部位を有するためΔnを大きくすることができ、化合物(3−2)はエチルエステル部位を有するため、組成物の融点を下げることができる。今後、化合物(3−1)〜(3−2)やこれらから派生する化合物の総称として化合物(3)と称することがある。
化合物(4)はフェニレン骨格および2つの重合性基を有する。この化合物は、支持基材、添加物などの条件に依存するが、側鎖のない配向膜ポリマー付きのラビング処理基材に塗工する場合や非イオン性界面活性剤が液晶組成物に添加されている場合に、ホモジニアスに配向しやすい。また、広い温度範囲で液晶相を示す傾向がある。化合物(4)から派生する化合物は、上記化合物(3)と同様、今後総称として化合物(4)と称することがある。
化合物(5)はフェニレン骨格、シクロヘキシレン骨格および1つの重合性基を有する。この化合物は、他の液晶分子のチルト角を大きくする性質や融点を下げる性質を有する。シクロヘキシレン骨格を有する場合は複屈折率を小さくする性質を有する。化合物(5)から派生する化合物は、上記化合物(3)と同様、今後総称として化合物(5)と称することがある。
化合物(6−1)はオキシムエステル部位を有する光重合開始剤の好ましい態様である。この光重合開始剤は、ツイスト配向を有する光学異方体の内部においても配向欠陥を生じさせることなく、好ましくは365nm前後の近紫外光を効率よく吸収し活性化される、高感度の光重合開始剤である。
本発明の組成物は、ビナフトール部位を有する光学活性化合物、アキラルな重合性液晶化合物およびオキシムエステルを含む光重合開始剤とは異なるその他の重合性化合物(以下、「その他の重合性化合物」ともいう)を含有してもよい。この組成物は、塗膜と支持基材との密着性を向上させるためにシランカップリング剤を含有してもよい。この組成物は、オキシムエステルを含む光重合開始剤とは異なる重合開始剤、光増感剤などの添加物を含有してもよい。この組成物は、重合体の特性を向上させるために紫外線吸収剤、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、光安定剤、連鎖移動剤などの添加物を含有してもよい。この組成物は有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤は、均一な厚さの塗膜を生成させるのに有用である。
本発明の組成物における各成分の割合について説明する。
ビナフトール部位を有する光学活性化合物である(B)成分の好ましい割合は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量を基準として0.1〜25重量%である。より好ましい割合は0.5〜20重量%である。さらに好ましい割合は1〜15重量%である。
アキラルな重合性液晶化合物である(A)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量の好ましい割合は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量を基準として、75〜99.9重量%である。より好ましい割合は80〜99.5重量%である。さらに好ましい割合は85〜99重量%である。
(A)成分の好ましい割合は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量を基準として、1〜99.9重量%である。より好ましい割合は3〜99.5重量%である。さらに好ましい割合は5〜99重量%である。
(D)成分の好ましい割合は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量を基準として、0〜74重量%である。より好ましい割合は0〜77重量%である。さらに好ましい割合は0〜80重量%である。
(E)成分の好ましい割合は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量を基準として、0〜74重量%である。より好ましい割合は0〜77重量%である。さらに好ましい割合は0〜80重量%である。
(F)成分の好ましい割合は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量を基準として、0〜74重量%である。より好ましい割合は0〜77重量%である。さらに好ましい割合は0〜80重量%である。
(C)成分であるオキシムエステル部位を有する光重合開始剤を添加する好ましい割合は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量に対する重量比で0.01〜0.15である。より好ましい割合は0.02〜0.13である。さらに好ましい割合は0.03〜0.10である。
非イオン性界面活性剤を添加する場合の好ましい割合は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量に対する重量比で0.0001〜0.03である。
シランカップリング剤を添加する場合の好ましい割合は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量に対する重量比で0.01〜0.15である。より好ましい重量比の範囲は0.03〜0.10である。
その他の重合性化合物を添加するとき、その好ましい割合は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量に対する重量比で0.01〜0.50であり、好ましくは0.03〜0.30である。
重合開始剤などの添加物をさらに併用するとき、その使用量は目的を達する最小量でよい。
本発明の組成物における各成分の好ましい組み合わせについて説明する。
(A)成分、(B)成分および(C)成分の組み合わせ、
(A)成分、(B)成分、(C)成分および(D)成分の組み合わせ、
(A)成分、(B)成分、(C)成分、および(E)成分の組み合わせ、
(A)成分、(B)成分、(C)成分、および(F)成分の組み合わせ、
(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分および(E)成分の組み合わせ、
(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分および(F)成分の組み合わせ、
(A)成分、(B)成分、(C)成分、(E)成分および(F)成分の組み合わせ、
(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の組み合わせがある。
三次元構造を光学異方体中に多く含ませて機械的な強度を上げるには、
(A)成分、(B)成分、(C)成分および(D)成分の組み合わせ、
(A)成分、(B)成分、(C)成分、および(E)成分の組み合わせ、
(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分および(E)成分の組み合わせが好ましい。
配向均一性や塗布均一性を調整する場合には、非イオン性界面活性剤を組み合わせてもよい。支持基材との密着性を向上させる場合には、シランカップリング剤と組み合わせてもよい。また、それぞれの組み合わせについて、その他の重合性化合物をさらに組み合わせてもよい。
次に、化合物の合成法を説明する。本発明に用いられる化合物は、フーベン・ヴァイル(Houben Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wily & Sons Inc.)、オーガニック・シンセセーズ(Organic Syntheses, John Wily & Sons, Inc.)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などに記載された、有機化学における合成方法を組み合わせることにより合成できる。
化合物(1−1)の合成方法は、特開2003−238491号公報、特開2006−307150号公報に記載されている。
光学活性化合物(2−2)の合成方法は、米国特許第5886242号明細書、GB2298202A号明細書に記載されている。
化合物(3−1)の合成方法は、米国特許第5770107号明細書に記載の方法を参考にできる。
化合物(3−2)の合成方法は、特開2006−307150号公報に記載の方法を参考にできる。
化合物(4)の合成方法は、Makromol. Chem., 190, 3201-3215 (1989)、Makromol. Chem., 190, 2255-2268 (1989)、国際公開97/00600号パンフレット、米国特許第5770107号明細書、特開2004−231638号公報などに記載されている。
化合物(5)の合成方法は、Macromolecules, 26, 6132-6134 (1993)、Makromol. Chem., 183, 2311-2321 (1982)、独国特許第19504224号明細書、国際公開第1997/00600号、米国特許4952334号明細書、米国特許4842754号明細書、国際公開第1997/34862号等に記載された方法で合成できる。
オキシムエステル部位を有する光重合開始剤(6−1)の合成方法は、特開2011−132215号公報、特表2004−534797号公報、特開2000−80068号公報などに記載されている。
次に、成分化合物を例示する。化合物(1−1)の好ましい例を次に示す。

式(1−1−A)〜(1−1−D)において、Xは独立して水素、フッ素、メチル、またはトリフルオロメチルであり、n11は独立して2〜10、好ましくは3〜6の整数である。
化合物(2−2)の好ましい例を次に示す。
は独立して水素、メチル、またはトリフルオロメチルであり、n22は独立して2〜12、好ましくは3〜6の整数である。
化合物(3−1)〜(3−2)の好ましい例を次に示す。
式(3−1−A)〜(3−1−F)において、X31は独立して水素、メチル、またはトリフルオロメチルであり、nは独立しては2〜20、好ましくは3〜6の整数である。式(3−1−A)〜式(3−1−F)において、トランス体が好ましく、両方の−CH=CH−がトランス型をとることがより好ましい。
式(3−2−A)〜(3−2−D)において、X32は独立して水素、メチル、またはトリフルオロメチルであり、nは独立して2〜20、好ましくは3〜6の整数である。
化合物(4)の好ましい例を次に示す。
式(4−A)〜式(4−S)において、Xは独立して水素、メチル、フッ素、またはトリフルオロメチルであり、W42は水素またはフッ素であり、n41は独立して2〜10、好ましくは3〜6の整数である。
化合物(5)の好ましい例を次に示す。
式(5−A)〜(5−W)において、
51は水素またはメチルであり、
52は水素またはフッ素であり、
51は炭素数1〜20のアルキル(好ましくは炭素数1〜10の直鎖アルキル)、炭素数1〜20のアルコキシ(好ましくは炭素数1〜10の直鎖アルコキシ)、トリフルオロメトキシ、炭素数1〜20のアルキルエステル(−COOR、−OCORまたは−CH=CH−COOR;Rは炭素数1〜20(好ましくは1〜10)の直鎖アルキルである。)
そしてn51は2〜10、好ましくは3〜6の整数である。
式(5−G)〜式(5−J)において、トランス体がより好ましい。
化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)および化合物(5)の具体例を次に示す。
式(3−1−A−1)〜式(3−1−F−2)において、トランス体が好ましく、両方の−CH=CH−がトランス型をとることがより好ましい。

