WO2014073578A1 - 光重合性液晶組成物、光学補償膜、光学補償積層膜、電極基板、液晶装置用基板および液晶装置 - Google Patents

光重合性液晶組成物、光学補償膜、光学補償積層膜、電極基板、液晶装置用基板および液晶装置 Download PDF

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清久 中村
悟史 岡田
田原 慎哉
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旭硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a photopolymerizable liquid crystal composition, and an optical compensation film, an optical compensation laminated film, an electrode substrate, a substrate for a liquid crystal device, and a liquid crystal device using the photopolymerizable liquid crystal composition.
  • an optical compensation film (also referred to as a retardation film) that has birefringence and controls the phase of light is used to increase the viewing angle.
  • the optical compensation film and the polarizing film are generally externally attached to the liquid crystal cell, and the thickness of the optical compensation film is about 50 to 150 ⁇ m.
  • optical compensation laminated film As a form of the optical compensation laminated film, Optical compensation laminated film (i) in which a biaxial plate is laminated on an alignment film such as polyimide, On an alignment film such as polyimide, an optical compensation film exhibiting positive uniaxial anisotropy (hereinafter also referred to as positive A plate) and an optical compensation film exhibiting negative uniaxial anisotropy (hereinafter also referred to as negative C plate) Optically compensated laminated film (ii), An optical compensation laminated film (iii) in which a positive A plate is laminated on a negative C plate via an alignment film, And an optical compensation laminated film (iv) in which a positive A plate is directly laminated on a negative C plate functioning as an alignment film.
  • positive A plate positive uniaxial anisotropy
  • negative C plate negative uniaxial anisotropy
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a liquid crystal device substrate provided with the above optical compensation laminated film (iii) or (iv).
  • polyester is applied on a substrate, and the obtained coating film is heated and dried and baked, and then rubbed to perform a function as an alignment film.
  • a negative C plate is formed.
  • a biphenyl photopolymerizable liquid crystal is applied on the negative C plate, dried by heating, and then photopolymerized to form a positive A plate (paragraphs 0025 and 0026).
  • only one type of photopolymerizable liquid crystal is used as the photopolymerizable liquid crystal of the positive A plate material.
  • Example 8 of Patent Document 2 polyimide is applied on a substrate, and the obtained coating film is dried by heating and baking to form a negative C plate. An alignment film is formed on this negative C plate, and after rubbing, a bifunctional photopolymerizable liquid crystal is applied, dried and then photopolymerized to form a positive A plate (paragraph) 0098-0100). In each of Examples 1 to 12 of Patent Document 2, only a bifunctional photopolymerizable liquid crystal is used as the photopolymerizable liquid crystal of the positive A plate material.
  • an optical compensation laminated film When an optical compensation laminated film is provided inside the liquid crystal cell, it is required that the optical compensation laminated film does not deteriorate or its optical characteristics do not change in the manufacturing process after film formation.
  • an electrode such as ITO (indium tin oxide) may be formed on the optical compensation laminated film by sputtering.
  • the optical compensation laminated film needs to have a sputtering resistance that does not cause cracks and does not change the optical characteristics even when the immediately upper layer is formed by sputtering.
  • the optical compensation laminated film (iv) in which the positive A plate is directly laminated on the negative C plate functioning as the alignment film it is also necessary that the adhesion between the films is good.
  • An object of the present invention is to provide a photopolymerizable liquid crystal composition capable of forming a positive A plate having good sputtering resistance and good adhesion to a negative C plate, and an optical compensation film comprising the positive A plate. Furthermore, the present invention provides an optical compensation laminated film having good sputter resistance and good adhesion between the negative C plate and the positive A plate, and an electrode substrate having good optical characteristics, which can be reduced in thickness and cost, An object is to provide a substrate for a liquid crystal device and a liquid crystal device.
  • the present invention provides a photopolymerizable liquid crystal composition, an optical compensation film, an optical compensation laminated film, an electrode substrate, a substrate for a liquid crystal device, and a liquid crystal device having the following configurations [1] to [15].
  • a photopolymerizable liquid crystal composition for forming an optical compensation film exhibiting positive uniaxial anisotropy A photopolymerizable liquid crystal composition comprising a monofunctional photopolymerizable liquid crystal (A) having one photopolymerizable reactive group and a bifunctional photopolymerizable liquid crystal (B) having two photopolymerizable reactive groups.
  • a photopolymerizable liquid crystal composition comprising a monofunctional photopolymerizable liquid crystal (A) having one photopolymerizable reactive group and a bifunctional photopolymerizable liquid crystal (B) having two photopolymerizable reactive groups.
  • E 11 and E 12 are each independently 1,4-phenylene group or trans-1,4-cyclohexylene group Cy: trans-1,4-cyclohexylene group, provided that the 1,4-phenylene group and trans-1,4-cyclohexylene group are
  • the hydrogen atom in the group may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom or a methyl group.
  • E 31 , E 32 and E 33 each independently 1,4-phenylene group or trans -1,4-cyclohexylene group (provided that at least one of E 31 , E 32 , and E 33 is a trans-1,4-cyclohexylene group and L3 is -Cy-OCO- E 31 is a trans-1,4-cyclohexylene group, and when L 3 is — (CH 2 ) p 3 O— or k 3 is 0, each of E 31 and E 33 is 1,4-phenylene On the basis E 32 is a trans-1,4-cyclohexylene group, provided that the 1,4-phenylene group and the trans-1,4-cyclohexylene group are hydrogen bonded to a carbon atom
  • E 41 and E 42 are each independently 1 , 4-phenylene group or trans-1,4-cyclohexylene group Cy: trans-1,4-cyclohexylene group, provided that the 1,4-phenylene group and trans-1,4-cyclohexylene group are
  • the hydrogen atom in the group may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom or a methyl group.
  • E 51 1,4-phenylene group
  • E 52 , E 53 and E 54 each independently 1,4-phenylene group or trans -1,4-cyclohexylene group and at least one of E 52 and E 53 is a trans-1,4-cyclohexylene group, provided that the 1,4-phenylene group and the trans-1,4- In the cyclohexylene group, a hydrogen atom bonded to a carbon atom in the group may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom or a methyl group.
  • L6 and M6 are each independently — (CH 2 ) p6 O—, —Cy—COO— (Cy is a trans-1,4-cyclohexylene group.) Or -Cy-OCO- (p6 is an integer of 2 to 8.)
  • E 61 , E 62 and E 63 each independently 1,4- A phenylene group or a trans-1,4-cyclohexylene group (provided that at least one of E 61 , E 62 and E 63 is a trans-1,4-cyclohexylene group, and L6 is —Cy—OCO—)
  • E 61 of a case is trans-1,4-cyclohexylene group
  • L6 is - (CH 2) p6 O- in which either, or where k6 is 0 E 61 and E
  • Each 3 is a 1,4-phenylene group, E 62 is trans-1,4-cyclohexylene group).
  • An optical compensation film exhibiting positive uniaxial anisotropy which is obtained by photocuring a coating film of the photopolymerizable liquid crystal composition according to any one of [1] to [9].
  • An optical compensation laminated film comprising an optical compensation film exhibiting negative uniaxial anisotropy and an optical compensation film exhibiting positive uniaxial anisotropy according to [10] above.
  • the optical compensation laminated film according to [11], wherein the optical compensation film exhibiting negative uniaxial anisotropy includes polyimide having an alicyclic ring in the skeleton.
  • a substrate for a liquid crystal device comprising: the electrode substrate according to [13] above; and an alignment film formed on the electrode substrate.
  • a liquid crystal device comprising the liquid crystal substrate according to the above [14], a counter substrate, and a liquid crystal layer sandwiched between the liquid crystal substrate and the counter substrate.
  • the photopolymerizable liquid crystal composition of the present invention can form a positive A plate having good sputtering resistance and good adhesion to the negative C plate, and an optical compensation film comprising the positive A plate.
  • the optical compensation laminated film comprising the laminate of the positive A plate and the negative C plate of the present invention has good sputter resistance and adhesion between the negative C plate and the positive A plate.
  • the provided electrode substrate, liquid crystal device substrate, and liquid crystal device have good optical characteristics and adhesion between films, and have an optical compensation laminated film in the liquid crystal cell, so that the thickness and cost can be reduced. .
  • FIG. 1 is an exploded schematic cross-sectional view of a liquid crystal device according to an embodiment of the present invention. It is an exploded model sectional view showing an example of a design change. It is a schematic cross section which shows the structure of an optical compensation laminated film.
  • the group represented by the formula (x) may be simply referred to as a group (x).
  • the compound represented by the formula (y) may be simply referred to as the compound (y).
  • the expressions (x) and (y) represent arbitrary expressions.
  • a plane parallel to the film surface of the optical compensation laminated film is defined as an xy plane
  • a film thickness direction is defined as a z direction
  • refractive indexes in the x direction, the y direction, and the z direction are represented as nx
  • nx ny> nz.
  • nx> ny nz.
  • composition (Y) is a material for forming an optical compensation film (positive A plate) exhibiting positive uniaxial anisotropy.
  • the composition (Y) includes a monofunctional photopolymerizable liquid crystal (A) containing one photopolymerizable reactive group and a bifunctional photopolymerizable liquid crystal (B) containing two photopolymerizable reactive groups.
  • composition (Y) of the present invention has an optical compensation film (positive A plate) exhibiting positive uniaxial anisotropy on an optical compensation film (negative C plate) exhibiting negative uniaxial anisotropy that functions as an alignment film.
  • optical compensation film positive A plate
  • negative C plate negative uniaxial anisotropy that functions as an alignment film.
  • the monofunctional photopolymerizable liquid crystal (A) is preferably a compound represented by the following formula (1-1), (1-2) or (1-3). These compounds are described in Patent Documents 3 to 5 listed in the section of “Background Art”, and details of preferred embodiments and specific examples can be referred to.
  • these monofunctional photopolymerizable liquid crystals (A) as positive A plate materials, they have heat resistance against the liquid crystal device manufacturing process temperature after film formation. For example, it has heat resistance against heat treatment at about 230 ° C. when forming the polyimide alignment film.
