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JPH1180081A - 液晶性(メタ)アクリレート化合物と組成物及びこれを用いた光学異方体 - Google Patents

液晶性(メタ)アクリレート化合物と組成物及びこれを用いた光学異方体

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Publication number
JPH1180081A
JPH1180081A JP9240996A JP24099697A JPH1180081A JP H1180081 A JPH1180081 A JP H1180081A JP 9240996 A JP9240996 A JP 9240996A JP 24099697 A JP24099697 A JP 24099697A JP H1180081 A JPH1180081 A JP H1180081A
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JP
Japan
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liquid crystal
group
crystal composition
compound
meth
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Application number
JP9240996A
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English (en)
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JP3963035B2 (ja
Inventor
Hiroshi Hasebe
浩史 長谷部
Haruyoshi Takatsu
晴義 高津
Naoki Koo
直紀 小尾
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Publication date
Application filed by Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd filed Critical Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Priority to JP24099697A priority Critical patent/JP3963035B2/ja
Publication of JPH1180081A publication Critical patent/JPH1180081A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 重合性低分子化合物を含有する液晶組成物に
おいて所望の配向状態の迅速な達成を犠牲にすることな
く、ガラスやプラスチック基板への良好な塗布性を付与
することを可能にする液晶性化合物と組成物及びこれを
用いた光学異方体を提供する。 【解決手段】 一般式(I) 【化1】 (式中、X1、X2:H原子又はメチル基、P1〜P6:C
数1〜18の2価の炭化水素基、Z1〜Z4:−COO−
又は−OCO−、Y1、Y2:単結合、−CH2CH2−、
−CH2O−等、j、k:0又は1、n:0又は1、環
A、B、C:6員環、W:ハロゲン原子又はメチル
基、、m:1〜4。)の化合物と組成物、これを用いた
光学異方体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学、表示、記録
材料、また液晶ディスプレイの光学補償板や偏光プリズ
ム材料として利用される新規な液晶性(メタ)アクリレ
ート化合物と液晶組成物及びこれを用いた光学異方体に
関する。
【0002】
【従来の技術】先に我々は、液晶ディスプレイ素子の表
示品位の向上と軽量化に応える光学補償板等の光学異方
体の作製を可能にする技術として、室温において液晶性
を示す重合性液晶組成物とその組成物を配向させた状態
において光重合して得られる内部の配向構造が制御され
た光学異方体を提案した(特開平8−3111号)。該
発明の重合性液晶組成物は低分子化合物であり、粘度が
低く所望の配向状態を迅速に達成することができるとい
う長所を有している。しかしながら、該重合性液晶組成
物をガラスやプラスチック等の基板に塗布する場合に
は、均一な厚みをもって塗布するのが困難という問題が
あった。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】本発明が解決しよう