式(5−H−1)〜式(5−H−2)、式(5−J−1)および式(5−J−25)において、トランス体がより好ましい。
次にオキシムエステルを有する光重合開始剤を例示する。この光重合開始剤は市販品でもよい。具体的には、特開2011−132215号公報の段落0032〜0046記載の化合物No.1〜No.108、特表2004−534797号公報記載の化合物、国際公開公報WO2009/147031号公報記載の化合物、特開2000−80068
号公報記載の化合物、特開2006−251374号公報記載のオキシムエステル部位を有する化合物、特開2009−286976号公報記載のオキシムエステル部位を有する化合物、特開2009−29929号公報記載のオキシムエステル部位を有する化合物等が挙げられる。これらの化合物のなかで好ましい化合物は、NCI−930、NCI−1919(以上、(株)ADEKA製)、イルガキュアーOXE01、またはイルガキュアーOXE02(以上、BASFジャパン(株)製)であり、特にツイスト配向への影響がより少ないという観点から、カルバゾール構造を含まないNCI−930、またはイルガキュアーOXE01が好ましく用いられる。
本発明におけるツイスト配向を有する重合性液晶化合物からなる光学異方性層の重合反応では、光学異方性層全面で強力に重合反応が進行すればよい。本発明では、アキラルな重合性液晶化合物(好ましくは上記(A)成分単独、又は、上記(A)成分と、上記(D)成分、(E)成分および(F)成分から選択される1以上との混合物)とビナフトール部位を有する光学活性化合物からなる混合物の吸収極大波長が220nm〜400nmにあり、該吸収極大波長が、オキシムエステルを有する光重合開始剤の吸収極大波長と50nm以上、90nm以下異なることが好ましい。また、オキシムエステルを有する光重合開始剤の吸収極大波長が、アキラルな重合性液晶化合物とビナフトール部位を有する光学活性化合物からなる混合物の吸収極大波長と50nm以上、90nm以下の範囲で異なり、かつ、オキシムエステルを有する光重合開始剤の吸収極大波長が長波長側にあることがより好ましい。
極大吸収波長に差があることで、照射された光のエネルギーを無駄なく光学異方性層の重合反応エネルギーに変換することができる。その結果、光学異方性層の光学的な性質を損なうことなく、光学異方体製造過程の光重合反応を強化することが可能になる。光重合反応を強化することで、アキラルな重合性液晶化合物とビナフトール部位を有する光学活性化合物の配向状態が強力に固定され、化学的な強度を向上させた光学異方体を得ることができるようになる。ここでの光重合開始剤の吸収極大波長は、最大吸収波長であることが好ましい。一つの光重合開始剤が二つ以上の吸収極大波長を有していてもよい。この場合、どちらかの吸収極大波長がアキラルな重合性液晶化合物とビナフトール部位を有する光学活性化合物からなる混合物の吸収極大波長と50nm以上、90nm以下異なっていればよい。
光学異方性層は薄膜(厚さは、一般に0.05〜100μm)であり、空気中の酸素による酸素禁止作用を受けやすい。酸素の影響を防ぐためには、急速に重合反応を進行させることが望ましく、そのために、光吸収係数および量子効率が共に大きく一度に大量のラジカルを発生する光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤は、吸収極大波長220〜400nm(紫外線領域)のものから選択することが望ましい。また、光重合開始剤の吸収スペクトル(複数の光重合開始剤の吸収スペクトル全体)は、光源の放射スペクトルと一致するように選択することが好ましい。
次に、その他の重合性化合物、添加物、有機溶剤を例示する。これらの化合物は市販品でもよい。その他の重合性化合物の例は、重合性基を1つ有する化合物、重合性基を2つ有する化合物、重合性基を3つ以上有する化合物、1化合物中に水酸基を含む官能基を有し、アクリロイルまたはメタクリロイルを有する非液晶性の重合性化合物、カルボキシルを有する重合性化合物、およびリン酸基を有する重合性化合物である。これらの群から選択される1又は2以上を用いることができる。
重合性基を1つ有するが水酸基を含む官能基を有さない化合物の例は、スチレン、核置換スチレン、アクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、ビニルスルホン酸、脂肪酸ビニル(例:酢酸ビニル)、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸(例:アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマール酸、イタ
コン酸など)、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル(アルキルの炭素数1〜18)、(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル(ヒドロキシアルキルの炭素数1〜18)、(メタ)アクリル酸のアミノアルキルエステル(アミノアルキルの炭素数1〜18)、(メタ)アクリル酸のエーテル酸素含有アルキルエステル(エーテル酸素含有アルキルの炭素数3〜18、例:メトキシエチルエステル、エトキシエチルエステル、メトキシプロピルエステル、メチルカルビルエステル、エチルカルビルエステル、およびブチルカルビルエステル)、N−ビニルアセトアミド、p−t−ブチル安息香酸ビニル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、2,2−ジメチルブタン酸ビニル、2,2−ジメチルペンタン酸ビニル、2−メチル−2−ブタン酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、2−エチル−2−メチルブタン酸ビニル、ジシクロペンタニルオキシルエチル(メタ)アクリレート、イソボルニルオキシルエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ジメチルアダマンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、末端が炭素数1〜6のアルキルによってキャップされたポリエチレングリコール(繰り返し単位(重合度)が2〜20)のモノ(メタ)アクリル酸エステル、末端が炭素数1〜6のアルキルによってキャップされたポリプロピレングリコール(繰り返し単位(重合度)が2〜20)のモノ(メタ)アクリル酸エステル、および末端が炭素数1〜6のアルキルによってキャップされたエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体(重合度2〜20)等のポリアルキレングリコールのモノ(メタ)アクリル酸エステルである。
重合性基を2つ有するが水酸基を含む官能基を有さない化合物の例は、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ビスフェノールA EO付加ジアクリレート、ビスフェノールAグリシジルジアクリレート(ビスコート V#700)、ポリエチレングリコールジアクリレート、およびこれらの化合物のメタクリレート化合物などである。これらの化合物は、重合体の被膜形成能をさらに高めるのに適している。
重合性基を3つ以上有するが水酸基を含む官能基を有さない化合物の例は、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールEO付加トリ(メタ)アクリレート、トリス(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフェート、トリス((メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、PO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ビスコート V#802(官能基数=8)、ビスコート V#1000(官能基数=平均14)である。「ビスコート」は大阪有機化学株式会社の商品名である。官能基が16以上のものはPerstorp Specialty Chemicalsが販売しているBoltorn H20(16官能)、Boltorn H30(32官能)、Boltorn H40(64官能)を原料にそれらをアクリル化することで得られる。
水酸基を含む官能基を有し、アクリロイルまたはメタクリロイルを有する非液晶性の重合性化合物は市販品でもよい。好ましい例は、ブタンジオールモノアクリレート、ブチルグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との反応生成物(長瀬産業製デナコール(登録商標)DA−151)、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリセロ
ールメタクリレート(日油製ブレンマー(登録商標)GLM)、グリセロールアクリレート、グリセリンジメタクリレート(日油製ブレンマーGMRシリーズ)、グリセロールトリアクリレート(長瀬ケムテックス製EX−314)、2−ヒドロキシエチルアクリレート(日本触媒製BHEA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(日本触媒製HEMA)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート(日本触媒製HPA)、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート(日本触媒製HPMA)、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチルアクリレート、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチルメタアクリレート、フェノキシヒドロキシプロピルアクリレート(共栄社化学製M−600A)、2−ヒドロキシ−3−アクリロイロキシプロピルメタクリレート(共栄社化学製G−201P)、日本化薬製カヤラッド(登録商標)R−167、トリグリセロールジアクリレート(共栄社化学製 エポキシエステル80MFA)、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ(メタ)アクリレート、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸、2−アクリロイロキシエチルアシッドフォスフェート、2−メタクリロイロキシエチルアシッドフォスフェート、2−メタクリロイロキシエチルコハク酸、2−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチル−フタル酸、4−(2−アクリロイロキシエチ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド、4−(3−アクリロイロキシ−n−プロプ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド、4−(2−メタクリロイロキシエチ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド、4−(4−アクリロイロキシ−n−ブチ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド、4−(6−アクリロイロキシ−n−ヘキシ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド、4−(6−アクリロイロキシ−n−ヘキシ−1−イロキシ)−2−メチルベンゾイックアシッド、4−(6−メタクリロイロキシ−n−ヘキシ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド、4−(10−アクリロイロキシ−n−デシ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド、2-アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート、2-メタクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェートが挙げられる。
重合度2〜20のポリエチレングリコールのモノメタアクリル酸エステルとしては下記式(T−1)に例示されるように、日油製ブレンマー PE−90(n=2)、PE−200(n=4.5)、PE−350(n=8)が挙げられる。ここで、ポリエチレングリコール鎖の繰り返し単位数(重合度)は、2〜10であることがより好ましい。nは平均構成単位数を表す。
重合度2〜20のポリエチレングリコールのモノアクリル酸エステルとしては下記式(T−2)に例示されるように、日油製ブレンマー AE−90(n=2)、AE−200(n=4.5)、AE−400(n=10)が挙げられる。ここで、ポリエチレングリコール鎖の繰り返し単位数(重合度)は、2〜10であることがより好ましい。
重合度2〜20のポリプロピレングリコールのモノメタアクリル酸エステルとしては、下記式(T−3)に例示されるように、日油製ブレンマー PP−1000(n=4〜6)、PP−500(n=9)、PP−800(n=13)が挙げられる。ここで、ポリプロピレングリコール鎖の繰り返し単位数(重合度)は、3〜13であることがより好ましい。
重合度2〜20のポリプロピレングリコールのモノアクリル酸エステルとしては、下記式(T−4)に例示されるように、日油製ブレンマー AP−150(n=3)、AP−400(n=6)、AP−550(n=9)、AP−800(n=13)が挙げられる。ここで、ポリプロピレングリコール鎖の繰り返し単位数(重合度)は、3〜13であることがより好ましい。
ポリ(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノメタアクリル酸エステルとしては、下記式(T−5)で例示されるように、日油製ブレンマー 50PEP−300が挙げられる。ここで、Rを意味するエチレンまたはプロピレンは、ランダム共重合から成る。エチレンオキシとプロピレンオキシの平均構成単位数(m)は、それぞれ、2.5及び3.5である。以下のmについても、各アルキレンの平均構成単位数を表す。
ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノメタアクリル酸エステルとしては、下記式(T−6)で例示されるように、日油製ブレンマー 70PEP−350B(m=5、n=2)が挙げられる。
ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノアクリル酸エステルとしては、ブレンマーAEPシリーズが挙げられる。
ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)モノメタアクリル酸エステルとしては、下記式(T−7)で例示されるように、日油製ブレンマー 55PET−400、30PET−800、55PET−800が挙げられる。ここで、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)鎖の繰り返し単位数は2〜10であることがより好ましい。式中で、Rを意味するエチレンまたはブチレンは、ランダム共重合から成る。エチレンオキシとブチレンオキシの平均構成単位数(m)は、それぞれ、55PET−400では5と2であり、30PET−800では6と10であり、55PET−800では10と5である。
ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)モノアクリル酸エステルとしては、日油製ブレンマーAETシリーズが挙げられる。
ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)モノメタアクリル酸エステルとしては、下記式(T−8)で例示されるように、日油製ブレンマー 30PPT−800、50PPT−800、70PPT−800が挙げられる。ここで、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)鎖の繰り返し単位数は3〜10であることがより好ましい。式中で、Rを意味するプロピレンオキシまたはブチレンオキシは、ランダム共重合から成る。プロピレンとブチレンの平均構成単位数(m)は、それぞれ、30PPT−800では4と8であり、50PPT−800では7と6であり、70PPT−800では10と3である。
ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)モノアクリル酸エステルとしては、日油製ブレンマー APTシリーズが挙げられる。
プロピレングリコールポリブチレングリコールモノ((メタ)アクリル酸エステル)としては、日油製ブレンマー10PPB−500B(n=6)が下記式(T−9)で例示され、10APB−500B(n=6)が下記式(T−10)で例示される。ここで、プロピレングリコールポリブチレングリコール鎖の繰り返し単位数は6であることが、より好ましい。
カルボキシルを有する重合性化合物の好ましい具体例としては以下であり、市販品でもよい。
2−メタクリロイロキシエチルコハク酸(共栄社化学製ライトエステルHO−MS(N)、2−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸(共栄社化学製ライトエステルHO−HH(N)、2−アクリロイロキシエチルコハク酸(共栄社化学製ライトアクリレートHOA−MS(N)、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸(共栄社化学製ライトアクリレートHOA−HH(N)、2−アクリロイロキシエチルフタル酸(共栄社化学製ライトアクリレートHOA−MPL(N)、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチル−フタル酸(共栄社化学製ライトアクリレートHOA−MPE(N)、
4−(2−アクリロイロキシエチ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド(Synthon Chemicals製ST01630)、
4−(3−アクリロイロキシ−n−プロプ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド(Synthon Chemicals製ST02453)、
4−(2−メタクリロイロキシエチ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド(Synthon Chemicals製ST01889)、
4−(4−アクリロイロキシ−n−ブチ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド(Synthon Chemicals製ST01680)、
4−(6−アクリロイロキシ−n−ヘキシ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド(Synthon Chemicals製ST00902)、
4−(6−アクリロイロキシ−n−ヘキシ−1−イロキシ)−2−メチルベンゾイックアシッド(Synthon Chemicals製ST03606)、
4−(6−メタクリロイロキシ−n−ヘキシ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド(Synthon Chemicals製ST01618)、
4−(10−アクリロイロキシ−n−デシ−1−イロキシ)ベンゾイックアシッド(Synthon Chemicals製ST03604)等が挙げられる。
リン酸基を有する重合性化合物の好ましい具体例としては以下であり、市販品でもよい。2-アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート(共栄社化学製ライトアクリレートP−1A(N))、2-メタクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート(共栄社化学製ライトエステルP−1M)、共栄社化学製ライトエステルP−2M、日本化薬製KAYAMER(登録商標) PM−2)等が挙げられる。
界面活性剤は、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤が挙げられる。
イオン性界面活性剤としては、チタネート系化合物、イミダゾリン、4級アンモニウム塩、アルキルアミンオキサイド、ポリアミン誘導体、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、ポリエチレングリコールおよびそのエステル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換芳香族スルホン酸塩
、アルキルリン酸塩、脂肪族または芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物、ラウリルアミドプロピルベタイン、ラウリルアミノ酢酸ベタイン、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等の化合物が挙げられる。
非イオン性界面活性剤の種類としては、ビニル系、シリコーン系、フッ素系、炭化水素系等が挙げられる。
ビニル系としては、ポリアルキルアクリレート、ポリアルキルメタクリレート、ポリアルキルビニルエーテル、ポリブタジエン、ポリオレフィン、ポリビニルエーテル等が挙げられる。
シリコーン系としては、ポリジメチルシロキサン、ポリフェニルシロキサン、特殊変性シロキサン、フッ素変性シロキサン、表面処理シロキサン等が挙げられる。
フッ素系としては、フッ素系ポリマー、パーフルオロアルケニルオリゴマー誘導体等が挙げられる。
炭化水素系としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、パラフィン、流動パラフィン、塩素化ポリプロピレン、塩素化パラフィン、塩素化流動パラフィン等が挙げられる。
具体例としては、特開2011−246365号公報の段落0196〜0199および特開2009−242563号公報の段落0019に記載の界面活性剤、TEGO Flow300、TEGO Flow370およびTEGO FlowZFS460(以上、エボニックデグサ社製)、特開2009−242563号公報の段落0014〜0016に記載の界面活性剤、特開2009−242564号公報の段落0014に記載の界面活性剤、フタージェントFTX−680シリーズ(FTX−681、FTX−682)、FTX−610FM、FTX−601AD、FTX−602A、FTX−650A(以上、ネオス社製)等が挙げられる。
界面活性剤は単独でも、二以上を混合して用いてもよい。
中でも、界面活性剤の種類として非イオン性界面活性剤のビニル系のポリアルキルアクリレート(アクリルポリマー)あるいはポリアルキルメタクリレート等が塗膜表面への偏析する度合いがシリコーン系やフッ素系と比較して弱い(過度に局在化しない)という観点でツイスト配向への影響が少ない傾向があるため好ましい。
このようなアクリル系ポリマーやアクリル(コ)ポリマーを主成分とした界面活性剤としては、ポリフローシリーズ(No.7、No.50E、No.50EHF、No.54N、No.75、No.77、No.85、No.85HF、No.90、No.90D−50、No.95、No.99C)、TEGO Flowシリーズ(300、370、ZFS460)、BYKシリーズ(350、352、354、355、356、358N、361N、381、392、394、3441、3440)などが挙げられる。
上記のような界面活性剤を加えることで、ツイスト配向への影響を最小として空気界面側のチルト配向を抑制することが可能となる。また、基材への塗れ性を最適化するには、(基材)湿潤剤として分類される界面活性剤をツイスト配向への影響を及ぼさない範囲で併用してもよい。湿潤剤は重合性液晶溶液の表面張力を低下させ、塗工基材への塗れ性を向上させる効果を有する。このような湿潤剤としては、ポリフローシリーズ(KL−100、KL−700、LE−604、LE−605、LE−606)、TEGO Twinシリーズ(4000)、TEGO Wetシリーズ(KL245、250、260、265、270、280、500、505、510)などが挙げられる。なお、湿潤剤の補助剤として、フッ化変性ポリマーやフッ素変性アクリルポリマーを主成分とした界面活性剤を適用してもよい。このようなものとしては、AFCONA社製の3000シリーズ(例えば、3277、3700、3770等)が挙げられる。
なお、界面活性剤は重合性液晶化合物と一体化させるために重合性基を有していてもよい。界面活性剤に導入される重合性基としては、UV反応型の官能基や熱重合性を有する官能基などが挙げられる。重合性液晶化合物との反応性の観点からUV反応型の官能基が
好ましい。
界面活性剤の好ましい割合は、界面活性剤の種類、組成物の組成比などにより異なるが、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量に対する重量比で0.0001〜0.05であり、より好ましくは0.0003〜0.03である。
なお、上記のポリフローは共栄社化学(株)から販売されている商品の名称である。BYKはビックケミー・ジャパン(株)から販売されている商品の名称である。TEGOはエボニック社から販売されている商品の名称である。
重合性液晶組成物の重合速度を最適化するために、光重合開始剤(C)とは異なる公知の光ラジカル重合開始剤を併用してもよい。公知の光ラジカル重合開始剤の好ましい添加量は、(A)成分、(B)成分、(D)成分、(E)成分および(F)成分の合計重量に対する重量比で0.0001〜0.20である。この重量比のより好ましい範囲は0.001〜0.15である。さらに好ましい範囲は0.01〜0.15である。
光ラジカル重合開始剤の例は、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン(ダロキュアー1173)、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(イルガキュアー651)、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(イルガキュアー184)、イルガキュアー127、イルガキュアー500(イルガキュアー184とベンゾフェノンの混合物)、イルガキュアー2959、イルガキュアー907、イルガキュアー369、イルガキュアー379、イルガキュアー754、イルガキュアー1300、イルガキュアー819、イルガキュアー1700、イルガキュアー1800、イルガキュアー1850、イルガキュアー1870、ダロキュアー4265、ダロキュアーMBF、ダロキュアーTPO、イルガキュアー784、およびイルガキュアー754である。上記のダロキュアーおよびイルガキュアーはどちらもBASFジャパン(株)から販売されている商品の名称である。これらに公知の増感剤(イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、エチル−4ジメチルアミノベンゾエート(ダロキュアーEDB)、2−エチルヘキシル−4−ジメチルアミノベンゾエート(ダロキュアーEHA)など)および4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンを添加してもよい。
光ラジカル重合開始剤として、以下の光ラジカル重合開始剤も使用することができる。
p−メトキシフェニル−2,4−ビス(トリクロロメチル)トリアジン、2−(p−ブトキシスチリル)−5−トリクロロメチル−1,3,4−オキサジアゾール、9−フェニルアクリジン、9,10−ベンズフェナジン、ベンゾフェノン/ミヒラーズケトン混合物、ヘキサアリールビイミダゾール/メルカプトベンズイミダゾール混合物、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2,4−ジエチルキサントン/p−ジメチルアミノ安息香酸メチル混合物、ベンゾフェノン/メチルトリエタノールアミン混合物である。
1種または2種以上の連鎖移動剤を重合性液晶組成物に加えて、重合体の機械特性を制御することが可能である。連鎖移動剤を用いることによりポリマー鎖の長さまたはポリマーフィルムにおける2つの架橋ポリマー鎖の長さを制御することができる。これらの長さを同時に制御することもできる。連鎖移動剤の量を増大させると、ポリマー鎖の長さは減少する。好ましい連鎖移動剤は、チオール化合物、およびスチレンダイマーである。単官能性チオールの例はドデカンチオール、2−エチルへキシル−(3−メルカプトプロピオネートである。多官能性チオールの例は、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン(カレンズMT BD1)、
ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)(カレンズMT PE1)、および1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン(カレンズMT NR1)である。「カレンズ」は昭和電工株式会社の商品名である。上記以外のチオール化合物としては、国際公報2013/080855号公報の段落0042〜0043に記載のチオール化合物や、国際公報2008/077261号公報のp.23の11行目〜p.24の27行目に記載の化合物が挙げられる。スチレンダイマーの例は、α―メチルスチレンダイマー(2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン)、1,1−ジフェニルエチレンである。また、キノエクスター QE−2014も利用できる。「キノエクスター」は川崎化成工業株式会社の商品名である。
重合性液晶組成物には、保存時の重合開始を防止するために重合防止剤を添加することができる。公知の重合防止剤を使用できるが、その好ましい例は、2,5−ジ(t−ブチル)ヒドロキシトルエン(BHT)、ハイドロキノン、p−メトキシフェノール、メチルブルー、ジフェニルピクリン酸ヒドラジド(DPPH)、ベンゾチアジン、4−ニトロソジメチルアニリン(NIDI)、o−ヒドロキシベンゾフェノンである。