  • R 11 represents a hydrogen atom or a methyl group, and preferably a hydrogen atom.
  • R 11 is a hydrogen atom, it is preferable because the photopolymerization reaction of the composition (Y) proceeds rapidly.
  • R 12 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
  • R 12 is preferably an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms. Since the temperature range in which the compound (1-1) exhibits liquid crystallinity can be widened, R 12 preferably has a linear structure.
  • Y 1 is —COO— or —OCO—.
  • -OCO- is preferable in that the melting point (T m ) can be lowered, and -COO- is preferable in that a large ⁇ n can be expressed when an optical compensation film is formed.
  • ⁇ n is an anisotropic refractive index.
  • m1 is 0 or 1, preferably 0 when Y 1 is —COO—, and preferably 1 when Y 1 is —OCO—.
  • E 11 and E 12 are each independently a 1,4-phenylene group (hereinafter represented by Ph) or a trans-1,4-cyclohexylene group (hereinafter represented by Cy).
  • Ph 1,4-phenylene groups
  • Cy trans-1,4-cyclohexylene group
  • the compound (1-1) preferably has at least one 1,4-phenylene group (Ph).
  • E 11 is preferably a 1,4-phenylene group (Ph)
  • m 1, at least one of E 11 and E 12 is a 1,4-phenylene group (Ph). Is preferred.
  • the 1,4-phenylene group (Ph) and the trans-1,4-cyclohexylene group (Cy) in the compound (1-1) may be an unsubstituted group, and are bonded to carbon atoms in the group.
  • the hydrogen atom may be a group substituted with a fluorine atom, a chlorine atom or a methyl group, and an unsubstituted group is preferred.
  • the compound (1-1) include the following compounds. Of these, compounds (1-1Aa2) to (1-1Aa6), (1-1Ab2) to (1-1Ab6), (1-1Ac2) to compound (1-1Ac6) are preferred, and compound (1-1Aa2) To (1-1Aa6) and (1-1Ac2) to (1-1Ac6) are particularly preferred.
  • compounds (1-1Aa2) to (1-1Aa6), (1-1Ab2) to (1-1Ab6), (1-1Ac2) to compound (1-1Ac6) are particularly preferred.
  • compound (1-1Aa2) To (1-1Aa6) and (1-1Ac2) to (1-1Ac6) are particularly preferred.
  • a structurally isomeric group is present in the alkyl group in the following formula, all the groups are included, and a linear alkyl group is preferred.
  • R 21 represents a hydrogen atom or a methyl group, preferably a hydrogen atom. This is the same as in the case of R 11 of the compound (1-1).
  • R 22 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a fluorine atom. As a result, the melting point (T m ) of the composition (Y) (that is, the phase transition point of the crystal phase-nematic phase) can be lowered.
  • R 22 is preferably an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms or a fluorine atom.
  • R 22 preferably has a linear structure because the temperature range in which the compound (1-2) exhibits liquid crystallinity can be widened.
  • L2 is — (CH 2 ) p2 O— or — (CH 2 ) q2 — (wherein p2 and q2 are each independently an integer of 2 to 8), and — (CH 2 ) p2 O— is preferable.
  • L2 is a group having a polymethylene group such as — (CH 2 ) p2 O— and — (CH 2 ) q2 —. In this case, a decrease in ⁇ n value before and after the polymerization can be suppressed.
  • E 21 is a 1,4-phenylene group (Ph), and E 22 , E 23 and E 24 are each independently a 1,4-phenylene group (Ph) or a trans-1,4-cyclohexylene group (Cy ).
  • Compound (1-2) has four ring groups, and at least one of E 22 and E 23 is Cy. At least one of E 22 , E 23 and E 24 is preferably Ph. When a plurality of Phs are included, the value of ⁇ n can be increased, and therefore it is preferable that two Phs are adjacent to each other.
  • the structure of “E 21 -E 22 -E 23 -E 24 ” includes “Ph-Ph-Cy-Ph”, “Ph-Cy-Ph-Ph”, “Ph-Ph-Cy-Cy”, “Ph”. -Cy-Cy-Ph ",” Ph-Cy-Ph-Cy "and” Ph-Cy-Cy-Cy ". Of these, “Ph-Cy-Ph-Ph”, “Ph-Ph-Cy-Cy”, and “Ph-Ph-Cy-Ph” are preferable in that ⁇ n of the compound (1-2) can be increased. . This facilitates the preparation of a composition (Y) exhibiting a large ⁇ n.
  • CH 2 CR 21 -COO-L2 -Ph-Ph-Cy-Cy-R 22;
  • (1-2C) compounds in which R 21 is a hydrogen atom and R 22 is a linear alkyl group having 2 to 6 carbon atoms or a fluorine atom are preferred, and -L2- is — (CH 2 ) p2 O— (p2 Is preferably an integer of 4 to 6.) is particularly preferred.
  • the 1,4-phenylene group (Ph) and trans-1,4-cyclohexylene group (Cy) in E 21 to E 24 are such that a hydrogen atom bonded to a carbon atom in the group is a fluorine atom, a chlorine atom or a methyl atom. It may be substituted with a group.
  • the 1,4-phenylene group (Ph) is preferably an unsubstituted group, a group substituted with one fluorine atom, or a group substituted with one methyl group.
  • the position of the substituent is preferably the 2-position or the 3-position.
  • the trans-1,4-cyclohexylene group (Cy) is preferably an unsubstituted group.
  • the following compounds are preferred, and the compounds (1-2A-1), (1-2A-3), (1-2A-5), (1-2B-1), (1 -B-3) to (1-2B-5), (1-2C-1), and (1-2C-2) are particularly preferable.
  • R 31 represents a hydrogen atom or a methyl group, and preferably a hydrogen atom. This is the same as in the case of R 11 of the compound (1-1).
  • R 32 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. This is the same as in the case of R 12 of the compound (1-1).
  • L3 is — (CH 2 ) p3 O—, —Cy—COO—, or —Cy—OCO— (wherein p3 is an integer of 2 to 8).
  • k3 is 0 or 1, and 1 is preferable.
  • E 31 , E 32 and E 33 are each independently a 1,4-phenylene group (Ph) or a trans-1,4-cyclohexylene group (Cy). However, at least one of E 31 , E 32 and E 33 is a trans-1,4-cyclohexylene group (Cy).
  • E 31 is a trans-1,4-cyclohexylene group (Cy)
  • L3 is — (CH 2 ) p3 O—, or k is 0
  • E 31 and E 33 is a 1,4-phenylene group (Ph)
  • E 32 is a trans-1,4-cyclohexylene group (Cy).
  • the bifunctional photopolymerizable liquid crystal (B) is preferably a compound represented by the following formula (2-1), (2-2) or (2-3). These compounds correspond to the compounds (1-1), (1-2) and (1-3) which are examples of the monofunctional photopolymerizable liquid crystal (A).
  • R 41 and R 42 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and are the same as R 11 in compound (1-1).
  • Y 4 represents —OCO— or —COO— and is the same as Y 1 in the compound (1-1).
  • m4 and n4 are each independently 0 or 1, and are the same as m1 in the compound (1-1).
  • E 41 and E 42 are each independently a 1,4-phenylene group (Ph) or a trans-1,4-cyclohexylene group (Cy), and are the same as E 11 and E 12 in the compound (1-1) It is.
  • a hydrogen atom in the group may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom or a methyl group.
  • R 51 and R 52 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and are the same as R 21 in the compound (1-2).
  • k5 and n5 are each independently 0 or 1, and are the same as k2 in the compound (1-2).
  • L5 and M5 are each independently — (CH 2 ) p5 O— or — (CH 2 ) q5 — (wherein p5 and q5 are each independently an integer of 2 to 8), and the compound (1-2) Same as L2 in the middle.
  • E 51 represents a 1,4-phenylene group (Ph), which is the same as E 21 in the compound (1-2).
  • E 52 , E 53 and E 54 are each independently 1,4-phenylene group (Ph) or trans-1,4-cyclohexylene group (Cy), and at least one of E 52 and E 53 is trans- 1,4-cyclohexylene group (Cy). These are the same as E 22 , E 23 and E 24 in the compound (1-2).
  • a hydrogen atom bonded to a carbon atom in the group is substituted with a fluorine atom, a chlorine atom or a methyl group. It may be.
  • R 61 and R 62 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and are the same as R 31 in compound (1-3).
  • k6 and n6 are each independently 0 or 1, and are the same as k3 in the compound (1-3).
  • L6 and M6 are each independently — (CH 2 ) p6 O—, —Cy—COO— or —Cy—OCO— (wherein p6 is an integer of 2 to 8), and the compound (1-3) The same as L3.
  • E 61 , E 62 and E 63 are each independently 1,4-phenylene group (Ph) or trans-1,4-cyclohexylene group (Cy) (provided that at least one of E 61 , E 62 and E 63 is a trans-1,4-cyclohexylene group (Cy), and, E 61 when L6 is -Cy-OCO- is trans-1,4-cyclohexylene group (Cy), L6 is -
  • Each of E 61 and E 63 is a 1,4-phenylene group (Ph) when (CH 2 ) p6 O— or k6 is 0, and E 62 is trans-1,4-cyclohexylene. Group (Cy)).
  • the mass ratio of the monofunctional photopolymerizable liquid crystal (A) and the bifunctional photopolymerizable liquid crystal (B) in the composition (Y) is preferably 95/5 to 30/70, particularly preferably 70/30 to 30/70. .
  • the composition (Y) is a known photopolymerization initiator (C), a known surfactant (D), a known Solvent (E) or other optional ingredients can be included.
  • Examples of the photopolymerization initiator (C) include oxime esters, acetophenones, benzophenones, acylphosphine oxides, benzoins, benzyls, Michler ketones, benzoin alkyl ethers, benzyl dimethyl ketals, etc. 1 type or 2 types or more can be suitably selected and used.
  • oxime esters examples include 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (ortho-benzoyloxime)], ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]-, 1- (ortho-acetyloxime).
  • Acetophenones include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl)- Butanone-12- (dimethylamino) -2-[(4-methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone, 2-hydroxy-1- ⁇ 4- [4- (2-Hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] phenyl ⁇ -2-methyl-propan-1-one, 2-methyl-1- (4-methylthiophenyl)- -Morpholinopropan-1-one, 2-hydroxy-1- ⁇ 4- [
  • Acylphosphine oxides include 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -diphenyl-phosphine oxide, and the like.
  • Surfactants (D) include sodium lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, triethanolamine lauryl sulfate, polyoxyethylene alkyl ether sulfate, alkyl ether phosphate, sodium oleyl succinate, potassium myristate, potassium coconut oil fatty acid, sodium Anionic surfactants such as lauroyl sarcosinate; Nonionic surfactants such as polyethylene glycol monolaurate, sorbitan stearate, glyceryl myristate, glyceryl dioleate, sorbitan stearate, sorbitan oleate; Chaotic surfactants such as stearyltrimethylammonium chloride, behenyltrimethylammonium chloride, stearyldimethylbenzylammonium chloride, cetyltrimethylammonium chloride; Amphoteric surfactants such as alkylbetaines such as laurylbetaine, alkyls
  • Examples of the solvent (E) include cyclohexanone, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, 1-methoxy-2-propyl acetate, diethylene glycol dimethyl ether, ethylbenzene, ethylene glycol diethyl ether, xylene, ethyl cellosolve, methyl-n amyl ketone, propylene glycol monomethyl ether, Examples include toluene, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, and isobutyl ketone. Any of these solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • antioxidants include antioxidants, ultraviolet absorbers, silane coupling agents, light stabilizers and the like.
  • the total amount other than the solvent (E) in the composition (Y) is 100% by mass
  • the total of the monofunctional photopolymerizable liquid crystal (A) and the bifunctional photopolymerizable liquid crystal (B) in the composition (Y) is preferably 80% by mass or more and less than 100% by mass, and particularly preferably 90% by mass or more and less than 100% by mass.
  • optical compensation film is an optical compensation film (positive A plate) exhibiting positive uniaxial anisotropy formed by photocuring the coating film of the photopolymerizable liquid crystal composition of the present invention.
  • the process of producing the optical compensation film will be described in the following optical compensation laminated film formation.