とする課題は、重合性低分子化合物を含有する液晶組成
物において所望の配向状態の迅速な達成を犠牲にするこ
となく、ガラスやプラスチック基板への良好な塗布性を
付与することであり、これを可能にする液晶性化合物と
液晶組成物を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するため、液晶性(メタ)アクリレート化合物の化
学構造とガラスやプラスチック基板へ塗布性との相関に
ついて鋭意検討した結果、かかる課題が、特定の化学構
造を有する液晶性(メタ)アクリレート化合物の利用に
より解決されることを見いだし本発明を提供するに至っ
た。即ち、 1.一般式(I)
【0005】
【化6】
【0006】(式中、X1及びX2はそれぞれ独立的に水
素原子またはメチル基を表し、P1、P2、P3、P4、P
5及びP6はそれぞれ独立的に炭素原子数1から18の2
価の炭化水素基を表し、Z1、Z2、Z3、及びZ4はそれ
ぞれ独立的に、−COO−または−OCO−を表し、Y
1及びY2はそれぞれ独立的に、単結合、−CH2CH
2−、−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OC
O−、−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、
−(CH24−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2
2CH2−、−CH=CH−CH2CH2−、−CH2
2CH2O−、−OOCCOO−を表し、j及びkはそ
れぞれ独立的に0または1の整数を表し、nは0または
1の整数を表し、6員環A、B及びCはそれぞれ独立的
に、
【0007】
【化7】
【0008】を表し、Wはハロゲン原子またはメチル基
を表し、mは1〜4の整数を表す。)で表されることを
特徴とする液晶性(メタ)アクリレート化合物。 2.一般式(I)において、P3及びP4がそれぞれ独立
的にメチレン基またはエチレン基であることを特徴とす
る上記1記載の液晶性(メタ)アクリレート化合物。 3.一般式(I)において、X1及びX2は水素原子を表
し、P1、P2、P3、P4、P5及びP6はそれぞれ独立的
にメチレン基またはエチレン基を表し、Y1及びY2はそ
れぞれ独立的に、−COO−、−OCO−を表し、j及
びkはそれぞれ独立的に0または1の整数を表し、nは
1の整数を表し、6員環A、B及びCは、
【0009】
【化8】
【0010】を表す。)で表されることを特徴とする上
記1記載の液晶性アクリレート化合物。 4.上記1乃至3記載の液晶性(メタ)アクリレート化
合物を含有し、液晶相を示すことを特徴とする液晶組成
物。 5.液晶相が少なくとも20℃〜30℃の温度範囲で発
現することを特徴とする上記4記載の液晶組成物。 6.上記1乃至3記載の液晶性(メタ)アクリレート化
合物を2重量%以上、及び少なくとも2つの6員環を有
する液晶骨格を部分構造として有する環状アルコール、
フェノール又は芳香族ヒドロキシ化合物のアクリル酸又
はメタクリル酸エステルである単官能アクリレート又は
単官能メタクリレートを含有し、液晶相を示すことを特
徴とする液晶組成物。 7.単官能アクリレート又は単官能メタクリレートが一
般式(II)、
【0011】
【化9】
【0012】(式中、X3は水素原子又はメチル基を表
し、rは0または1の整数を表し、6員環D、E及びF
はそれぞれ独立的に、
【0013】
【化10】
【0014】を表し、pは1〜4の整数を表し、Y3
びY4はそれぞれ独立的に、単結合、−CH2CH2−、
−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、
−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(C
24−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2
2−、−CH=CH−CH2CH2−、−CH2CH2
2O−を表し、Y5は水素原子、ハロゲン原子、シアノ
基、炭素原子数1〜20のアルキル基、アルコキシ基、
アルケニル基又はアルケニルオキシ基を表す。)で表さ
れることを特徴とする上記6記載の液晶組成物。 8.液晶相が少なくとも20℃〜30℃の温度範囲で発
現することを特徴とする上記7記載の液晶組成物。 9.上記7乃至8記載の液晶組成物の重合体であること
を特徴とする光学異方体。を前記課題の解決手段として
見出した。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の液晶性(メタ)ア