重合性液晶組成物の保存性を向上させるために、重合阻害剤を添加することもできる。組成物や組成物溶液内でラジカルが発生した場合は、重合性化合物の重合反応が促進される。これを防ぐ目的で重合阻害剤を添加することが好ましい。重合阻害剤としては、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、リン酸系酸化防止剤を利用できる。
重合性液晶組成物の耐候性を更に向上させるために、紫外線吸収剤、光安定剤(ラジカル捕捉剤)および酸化防止剤等を添加してもよい。紫外線吸収剤の例は、チヌビンPS、チヌビンP、チヌビン99−2、チヌビン109、チヌビン213、チヌビン234、チヌビン326、チヌビン328、チヌビン329、チヌビン384−2、チヌビン571、チヌビン900、チヌビン928、チヌビン1130、チヌビン400、チヌビン405、チヌビン460、チヌビン479、チヌビン5236、アデカスタブLA−32、アデカスタブLA−34、アデカスタブLA−36、アデカスタブLA−31、アデカスタブ1413、およびアデカスタブLA−51である。「チヌビン」はBASFジャパン(株)の商品名であり、「アデカスタブ」は旭電化(株)の商品名である。
光安定剤の例は、チヌビン111FDL、チヌビン123、チヌビン144、チヌビン152、チヌビン292、チヌビン622、チヌビン770、チヌビン765、チヌビン780、チヌビン905、チヌビン5100、チヌビン5050、5060、チヌビン5151、キマソーブ119FL、キマソーブ944FL、キマソーブ944LD、アデカスタブLA−52、アデカスタブLA−57、アデカスタブLA−62、アデカスタブLA−67、アデカスタブLA−63P、アデカスタブLA−68LD、アデカスタブLA−77、アデカスタブLA−82、アデカスタブLA−87、サイテック社製のサイアソーブUV−3346、およびグッドリッチ社のグッドライトUV−3034である。「キマソーブ」はBASFジャパン(株)の商品名である。
酸化防止剤の例は、旭電化社製のアデカスタブAO−20、AO−30、AO−40、AO−50、AO−60、AO−80、住友化学(株)から販売されているスミライザーBHT、スミライザーBBM−S、およびスミライザーGA−80、並びにBASFジャパン(株)から販売されているIrganox1076、Irganox1010、Irganox1035、Irganox1098、Irganox1135、Irganox1330、Irganox1425、Irganox1520、Irganox1726、Irganox259、Irganox3790、Irganox5057およびIrganox565、Irganox3114、およびIrganox245である。こ
れらの市販品を用いてもよい。
重合性液晶組成物には、基材との密着性を制御するために、シランカップリング剤をさらに添加してもよい。具体的には、ビニルトリアルコキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリアルコキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリアルコキシシラン、N−(1,3-ジメチルブチリデン)−3−(トリアルコキシシリル)−1−プロパンアミン、3−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、3−クロロトリアルコキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシランなどである。別の例は、これらの化合物において、アルコキシ(3つ)のうちの1つをメチルに置き換えられたジアルコキシメチルシランである。
重合性液晶組成物は、そのまま基材に塗布されることもある。しかしながら、通常は塗布を容易にするために、溶剤を用いて重合性液晶組成物を希釈するか、または溶剤に重合性液晶組成物の各成分を溶解して、重合性液晶組成物と溶剤とからなる重合性液晶組成物の溶液が調製され、この溶液を塗布する。この溶剤は単独で使用することが可能であり、また、2つ以上を混合して使用してもよい。溶剤の例はエステル系溶剤、アミド系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、グリコールモノアルキルエーテル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、ハロゲン化芳香族炭化水素系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤、ハロゲン化脂肪族炭化水素系溶剤、脂環式炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、およびアセテート系溶剤である。
エステル系溶剤の好ましい例は、酢酸アルキル(例:酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチルおよび酢酸イソペンチル)、酢酸シクロヘキシル、トリフルオロ酢酸エチル、プロピオン酸アルキル(例:プロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピルおよびプロピオン酸ブチル)、酪酸アルキル(例:酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸ブチル、酪酸イソブチルおよび酪酸プロピル)、マロン酸ジアルキル(例:マロン酸ジエチル)、グリコール酸アルキル(例:グリコール酸メチルおよびグリコール酸エチル)、乳酸アルキル(例:乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸イソプロピル、乳酸n−プロピル、乳酸ブチルおよび乳酸エチルヘキシル)、ピルビン酸アルキル(例:ピルビン酸エチル)モノアセチン、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンである。
アミド系溶剤の好ましい例は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミドジメチルアセタール、N−メチルカプロラクタムおよびジメチルイミダゾリジノンである。
アルコール系溶剤の好ましい例は、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロパノール、ジアセトンアルコール、t−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、ブタノール、2−エチルブタノール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、1−ドデカノール、エチルヘキサノール、3、5、5−トリメチルヘキサノール、n−アミルアルコール、ヘキサフルオロ−2−プロパノール、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、2,5−ヘキサンジオール、3−メチル−3−メトキシブタノール、シクロヘキサノールおよびメチルシクロヘキサノールである。
エーテル系溶剤の好ましい例は、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メチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ビス(2−プロピル)エーテル、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサンおよびテトラヒドロフラン(THF)である。
グリコールモノアルキルエーテル系溶剤の好ましい例は、エチレングリコールモノアルキルエーテル(例:エチレングリコールモノメチルエーテルおよびエチレングリコールモノブチルエーテル)、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル(例:ジエチレングリコールモノエチルエーテル)、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル(例: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ブチルエーテル)、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル(例:ジプロピ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アルキルエーテルアセテート(例:エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート)、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート(例:ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート)、トリエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート(例:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートおよびプロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート)、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート(例:ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)、およびジエチレングリコールメチルエチルエーテルである。
芳香族炭化水素系溶剤の好ましい例は、ベンゼン、トルエン、アニソール、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、i−プロピルベンゼン、n−プロピルベンゼン、t−ブチルベンゼン、s−ブチルベンゼン、n−ブチルベンゼン、テルペン誘導体(p−サイメン、1,4−シネオール、1,8−シネオール、D−リモネン、D−リモネンオキサイド、p−メンタン、α−ピネン、β―ピネン、γ−テルピネン、ターピノーレン)およびテトラリンである。ハロゲン化芳香族炭化水素系溶剤の好ましい例はクロロベンゼンである。脂肪族炭化水素系溶剤の好ましい例は、ヘキサンおよびヘプタンである。ハロゲン化脂肪族炭化水素系溶剤の好ましい例は、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエチレンおよびテトラクロロエチレンである。脂環式炭化水素系溶剤の好ましい例は、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンおよびデカリンである。
ケトン系溶剤の好ましい例は、アセトン、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、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、およびメチルプロピルケトンである。
アセテート系溶剤の好ましい例は、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、アセト酢酸メチル、および1−メトキシ−2−プロピルアセテートである。
重合性液晶化合物の溶解性の観点からは、アミド系溶剤、芳香族炭化水素系、ケトン系溶剤の使用が好ましく、溶剤の沸点を考慮すると、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、グリコールモノアルキルエーテル系溶剤の併用も好ましい。溶剤の選択に関して特に制限はないが、支持基材としてプラスチック基材を用いる場合は、基材の変形を防ぐために乾燥温度を低くすること、および溶剤が基材を侵食しないようにする必要がある。このような場合に好ましく用いられる溶剤としては、芳香族炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、アルコール系溶剤、アセテート系溶剤、グリコールモノアルキルエーテル系溶剤である。
重合性液晶組成物の溶液における溶剤の割合は、この溶液の全重量を基準として50〜95%である。この範囲の下限は重合性液晶化合物の溶解性およびこの溶液を塗布する際のその最適粘度を考慮した数値である。そしてその上限は、溶剤コストおよび溶剤を蒸発させる際の時間や熱量といった経済的観点を考慮した数値である。この割合の好ましい範囲は60〜90%であり、より好ましい範囲は70〜85%である。
以下の説明では、重合性液晶組成物を重合して得られる重合体(光学異方体)を液晶フィルムと称することがある。液晶フィルムは、次のようにして得ることができる。まず、重合性液晶組成物の溶液を支持基材上に塗布し、これを乾燥させて塗膜を形成させる。その塗膜に光照射して重合性液晶組成物を重合させ、塗膜中の組成物が液晶状態で形成するネマチック配向を固定化する。使用できる支持基材は、ガラスおよびプラスチックフィルムである。プラスチックフィルムの例は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース、トリアセチルセルロースおよびその部分鹸化物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびシクロオレフィン系樹脂などのフィルムである。
シクロオレフィン系樹脂としてノルボルネン系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。これらの中で、不飽和結合を有さないか、又は不飽和結合が水素添加されたものが好適に用いられる。例えば、1種又は2種以上のノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体の水素添加物、1種又は2種以上のノルボルネン系モノマーの付加(共)重合体、ノルボルネン系モノマーとオレフィン系モノマー(エチレン、α−オレフィン等)との付加共重合体、ノルボルネン系モノマーとシクロオレフィン系モノマー(シクロペンテン、シクロオクテン、5,6−ジヒドロジシクロペンタジエン等)との付加共重合体、及び、これらの変性物等が挙げられ、具体的には、ZEONEX、ZEONOR(日本ゼオン社製)、ARTON(JSR社製)、TOPAS(チコナ社製)、APEL(三井化学社製)、エスシーナ(積水化学工業社製)、OPTOREZ(日立化成社製)が挙げられる。