  • optical compensation laminated film comprises an optical compensation film exhibiting negative uniaxial anisotropy (negative C plate) and an optical compensation film exhibiting positive uniaxial anisotropy of the present invention described above (positive A plate). Obtained by lamination.
  • the order in which the optical compensation films are laminated is not limited.
  • An alignment film may be provided between the negative C plate and the positive A plate. That is, the optical compensation film of the present invention can form an optical compensation laminated film in any of the forms (ii) to (iv) described above. Among these, from the viewpoint of thinning the optical compensation laminated film, the form (iv), that is, the form in which the positive A plate is laminated directly on the negative C plate having orientation is preferable.
  • composition (X) preferably includes polyimide (PI) or a precursor thereof, polyamic acid (PAA). . It is preferable that the composition (X) contains polyamic acid (PAA) because birefringence in the thickness direction is exhibited during thermal imidization.
  • the polyimide film basically has orientation. Therefore, it is preferable to select a material that forms a negative C plate, that is, exhibits birefringence in the thickness direction, among polyimide (PI) or polyamic acid (PAA) for forming an alignment film of a liquid crystal device.
  • Polyimide is obtained by a polymerization reaction between an acid anhydride and a diamine. From the viewpoint of improving the translucency of polyimide, it is preferable to have an alicyclic ring in the skeleton. In this case, what has an alicyclic ring in the skeleton may be selected as the acid anhydride or diamine.
  • the acid anhydride When the acid anhydride has an alicyclic ring, the acid anhydride includes 1,2,3,4-butanetetracarboxylic dianhydride, 1,3-dimethyl-1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid Dianhydride, 1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 2,3,5-tricarboxycyclopentylacetic acid dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride 3,3 ′, 4,4′-dicyclohexanetetracarboxylic dianhydride and the like.
  • the diamine examples include 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine and p-phenylenediamine.
  • diamine has an alicyclic ring
  • acid anhydride 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride
  • examples include 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride.
  • examples of the diamine include trans-1,4-diaminocyclohexane, cis-1,4-diaminocyclohexane, 4,4′-diamino-1, 1′-bicyclohexanoxane and the like.
  • composition (X) may contain one or more known solvents, or one or more other optional components.
  • the content of polyimide (PI) or polyamic acid (PAA) is preferably 10 to 30% by mass and more preferably 10 to 15% by mass with respect to the entire composition (X).
  • the process for forming the negative C plate having orientation is, for example, as follows.
  • a step of removing the solvent in the first coating film by heating drying (pre-baking) at about 150 ° C., drying under reduced pressure, or drying under reduced pressure (S2); Baking (post-baking) the polyamic acid in the coating film at about 230 ° C. to generate a polyimide film (S3);
  • a step (S4) of performing a rubbing process on the polyimide film is, for example, as follows.
  • a step of removing the solvent in the first coating film by heating drying (pre-
  • the formation process of the positive A plate is, for example, as follows.
  • the photopolymerizable liquid crystal composition (Y) of the present invention including the monofunctional photopolymerizable liquid crystal (A) and the bifunctional photopolymerizable liquid crystal (B) is applied, and A step (S5) of forming a coating film of 2, Removing the solvent in the second coating film by heating drying (pre-baking) at about 80 ° C., drying under reduced pressure, or drying under reduced pressure (S6); Irradiating the second coating film with light such as ultraviolet light (UV) to photopolymerize the photopolymerizable liquid crystals (A) and (B) (S7).
  • pre-baking heating drying
  • S6 drying under reduced pressure
  • Irradiating the second coating film with light such as ultraviolet light (UV)
  • the wavelength of the irradiation light is 180 to 450 nm, preferably 250 to 400 nm, and the irradiation amount is 500 to 30000 mJ /. cm 2 , preferably 1000 to 10,000 mJ / cm 2 .
  • the optical compensation laminated film of the present invention is suitable for a VA (Vertical Alignment) mode liquid crystal device.
  • the retardation (Rth) that is an index of retardation in the z direction is preferably 100 to 500 nm, and particularly preferably 200 to 300 nm.
  • the retardation Rd which is an index of retardation in the xy plane, is preferably more than 0 nm and not more than 100 nm, and particularly preferably 40 to 60 nm.
  • Rth P ⁇ da.
  • da is the thickness of the negative C plate
  • P ((nx + ny) / 2 ⁇ nz).
  • Rd (nx ⁇ ny) ⁇ db.
  • db is the thickness of the positive A plate.
  • the liquid crystal device can be thinned.
  • the alignment film is unnecessary in the optical compensation laminated film, so that the thickness can be further reduced. Figured. Further, if the number of films is small, the number of processes is reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the thickness, da, and db of the negative C plate and the positive A plate can all be less than 10 ⁇ m, and further can be 5 ⁇ m or less. In particular, 0.1 to 4.5 ⁇ m is preferable. Therefore, the thickness d of the optical compensation laminated film can be less than 20 ⁇ m, and further can be 10 ⁇ m or less.
  • the average transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and further preferably 86 to 92%.
  • the “average transmittance” is a value measured according to JISK 7361-1.
  • the liquid crystal device according to one embodiment of the present invention is a VA mode color transmission type TFT liquid crystal device. This embodiment is also applicable to a monochrome liquid crystal device. The present embodiment can also be applied to a reflective or transflective liquid crystal device. The present embodiment can also be applied to other active matrix types such as TFD liquid crystal devices or passive matrix types.
  • the liquid crystal device 1 of the present embodiment includes a liquid crystal cell 1A, polarizers 51 and 52 attached to the outside thereof, and a backlight BL.
  • the liquid crystal cell 1 includes a color filter substrate 10, a TFT substrate 20 that is a counter substrate, and a liquid crystal layer 30 that is sandwiched between the pair of substrates.
  • the color filter substrate (electrode substrate and liquid crystal device substrate) 10 includes a translucent substrate 11, a black matrix layer BM, a color filter layer CF, and an optical compensation laminated film 12 that are sequentially laminated on the liquid crystal layer 30 side.
  • An electrode 13 and an alignment film 14 are provided.
  • the TFT substrate 20 includes a pixel electrode substrate 21 in which a plurality of pixel electrodes and a plurality of TFTs (thin film transistors) which are switching elements of the pixel electrodes are formed in a matrix on the liquid crystal layer 30 side of the translucent substrate, And an alignment film 22 formed on the liquid crystal layer 30 side.
  • a translucent substrate used for the color filter substrate 10 and the TFT substrate 20 a glass substrate is preferable.
  • a light-transmitting conductive material such as ITO (indium tin oxide) is used as a material for the common electrode 13 and the pixel electrode.
  • the black matrix layer BM is a light shielding layer that shields light between adjacent dots.
  • the optical compensation laminated film 12 is the above-described optical compensation laminated film of the present invention, and is a laminated film of a negative C plate 12A and a positive A plate 12B as shown in FIG.
  • the common electrode 13 is formed immediately above the optical compensation laminated film 12, and the alignment film 14 is formed thereon.
  • the design of the laminated structure of the color filter substrate 10 can be changed as appropriate.
  • the optical compensation laminated film 12, the black matrix layer BM, the color filter layer CF, The common electrode 13 and the alignment film 14 may be sequentially provided.
  • the color filter substrate (electrode substrate, liquid crystal device substrate) 10 and the liquid crystal device 1 of the present embodiment have good optical characteristics and adhesion between films. Since the color filter substrate 10 and the liquid crystal device 1 according to the present embodiment include the optical compensation laminated film 12 in the liquid crystal cell 1A, the thickness and cost can be reduced.
  • Example 11 is an example and Example 21 is a comparative example.
  • the solvent (E1) (cyclopentanone) was added and mixed, and the total of components (A1), (A2), (B1), (C1), and (D1) with respect to the entire coating solution (100% by mass) A solution having a concentration of 15% by mass was obtained. This was filtered with a filter having an opening diameter of 0.5 ⁇ m to obtain a coating solution (Y1).
  • This coating solution was applied onto a glass substrate with a spin coater (3000 rpm, 30 sec), and dried on a hot plate at 90 ° C. for 2 minutes. Further, after heating at 230 ° C. for 30 minutes, a rubbing treatment was performed to produce a negative C plate (NCP1) having an alignment film function.
  • the film thickness was 3.1 ⁇ m
  • the birefringence P at 589 nm in the thickness direction was 0.090
  • Rth 279 nm.
  • Example 11 On the negative C plate (NCP1), the coating solution (Y1) was applied with a spin coater and dried at 80 ° C. for 2 minutes to adjust the orientation. Thereafter, ultraviolet rays were irradiated for 30 seconds from the direction perpendicular to the substrate surface, and the coating film was cured.
  • the illuminance of the high-pressure mercury lamp used for photocuring was 40 mW / cm 2 at a wavelength of 365 nm. Further, by baking at a temperature of 230 ° C. for 30 minutes, an optical compensation laminated film was obtained.
  • Example 21 An optical compensation laminated film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the coating solution (Z1) was used instead of the coating solution (Y1).
  • Table 1 shows main production conditions and evaluation results in the above examples. In Table 1,% is mass%.
  • Example 11 where the monofunctional photopolymerizable liquid crystal (A) and the bifunctional photopolymerizable liquid crystal (B) were used in combination as the photopolymerizable liquid crystal of the positive A plate, there was no deposit on the adhesive tape in the tape peeling test, and negative C The adhesion between the plate and the positive A plate was good.
  • Example 21 in which only the bifunctional photopolymerizable liquid crystal (B) was used as the photopolymerizable liquid crystal of the positive A plate, deposits were observed on the adhesive tape in the tape peeling test, and the adhesion between the negative C plate and the positive A plate was Was bad.
  • An optical compensation film and an optical compensation laminated film obtained from the photopolymerizable liquid crystal composition of the present invention have good sputtering resistance, heat resistance and adhesion, are low in cost, have excellent optical properties, and are thin electrode substrates. It can be used as a substrate for a liquid crystal device and a liquid crystal device.
  • BM black matrix
  • CF color filter
  • BL backlight.