クリレート化合物と液晶組成物及びこれを用いた液晶組
成物の一例について説明する。
【0016】一般式(I)の液晶性(メタ)アクリレー
ト化合物は、6員環A、B、C及び連結基Y1、Y2から
構成される剛直な液晶骨格の両端に位置するフレキシブ
ルなスペーサー部分において、(メタ)アクリロイルオ
キシ基に含まれるエステル基以外に少なくとも一つのエ
ステル結合を有していることを特徴としている。これに
より、1分子あたり多数のエステル基が存在することに
よる粘度の増大、さらに多数のカルボニル基の分極構造
によりガラス表面等への親和性が増大することにより、
良好な塗布性が得られるものと考えられる。
【0017】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明の液晶性(メタ)アクリレート化合物(以下、本発明
の化合物)は、一般式(III)
【0018】
【化11】
【0019】(式中、P1、P2、P3、P4、P5、P6
1、Z2、Z3、Z4、Y1、Y2、j、k、n、6員環
A、B及びCの意味は、一般式(I)における意味と同
じ。)の化合物の両端の水酸基を、例えば、トリエチル
アミンの如き塩基存在下で(メタ)アクリロイルクロリ
ドのような酸ハロゲン化物との反応によりエステル化さ
せるか、酸触媒存在下で(メタ)アクリル酸との反応に
よりエステル化させることにより製造することができ
る。
【0020】また、一般式(IV)
【0021】
【化12】
【0022】(式中、P3、P4、Y1、Y2、n、6員環
A、B及びCの意味は、一般式(I)における意味と同
じ。)の両端にある水酸基を、(メタ)アクリルロイル
オキシ基及びカルボキシル基を有する一般に市販されて
いる化合物、例えば「M−5600」(東亞合成株式会
社製)
【0023】
【化13】
【0024】や「HOA−MS」(共栄社化学株式会社
製)
【0025】
【化14】
【0026】とジシクロヘキシルカルボジイミドの如き
縮合剤を用いてエステル化させるか、カルボキシル基を
ハロゲン化アシル基に変換した後に、エステル化させる
ことにより製造することができる。
【0027】また、一般式(V)
【0028】
【化15】
【0029】(式中、P3、P4、Y1、Y2、n、6員環
A、B及びCの意味は、一般式(I)における意味と同
じ。)の両端にあるカルボキシル基を、2−ヒドロキシ
エチル(メタ)アクリレートや、4−ヒドロキシブチル
(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)
アクリレート化合物の水酸基とジシクロヘキシルカルボ
ジイミドの如き縮合剤を用いてエステル化させることに
より製造することができる。
【0030】また、例えば一般式(VI)
【0031】
【化16】
【0032】(式中、P3、6員環Aの意味は、一般式
(I)における意味と同じ、Xは水酸基、または保護さ
れた水酸基、ハロゲン基、カルボキシル基、保護された
カルボキシル基等を表す。)のP3に隣接する水酸基と
「M−5600」(東亞合成株式会社製)や「HOA−
MS」(共栄社化学株式会社製)をジシクロヘキシルカ
ルボジイミドの如き縮合剤を用いてエステル化させた
後、これをビルディングブロックとしてX基を反応点と
して、液晶骨格を形成していく方法でも製造することが
できる。例えば、X基がカルボキシル基であった場合に
は、1/2等量のヒドロキノン誘導体とエステル化させ
ることにより、簡便に目的とする化合物を製造すること
ができる。
【0033】また、例えば一般式(VII)
【0034】
【化17】
【0035】(式中、P3、6員環Aの意味は、一般式
(I)における意味と同じ、Xは水酸基、または保護さ
れた水酸基、ハロゲン基、カルボキシル基、保護された
カルボキシル基等を表す。)のP3に隣接するカルボキ
シル基を、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート
や、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のヒ
ドロキシアルキル(メタ)アクリレート化合物の水酸基
とジシクロヘキシルカルボジイミドの如き縮合剤を用い
てエステル化させることによりエステル化させた後、こ
れをビルディングブロックとして一般式(VII)のX
基を反応点として、液晶骨格を形成していく方法でも製
造することができる。例えば、X基がカルボキシル基で
あった場合には、1/2等量のテレフタル酸誘導体とエ
ステル化させることにより、簡便に目的とする化合物を
製造することができる。
【0036】一般式(I)のX1及びX2には、本発明の