これらのプラスチックフィルムは、一軸延伸フィルムであってよく、二軸延伸フィルムであってもよい。これらのプラスチックフィルムは、例えば、コロナ処理やプラズマ処理などの親水化処理、あるいは疎水化処理などの表面処理を施したものであってもよい。親水化処理の方法は特に制限はないが、コロナ処理あるいはプラズマ処理が好ましく、特に好ましい方法はプラズマ処理である。プラズマ処理は、特開2002−226616号公報、特開2002−121648号公報などに記載されている方法を用いてもよい。また、液晶フィルムとプラスチックフィルムとの密着性を改良するためにアンカーコート層を形成させてもよい。このようなアンカーコート層は液晶フィルムとプラスチックフィルムの密着性を高めるものであれば、無機系、有機系のいずれの材料であっても何ら問題はない。また、プラスチックフィルムは積層フィルムであってもよい。プラスチックフィルムに代えて、表面にスリット状の溝をつけたアルミニウム、鉄、銅などの金属基材や、表面をスリット状にエッチング加工したアルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、フリントガラスなどのガラス基材などを用いることもできる。
これらのガラス、プラスチックフィルム等の支持基材には、重合性液晶組成物の塗膜形成に先立って、ラビング処理や光配向処理等による機械的、物理的な表面処理を行ってもよい。ラビング処理には任意の方法が採用できるが、通常はレーヨン、綿、ポリアミドな
どの素材からなるラビング布を金属ロールなどに捲き付け、支持基材または重合体被膜に接した状態でロールを回転させながら移動させる方法、ロールを固定したまま支持基材側を移動させる方法などが採用される。
ラビング処理は支持基材に直接施されていてもよく、または支持基材上に予め重合体被膜を設け、その重合体被膜にラビング処理を施してもよい。ラビング処理の方法は前述のとおりである。支持基材の種類によっては、その表面に酸化ケイ素を傾斜蒸着して配向能を付与することもできる。光配向膜を用いる場合、偏光UVを照射することで配向能を付与することもできる。
重合性液晶組成物またはその溶液を塗布する際、均一な膜厚を得るための塗布方法の例は、スピンコート法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、メニスカスコート法およびダイコート法である。特に、塗布時に液晶組成物にせん断応力がかかるワイヤーバーコート法等を、ラビング等による基材の表面処理を行わないで液晶組成物の配向を制御する場合に用いてもよい。
本発明の重合性液晶組成物の溶液を塗布するときには、塗布後に溶剤を除去して、支持基材上に膜厚の均一な重合性液晶層、即ち重合性液晶組成物の層を形成させる。溶剤除去の条件は特に限定されない。溶剤がおおむね除去され、重合性液晶組成物の塗膜の流動性がなくなるまで乾燥すればよい。室温での風乾、ホットプレートでの乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱風の吹き付けなどを利用して溶剤を除去することができる。重合性液晶組成物に用いる化合物の種類と組成比によっては、塗膜を乾燥する過程で、塗膜中の重合性液晶組成物のネマチック配向が完了していることがある。従って、乾燥工程を経た塗膜は、後述する熱処理工程を経由することなく、重合工程に供することができる。
塗膜を熱処理する際の温度および時間、光照射に用いられる光の波長、光源から照射する光の量などは、重合性液晶組成物に用いる化合物の種類と組成比、光重合開始剤の添加の有無やその添加量などによって、好ましい範囲が異なる。従って、以下に説明する塗膜の熱処理の温度および時間、光照射に用いられる光の波長、および光源から照射する光の量についての条件は、あくまでもおよその範囲を示すものである。
塗膜の熱処理は、溶剤が除去され重合性液晶の均一配向性が得られる条件で行うことが好ましい。重合性液晶組成物の液晶相転移点以上で行ってもよい。熱処理方法の一例は、前記重合性液晶組成物がネマチック液晶相を示す温度まで塗膜を加温して、塗膜中の重合性液晶組成物にネマチック配向を形成させる方法である。重合性液晶組成物がネマチック液晶相を示す温度範囲内で、塗膜の温度を変化させることによってネマチック配向を形成させてもよい。この方法は、上記温度範囲の高温域まで塗膜を加温することによって塗膜中にネマチック配向を概ね完成させ、次いで温度を下げることによってさらに秩序だった配向にする方法である。
上記のどちらの熱処理方法を採用する場合でも、熱処理温度は室温(25℃)〜150℃である。この温度の好ましい範囲は室温(25℃)〜130℃であり、より好ましい範囲は室温(25℃)〜110℃、さらに好ましい範囲は室温(25℃)〜100℃である。熱処理時間は5秒〜2時間である。この時間の好ましい範囲は10秒〜40分であり、より好ましい範囲は20秒〜20分である。重合性液晶組成物からなる層の温度を所定の温度まで上昇させるためには、熱処理時間を5秒以上にすることが好ましい。生産性を低下させないためには、熱処理時間を2時間以内にすることが好ましい。このようにして本発明のツイスト配向した重合性液晶層が得られる。
重合性液晶層中に形成された重合性液晶化合物のネマチック配向状態は、この重合性液晶化合物を光照射により重合させることによって固定化される。光照射に用いられる光の
波長は特に限定されないが、光重合開始剤の吸収極大波長と可能な限り合致させることが好ましい。電子線、紫外線、可視光線、赤外線(熱線)などを利用することができる。通常は、紫外線または可視光線を用いればよい。
波長の範囲は150〜500nmである。好ましい範囲は220〜450nmであり、より好ましい範囲は250〜400nmである。光源の例は、低圧水銀ランプ(殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト)、高圧放電ランプ(高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ)、ショートアーク放電ランプ(超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ)である。光源の好ましい例は、メタルハライドランプやキセノンランプ、超高圧水銀ランプおよび高圧水銀ランプである。光源と重合性液晶層との間にフィルターなどを設置して特定の波長領域のみを通すことにより、照射光源の波長領域を選択してもよい。
光源から照射する光量は、塗膜面到達時で2〜5000mJ/cm2である。光量の好ましい範囲は10〜3000mJ/cm2であり、より好ましい範囲は100〜2000mJ/cm2である。光照射時の温度条件は、上記の熱処理温度と同様に設定されることが好ましい。また、重合環境の雰囲気は窒素雰囲気、不活性ガス雰囲気、空気雰囲気のいずれでもよいが、窒素雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気が硬化性を向上させる観点から好ましい。
本発明に係る重合性液晶層、およびこれを光や熱などにより重合させた液晶フィルムを様々な光学素子に用いる場合、または液晶表示装置に用いる光学補償素子として適用する場合には、厚み方向におけるツイスト配向の均一性制御が極めて重要となる。ここでの均一性とは、ツイスト配向におけるプレーナ(Planar)分子配列の発現であり、液晶の螺旋軸(ヘリカル軸)が基材面に対して垂直になるように液晶分子を配列させることである。このような配向は、空気界面側の液晶分子の傾き角が基材面に対して水平であることが必要であり、本発明の組成物に非イオン性界面活性剤を加えるとプレーナ配列しやすくなる。
上記以外に、ツイスト配向の均一性を制御する方法としては、重合性液晶組成物に用いる液晶化合物の種類や組成比などを調整する方法が挙げられる。この重合性液晶化合物に他の成分を添加することによっても、ツイスト配向の均一性に影響を与えうる。支持基材または配向膜の種類、ラビング条件や光配向処理、重合性液晶組成物の塗膜の乾燥条件や熱処理条件などによっても、ツイスト配向の均一性を制御することができる。さらに、ツイスト配向した後の光重合工程での照射雰囲気や照射時の温度などもツイスト配向の均一性に影響を与える。即ち、液晶フィルムの製造プロセスにおけるほとんど全ての条件が多少なりともツイスト配向の均一性に影響を与えると考えてよい。従って、重合性液晶組成物の最適化と共に、液晶フィルムの製造プロセスの諸条件を適宜選択することにより、ツイスト配向の均一性は制御することができる。
ツイスト配向では、液晶分子のチルト角が基材界面から自由界面にかけて一様に0度に近く、特に0〜5度に分布している。この配向状態は、ビナフトール部位を有する光学活性化合物、アキラルな重合性液晶化合物およびオキシムエステルを有する光重合開始剤を必須成分とする本発明の重合性液晶組成物を、好ましくはラビング等の表面処理を行った支持基材表面に塗布し、塗膜を形成させることによって得られる。
以下の説明における(A)成分〜(F)成分の使用割合は前記の通りである。本発明において均一なツイスト配向を得るためには、(A)成分である化合物(1)の例としては、化合物(1−1−A)、(1−1−C)が好ましく、好ましくは、化合物(1−1−A)である。式(1−1−A)におけるn11が3〜6、Xが水素であるものを用いることが好ましい。なお、化合物(1)で表される化合物を複数組み合わせて使用してもよい。
(B)成分である化合物(2)の例としては、化合物(2−2−A)が好ましく、n22が3〜6、Qが水素であるものを用いることが好ましい。なお、化合物(2)で表される化合物を複数組み合わせて使用してもよい。
(C)成分であるオキシムエステル部位を有する光重合開始剤は、NCI−930やイルガキュアーOxe01が好ましい。
(D)成分である化合物(3)は必ずしも必要ではないが、Δnの調整等で使用する場合は、化合物(3−1)を用いることでΔnを大きくすることができ、化合物(3−2)を用いることでΔnを小さくすることができる。式(3−1−A)におけるnが3〜6、X31が水素であるものを用いることが好ましい。また、式(3−2−C)におけるnが3〜6、X32が水素であるものを用いることが好ましい。なお、化合物(3)で表される化合物を複数組み合わせて使用してもよい。
(E)成分である化合物(4)は必ずしも必要ではないが、プレーナ配列の調整等で使用する場合がある。化合物(4―C)、化合物(4−O)〜化合物(4−S)を用いることでΔnの低減を少なくして均一な配向のツイスト配向を得ることができる。メソゲン骨格の側方部位に炭素数が2以上の置換基を有する化合物(4−E)〜化合物(4−L)を用いる場合は、融点を調整しやすくなる。好ましいn41は3〜6、Xは水素である。なお、化合物(4)で表される化合物を複数組み合わせて使用してもよい。
(F)成分である化合物(5)は必ずしも必要ではないが、融点調整や複屈折率(Δn)の調整等で使用する場合がある。ビフェニル構造を有する化合物(5―A)〜化合物(5−B)、化合物(5−E)〜化合物(5−F)、化合物(5−I)〜化合物(5−J)、化合物(5−M)〜化合物(5−N)、化合物(5−Q)〜化合物(5−R)を用いることでΔnの低減を少なくして均一な配向のツイスト配向を得ることができる。融点調整を大きく行う場合は、化合物(5−C)〜化合物(5−D)、化合物(5−G)〜化合物(5−H)、化合物(5−K)〜化合物(5−L)、化合物(5−O)〜化合物(5−P)を用いるとよい。Δnを小さくする場合は、シクロヘキシル構造を有する化合物(5−S)〜化合物(5−W)を用いるとよい。
化合物(5)の好ましいn51は3〜6、X51は水素、W51は水素またはフッ素、R51は炭素数1〜10の直鎖アルキル、炭素数1〜10の直鎖アルコキシ、炭素数1〜10の直鎖アルキルエステルである。なお、化合物(5)で表される化合物を複数組み合わせて使用してもよい。
本発明の組成物には重合性基を持たない液晶性化合物を含有してもよい。このような非重合性の液晶性化合物の例は、液晶性化合物のデータベースであるリクリスト(LiqCryst, LCI Publisher GmbH, Hamburg, Germany)等に記載されている。重合性基を持たない液晶性化合物の具体例としては、特開2011−148762号公報p.66〜69に記載されている。本発明の重合性液晶組成物は、他の液晶性化合物との良好な相溶性を有する。このような重合性液晶組成物は、二色性色素や蛍光色素等の添加物をさらに含有してもよい。この重合性液晶組成物を重合させることによって、重合性基を持たない液晶性化合物との複合材料(composite materials)を得ることができる。
本発明の組成物には、化合物(2)以外の光学活性化合物を添加してもよい。光学活性化合物の具体例として、特開2011−148762号公報の段落0161〜段落0170記載のものがある。本発明の組成物は以下に説明する重合体の原料として用いる他、液晶表示素子の構成要素である液晶として用いてもよい。
本発明の重合性液晶組成物を、(好ましくは配向処理した)基材上に塗布して重合することによって、らせん構造(ツイスト構造)を有する光学異方体が得られる。重合性液晶組成物を重合することで、らせん構造は固定される。得られるツイスト配向を有する光学異方体の特性は、得られたらせん構造のらせんピッチに依存する。このらせんピッチ長は、光学活性化合物の種類および添加量により調整できる。添加する光学活性化合物は1つでもよいが、らせんピッチの温度依存性を相殺する目的で複数の光学活性化合物を用いてもよい。なお、重合性液晶組成物には、光学活性化合物の他に、その他の重合性化合物が含まれてもよい。
上記のようなツイスト配向を有する光学異方体の特性である可視光の選択反射は、らせん構造が入射光に作用し、円偏光や楕円偏光を反射させるものである。選択反射特性はλ=n・Pitch(λは選択反射の中心波長、nは平均屈折率、Pitchはらせんピッチ)で表されるため、nまたはPitchを変えることにより中心波長(λ)および波長幅(Δλ)を適宜調整することができる。色純度を良くするには波長幅(Δλ)を小さくすればよいし、広帯域の反射を所望する際には波長幅(Δλ)を大きくすればよい。さらにこの選択反射は重合体の厚みの影響も大きく受ける。色純度を保つためには、厚みが小さくなりすぎないようにしなければならない。均一なツイスト配向を維持するには、厚みが大きくなりすぎないようにしなければならない。したがって、適度な厚みの調整が必要であり、0.5〜25μmが好ましく、1〜10μmがより好ましい。
らせんピッチを可視光よりさらに短くすることで、W. H. de Jeu, Physical Properties of Liquid Crystalline Materials, Gordon and Breach, New York(1980)に記載のネガティブCプレート(Negative C plate)を調製できる。らせんピッチを短くするためには、ねじり力(HTP:ヘリカル・ツイスティング・パワー)の大きな光学活性化合物を用い、さらにその添加量を増やすことで達成できる。具体的にはλを350nm以下、好ましくは200nm以下とすることで、ネガティブCプレートを調製できる。このネガティブCプレートは液晶表示素子のうち、特に好ましくは、VA型、MVA(マルチドメイン垂直配向)またはPVA(パターン化した垂直配向)ディスプレイなどのVA(垂直配向)方式、OCB(光学的補償ベンドセルまたは光学的補償複屈折)型等の表示素子に適した光学補償膜となる。
ツイスト配向を有する光学異方体は、らせんピッチを可視光より長くすることで特開2004−333671号公報や特表2001−51937号公報に記載されているような反射波長領域を近赤外(波長800〜2500nm)に設定した選択反射フィルムに用いることができる。らせんピッチを長くするためには、ねじり力の小さな光学活性化合物を用いたり、光学活性化合物の添加量を減らしたりすればよい。