Abstract

 耐スパッタ性、耐熱性、およびネガティブCプレートとの密着性が良好なポジティブAプレートを形成できる光重合性液晶組成物、これを用いた光学補償膜、光学補償積層膜、電極基板、液晶装置用基板および液晶装置の提供。 正の一軸異方性を示す光学補償膜形成用であり、1つの光重合反応性基を有する単官能光重合性液晶(A)と、2つの光重合反応性基を有する二官能光重合性液晶(B)とを含む光重合性液晶組成物。光学補償積層膜12は、負の一軸異方性を示す光学補償膜12Aと、上記組成物を用いて製造された正の一軸異方性を示す光学補償膜12Bとを備える。

Description

光重合性液晶組成物、光学補償膜、光学補償積層膜、電極基板、液晶装置用基板および液晶装置
 本発明は、光重合性液晶組成物、ならびに、該光重合性液晶組成物を用いた光学補償膜、光学補償積層膜、電極基板、液晶装置用基板および液晶装置に関する。
 液晶装置には、視野角の拡大等のために、複屈折性を有して光の位相を制御する光学補償フィルム(位相差フィルムとも呼ばれる)が用いられる。
 従来、上記光学補償フィルムおよび偏光フィルムは、液晶セルに対して外付けが一般的であり、光学補償フィルムの厚みは50~150μm程度である。
 近年、液晶セルの内部に光学補償積層膜を設けることで、液晶装置およびこれが搭載される電子機器の薄型化が検討されている。
 光学補償積層膜の形態としては、
 ポリイミド等の配向膜上に二軸プレートが積層された光学補償積層膜(i)、
 ポリイミド等の配向膜上に、正の一軸異方性を示す光学補償膜(以下、ポジティブAプレートともいう)と負の一軸異方性を示す光学補償膜(以下、ネガティブCプレートともいう)とが順次積層された光学補償積層膜(ii)、
 ネガティブCプレート上に配向膜を介してポジティブAプレートが積層された光学補償積層膜(iii)、
 および配向膜として機能するネガティブCプレート上にポジティブAプレートが直接積層された光学補償積層膜(iv)等が挙げられる。
 特許文献1および2には、上記の光学補償積層膜(iii)または(iv)を備えた液晶装置用基板が開示されている。
 特許文献1の実施例1および2では、基板上にポリエステルを塗布し、得られた塗布膜に対して加熱乾燥および焼成を行った後、ラビング処理を実施して、配向膜としての機能を有するネガティブCプレートを形成している。その後、ネガティブCプレート上にビフェニル系光重合性液晶を塗布し、加熱乾燥した後、光重合を実施して、ポジティブAプレートを形成している(段落0025および0026)。
 特許文献1の実施例1および2ではいずれも、ポジティブAプレート用材料の光重合性液晶として、1種のみの光重合性液晶が用いられている。
 特許文献2の実施例8では、基板上にポリイミドを塗布し、得られた塗布膜に対して加熱乾燥および焼成を行って、ネガティブCプレートを形成している。このネガティブCプレート上に配向膜を形成し、ラビング処理を実施した後、二官能光重合性液晶を塗布し、乾燥した後、光重合を実施して、ポジティブAプレートを形成している(段落0098~0100)。
 特許文献2の実施例1~12ではいずれも、ポジティブAプレート用材料の光重合性液晶として、二官能光重合性液晶のみが用いられている。
日本特開2010-230823号公報 日本特開2009-223304号公報 日本特許4725516号公報 日本特許4998269号公報 日本特許5012020号公報
 液晶セルの内部に光学補償積層膜を設ける場合、成膜後の製造プロセスにおいて、光学補償積層膜が劣化しない、またはその光学特性が変化しないことが求められる。例えば、光学補償積層膜の直上にスパッタ法によりITO(インジウム錫酸化物)等の電極が形成される場合がある。この場合、光学補償積層膜には、直上層をスパッタ成膜しても、クラックが生じず、光学特性が変化しない耐スパッタ性が必要である。
 また、配向膜として機能するネガティブCプレート上にポジティブAプレートが直接積層された光学補償積層膜(iv)では、膜同士の密着性が良好であることも必要である。
 本発明者が検討したところ、特許文献1および2に記載のようにポジティブAプレート材料として1種類のみの光重合性液晶を用いる場合、耐スパッタ性、およびネガティブCプレートとの密着性が良好なポジティブAプレートが得られないことが分かった。
 本発明は、耐スパッタ性、およびネガティブCプレートとの密着性が良好なポジティブAプレートを形成できる光重合性液晶組成物、並びに該ポジティブAプレートからなる光学補償膜の提供を目的とする。
 さらに、本発明は、耐スパッタ性、およびネガティブCプレートとポジティブAプレートとの密着性が良好な光学補償積層膜の提供と、光学特性が良好で薄型化および低コスト化が可能な電極基板、液晶装置用基板および液晶装置の提供を目的とする。
 本発明は、以下[1]~[15]の構成を有する、光重合性液晶組成物、光学補償膜、光学補償積層膜、電極基板、液晶装置用基板および液晶装置を提供する。
[1]正の一軸異方性を示す光学補償膜形成用の光重合性液晶組成物であって、
 1つの光重合反応性基を有する単官能光重合性液晶(A)と、2つの光重合反応性基を有する二官能光重合性液晶(B)とを含む、光重合性液晶組成物。
[2]前記単官能光重合性液晶(A)と前記二官能光重合性液晶(B)とを、質量比が95/5~30/70で含有する、上記[1]に記載の光重合性液晶組成物。
[3]単官能光重合性液晶(A)は下式(1-1)で表される、上記[1]または[2]に記載の光重合性液晶組成物。
CH=CR11-COO-(E11m1-Cy-Y-Cy-E12-R12・・・(1-1)
(ただし、R11:水素原子またはメチル基。R12:炭素数1~8のアルキル基。Y:-OCO-または-COO-。m1:0または1。E11およびE12:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基。Cy:トランス-1,4-シクロヘキシレン基。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、基中の水素原子が、フッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。)
[4]単官能光重合性液晶(A)は下式(1-2)で表される、上記[1]または[2]に記載の光重合性液晶組成物。
CH=CR21-COO-(L2)k2-E21-E22-E23-E24-R22・・・(1-2)
(ただし、R21:水素原子またはメチル基。R22:炭素数1~8のアルキル基またはフッ素原子。k2:0または1。L2:-(CH)p2O-または-(CH)q2-(ただし、p2およびq2は、それぞれ独立に2~8の整数。)。E21:1,4-フェニレン基。E22、E23およびE24:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、かつE22およびE23の少なくとも一方はトランス-1,4-シクロヘキシレン基である。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、該基中の炭素原子に結合した水素原子がフッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されていてもよい。)
[5]単官能光重合性液晶(A)は下式(1-3)で表される、上記[1]または[2]に記載の光重合性液晶組成物。
CH=CR31-COO-(L3)k3-E31-E32-E33-R32・・・(1-3)
(ただし、R31:水素原子またはメチル基。R32:炭素数1~8のアルキル基。k3:0または1。L3:-(CHp3O-、-Cy-COO-(Cyはトランス-1,4-シクロヘキシレン基。)、または-Cy-OCO-(ただし、p3は2~8の整数。)。E31、E32およびE33:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(ただし、E31、E32、およびE33の少なくとも1つはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、かつ、L3が-Cy-OCO-である場合のE31はトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、L3が-(CHp3O-であるかまたはk3が0である場合の、E31とE33のそれぞれは1,4-フェニレン基であり、E32はトランス-1,4-シクロヘキシレン基である)。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、該基中の炭素原子に結合した水素原子がフッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。)
[6]二官能光重合性液晶(B)は下式(2)で表される、上記[1]~[5]のいずれかに記載の光重合性液晶組成物。
-Z-A-Z-M-Z-A-Z-Q・・・(2)
(ただし、QおよびQ:それぞれ独立に光重合反応性基。Z、Z、ZおよびZ:それぞれ独立に単結合または二価の連結基。AおよびA:それぞれ独立に炭素原子数2~20のスペーサ基。M:メソゲン基。)
[7]二官能光重合性液晶(B)は下式(2-1)で表される、上記[6]に記載の光重合性液晶組成物。
CH=CR41-COO-(E41m4-Cy-Y-Cy-(E42n4-OOC-CR42=CH・・・(2-1)
(ただし、R41およびR42:それぞれ独立に水素原子またはメチル基。Y:-OCO-または-COO-。m4およびn4:それぞれ独立に0または1。E41およびE42:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基。Cy:トランス-1,4-シクロヘキシレン基。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、基中の水素原子が、フッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。)
[8]二官能光重合性液晶(B)は下式(2-2)で表される、上記[6]に記載の光重合性液晶組成物。
CH=CR51-COO-(L5)k5-E51-E52-E53-E54-(M5)n5-OOC-CR52=CH・・・(2-2)
(ただし、R51およびR52:それぞれ独立に水素原子またはメチル基。k5およびn5:それぞれ独立に0または1。L5およびM5:それぞれ独立に-(CH)p5O-または-(CH)q5-(ただし、p5およびq5はそれぞれ独立に2~8の整数。)。E51:1,4-フェニレン基。E52、E53およびE54:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、かつE52よびE53の少なくとも一方はトランス-1,4-シクロヘキシレン基である。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、該基中の炭素原子に結合した水素原子がフッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されていてもよい。)
[9]二官能光重合性液晶(B)は下式(2-3)で表される、上記[6]に記載の光重合性液晶組成物。
CH=CR61-COO-(L6)k6-E61-E62-E63-(M6)n6-COO-CR62=CH・・・(2-3)
(ただし、R61およびR62:それぞれ独立に水素原子またはメチル基。k6およびn6:それぞれ独立に0または1。L6およびM6:それぞれ独立に-(CHp6O-、-Cy-COO-(Cyはトランス-1,4-シクロヘキシレン基。)、または-Cy-OCO-(ただし、p6は2~8の整数。)。E61、E62およびE63:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(ただし、E61、E62およびE63の少なくとも1つはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、かつ、L6が-Cy-OCO-である場合のE61はトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、L6が-(CHp6O-であるか、またはk6が0である場合のE61とE63のそれぞれは1,4-フェニレン基であり、E62はトランス-1,4-シクロヘキシレン基である)。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、該基中の炭素原子に結合した水素原子がフッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。)
[10]上記[1]~[9]のいずれかに記載の光重合性液晶組成物の塗布膜を光硬化してなる、正の一軸異方性を示す光学補償膜。
[11]負の一軸異方性を示す光学補償膜と、上記[10]に記載の正の一軸異方性を示す光学補償膜とを含む、光学補償積層膜。
[12]前記負の一軸異方性を示す光学補償膜は骨格に脂環を有するポリイミドを含む、上記[11]に記載の光学補償積層膜。
[13]基板上に、上記[12]に記載の光学補償積層膜と、当該光学補償積層膜上に形成された電極とを有する、電極基板。
[14]上記[13]に記載の電極基板と、当該電極基板上に形成された配向膜とを有する、液晶装置用基板。
[15]上記[14]に記載の液晶用基板と、対向基板と、当該液晶用基板および対向基板に挟持された液晶層とを有する、液晶装置。
 本発明の光重合性液晶組成物は、耐スパッタ性、およびネガティブCプレートとの密着性が良好なポジティブAプレート、該ポジティブAプレートからなる光学補償膜の形成が可能である。
 また、本発明のポジティブAプレートとネガティブCプレートとの積層からなる光学補償積層膜は、耐スパッタ性、およびネガティブCプレートとポジティブAプレートとの密着性が良好であり、該光学補償積層膜を備えた電極基板、液晶装置用基板および液晶装置は、光学特性および膜同士の密着性が良好で、液晶セル内に光学補償積層膜を備えているので、薄型化および低コスト化が可能である。