化合物に迅速なる光重合性を要求する場合には、メチル
基よりも水素原子を選択するのが好ましい。また、本発
明の化合物は発明の目的から、単体として液晶相、特に
ネマチック相、スメクチックA相、スメクチックC相を示
すことが好ましい。このことから、P1、P2、P3
4、P5、P6はそれぞれ独立的に、炭素原子数1〜1
8の2価の炭化水素基を選択することができるが、炭素
原子数が6以上になると液晶性が発現しにくくなるた
め、炭素原子数1〜6のアルキレン基が好ましく、炭素
原子数1〜2のアルキレン基が更に好ましい。またnが
0の場合、液晶性が発現しにくくなるため、nは1が好
ましい。また、環A、B及びCは、化合物の屈折性を大
きくすることができるため、パラフェニレン基を選択す
るのが特に好ましい。また、化合物の転移温度を調節や
誘電率の大きさを調節する目的で、パラフェニレン基の
水素原子を1〜4個までのハロゲン原子やメチル基で置
換するのは特に好ましい。
【0037】本発明は更に、本発明の化合物を含有する
液晶組成物をも提供する。本発明の液晶組成物の液晶相
としては、通常この技術分野で液晶相と認識される相で
あれば特に制限なく用いることができるが、その中でも
ネマチック相、スメクチックA相、(カイラル)スメク
チックC相、コレステリック相を発現するものが特に好
ましい。また、(カイラル)スメクチックC相を示す場
合には、該(カイラル)スメクチックC相の上の温度領
域でスメクチックA相を、スメクチックA相を示す場合
には、該スメクチックA相の上の温度領域でネマチック
相を発現するようにすると、良好な一軸の配向特性が得
られるため好ましい。実際に紫外線を照射して本発明の
液晶組成物中の(メタ)アクリレート化合物を重合させ
る液晶相の温度領域もしくは実際に使用する液晶相の温
度領域としては、室温付近、即ち少なくとも20〜30
℃の温度範囲で液晶相を発現するものが特に好ましい。
例えば(カイラル)スメクチックC相で実際に本発明の
液晶組成物を重合させる場合には、(カイラル)スメク
チックC相が室温付近で、即ち少なくとも20〜30℃
の温度範囲で(カイラル)スメクチックC相が発現する
ものが好ましい。
【0038】本発明の液晶組成物には、ガラスやプラス
チック基板への良好な塗布性能を確保するため、本発明
の化合物を2重量%以上含有させることが好ましい。本
発明の化合物が2重量%以下である場合には、良好な塗
布性能が確保されない傾向がある。
【0039】また、本発明の液晶組成物には、分子内に
通常この技術分野で液晶骨格と認められる骨格と重合性
官能基を同時に有する重合性の液晶化合物を98重量%
以下の濃度で特に制限なく添加することができる。液晶
骨格としては、少なくとも2つ又は3つの6員環を有す
るものが特に好ましい。重合性官能基としては、(メ
タ)アクリロイルオキシ基、エポキシ基、ビニルエーテ
ル基、シンナモイル基、ビニル基等を挙げることができ
るが、良好な光重合特性が得られることから、アクリロ
イルオキシ基が特に好ましい。複数以上の重合性官能基
を有する化合物の場合には、重合性官能基の種類が異な
っていても良い。例えば、2つの重合性官能基を有する
液晶化合物の場合、一つがアクリロイルオキシ基、もう
一つがメタアクリロイルオキシ基または、ビニルエーテ
ル基であっても良い。重合性官能基を2つ有する液晶化
合物は多くの種類が知られており、一般的にこれらを重
合させた場合には良好な耐熱性及び強度特性を得られる
ことから、好適に用いることができる。このような重合
性官能基を2つ有する液晶化合物の具体的な例として
は、式(1)〜(10)に挙げた化合物が好ましいが、
本発明の液晶組成物において使用することができる化合
物はこれらに限定されるものではない。
【0040】
【化18】
【0041】(式中、シクロヘキサン環はトランスシク
ロヘキサン環を表し、Xはハロゲン原子、シアノ基、メ
チル基を表し、sは2〜12の整数を表す。) さらに本発明の液晶組成物には、分子内に一つの重合性
官能基を有する液晶化合物を添加しても良い。このよう
な重合性官能基を一つ有する液晶化合物の具体的な例と
しては、式(11)〜(56)に挙げた化合物が好まし
いが、本発明の液晶組成物において使用することができ
る化合物はこれらに限定されるものではない。
【0042】
【化19】
【0043】
【化20】
【0044】
【化21】
【0045】
【化22】
【0046】(式中、シクロヘキサン環はトランスシク
ロヘキサン環を表し、Yは水素原子、ハロゲン原子、シ
アノ基、炭素原子数1〜20のアルキル基、アルコキシ
基、アルケニル基、アルケニルオキシ基を表し、sは2
から12の整数を表す。) さらに本発明の液晶組成物には、室温付近、即ち少なく