上記光学活性化合物は、らせん構造を誘起し、ベースとなる重合性液晶組成物と適切に混合できれば、いずれの光学活性化合物を用いてもよい。また、光学活性化合物は、重合性化合物でも非重合性化合物のいずれでもよく、目的に応じて最適な化合物を添加することができる。耐熱性および耐溶媒性を考慮した場合、重合性化合物の方が好適である。
ツイスト配向を有する光学異方体の厚さ(膜厚)は、目的とする素子に応じた位相差やツイスト配向を有する光学異方体の複屈折率(光学異方性の値)によって適当な厚さが異なる。従って、厚さの範囲は目的毎に異なるが、目安として好ましくは0.05〜100μmである。より好ましい範囲は0.1〜50μmであり、さらに好ましい範囲は0.5〜20μmである。ツイスト配向を有する光学異方体の好ましいヘイズ値は1.5%以下であり、好ましい透過率は80%以上である。より好ましいヘイズ値は1.0%以下であり、より好ましい透過率は95%以上である。透過率については、可視光領域でこれらの条件を満たすことが好ましい。
ツイスト配向を有する光学異方体は、液晶表示素子(特に、アクティブマトリックス型およびパッシブマトリックス型の液晶表示素子)に適用する光学補償素子として有効である。このツイスト配向を有する光学異方体を光学補償膜として使用するのに適している液晶表示素子の型の例は、IPS型(イン・プレーン・スイッチング)、OCB型(光学的に補償された複屈折)、R−OCB型(反射OCB)、HAN(ハイブリッド配向ネマチック)、πセルディスプレイを用いる方式、TN型(ツィステッド・ネマチック)、STN型(スーパー・ツィステッド・ネマチック)、ECB型(電気的に制御された複屈折)、DAP型(整列相の変形効果)、CSH型(カラー・スーパー・ホメオトロピック)、VAN/VAC型(垂直配向したネマチック/コレステリック)、VA型(ヴァーティカル・アラインメント)、MVA方式またはPVA方式のVA型などである。なお、ツイスト配向を有する光学異方体に求められるツイスト配向の螺旋ピッチや厚みなどのパラメーターの最適値は、補償すべき液晶表示素子の種類とその光学パラメーターに強く依存するので、素子の種類によって異なる。
ツイスト配向を有する光学異方体は、偏光板などと一体化した光学素子としても使用することができ、この場合は液晶セルの外側に配置させられる。一方、光学補償素子としてのツイスト配向を有する光学異方体は、セルに充填された液晶への不純物の溶出がないかまたは少ないので、液晶セルの内部に配置させることも可能である。例えば、特開2004−240102号公報に開示されている方法を応用すれば、カラーフィルター上に本発明の重合性液晶層を形成することでカラーフィルターの機能を更に向上させることが可能となる。
あるいは、例えば欧州特許出願公開第0606940号明細書、国際公開第97/35219号または欧州特許出願公開第0982605号明細書などに記載のように広域波長帯反射偏光子として用いることができる。あるいは、国際公開第2003/85642号、国際公開第2002/86609号、特開2003−161835号公報などに記載のように、セキュリティマーキング用カラーフィルターとして、または、装飾もしくはセキュリティ用の液晶顔料に用いることができる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。実施例における評価法を次に示す。
<重合条件>
空気中において、室温で2kWの超高圧水銀灯を用いて90mW/cm(365nm)の強度の光を5秒間照射した。
<ツイスト配向の評価>
(1)ラビング処理済み配向膜付きガラス基板の作成
厚さ1.1mmのガラス基板に、低プレチルト角(水平配向モード)用ポリアミック酸(リクソンアライナー:PIA−5370 JNC(株)製)をスピンコートし、溶媒を80℃のホットプレート上で乾燥、230℃で30分間の焼成を行った。その後、レーヨン布を利用してラビング処理した。
(2)ツイスト配向の均一性の確認
重合性液晶化合物の硬化膜付基板をクロスニコルに配置した2枚の偏光板の間に入れ、この硬化膜を暗視野状態における光抜け(微細な光の透過)の有無を観察した。光抜けは、ツイスト配向(プレーナ配向)に欠陥が生じた場合に観察される。光抜けがないとき、配向が均一であると判断した。
<偏光解析装置による測定:配向形態の確認>
シンテック(株)製のOPTIPRO(偏光解析装置)を用い、重合性液晶化合物の硬化膜付基板に波長が550nmの光を照射した。この光の入射角度を基板面に対して90
度から減少させながらレタデーションを測定し、配向形態を確認した。照射を傾ける方向は、ラビングの方向(液晶分子の長軸方向)に一致させた。垂直方向からのレタデーションが最小であるとき、液晶分子の配向はツイストであると判断した。ツイスト配向を有する光学異方体(ネガティブCプレート)は、光軸の向きが支持基板と垂直となる。
レタデーション(retardation;位相遅れ)はΔn×dで表される。記号Δnは複屈折率(屈折率異方性)であり、記号dは重合体フィルムの厚さ(膜厚)である。
<膜厚測定>
重合性液晶化合物の硬化膜付付きガラス基板の硬化膜の層を削りだして、その段差を微細形状測定装置(KLA TENCOR(株)製 アルファステップIQ)を用いて測定した。
<耐薬品性の評価>
重合性液晶化合物の硬化膜付基板をNMP(N−メチル−2−ピロリドン)とBC(エチレングリコールモノブチルエーテル)の等量混合液に、50℃で5分間浸漬させ、浸漬前と浸漬後の重合性液晶化合物の硬化膜の厚みの変動を評価した。
<溶液のスペクトル測定>
実施例および比較例に用いた重合性液晶組成物と開始剤の吸収極大波長は、分光光度計(島津製作所社製、UV−1700)にて、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒として測定した値である。
<選択反射フィルムのスペクトル測定>
実施例および比較例における液晶硬化膜の選択反射波長は、分光光度計(島津製作所社製、UV−1700)にて、重合性液晶化合物の硬化膜付きガラス基板を用いて評価した。
実施例および比較例で使用した化合物を以下に示す。
化合物(1−1−A1)、化合物(1−1−A2)、化合物(1−1−A4)は特開2003−238491号公報に記載の方法に従って合成した。
化合物(4−C−1)〜化合物(4−C−3)は、Makromol. Chem., 190, 2255-2268 (1989) に記載の方法に準拠して合成した。
光学活性な化合物(2−2−A−1)〜化合物(2−2−A−3)は、特開2005−263778号公報、米国特許第5886242号明細書、英国特許出願公開第2298202号明細書に記載の方法を組み合わせた方法で合成した。本実施例において、ビナフタレン部位はR体を用いた。
[実施例1]
[重合性液晶組成物(1)の調製]
化合物(1−1−A1):化合物(1−1−A2):化合物(2−2−A2)=45:45:10の重量比でこれらの化合物を混合した。この組成物をMIX1とする。このMIX1の合計重量に対して重量比0.05のオキシムエステルを有する重合開始剤NCI−930(アデカ製)、およびビニル系の界面活性剤として重量比0.001のTEGO
FLOW(登録商標)370を添加した。この組成物にシクロヘキサノンを加えて、MIX1が35重量%である重合性液晶組成物(1)とした。
ガラス基板(松波スライドガラス:S−1112)上に低プレチルト角(水平配向モード)用ポリアミック酸(リクソンアライナー:PIA−5370 JNC(株)製)を塗布し、80℃で3分間乾燥後、230℃で30分間焼成し、レーヨン製のラビング布でラビング処理した(ラビング処理済み配向膜)。次に、重合性液晶組成物(1)を、ラビング処理済み配向膜付きガラス基板上にスピンコートにより塗布した。この基板を80℃で3分間加熱、室温で3分間冷却し、溶剤が除去された塗膜を紫外線により空気中で重合させて液晶硬化膜(光学異方体)を得た。得られた光学異方体付基板をクロスニコルに配置した2枚の偏光板の間に入れ、基板を暗視野の状態にしたところ光抜けがないことを確認し、配向が均一であると判断した。この液晶フィルム付基板のレタデーションを測定したところ、図1のような結果であり、垂直方向からのレタデーションが最小であったので配向はツイスト(ネガティブCプレート)であると判断した。また、膜厚は3.2μmであった。得られた光学異方体の耐薬品性を評価したところ、膜厚変化は7%と比較的小さいものであり、レタデーション変化もほとんど観察されなかった。
次に、上記のMIX1と光重合開始剤の吸収スペクトルを測定したところ、MIX1の吸収極大波長は276nm、光重合開始剤の吸収極大波長は330nmであり、吸収極大波長の差は54nmであった。
[比較例1]
実施例1記載のMIX1に、重合開始剤NCI−930の代わりに重量比0.05のオキシムエステルを有さない重合開始剤イルガキュアー907(BASFジャパン製)を添加したこと以外は、実施例1と同様に重合性液晶組成物(2)を調製し、液晶硬化膜を形成した。実施例1と同様に配向欠陥のないツイスト配向が得られた。膜厚は3.2μmであり、レタデーションも実施例1と同様な傾向であった。得られた光学異方体の耐薬品性を評価したところ、膜厚変化は25%と大きく、レタデーションの減少も大きく観察された。次に、上記のMIX1と光重合開始剤の吸収スペクトルを測定したところ、MIX1の吸収極大波長は276nm、光重合開始剤の吸収極大波長は283nmであり、吸収極大波長の差は7nmであった。
上記の結果から、アキラルな重合性液晶化合物およびビナフトール部位を有する光学活性化合物の混合物の吸収極大波長とオキシムエステル部位を有する光重合開始剤の吸収極大波長の差が50nm以上とすることで機械的強度に優れたツイスト配向を有する光学異方体を得られることが分かる。
[実施例2]
化合物(1−1−A2):化合物(4−C−2):化合物(2−2−A2)=45:45:10の重量比でこれらの化合物を混合した。この組成物をMIX2とする。このMIX2を用いたこと以外は、実施例1と同様に重合性液晶組成物(3)を調製し、液晶硬化膜を形成した。実施例1と同様に配向欠陥のないツイスト配向が得られた。膜厚は3.1μmであり、レタデーションも実施例1と同様な傾向であった。得られた光学異方体の耐薬品性を評価したところ、膜厚変化は6%と比較的小さく、レタデーションの減少もほとんど観察されなかった。次に、上記のMIX2と光重合開始剤の吸収スペクトルを測定したところ、MIX2の吸収極大波長は274nm、光重合開始剤の吸収極大波長は330nmであり、吸収極大波長の差は56nmであった。
[比較例2]
実施例2記載のMIX2に、重合開始剤NCI−930の代わりに重量比0.05のオキシムエステルを有さない重合開始剤イルガキュアー907(BASFジャパン製)を添
加したこと以外は、実施例1と同様に重合性液晶組成物(4)を調製し、液晶硬化膜を形成した。実施例2と同様に配向欠陥のないツイスト配向が得られた。膜厚は3.1μmであり、レタデーションも実施例1と同様な傾向であった。得られた光学異方体の耐薬品性を評価したところ、膜厚変化は23%と大きく、レタデーションの減少も大きく観察された。次に、上記のMIX2と光重合開始剤の吸収スペクトルを測定したところ、MIX2の吸収極大波長は274nm、光重合開始剤の吸収極大波長は283nmであり、吸収極大波長の差は9nmであった。
[比較例3]
実施例1記載のMIX1に、重合開始剤NCI−930の代わりに重量比0.05のオキシムエステルを有さない重合開始剤イルガキュアー379EG(BASFジャパン製)を添加したこと以外は、実施例1と同様に重合性液晶組成物(5)を調製し、液晶硬化膜を形成した。実施例1と同様に配向欠陥のないツイスト配向が得られた。膜厚は3.2μmであり、レタデーションも実施例1と同様な傾向であった。得られた光学異方体の耐薬品性を評価したところ、膜厚変化は30%と大きく、レタデーションの減少も大きく観察された。次に、上記のMIX1と光重合開始剤の吸収スペクトルを測定したところ、MIX1の吸収極大波長は276nm、光重合開始剤の吸収極大波長は318nmであり、吸収極大波長の差は42nmであった。
[比較例4]
実施例1記載のMIX1に、重合開始剤NCI−930の代わりに重量比0.05のオキシムエステルを有さない光重合開始剤ダロキュアーTPO(BASFジャパン製)を添加したこと以外は、実施例1と同様に重合性液晶組成物(6)を調製し、液晶硬化膜を形成した。実施例1と同様に配向欠陥のないツイスト配向が得られた。膜厚は3.2μmであり、レタデーションも実施例1と同様な傾向であった。得られた光学異方体の耐薬品性を評価したところ、膜厚変化は35%と大きく、レタデーションの減少も大きく観察された。次に、上記のMIX1と光重合開始剤の吸収スペクトルを測定したところ、MIX1の吸収極大波長は276nm、光重合開始剤の吸収極大波長は385nmであり、吸収極大波長の差は109nmであった。
[実施例3]
化合物(1−1−A1):化合物(1−1−A2):化合物(2−2−A2)=48:48:4の重量比でこれらの化合物を混合した。この組成物をMIX3とする。このMIX3を用いたこと以外は、実施例1と同様に重合性液晶組成物(7)を調製し、液晶硬化膜を形成した。得られた硬化膜は、配向欠陥のない緑色の選択反射色を有していた。選択反射波長中心は530nmで、約75nmの選択反射域を有していた。得られた選択反射膜の耐薬品性を評価したところ、膜厚変化は4%と比較的小さく、選択反射波長中心は530nmで約75nmの選択反射域を有しており、選択反射特性に変化はほとんどなかった。
次に、上記のMIX3と光重合開始剤の吸収スペクトルを測定したところ、MIX3の吸収極大波長は276nm、光重合開始剤の吸収極大波長は330nmであり、吸収極大波長の差は54nmであった。
[比較例5]
実施例3記載のMIX3に、重合開始剤NCI−930の代わりに重量比0.05のオキシムエステルを有さない重合開始剤イルガキュアー907(BASFジャパン製)を添加したこと以外は、実施例3と同様に重合性液晶組成物(8)を調製し、液晶硬化膜を形成した。得られた硬化膜は、実施例3と同様に配向欠陥のない緑色の選択反射色を有していた。選択反射波長中心は530nmで、約75nmの選択反射域を有していた。得られた選択反射膜の耐薬品性を評価したところ、膜厚変化は24%と比較的大きく、選択反射
波長中心は438nmで短波長側にシフトし、約60nmの選択反射域に変化し、選択反射特性の変化は大きいものであった。
次に、上記のMIX3と光重合開始剤の吸収スペクトルを測定したところ、MIX3の吸収極大波長は276nm、光重合開始剤の吸収極大波長は283nmであり、吸収極大波長の差は7nmであった。
本発明の重合性液晶組成物を用いることで、化学的強度(耐薬品性)に優れた配向欠陥の少ないツイスト配向を有する光学異方体を得ることができる。本発明のツイスト配向を有する光学異方体は、例えば、液晶表示素子の構成要素である光学補償層、反射偏光素子、選択反射膜、輝度向上フィルムおよび視野角補償膜等に利用することができる。