本発明に係る一実施形態の液晶装置の分解模式断面図である。 設計変更例を示す分解模式断面図である。 光学補償積層膜の構造を示す模式断面図である。
 本明細書において、式(x)で表される基を、単に基(x)と記載することがある。
 本明細書において、式(y)で表される化合物を、単に化合物(y)と記載することがある。
 ここで、式(x)、および式(y)は、任意の式を示している。
 また、本明細書において、光学補償積層膜の膜面に平行な面をx-y平面とし、膜厚方向をz方向とし、x方向、y方向、およびz方向の屈折率をそれぞれ、nx、ny、およびnzとする。
 ネガティブCプレートでは、nx=ny>nzである。
 ポジティブAプレートでは、nx>ny=nzである。
 以下、本発明の実施の形態を説明する。
本明細書において特に説明のない場合、「%」は質量%を表す。
[光重合性液晶組成物]
 本発明の光重合性液晶組成物(以下、組成物(Y)ということもある。)は、正の一軸異方性を示す光学補償膜(ポジティブAプレート)形成用の材料である。
 組成物(Y)は、1つの光重合反応性基を含む単官能光重合性液晶(A)と、2つの光重合反応性基を含む二官能光重合性液晶(B)とを含む。
 本発明の組成物(Y)は、配向膜として機能する負の一軸異方性を示す光学補償膜(ネガティブCプレート)上に、正の一軸異方性を示す光学補償膜(ポジティブAプレート)が積層された光学補償積層膜の作製に好適に使用できる。
 単官能光重合性液晶(A)のみを用いてポジティブAプレートを形成する場合、直上にスパッタ法によりITO等の電極を形成すると、ポジティブAプレートにクラックが発生し、または光学特性が変化する恐れがある。
 二官能光重合性液晶(B)のみを用いてポジティブAプレートを形成する場合、配向膜として機能するネガティブCプレートとポジティブAプレートとの密着性が悪く、製造工程において、膜が剥離する恐れがある。
 これに対し、単官能光重合性液晶(A)と二官能光重合性液晶(B)とを併用することで、耐スパッタ性、およびネガティブCプレートとの密着性が良好なポジティブAプレートが得られる。
 単官能光重合性液晶(A)としては、下式(1-1)、(1-2)または(1-3)で表される化合物が好ましい。これら化合物は「背景技術」の項に挙げた特許文献3~5に記載されており、好ましい態様および具体例等の詳細については、これらの特許文献を参照することができる。
 ポジティブAプレート材料として、これらの単官能光重合性液晶(A)を使用することで、膜形成後の液晶装置製造プロセス温度に対して耐熱性を有する。例えば、ポリイミド配向膜形成時の230℃程度の加熱処理に対して、耐熱性を有する。
CH=CR11-COO-(E11m1-Cy-Y-Cy-E12-R12・・・(1-1)
 式(1-1)中、R11は水素原子またはメチル基であり、水素原子が好ましい。R11が水素原子である場合、組成物(Y)の光重合反応が速やかに進行するので好ましい。また、得られる光学補償膜が外部環境(温度等)の影響を受けにくく、レタデーション(retardation)の面内分布が小さい利点もある。
 R12は炭素数1~8のアルキル基である。このことによって組成物(Y)の融点(T)(すなわち、結晶相-ネマチック相の相転移点)を低くできる。R12としては、炭素数2~6のアルキル基が好ましい。化合物(1-1)が液晶性を示す温度範囲を広くできることから、R12は直鎖構造が好ましい。
 Yは-COO-または-OCO-である。融点(T)を低くできる点では-OCO-が好ましく、光学補償膜とした場合に大きなΔnを発現できる点からは、-COO-が好ましい。ここで、Δnは異方性屈折率である。
 m1は0または1であり、Yが-COO-のときには0が好ましく、Yが-OCO-のときには1が好ましい。
 E11およびE12は、それぞれ独立して、1,4-フェニレン基(以下、Phで表す)またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(以下、Cyで表す)である。E11およびE12が1,4-フェニレン基(Ph)である場合は、化合物(1-1)のΔnを大きくできる。よって、大きなΔnを示す組成物(Y)の調製が容易になる。E11およびE12がトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)である場合は、他の化合物との相溶性が良好である。
 化合物(1-1)は、少なくとも1つの1,4-フェニレン基(Ph)を有することが好ましい。m=0である場合、E11は1,4-フェニレン基(Ph)が好ましく、m=1である場合、E11およびE12のうち少なくとも1つは、1,4-フェニレン基(Ph)が好ましい。
 化合物(1-1)における1,4-フェニレン基(Ph)およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)は、非置換の基であってもよく、該基中の炭素原子に結合する水素原子が、フッ素原子、塩素原子、またはメチル基で置換された基であってもよく、非置換の基が好ましい。
 化合物(1-1)としては、R11が水素原子である下記化合物(1-1A)(ただし、式中の記号は前記と同じ意味を示す。)が好ましい。
 CH=CH-COO-(E11m1-Cy-Y-Cy-E12-R12・・・(1-1A)
 化合物(1-1)の具体例としては、下記化合物が挙げられる。これらのうち、化合物(1-1Aa2)~(1-1Aa6)、(1-1Ab2)~(1-1Ab6)、(1-1Ac2)~化合物(1-1Ac6)が好ましく、化合物(1-1Aa2)~(1-1Aa6)、(1-1Ac2)~(1-1Ac6)が特に好ましい。
 ただし、下式中のアルキル基に構造異性の基が存在する場合は、その全ての基を含み、直鎖アルキル基が好ましい。
 CH=CH-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-CH・・・(1-1Aa1)
 CH=CH-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C・・・(1-1Aa2)
 CH=CH-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C・・・(1-1Aa3)
 CH=CH-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C・・・(1-1Aa4)
 CH=CH-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C11・・・(1-1Aa5)
 CH=CH-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C13・・・(1-1Aa6)
 CH=CH-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C15・・・(1-1Aa7)
 CH=CH-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C17・・・(1-1Aa8)
 CH=CH-COO-Cy-COO-Cy-Ph-CH・・・(1-1Ab1)
 CH=CH-COO-Cy-COO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ab2)
 CH=CH-COO-Cy-COO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ab3)
 CH=CH-COO-Cy-COO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ab4)
 CH=CH-COO-Cy-COO-Cy-Ph-C11・・・(1-1Ab5)
 CH=CH-COO-Cy-COO-Cy-Ph-C13・・・(1-1Ab6)
 CH=CH-COO-Cy-COO-Cy-Ph-C15・・・(1-1Ab7)
 CH=CH-COO-Cy-COO-Cy-Ph-C17・・・(1-1Ab8)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-OCO-Cy-Ph-CH・・・(1-1Ac1)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-OCO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ac2)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-OCO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ac3)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-OCO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ac4)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-OCO-Cy-Ph-C11・・・(1-1Ac5)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-OCO-Cy-Ph-C13・・・(1-1Ac6)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-OCO-Cy-Ph-C15・・・(1-1Ac7)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-OCO-Cy-Ph-C17・・・(1-1Ac8)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-COO-Cy-Ph-CH・・・(1-1Ad1)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-COO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ad2)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-COO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ad3)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-COO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ad4)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-COO-Cy-Ph-C11・・・(1-1Ad5)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-COO-Cy-Ph-C13・・・(1-1Ad6)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-COO-Cy-Ph-C15・・・(1-1Ad7)
 CH=CH-COO-Ph-Cy-COO-Cy-Ph-C17・・・(1-1Ad8)
 CH=C(CH)-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-CH・・・(1-1Ba1)
 CH=C(CH)-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ba2)
 CH=C(CH)-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ba3)
 CH=C(CH)-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C・・・(1-1Ba4)
 CH=C(CH)-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C11・・・(1-1Ba5)
 CH=C(CH)-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C13・・・(1-1Ba6)
 CH=C(CH)-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C15・・・(1-1Ba7)
 CH=C(CH)-COO-Cy-OCO-Cy-Ph-C17・・・(1-1Ba8)
CH=CR21-COO-(L2)k2-E21-E22-E23-E24-R22・・・(1-2)
 式(1-2)中、R21は水素原子またはメチル基であり、水素原子が好ましい。これは、化合物(1-1)のR11の場合と同様である。
 R22は炭素数1~8のアルキル基またはフッ素原子である。このことによって組成物(Y)の融点(T)(すなわち、結晶相-ネマチック相の相転移点)を低くできる。R22としては、炭素数2~6のアルキル基またはフッ素原子が好ましい。化合物(1-2)が液晶性を示す温度範囲を広くできることから、R22は直鎖構造であることが好ましい。
 k2は0または1であり、1が好ましい。
 L2は、-(CH)p2O-または-(CH)q2-(ただし、p2およびq2はそれぞれ独立に2~8の整数)であり、-(CH)p2O-が好ましい。
 一般に、重合性液晶を重合させると、重合の前後でΔnの値が低下する傾向があるが、L2が-(CH)p2O-および-(CH)q2-等のポリメチレン基を有する基である場合は、重合の前後におけるΔn値の低下を抑えることができる。
 E21は1,4-フェニレン基(Ph)であり、E22、E23およびE24はそれぞれ独立して、1,4-フェニレン基(Ph)またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)である。