とも20〜30℃の温度範囲での液晶相の発現を容易に
し、かつ液晶組成物の光重合物の耐熱性及び強度特性の
確保を図ることを目的として、少なくとも2つの6員環
を有する液晶骨格を部分構造として有する環状アルコー
ル、フェノール又は芳香族ヒドロキシ化合物のアクリル
酸又はメタクリル酸エステルである単官能(メタ)アク
リレートを含有させても良い。なぜなら、このような単
官能(メタ)アクリレートは、(メタ)アクリロイルオ
キシ基と液晶骨格との間に、アルキレン基又はオキシア
ルキレン基等の液晶の技術分野でスペーサーと呼ばれる
柔軟性の連結基が無い。そのため、このような単官能
(メタ)アクリレートを重合させて得られる重合体の主
鎖には、スペーサーを介さず直接剛直な液晶骨格が結合
し、液晶骨格の熱運動は高分子主鎖により制限されるこ
とが予想され、優れた耐熱性及び強度特性が期待できる
ためである。また、分子形状的に液晶性を低下させてし
まう(メタ)アクリロイルオキシ基を分子内に一つ有し
ているだけなので、液晶を発現させる温度範囲の制御も
分子内に複数の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する
化合物より容易になる。このよう単官能(メタ)アクリ
レートとしては一般式(II)
【0047】
【化23】
【0048】(式中、X3は水素原子又はメチル基を表
し、rは0または1の整数を表し、6員環D、E及びF
はそれぞれ独立的に、
【0049】
【化24】
【0050】を表し、pは1〜4の整数を表し、Y3
びY4はそれぞれ独立的に、単結合、−CH2CH2−、
−CH2O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、
−C≡C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(C
24−、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2
2−、−CH=CH−CH2CH2−、−CH2CH2
2O−を表し、Y5は水素原子、ハロゲン原子、シアノ
基、炭素原子数1〜20のアルキル基、アルコキシ基、
アルケニル基、アルケニルオキシ基を表す。)で表され
る化合物が好ましい。このような単官能(メタ)アクリ
レートの具体的な例としては、式(57)〜(67)に
挙げた化合物が好ましいが、本発明の液晶組成物におい
て使用することができる単官能(メタ)アクリレートは
これらに限定されるものではない。
【0051】
【化25】
【0052】
【化26】
【0053】(上記中、シクロヘキサン環はトランスシ
クロヘキサン環を表し、またCは結晶相、Nはネマチッ
ク相、Sはスメクチック相、Iは等方性液体相を表し、
数字は相転移温度を表す。) また、本発明の液晶組成物には、重合性官能基を有して
いない液晶化合物を用途に応じて添加しても良い。使用
用途として本発明の液晶組成物の重合体を、表示素子と
用いる場合や、温度によって屈折率を変化させたい場合
には、重合性官能基を有していない液晶化合物の総量は
30〜98重量%の範囲に設定するのが好ましい。ま
た、温度によって屈折率が変化するのが好ましくない場
合や、耐熱性や機械的特性を重視する場合には、重合性
官能基を有していない液晶化合物の総量は0〜30重量
%の範囲に設定するのが好ましい。
【0054】また、本発明の液晶組成物には重合性官能
基を有しており、かつ液晶性を示さない化合物も添加す
ることができる。このような化合物としては、通常この
技術分野で高分子形成性モノマーあるいは高分子形成性
オリゴマーとして認識されるものであれば特に制限なく
使用することができるが、アクリレート化合物、メタク
リレート化合物、ビニルエーテル化合物が特に好まし
い。
【0055】以上のような重合性官能基を有する液晶化
合物、重合性官能基を有さない液晶化合物、液晶性を示
さない重合性化合物は適宜組み合わせて添加してもよい
が、少なくとも得られる液晶組成物の液晶性が失われな
いように各成分の添加量を調整することが必要である。
【0056】更に本発明の液晶組成物には、その重合反
応性を向上させることを目的として、熱重合開始剤、光
重合開始剤の重合開始剤を添加しても良い。ここで使用
できる熱重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、ビス
アゾブチロニトリル等から選択することができ、光重合
開始剤としてはベンゾインエーテル類、ベンゾフェノン
類、アセトフェノン類、ベンジルケタール類等から選択
して使用することができる。その添加量は、液晶組成物
に対して10重量%以下であることが好ましく、5重量