Claims (14)

  1. ビナフトール部位を有する光学活性化合物、アキラルな重合性液晶化合物およびオキシムエステルを有する光重合開始剤(C)を含有する重合性液晶組成物であり、
    前記オキシムエステルを有する光重合開始剤(C)が、式(6−1)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物である、重合性液晶組成物。
    式(6−1)において、
    61 は、シアノ、炭素数1〜20のアルキル、炭素数6〜30のアリール、又は炭素数7〜30のアリールアルキルを表し、R 61 で表わされる置換基の水素は、更にOR 621 、COR 621 、SR 621 、ハロゲン、又はCOOR 621 で置換されていてもよく、R 621 は、水素又は炭素数1〜20のアルキルを表し;
    62 は、R 611 を表わし、R 611 は、炭素数1〜20のアルキル、炭素数6〜30のアリール、又は炭素数7〜30のアリールアルキルを表し、R 611 で表わされる置換基の水素は、更にハロゲンで置換されていてもよく;
    61 、R 611 及びR 621 で表される置換基のアルキル部分は、−O−、−S−、−COO−、−OCO−又は−NR 624 −により1〜5回中断されていてもよく、R 624 は、水素、炭素数1〜20のアルキル、炭素数6〜30のアリール、又は炭素数7〜30のアリールアルキルを表し、R 611 及びR 621 で表される置換基のアルキル部分は、分岐側鎖があってもよく、シクロペンチル又はシクロヘキシルであってもよく;
    63 及びR 64 は、それぞれ独立に、R 611 、OR 611 、シアノ、水酸基、又は
    ハロゲン原子を表し;
    a及びbは、それぞれ独立に、0〜4の整数を表し;
    65 は式(6−2)で表される基を表し、
    式(6−2)において、
    61 は、−O−、−S−、−OCO−又は−COO−を表し;
    62 は、1〜3のR 66 で置換されてもよい炭素数1〜20のアルキレン、1〜3のR 66 で置換されてもよい炭素数6〜30のアリーレン、又は1〜3のR 66 で置換されてもよい炭素数7〜30のアリーレンアルキレンを表し、Z 62 のアルキレン部分は、−O−、−S−、−COO−又は−OCO−により1〜5回中断されていてもよく、Z 62 のアルキレン部分は分岐側鎖があってもよく、シクロヘキシレンであってもよく;
    66 は、水酸基又はカルボキシルを表す
  2. アキラルな重合性液晶化合物が、式(1)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物である(A)成分であり、ビナフトール部位を有する光学活性化合物が、式(2)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物である(B)成分である、請求項1に記載の重合性液晶組成物。
    式(1)において、
    は独立して水素、メチル、フッ素またはトリフルオロメチルであり;
    11は独立して水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルであり、メチルおよびエチル中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、又は少なくとも1つの水素がハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキル、若しくは炭素数1〜7のアルコキシで置き換えられた1,4−フェニレンであり;
    は独立して単結合、または炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて少なくとも一つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    式(2)において、
    は独立して、水素、ハロゲンまたは式(2−1)で表される基であり、ただし、Yの中で少なくとも2つは式(2−1)で表される基であり;
    式(2−1)において、
    は独立してハロゲン、シアノ、炭素数2〜20のアルケニルまたは炭素数1〜20のアルキルであり、この基中の少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を
    除いて−O−で置き換えられてもよく、この基中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、この基中の1つの水素はアクリロイルオキシ、メタアクリロイルオキシまたはトリフルオロメチルアクリロイルオキシで置き換えられてもよく;
    は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、4,4’−ビフェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルまたは少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4−フェニレンであり;
    は独立して、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−OCF−または−(CH)−であり、−(CH)−の1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく;
    pは独立して1〜20の整数であり;
    rは独立して1〜3の整数である。
  3. アキラルな重合性液晶化合物およびビナフトール部位を有する光学活性化合物からなる混合物の吸収極大波長が220〜400nmにあり、該吸収極大波長が、オキシムエステルを有する光重合開始剤の吸収極大波長と50nm以上異なることを特徴とする請求項1又は2に記載の重合性液晶組成物。
  4. (A)成分が式(1−1)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物であり、(B)成分が式(2−2)で表される光学活性を有する化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物である、請求項2又は3に記載の重合性液晶組成物。
    式(1−1)において、
    は独立して水素、メチル、フッ素またはトリフルオロメチルであり;
    11は独立して水素またはメチルであり;
    12は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり;
    11は独立して2〜10の整数であり;
    式(2−2)において、
    は独立して、式(2−1)で表される基であり;
    式(2−1)において、
    は独立してハロゲン、シアノ、炭素数2〜20のアルケニルまたは炭素数1〜20のアルキルであり、この基中の少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−で置き換えられてもよく、この基中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、この基中の1つの水素はアクリロイルオキシ、メタアクリロイルオキシまたはトリフルオロメチルアクリロイルオキシで置き換えられてもよく;
    は独立して、1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、4,4’−ビフェニレン、ナフタレン−2,6−ジイル、デカヒドロナフタレン−2,6−ジイル、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルまたは少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられた1,4−フェニレンであり;
    は独立して、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、−OCF−または−(CH)−であり、−(CH)−の1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく;
    pは独立して1〜20の整数であり;
    rは独立して1〜3の整数である。
  5. 式(1−1)において、
    は独立して水素またはメチルであり;
    12は独立して水素、ハロゲン炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり;
    式(2−2)において、
    は独立して、式(2−1)で表される基であり;
    式(2−1)において、
    は独立して、炭素数2〜20のアルケニルまたは炭素数1〜20のアルキルであり、この基中の少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−で置き換えられてもよく、この基中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、この基中の1つの水素はアクリロイルオキシ、メタアクリロイルオキシまたはトリフルオロメチルアクリロイルオキシで置き換えられてもよく;
    は独立して、単結合、−O−、−COO−、−OCO−、または−(CH)−であり、−(CH)−の1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく;
    pは独立して1〜10の整数である、請求項4に記載の重合性液晶組成物。
  6. 式(1−1)において、
    は独立して水素またはメチルであり;
    12は独立して水素、フッ素、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり;
    式(2−2)において、
    は独立して、式(2−1)で表される基であり;
    式(2−1)において、
    は独立して、炭素数2〜20のアルケニルまたは炭素数1〜20のアルキルであり、この基中の少なくとも一つの−CH−は、−O−が隣接する場合を除いて−O−で置き換えられてもよく、この基中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、この基中の1つの水素はアクリロイルオキシ、メタアクリロイルオキシまたはトリフルオロメチルアクリロイルオキシで置き換えられてもよく;
    は独立して、単結合、−O−、−COO−、−OCO−または−(CH)−であり、−(CH)−の1つの−CH−は、−O−で置き換えられてもよく;
    pは独立して1〜3の整数である、
    請求項4又は5に記載の重合性液晶組成物。
  7. (D)成分として、式(3−1)および式(3−2)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を更に含有する請求項2から6のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物。
    式(3−1)において、
    31は独立して水素、メチルまたはトリフルオロメチルであり;
    31は独立して炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて少なくとも一つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも一つの−CH−は−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよく;
    31は独立して水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルであり、メチルおよびエチル中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    32は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり;
    式(3−2)において、
    31は独立して水素、フッ素、塩素、メチルまたはエチルであり、メチルおよびエチル中の少なくとも一つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく;
    32は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり;
    32は独立して水素、メチルまたはトリフルオロメチルであり;
    32は独立して炭素数1〜20のアルキレンであり、このアルキレンにおいて少なくとも一つの水素はフッ素または塩素で置き換えられてもよく、少なくとも一つの−CH−は−O−、−S−、−COO−、−OCO−、−OCOO−、−CH=CH−または−C≡C−で置き換えられてもよい。
  8. (E)成分として、式(4)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を更に含有する請求項2から7のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物。
    式(4)において、
    は独立して水素、メチル、フッ素またはトリフルオロメチルであり;
    42は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
    41は独立して、ハロゲン、ニトロ、シアノ、フェニル、ベンジル、炭素数1〜7のアルキル、炭素数1〜7のアルコキシ、アルコキシカルボニル(−COOR;Rは炭素数1〜7の直鎖アルキル)、またはアルキルカルボニル(−COR;Rは炭素数1〜16の直鎖アルキル)であり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
    sは0〜4の整数であり;
    41は独立して2〜10の整数であり;
    42は1〜3の整数であり;
    41は独立して単結合、−O−、−CO−、−CH=CH−、−COO−、−OCO−、−OCO−CH=CH−COO−または−OCOO−であり;
    42は独立して単結合、−CHCH−または−CH=CH−である。
  9. (F)成分として、式(5)で表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を更に含有する請求項2から8のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物。
    式(5)において、
    51は水素、メチルまたはトリフルオロメチルであり;
    はシアノ、トリフルオロメトキシ、炭素数1〜20のアルキル、炭素数1〜20のアルキルエステル(−COOR、−OCORまたは−CH=CH−COOR;Rは炭素数1〜20の直鎖アルキル)、または炭素数1〜20のアルコキシであり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
    環A51は1,4−フェニレンまたは1,4−シクロヘキシレンであり;
    51およびW52は独立して水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、炭素数1〜7のアルキルまたは炭素数1〜7のアルコキシであり、このアルキルおよびアルコキシにおいて少なくとも一つの水素はフッ素で置き換えられてもよく;
    51は単結合、−O−、−COO−、−OCO−または−OCOO−であり;
    52は独立して、単結合、−COO−、−OCO−、−CH=CH−COO−、−OCO−CH=CH−、−CHCH−COO−、−OCO−CHCH−または−C≡C−であり;
    51は2〜10の整数であり;
    52は1〜2の整数である。
  10. 非イオン性界面活性剤をさらに含有する、請求項1からのいずれか1項に記載の重合性液晶組成物。
  11. 非イオン性界面活性剤がビニル系、フッ素系、シリコーン系または炭化水素系の非イオン性界面活性剤である、請求項10に記載の重合性液晶組成物。
  12. 請求項1から11のいずれか1項に記載の重合性液晶組成物を重合させて得られるツイスト配向を有する光学異方体。
  13. 請求項12に記載の光学異方体を有する液晶表示素子。
  14. 請求項12に記載の光学異方体を有する選択反射フィルム。
JP2014181064A 2013-10-21 2014-09-05 重合性液晶組成物およびツイスト配向を有する光学異方体 Active JP6638181B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014181064A JP6638181B2 (ja) 2013-10-31 2014-09-05 重合性液晶組成物およびツイスト配向を有する光学異方体
US14/491,674 US9505980B2 (en) 2013-10-31 2014-09-19 Polymerizable liquid crystal composition and optically anisotropic substance having twist alignment
KR1020140136603A KR20150068892A (ko) 2013-10-21 2014-10-10 중합성 액정 조성물 및 트위스트 배향을 가지는 광학 이방체