 化合物(1-2)が有する環基の数は4個であり、E22およびE23のうち少なくとも一方はCyである。E22、E23およびE24の少なくとも1つはPhが好ましい。Phを複数個含む場合は、Δnの値を大きくできるので2つのPhが隣接していることが好ましい。
 「E21-E22-E23-E24」の構造としては、「Ph-Ph-Cy-Ph」、「Ph-Cy-Ph-Ph」、「Ph-Ph-Cy-Cy」、「Ph-Cy-Cy-Ph」、「Ph-Cy-Ph-Cy」および「Ph-Cy-Cy-Cy」がある。これらのうちで化合物(1-2)のΔnを大きくできる点からは、「Ph-Cy-Ph-Ph」、「Ph-Ph-Cy-Cy」、「Ph-Ph-Cy-Ph」が好ましい。このことにより大きなΔnを示す組成物(Y)の調製が容易になる。
 化合物(1-2)としては、下記化合物(1-2A)~(1-2C)が好ましい。
 CH=CR21-COO-L2-Ph-Ph-Cy-Cy-R22 ;(1-2A)
 CH=CR21-COO-L2-Ph-Cy-Ph-Ph-R22 ;(1-2B)
 CH=CR21-COO-L2-Ph-Ph-Cy-Ph-R22 ;(1-2C)
 上記化合物のうち、R21が水素原子であり、R22が炭素数2~6の直鎖アルキル基またはフッ素原子である化合物が好ましく、更に-L2-が-(CH)p2O-(p2は4~6の整数が好ましい。)である化合物が特に好ましい。
 E21~E24における1,4-フェニレン基(Ph)およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)は、該基中の炭素原子に結合した水素原子が、フッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されていてもよい。
 1,4-フェニレン基(Ph)は、非置換の基、1個のフッ素原子で置換された基、または1個のメチル基で置換された基が好ましい。1,4-フェニレン基(Ph)がこれらの置換基を有する場合、化合物(1-2)の融点を低くする効果、および粘度を低くする効果がある。置換基の位置は、2位または3位が好ましい。また、トランス-1,4-シクロへキシレン基(Cy)は非置換の基が好ましい。
 化合物(1-2)としては以下に示す化合物が好ましく、化合物(1-2A-1)、(1-2A-3)、(1-2A-5)、(1-2B-1)、(1-2B-3)~(1-2B-5)、(1-2C-1)、(1-2C-2)が特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
CH=CR31-COO-(L3)k3-E31-E32-E33-R32・・・(1-3)
 式(1-3)中、R31は水素原子またはメチル基であり、水素原子が好ましい。これは、化合物(1-1)のR11の場合と同様である。
 R32は炭素数1~8のアルキル基である。これは、化合物(1-1)のR12の場合と同様である。
 L3は、-(CHp3O-、-Cy-COO-、または-Cy-OCO-(ただし、p3は2~8の整数。)である。
 k3は0または1であり、1が好ましい。
 E31、E32およびE33は、それぞれ独立に1,4-フェニレン基(Ph)またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)である。ただし、E31、E32およびE33の少なくとも1つはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)である。L3が-Cy-OCO-である場合のE31はトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)であり、L3が-(CHp3O-であるか、またはkが0である場合のE31とE33のそれぞれは、1,4-フェニレン基(Ph)であり、E32はトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)である。
 二官能光重合性液晶(B)は、下式(2-1)、(2-2)または(2-3)で表される化合物が好ましい。
 これら化合物は、単官能光重合性液晶(A)の例である化合物(1-1)、(1-2)および(1-3)にそれぞれ対応している。
CH=CR41-COO-(E41m4-Cy-Y-Cy-(E42n4-OOC-CR42=CH・・・(2-1)
 式(2-1)中、R41およびR42は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、化合物(1-1)中のR11と同様である。
 Yは-OCO-または-COO-であり、化合物(1-1)中のYと同様である。m4およびn4はそれぞれ独立に0または1であり、化合物(1-1)中のm1と同様である。
 E41およびE42は、それぞれ独立に1,4-フェニレン基(Ph)またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)であり、化合物(1-1)中のE11およびE12と同様である。
 前記の1,4-フェニレン基(Ph)およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)は、基中の水素原子が、フッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。
CH=CR51-COO-(L5)k5-E51-E52-E53-E54-(M5)n5-OOC-CR52=CH・・・(2-2)
 式(2-2)中、R51およびR52は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、化合物(1-2)中のR21と同様である。
 k5およびn5は、それぞれ独立に0または1であり、化合物(1-2)中のk2と同様である。
 L5およびM5は、それぞれ独立に-(CH)p5O-または-(CH)q5-(ただし、p5およびq5はそれぞれ独立に2~8の整数。)であり、化合物(1-2)中のL2と同様である。
 E51は1,4-フェニレン基(Ph)であり、化合物(1-2)中のE21と同様である。
 E52、E53およびE54は、それぞれ独立に1,4-フェニレン基(Ph)またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)であり、かつE52よびE53の少なくとも一方はトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)である。これらは、化合物(1-2)中のE22、E23およびE24と同様である。
 前記の1,4-フェニレン基(Ph)およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)は、該基中の炭素原子に結合した水素原子が、フッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されていてもよい。
CH=CR61-COO-(L6)k6-E61-E62-E63-(M6)n6-COO-CR62=CH・・・(2-3)
 式(2-3)中、R61およびR62は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基であり、化合物(1-3)中のR31と同様である。
 k6およびn6はそれぞれ独立に0または1であり、化合物(1-3)中のk3と同様である。
 L6およびM6は、それぞれ独立に-(CHp6O-、-Cy-COO-または-Cy-OCO-(ただし、p6は2~8の整数。)であり、化合物(1-3)中のL3と同様である。
 E61、E62およびE63は、それぞれ独立に1,4-フェニレン基(Ph)またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)(ただし、E61、E62およびE63の少なくとも1つはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)であり、かつ、L6が-Cy-OCO-である場合のE61はトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)であり、L6が-(CHp6O-であるかまたはk6が0である場合の、E61とE63のそれぞれは1,4-フェニレン基(Ph)であり、E62はトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)である)。これらは、化合物(1-3)中のE31、E32およびE33と同様である。
 前記の1,4-フェニレン基(Ph)およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基(Cy)は、該基中の炭素原子に結合した水素原子が、フッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。
 組成物(Y)における単官能光重合性液晶(A)と二官能光重合性液晶(B)の質量比は、95/5~30/70が好ましく、70/30~30/70が特に好ましい。
 組成物(Y)は、単官能光重合性液晶(A)と二官能光重合性液晶(B)以外に、公知の光重合開始剤(C)、公知の界面活性剤(D)、公知の溶媒(E)または他の任意成分を含有できる。
 光重合開始剤(C)としては、オキシムエステル類、アセトフェノン類ベンゾフェノン類、アシルホスフィンオキサイド類、ベンゾイン類、ベンジル類、ミヒラーケトン類、ベンゾインアルキルエーテル類、ベンジルジメチルケタール類等を挙げることができ、上記から1種または2種以上を適宜選択して使用できる。
 オキシムエステル類としては、1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(オルト-ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(オルト-アセチルオキシム)が挙げられる。
 アセトフェノン類としては、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-12-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン、2-ヒロドキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン等が挙げられる。
 アシルホスフィンオキサイド類としては、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-ジフェニル-ホスフィンオキサイド等が挙げられる。
 界面活性剤(D)としては、ラウリル硫酸ソーダ、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルエーテルホスフェート、ナトリウムオレイルスクシネート、ミリスチン酸カリウム、ヤシ油脂肪酸カリウム、ナトリウムラウロイルサルコシネート等のアニオン性界面活性剤;
 ポリエチレングリコールモノラウレート、ステアリン酸ソルビタン、ミリスチン酸グリセリル、ジオレイン酸グリセリル、ソルビタンステアレート、ソルビタンオレエート等のノニオン性界面活性剤;
 ステアリルトリメチルアンモニウムクロリド、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩化ステアリルジメチルベンジルアンモニウム、セチルトリメチルアンモニウムクロリド等のカオチン性界面活性剤;
 ラウリルベタイン、アルキルスルホベタイン、コカミドプロピルベタイン、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン、ラウロイルサルコシンナトリウム、ココアンホ酢酸ナトリウム等の両性界面活性剤;
 BYK-361、BYK-306、BYK-307(ビックケミージャパン社製)、フロラードFC430(住友スリーエム社製)、メガファックF171,R08(大日本インキ化学工業社製)等の界面活性剤;が挙げられる。
 これらの界面活性剤は、何れかを単独で用いてもよいし、2種以上を併用することもできる。
 溶媒(E)としては、シクロヘキサノン、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、1-メトキシ-2-プロピルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルベンゼン、エチレングリコールジエチルエーテル、キシレン、エチルセロソルブ、メチル-nアミルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルケトン等が挙げられる。これらの溶媒は、何れかを単独で用いてもよいし、2種以上を併用することもできる。
 他の任意成分としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、シランカップリング剤、光安定剤等が挙げられる。
 組成物(Y)において溶媒(E)以外の合計を100質量%とした場合、組成物(Y)中の単官能光重合性液晶(A)と二官能光重合性液晶(B)との合計量は80質量%以上100質量%未満が好ましく、90質量%以上100質量%未満が特に好ましい。
[光学補償膜]
 本発明の光学補償膜は、上記の本発明の光重合性液晶組成物の塗布膜を光硬化してなる、正の一軸異方性を示す光学補償膜(ポジティブAプレート)である。
 光学補償膜の作製の工程は、以下の光学補償積層膜の形成の中で記載する。
[光学補償積層膜]
 本発明の光学補償積層膜は、負の一軸異方性を示す光学補償膜(ネガティブCプレート)と、上記の本発明の正の一軸異方性を示す光学補償膜(ポジティブAプレート)との積層により得られる。
 本発明の光学補償積層膜において、光学補償膜の積層順は限定されない。また、ネガティブCプレートとポジティブAプレートとの間に配向膜を設けてもよい。すなわち、本発明の光学補償膜は、上記した(ii)~(iv)のいずれかの形態で光学補償積層膜を形成できる。なかでも、光学補償積層膜の薄膜化の観点から(iv)の形態、すなわち配向性を有するネガティブCプレート上に直接ポジティブAプレートを積層する形態が好ましい。