%以下であることがさらに好ましく、0.5〜1.5重
量%の範囲であることが特に好ましい。
【0057】また、本発明の液晶組成物には、その保存
安定性を向上させるために安定剤を添加しても良い。こ
こで使用することができる安定剤としては、例えばヒド
ロキノン、ヒドロキノンモノアルキルエーテル類、第三
ブチルカテコール等から選択して使用することができ
る。その添加量は、液晶組成物に対して1重量%以下が
好ましく、0.5重量%以下がさらに好ましい。
【0058】また、本発明の液晶組成物には、液晶骨格
の螺旋構造を内部に有する重合体を得ることを目的とし
てカイラル(光学活性)化合物を添加しても良い。ここ
で使用することができるカイラル化合物は、それ自体が
液晶性を示す必要は無く、また重合性官能基を有してい
ても、有していなくても良い。またその螺旋の向きは重
合体の使用用途によって適宜選択することができる。そ
のようなカイラル化合物としては光学活性基としてコレ
ステリル基を有するペラルゴン酸コレステロール、ステ
アリン酸コレステロール、光学活性基として2−メチル
ブチル基を有する「CB−15」、「C−15」(以上
BDH社製)、「S−1082」(メルク社製)、「C
M−19」、「CM−20」、「CM」(以上チッソ社
製)、光学活性基として1−メチルヘプチル基を有する
「S−811」(メルク社製)、「CM−21」、「C
M−22」(以上チッソ社製)を挙げることができる。
このカイラル化合物の好ましい添加量は液晶組成物の用
途によるが、重合して得られる重合体の厚み(d)を重
合体中での螺旋ピッチ(P)で除した値(d/P)が
0.1〜20の範囲になるよう調整するのが好ましい。
【0059】また、本発明の液晶組成物を偏光フィルム
や配向膜の原料、または印刷インキ及び塗料等として利
用する場合には、その目的に応じて金属、金属錯体、染
料、顔料、色素、界面活性剤、ゲル化剤、紫外線吸収
剤、抗酸化剤、イオン交換樹脂、酸化チタンの金属酸化
物等を添加することもできる。
【0060】本発明は更に、本発明の液晶組成物の重合
体であることを特徴とする光学異方体をも提供する。本
発明の光学異方体は、本発明の液晶組成物を配向させた
状態において、重合させることにより製造することがで
きる。例えば、基板表面を布等でラビング、もしくは有
機薄膜を形成した基板表面を布等でラビング、あるいは
SiO2を斜方蒸着した配向膜を有する基板上に担持さ
せるか、基板間に挟持させた後、本発明の液晶を重合さ
せる方法を挙げることができる。その他の配向処理方法
としては、液晶組成物の流動配向の利用や、電場又は磁
場の利用を挙げることができる。これらの配向手段は単
独で用いても、また組み合わせて用いても良い。その中
でも基板表面を布等でラビング処理した基板を用いる方
法は、その簡便性から特に好ましい。
【0061】この時使用することができる基板は、有機
材料、無機材料を問わずに用いることができる。具体的
な例を挙げると有機材料としては、ポリエチレンテレフ
タレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミ
ド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリ塩化
ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリ
フルオロエチレン、ポリアリレート、ポリスルホン、ト
リアセチルセルロース、セルロース、ポリエーテルエー
テルケトン、無機材料としてはシリコン、ガラス、方解
石等を挙げることができる。
【0062】これらの基板を布等でラビングすることを
によって適当な配向性を得られないときには、公知の方
法に従ってポリイミド薄膜又はポリビニルアルコール薄
膜等の有機薄膜を基板表面に形成し、これを布等でラビ
ングしても良い。また通常のTN又はSTN素子で使用
されているようなプレチルト角を与えるポリイミド薄膜
を利用すると、光学異方体内部の分子配向構造を更に精
密に制御できることから、特に好ましく利用することが
できる。また、電場によって配向状態を制御する場合に
は、電極層を有する基板を使用することができ、この場
合には電極上に前述のポリイミド薄膜等の有機薄膜を形
成するのが好ましい。
【0063】また、ラビングに代わる配向処理方法とし
て、光配向法も用いることができる。これはポリビニル
シンナメート等の分子内に光二量化反応する官能基を有
する有機薄膜や光で異性化する官能基を有する有機薄膜
又はポリイミド等の有機薄膜に、偏光した光、このまし
くは偏光した紫外線を照射することによって、配向膜と
するものである。この光配向法に光マスクを適用するこ