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013227676 2013-10-31
JP2013227676 2013-10-31
JP2014181064A JP6638181B2 (ja) 2013-10-31 2014-09-05 重合性液晶組成物およびツイスト配向を有する光学異方体

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2015110728A JP2015110728A (ja) 2015-06-18
JP2015110728A5 JP2015110728A5 (ja) 2017-10-12
JP6638181B2 true JP6638181B2 (ja) 2020-01-29

Family

ID=52825369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014181064A Active JP6638181B2 (ja) 2013-10-21 2014-09-05 重合性液晶組成物およびツイスト配向を有する光学異方体

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9505980B2 (ja)
JP (1) JP6638181B2 (ja)
KR (1) KR20150068892A (ja)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6464574B2 (ja) * 2013-07-29 2019-02-06 Jnc株式会社 重合性液晶組成物および光学異方体
JP2015135474A (ja) * 2013-12-20 2015-07-27 Jnc株式会社 赤外線反射膜および積層体
EP3190100B1 (en) 2014-09-05 2021-07-14 FUJIFILM Corporation Polymerizable compound, polymer, polymerizable composition, and film
JP6343349B2 (ja) 2014-09-25 2018-06-13 富士フイルム株式会社 重合性化合物を含む重合性組成物、フィルム、および投映像表示用ハーフミラー
US20170362508A1 (en) * 2015-01-16 2017-12-21 Dic Corporation Polymerizable compound and optically anisotropic body
JP6553708B2 (ja) * 2015-03-12 2019-07-31 富士フイルム株式会社 重合性組成物、フィルム、および投映像表示用ハーフミラー
US11155754B2 (en) * 2015-07-24 2021-10-26 Sumitomo Chemical Company, Limited Composition and display device
CN106371163B (zh) * 2015-07-24 2020-08-25 住友化学株式会社 液晶固化膜、包含液晶固化膜的光学膜及显示装置
KR102568775B1 (ko) * 2015-10-26 2023-08-22 삼성디스플레이 주식회사 플렉서블 디스플레이 장치
KR20170077819A (ko) * 2015-12-28 2017-07-06 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 위상차 필름
WO2017170701A1 (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 株式会社Adeka 重合性組成物、硬化物及びディスプレイ用光学フィルム並びに硬化物を製造する方法
EP3246378B1 (en) * 2016-05-17 2019-03-20 Merck Patent GmbH Polymerisable liquid crystal material and polymerised liquid crystal film
KR102110901B1 (ko) * 2016-06-23 2020-05-14 주식회사 엘지화학 분자량 조절제, 열가소성 그라프트 수지 제조방법 및 열가소성 그라프트 수지 조성물
JP6891731B2 (ja) * 2016-09-01 2021-06-18 Jnc株式会社 重合性液晶化合物、重合性液晶組成物および液晶重合体
WO2018046421A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-15 Merck Patent Gmbh Liquid-crystal media and light modulation element
JP6939417B2 (ja) * 2016-10-28 2021-09-22 Jnc株式会社 重合性液晶化合物、重合性液晶組成物および液晶重合膜類
TWI633055B (zh) 2016-11-16 2018-08-21 財團法人紡織產業綜合研究所 石墨烯粉體絮凝物及其製造方法
WO2022027158A1 (zh) * 2020-08-03 2022-02-10 深圳大学 一种甲壳型离子液晶聚氨酯及其制备方法和应用
CN113009375B (zh) * 2021-02-23 2022-02-01 重庆大学 一种考虑过渡电阻的配电网断线接地复合故障保护方法
JP2023181834A (ja) * 2022-06-13 2023-12-25 日本化薬株式会社 1,1’-ビナフチル誘導体のアトロプ異性体、重合性液晶組成物、光学フィルム、画像表示装置及びアイウェア

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4342280A1 (de) 1993-12-11 1995-06-14 Basf Ag Polymerisierbare chirale Verbindungen und deren Verwendung
GB2298202B (en) 1995-02-24 1998-09-16 Merck Patent Gmbh Chiral polymerizable binaphthol derivatives
JP2003315761A (ja) 2002-04-26 2003-11-06 Dainippon Ink & Chem Inc 調光層形成材料及び液晶デバイス
JP4788123B2 (ja) * 2003-09-19 2011-10-05 Jnc株式会社 光重合性液晶組成物、その重合体または重合体組成物及び光学異方性膜
JP2006251374A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Fuji Photo Film Co Ltd 光学補償シート、楕円偏光板、および液晶表示装置
JP5332162B2 (ja) * 2006-12-21 2013-11-06 Jnc株式会社 重合性液晶組成物
JP5054456B2 (ja) * 2007-07-26 2012-10-24 株式会社Adeka 重合性液晶化合物及びラジカル光重合開始剤を含有する重合性組成物
JP5010454B2 (ja) * 2007-12-21 2012-08-29 日東電工株式会社 液晶セルの製造方法
JP5359030B2 (ja) * 2008-05-29 2013-12-04 Jnc株式会社 重合性液晶組成物
JP2009286976A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Fujifilm Corp 重合性液晶組成物、光学異方性膜、光学部材、及び液晶表示素子
JP2010185363A (ja) 2009-02-12 2010-08-26 Toyota Motor Corp ターボファンエンジン
CN102081301B (zh) * 2009-11-26 2014-10-22 京东方科技集团股份有限公司 感光树脂组合物及其制备方法
JP2011203426A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Nippon Zeon Co Ltd 長尺状の光学積層体、輝度向上フィルム及び液晶表示装置
JP5853558B2 (ja) * 2011-01-31 2016-02-09 Jnc株式会社 重合性液晶組成物および光学異方体

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150068892A (ko) 2015-06-22
US9505980B2 (en) 2016-11-29
US20150108401A1 (en) 2015-04-23
JP2015110728A (ja) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6638181B2 (ja) 重合性液晶組成物およびツイスト配向を有する光学異方体
US9399736B2 (en) Optically anisotropic substance and liquid crystal display
JP6665581B2 (ja) 重合性液晶組成物及び光学異方性フィルム
JP6787110B2 (ja) 重合性液晶化合物、重合性液晶組成物、その液晶重合体および液晶重合体の製造方法
JP4915523B2 (ja) 重合性液晶組成物
JP6648438B2 (ja) 液晶性化合物、液晶組成物およびその重合体
JP5454084B2 (ja) 重合性液晶組成物およびホメオトロピック配向液晶フィルム
JP6464574B2 (ja) 重合性液晶組成物および光学異方体
US9541690B2 (en) Film using polymerizable liquid crystal composition containing peeling preventive agent
US20140049738A1 (en) Three-dimensional image display apparatus
JP6497241B2 (ja) 重合性液晶化合物、組成物およびその重合体
JP6672961B2 (ja) 光学補償フィルムの製造方法
JP2010077393A (ja) 重合性液晶組成物およびそれを用いた光学異方性フィルム
CN106010581B (zh) 聚合性液晶组合物及光学各向异性体
WO2018030190A1 (ja) 重合性液晶組成物および液晶重合体
TWI775837B (zh) 光調變元件
JP2015135474A (ja) 赤外線反射膜および積層体
JP6750336B2 (ja) 重合性液晶組成物及び光学異方体
JP2018039990A (ja) 重合性液晶化合物、重合性液晶組成物および液晶重合体
JP6724486B2 (ja) 重合性液晶組成物がスプレイ配向した光学異方体
KR101855525B1 (ko) 중합성 액정 조성물 및 광학 이방체
KR20160149165A (ko) 중합성 액정 조성물 및 광학 이방체
JP2019014890A (ja) 重合性液晶組成物および液晶重合膜
JP2019215404A (ja) 重合性液晶組成物、その液晶重合膜、位相差フィルム、偏光板および表示素子
JP2019206677A (ja) 重合性液晶化合物、組成物およびその重合体

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170821

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170904

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180828

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190319

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190718

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191126

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6638181

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250