 配向性を有するネガティブCプレート形成用材料の組成物(以下、組成物(X)ということもある。)としては、ポリイミド(PI)またはその前駆体であるポリアミック酸(PAA)を含むことが好ましい。熱イミド化の際に厚み方向の複屈折性が発現することから、組成物(X)はポリアミック酸(PAA)を含むことが好ましい。
 ここで、ポリイミド膜は基本的にはすべて、配向性を有する。そのため、好ましくは、液晶装置の配向膜形成用のポリイミド(PI)またはポリアミック酸(PAA)の中で、ネガティブCプレートとなる、すなわち厚み方向の複屈折性が発現する材料を選定する。
 ポリイミドは、酸無水物とジアミンとの重合反応により得られる。ポリイミドの透光性を向上させる観点から、骨格中に脂環を有することが好ましい。この場合、酸無水物またはジアミンとして、骨格に脂環を有するものを選定すればよい。
 酸無水物が脂環を有する場合、酸無水物としては、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'-ジシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
 ジアミンとしては2,2'-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、p-フェニレンジアミン等が挙げられる。
 ジアミンが脂環を有する場合、酸無水物としては、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3',4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
 ジアミンとしてはトランス-1,4-ジアミノシクロヘキサン、シス-1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4'-ジアミノ-1、1'-ビシクロヘサキサン等が挙げられる。
 組成物(X)は、1種若しくは2種以上の公知の溶媒、または1種若しくは2種以上の他の任意成分を含むことができる。
 組成物(X)全体に対して、ポリイミド(PI)またはポリアミック酸(PAA)の含有量は、10~30質量%が好ましく、10~15質量%がより好ましい。
 配向性を有するネガティブCプレートの形成工程は、例えば、以下のとおりである。
 基板上に、好ましくはポリアミック酸(PAA)と溶媒とを含む組成物(X)をスピンコート法等により塗布して、第1の塗布膜を形成する工程(S1)と、
 150℃程度の加熱乾燥(プリベーク)、減圧乾燥、あるいは減圧加熱乾燥等により、第1の塗布膜中の溶媒を除去する工程(S2)と、
 塗布膜中のポリアミック酸を230℃程度で焼成(ポストベーク)して、ポリイミド膜を生成する工程(S3)と、
 ポリイミド膜に対してラビング処理を施す工程(S4)とを含む。
 ポジティブAプレートの形成工程は、例えば、以下のとおりである。
 上記ネガティブCプレート上に、単官能光重合性液晶(A)と二官能光重合性液晶(B)とを含む、上記の本発明の光重合性液晶組成物(Y)を塗布して、第2の塗布膜を形成する工程(S5)と、
 80℃程度の加熱乾燥(プリベーク)、減圧乾燥、あるいは減圧加熱乾燥等により、第2の塗布膜中の溶媒を除去する工程(S6)と、
 第2の塗布膜に対して紫外光(UV)等の光を照射して、光重合性液晶(A)、および(B)を光重合する工程(S7)とを含む。
 光照射だけでは、未反応の光重合性液晶(A)および(B)が残る場合がある。この場合、工程(S7)後に、230℃程度で焼成する工程(S8)を実施してもよい。
 工程(S5)における塗布方法としては、スピンコート、マイクログラビアコート、ダイコート等が挙げられる。
 また、溶媒を除去する工程(S6)としては、加熱乾燥、減圧乾燥、減圧下での加熱乾燥が好ましい。
 更に、工程(S7)における光源は、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、UV-LED等が挙げられ、照射光の波長は180~450nm、好ましくは250~400nmであり、照射量は500~30000mJ/cm、好ましくは1000~10000mJ/cmである。
 本発明の光学補償積層膜は、VA(Vertical Alignment)モードの液晶装置用として好適である。
 光学補償積層膜において、z方向の位相差の指標であるレタデーション(Rth)は100~500nmが好ましく、200~300nmが特に好ましい。
 光学補償積層膜において、x-y平面の位相差の指標であるレタデーションRdは0nm超100nm以下が好ましく、40~60nmが特に好ましい。
 Rth=P×daである。
 ここで、daはネガティブCプレートの厚みであり、P=((nx+ny)/2-nz)である。
 Rd=(nx-ny)×dbである。
 ここで、dbはポジティブAプレートの厚みである。
 本発明における光学補償積層膜は、基材フィルムを不要とするため、液晶装置の薄型化が可能である。
 特に、配向性を有するネガティブCプレートと、この上に直接積層されたポジティブAプレートとからなる光学補償積層膜では、光学補償積層膜中に配向膜が不要であるので、より一層の薄型化が図られる。また、膜数が少なければ、工程数が少なくなり、製造コストの低減が図られる。
 本発明においては、ネガティブCプレートおよびポジティブAプレートの厚み、da、およびdbをいずれも10μm未満とでき、さらに5μm以下とできる。特に、0.1~4.5μmが好ましい。そのため、光学補償積層膜の厚みdを20μm未満とでき、さらに10μm以下とできる。
 本発明の光学補償積層膜において、波長400~800nmの平均透過率は80%以上が好ましく、85%以上がより好ましく、86~92%がさらに好ましい。本明細書において、「平均透過率」は、JISK 7361-1に準じて測定した値である。
[液晶装置]
 本発明に係る一実施形態の液晶装置は、VAモードのカラー透過型TFT液晶装置である。
 本実施形態は、モノクロ液晶装置にも適用可能である。
 本実施形態は、反射型あるいは半透過反射型の液晶装置にも適用可能である。
 本実施形態は、TFD液晶装置等の他のアクティブマトリクス型、あるいはパッシブマトリクス型にも適用可能である。
 図1に示すように、本実施形態の液晶装置1は、液晶セル1Aとその外側に取り付けられた偏光子51、52と、バックライトBLとを備える。
 液晶セル1は、カラーフィルタ基板10、対向基板であるTFT基板20、およびこれら一対の基板に挟持された液晶層30とを備える。
 カラーフィルタ基板(電極基板、および液晶装置用基板)10は、透光性基板11と、その液晶層30側に順次積層されたブラックマトリクス層BM、カラーフィルタ層CF、光学補償積層膜12、共通電極13および配向膜14とを備える。
 TFT基板20は、透光性基板の液晶層30側に、複数の画素電極と、画素電極のスイッチング素子である複数のTFT(薄膜トランジスタ)とがマトリクス状に形成された画素電極基板21と、その液晶層30側に形成された配向膜22とを備える。
 カラーフィルタ基板10およびTFT基板20に用いられる透光性基板としては、ガラス基板が好ましい。
 透過型液晶装置1において、共通電極13および画素電極の材料としては、ITO(インジウム錫酸化物)等の透光性導電材料が用いられる。
 ブラックマトリクス層BMは、互いに隣接するドット間を遮光する遮光層である。
 カラーフィルタ層CFは、例えば、赤(R)、緑(G)および青(B)の着色層を含む。この場合、1画素に3個の画素電極と3色の着色層が形成される(1画素=3ドット)。
 光学補償積層膜12は上記の本発明の光学補償積層膜であり、図3に示すように、ネガティブCプレート12AとポジティブAプレート12Bとの積層膜である。
 本実施形態では、光学補償積層膜12の直上に共通電極13が形成され、その上に配向膜14が形成されている。
 カラーフィルタ基板10の積層構成は適宜設計変更可能である。
 例えば、図2に示す設計変更のカラーフィルタ基板40、液晶セル2Aおよび液晶装置2に示すように、透光性基板11上に、光学補償積層膜12、ブラックマトリクス層BM、カラーフィルタ層CF、共通電極13および配向膜14を順次設ける構成としてもよい。
 本実施形態のカラーフィルタ基板(電極基板、液晶装置用基板)10および液晶装置1は、光学特性および膜同士の密着性が良好である。本実施形態のカラーフィルタ基板10および液晶装置1は、液晶セル1A内に光学補償積層膜12を備えているので、薄型化および低コスト化が可能である。
 以下に、実施例に基づいて、本発明について説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。例11が実施例であり、例21が比較例である。
(ポジティブAプレート用塗布液(Y1)の調製)
 単官能光重合性液晶として、下記化合物(A1)を20.9質量%、下記化合物(A2)を47.7質量%、二官能光重合性液晶として下記化合物(B1)を29.4質量%、光重合開始剤(C1)(Irgacure907、BASF社製)を1.3質量%および界面活性剤(D1)(サーフロンS382、AGCセイミケミカル社製)を0.7質量%、それぞれ秤量し混合した。その後、溶媒(E1)(シクロペンタノン)を添加混合して、塗布液全体(100質量%)に対する成分(A1)、(A2)、(B1)、(C1)、および(D1)の合計の濃度が15質量%の溶液とした。これを開口径0.5μmのフィルタで濾過して塗布液(Y1)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
(ポジティブAプレート用塗布液(Z1)の調製)
 二官能光重合性液晶として下記化合物(B2)を97.1質量%、上記光重合開始剤(C1)を1.9質量%および上記界面活性剤(D1)を1.0質量%、それぞれ秤量し混合した。その後、溶媒(E1)を添加混合して、塗布液全体(100質量%)に対する成分(B2)、(C1)、および(D1)の濃度が15質量%の溶液とした。これを開口径0.5μmのフィルタで濾過して塗布液(Z1)を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
(ネガティブCプレート(NCP1)の作製)
 トランス-1,4-ジアミノシクロヘキサン1.14gをN-メチル-2-ピロリドン17.44gに溶解し、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物2.83gとN-メチル-2-ピロリドン4.00gを加えて、60℃で3時間撹拌した。さらに、無水フタル酸0.12gを加えた後に60℃で3時間撹拌して、ポリアミック酸(PAA1)の溶液を得た。これを開口径0.5μmのフィルタで濾過して、塗布液(X1)を得た。この塗布液をガラス基板上にスピンコーターで塗布し(3000rpm、30sec)、ホットプレートにて90℃で2分間乾燥した。さらに230℃で30分間の加熱を行った後にラビング処理を行い、配向膜の機能を備えたネガティブCプレート(NCP1)を作製した。膜厚は3.1μm、厚み方向の589nmでの複屈折率Pは0.090であり、Rth=279nmであった。
(光学補償積層膜の作製)
<例11>
 上記ネガティブCプレート(NCP1)の上に、上記塗布液(Y1)をスピンコーターで塗布し、80℃2分間乾燥して配向を整えた。その後、基板面に対して垂直方向から紫外線を30秒照射し、塗布膜を硬化させた。光硬化に用いた高圧水銀灯の照度は、波長365nmで40mW/cmであった。さらに温度230℃で30分の条件でベークすることにより、光学補償積層膜を得た。
<例21>
 塗布液(Y1)の代わりに上記塗布液(Z1)を使用した以外は例1と同様にして、光学補償積層膜を得た。
(光学補償積層膜の評価)
<テープ剥離試験>
 上記各例において、得られた光学補償積層膜の表面に接着強度0.25N/mmの接着テープを貼り付けた後、ゆっくりと引き剥がすテープ剥離試験を実施した。下記基準に基づいて評価を実施した。○:接着テープに付着物がない、×:接着テープにAプレート成分の付着がある。
(光学補償積層膜の評価結果)
 上記各例における主な製造条件と評価結果を表1に示す。表1中、%は質量%である。
 ポジティブAプレートの光重合性液晶として単官能光重合性液晶(A)と二官能光重合性液晶(B)とを併用した例11では、テープ剥離試験において接着テープに付着物がなく、ネガティブCプレートとポジティブAプレートとの密着性が良好であった。
 ポジティブAプレートの光重合性液晶として二官能光重合性液晶(B)のみを用いた例21では、テープ剥離試験において接着テープに付着物が見られ、ネガティブCプレートとポジティブAプレートとの密着性が不良であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 本発明の光重合性液晶組成物から得られる光学補償膜、光学補償積層膜は、耐スパッタ性、耐熱性および密着性が良好であり、低コストで、光学特性に優れた、薄型の電極基板、液晶装置用基板および液晶装置としての利用が可能である。
 なお、2012年11月7日に出願された日本特許出願2012-245073号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
1、2:液晶装置、1A、2A:液晶セル、10、40:カラーフィルタ基板(電極基板、液晶装置用基板)、11:透光性基板、12:光学補償積層膜、12A:ネガティブCプレート(負の一軸異方性を示す光学補償膜)、12B:ポジティブAプレート(正の一軸異方性を示す光学補償膜)、13:共通電極、14:配向膜、20:TFT基板、21:画素電極基板、22:配向膜、30:液晶層、51、52:偏光子、BM:ブラックマトリクス、CF:カラーフィルタ、BL:バックライト。