とにより配向のパターン化が容易に達成できるので、光
学異方体内部の分子配向も精密に制御することが可能と
なる。
【0064】重合の方法としては、迅速な重合の進行が
望ましいので、紫外線又は電子線等のエネルギーを照射
することによって光重合させる方法が好ましい。この光
重合させる際の光源としては偏光光源を用いても良い
し、非偏光光源を用いても良い。また、液晶組成物を2
枚の基板間に挟持させて状態で光重合を行う場合には、
少なくとも照射面側の基板は適当な透明性が与えられて
いなければならない。また、照射時の温度は、本発明の
液晶組成物の液晶状態が保持される温度範囲内であるこ
とが好ましい。特に、光重合によって光学異方体を製造
しようとする場合には、意図しない熱重合の誘起を避け
る意味からもできるだけ室温に近い温度で、即ち20〜
30℃の温度で重合させることが好ましい。重合によっ
て得られた本発明の光学異方体は、初期の特性変化を軽
減し、安定的な特性発現を図ることを目的として熱処理
をしても良い。熱処理の温度としては50〜250℃の
温度範囲で、また熱処理時間としては30秒〜12時間
の範囲にあるのが好ましい。
【0065】このような方法によって製造される本発明
の光学異方体は、基板から剥離して用いても、剥離せず
に用いても良い。
【0066】
【実施例】以下、本発明の実施例を示し、本発明を更に
詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。また、相転移温度におけ
るSxは詳細な相構造は未決定のスメクチック相を、N
はネマチック相を、Iは等方性液体相を、Cは結晶相を
それぞれ表す。 (実施例1) 液晶性アクリレート化合物の合成
(1) ディーンスターク水分離器を装着した3口フラスコに、
4−(ヒドロキシエチル)フェノール10g、「M−5
600」(東亞合成株式会社製)22.5g、ヒドロキ
ノン0.1g、p−トルエンスルホン酸1水和物3.2
g、n−ヘキサン60ml、トルエン60mlを加えて
撹拌しながら加熱した。3時間加熱環流後、室温まで反
応液を冷却した。これに飽和食塩水500mlを加えた
後、反応液をトルエン200mlを加えて抽出を行っ
た。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び水で洗
った後、トルエンを減圧留去して化合物(a)の粗生成
物11.8gを得た。
【0067】
【化27】
【0068】次に、化合物(a)の粗生成物4.0gを
ジクロロメタン20mlに溶解させ、さらにトリエチル
アミン3.4gを加え室温において撹拌した。これに2
0mlのジクロロメタンに溶解させたテレフタル酸クロ
リド1.1gを、反応液の内温が30℃を超えないよう
に滴下した。滴下終了後、反応液を40℃で1時間反応
させ、その後室温まで冷却した。冷却後、反応液に飽和
食塩水300mlを加えた。この反応液の水層が弱酸性
になるように希塩酸水溶液を加えた後、酢酸エチル10
0mlを加えて抽出を行った。有機層を水洗後、酢酸エ
チルを減圧留去して4.0gの粗生成物を得た。この粗
生成物を、酢酸エチルとn−ヘキサンの混合溶媒(容量
比で酢酸エチル:n−ヘキサン=1:1)を展開溶媒と
したシリカゲルカラムクロマトグラフィー及びエタノー
ルからの再結晶により精製し、液晶性アクリレート化合
物(b)
【0069】
【化28】
【0070】を0.50g(Rf=0.60)、液晶性
アクリレート化合物(c)
【0071】
【化29】
【0072】を0.66g(Rf=0.48)、液晶性
アクリレート化合物(d)
【0073】
【化30】
【0074】を0.70g(Rf=0.36)を得た。
化合物(b)の相転移温度は、
【0075】
【化31】
【0076】であり、化合物(c)の相転移温度は、
【0077】
【化32】
【0078】であり、化合物(d)の相転移温度は
【0079】
【化33】
【0080】であった。 (実施例2) 液晶性アクリレート化合物の合成
(2) ディーンスターク水分離器を装着した3口フラスコに、
4−(ヒドロキシエチル)フェノール7.0g、「HO
A−MS」(共栄社化学株式会社製)32.6g、ヒド
ロキノン1g、p−トルエンスルホン酸1水和物3.5
g、n−ヘキサン60ml、トルエン60mlを加えて
撹拌しながら加熱した。3時間加熱環流後、室温まで反
応液を冷却した。これに飽和食塩水500mlを加えた
後、反応液にトルエン200mlを加えて抽出を行っ
た。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液及び水で洗
った後、トルエンを減圧留去して粗生成物20.3gを
得た。この粗生成物を、酢酸エチルとトルエンの混合溶