Claims (15)

  1.  正の一軸異方性を示す光学補償膜形成用の光重合性液晶組成物であって、
     1つの光重合反応性基を有する単官能光重合性液晶(A)と、2つの光重合反応性基を有する二官能光重合性液晶(B)とを含むことを特徴とする、光重合性液晶組成物。
  2.  前記単官能光重合性液晶(A)と前記二官能光重合性液晶(B)とを、質量比が95/5~30/70で含有する、請求項1に記載の光重合性液晶組成物。
  3.  単官能光重合性液晶(A)は下式(1-1)で表される、請求項1または2に記載の光重合性液晶組成物。

    CH=CR11-COO-(E11m1-Cy-Y-Cy-E12-R12・・・(1-1)
    (ただし、R11:水素原子またはメチル基。R12:炭素数1~8のアルキル基。Y:-OCO-または-COO-。m1:0または1。E11およびE12:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基。Cy:トランス-1,4-シクロヘキシレン基。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、基中の水素原子が、フッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。)
  4.  単官能光重合性液晶(A)は下式(1-2)で表される、請求項1または2に記載の光重合性液晶組成物。

    CH=CR21-COO-(L2)k2-E21-E22-E23-E24-R22・・・(1-2)
    (ただし、R21:水素原子またはメチル基。R22:炭素数1~8のアルキル基またはフッ素原子。k2:0または1。L2:-(CH)p2O-または-(CH)q2-(ただし、p2およびq2は、それぞれ独立に2~8の整数。)。E21:1,4-フェニレン基。E22、E23およびE24:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、かつE22およびE23の少なくとも一方はトランス-1,4-シクロヘキシレン基である。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、該基中の炭素原子に結合した水素原子がフッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されていてもよい。)
  5.  単官能光重合性液晶(A)は下式(1-3)で表される、請求項1または2に記載の光重合性液晶組成物。

    CH=CR31-COO-(L3)k3-E31-E32-E33-R32・・・(1-3)
    (ただし、R31:水素原子またはメチル基。R32:炭素数1~8のアルキル基。k3:0または1。L3:-(CHp3O-、-Cy-COO-(Cyはトランス-1,4-シクロヘキシレン基。)、または-Cy-OCO-(ただし、p3は2~8の整数。)。E31、E32およびE33:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(ただし、E31、E32、およびE33の少なくとも1つはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、かつ、L3が-Cy-OCO-である場合のE31はトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、L3が-(CHp3O-であるかまたはk3が0である場合の、E31とE33のそれぞれは1,4-フェニレン基であり、E32はトランス-1,4-シクロヘキシレン基である)。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、該基中の炭素原子に結合した水素原子がフッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。)
  6.  二官能光重合性液晶(B)は下式(2)で表される、請求項1~5のいずれかに記載の光重合性液晶組成物。

    -Z-A-Z-M-Z-A-Z-Q・・・(2)
    (ただし、QおよびQ:それぞれ独立に光重合反応性基。Z、Z、ZおよびZ:それぞれ独立に単結合または二価の連結基。AおよびA:それぞれ独立に炭素原子数2~20のスペーサ基。M:メソゲン基。)
  7.  二官能光重合性液晶(B)は下式(2-1)で表される、請求項6に記載の光重合性液晶組成物。

    CH=CR41-COO-(E41m4-Cy-Y-Cy-(E42n4-OOC-CR42=CH・・・(2-1)
    (ただし、R41およびR42:それぞれ独立に水素原子またはメチル基。Y:-OCO-または-COO-。m4およびn4:それぞれ独立に0または1。E41およびE42:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基。Cy:トランス-1,4-シクロヘキシレン基。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、基中の水素原子が、フッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。)
  8.  二官能光重合性液晶(B)は下式(2-2)で表される、請求項6に記載の光重合性液晶組成物。

    CH=CR51-COO-(L5)k5-E51-E52-E53-E54-(M5)n5-OOC-CR52=CH・・・(2-2)
    (ただし、R51およびR52:それぞれ独立に水素原子またはメチル基。k5およびn5:それぞれ独立に0または1。L5およびM5:それぞれ独立に-(CH)p5O-または-(CH)q5-(ただし、p5およびq5はそれぞれ独立に2~8の整数。)。E51:1,4-フェニレン基。E52、E53およびE54:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、かつE52よびE53の少なくとも一方はトランス-1,4-シクロヘキシレン基である。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、該基中の炭素原子に結合した水素原子がフッ素原子、塩素原子またはメチル基に置換されていてもよい。)
  9.  二官能光重合性液晶(B)は下式(2-3)で表される、請求項6に記載の光重合性液晶組成物。

    CH=CR61-COO-(L6)k6-E61-E62-E63-(M6)n6-COO-CR62=CH・・・(2-3)
    (ただし、R61およびR62:それぞれ独立に水素原子またはメチル基。k6およびn6:それぞれ独立に0または1。L6およびM6:それぞれ独立に-(CHp6O-、-Cy-COO-(Cyはトランス-1,4-シクロヘキシレン基。)、または-Cy-OCO-(ただし、p6は2~8の整数。)。E61、E62およびE63:それぞれ独立に1,4-フェニレン基またはトランス-1,4-シクロヘキシレン基(ただし、E61、E62およびE63の少なくとも1つはトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、かつ、L6が-Cy-OCO-である場合のE61はトランス-1,4-シクロヘキシレン基であり、L6が-(CHp6O-であるか、またはk6が0である場合のE61とE63のそれぞれは1,4-フェニレン基であり、E62はトランス-1,4-シクロヘキシレン基である)。ただし、前記の1,4-フェニレン基およびトランス-1,4-シクロヘキシレン基は、該基中の炭素原子に結合した水素原子がフッ素原子、塩素原子またはメチル基で置換されていてもよい。)
  10.  請求項1~9のいずれかに記載の光重合性液晶組成物の塗布膜を光硬化してなる、正の一軸異方性を示す光学補償膜。
  11.  負の一軸異方性を示す光学補償膜と、請求項10に記載の正の一軸異方性を示す光学補償膜とを含む、光学補償積層膜。
  12.  前記負の一軸異方性を示す光学補償膜は骨格に脂環を有するポリイミドを含む、請求項11に記載の光学補償積層膜。
  13.  基板上に、請求項12に記載の光学補償積層膜と、当該光学補償積層膜上に形成された電極とを有する、電極基板。
  14.  請求項13に記載の電極基板と、当該電極基板上に形成された配向膜とを有する、液晶装置用基板。
  15.  請求項14に記載の液晶用基板と、対向基板と、当該液晶用基板および対向基板に挟持された液晶層とを有する、液晶装置。
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