媒(容量比で酢酸エチル:トルエン=1:2、Rf=
0.47)を展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマト
グラフィーで精製し、化合物(e)を12.3g得た。
【0081】
【化34】
【0082】次に、化合物(e)の5.2gをテトラヒ
ドロフラン30mlに溶解させ、さらにトリエチルアミ
ン1.9gを加え室温において撹拌した。これに20m
lのテトラヒドロフランに溶解させたテレフタル酸クロ
リド1.3gを、反応液の内温が30℃を超えないよう
に滴下した。滴下終了後、反応液を40℃で1時間反応
させ、その後室温まで冷却した。冷却後、反応液に飽和
食塩水300mlを加えた。この反応液の水層が弱酸性
になるように希塩酸水溶液を加えた後、酢酸エチル10
0mlを加えて抽出を行った。有機層を水洗後、酢酸エ
チルを減圧留去して7.0gの粗生成物を得た。この粗
生成物を、酢酸エチルとトルエンの混合溶媒(容量比で
酢酸エチル:トルエン=1:2、Rf=0.48)を展
開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラフィー及び
エタノールからの再結晶により精製し、液晶性アクリレ
ート化合物(f)を2.3g得た。
【0083】
【化35】
【0084】化合物(f)の相転移温度は、
【0085】
【化36】
【0086】であった。 (実施例3) 液晶性アクリレート化合物の合成
(3) ディーンスターク水分離器を装着した3口フラスコに、
4−ヒドロキシフェニル酢酸11.4g、2−ヒドロキ
シエチルアクリレート26.3g、ヒドロキノン0.3
g、p−トルエンスルホン酸1水和物7.0g、n−ヘ
キサン40ml、トルエン60ml、テトラヒドロフラ
ン30mlを加えて撹拌しながら加熱した。3時間加熱
環流後、室温まで反応液を冷却した。これに飽和食塩水
700mlを加えた後、反応液をトルエン300mlを
加えて抽出を行った。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム
水溶液及び水で洗った後、トルエンを減圧留去して化合
物(g)の粗生成物19.4gを得た。
【0087】
【化37】
【0088】次に、化合物(g)の粗生成物8.0gを
テトラヒドロフラン30mlに溶解させ、さらにトリエ
チルアミン3.9gを加え室温において撹拌した。これ
に20mlのテトラヒドロフランに溶解させたテレフタ
ル酸クロリド2.0gを、反応液の内温が30℃を超え
ないように滴下した。滴下終了後、反応液を40℃で1
時間反応させ、その後室温まで冷却した。冷却後、反応
液に飽和食塩水300mlを加えた。この反応液の水層
が弱酸性になるように希塩酸水溶液を加えた後、酢酸エ
チル100mlを加えて抽出を行った。有機層を水洗
後、酢酸エチルを減圧留去して8.6gの粗生成物を得
た。この粗生成物を、酢酸エチルとトルエンの混合溶媒
(容量比で酢酸エチル:トルエン=1:2、Rf=0.
58)を展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラ
フィー及びエタノールからの再結晶により精製し、液晶
性アクリレート化合物(h)を1.0g得た。
【0089】
【化38】
【0090】化合物(h)の相転移温度は、
【0091】
【化39】
【0092】であった。 (実施例4) 液晶性アクリレート化合物の合成
(4) 実施例1で得た化合物(a)をシリカゲルカラムクロマ
トグラフィーで精製して得た化合物(i)1.0g
【0093】
【化40】
【0094】をテトラヒドロフラン15mlに溶解さ
せ、さらにトリエチルアミン0.4gを加え室温におい
て撹拌した。これに10mlのテトラヒドロフランに溶
解させたシュウ酸クロリド0.2gを、反応液の内温が
30℃を超えないように滴下した。滴下終了後、反応液
を40℃で1時間反応させ、その後室温まで冷却した。
冷却後、反応液に飽和食塩水100mlを加えた。この
反応液の水層が弱酸性になるように希塩酸水溶液を加え
た後、酢酸エチル100mlを加えて抽出を行った。有
機層を水洗後、酢酸エチルを減圧留去して1.6gの粗
生成物を得た。この粗生成物を、酢酸エチルとn−ヘキ
サンの混合溶媒(容量比で酢酸エチル:n−ヘキサン=
1:1、Rf=0.43)を展開溶媒としたシリカゲル
カラムクロマトグラフィー及びエタノールからの再結晶
により精製し、液晶性アクリレート化合物(j)を0.
8g得た。
【0095】
【化41】
【0096】化合物(j)の相転移温度は、
【0097】
【化42】
【0098】であった。 (実施例5) 液晶性アクリレート化合物の合成
(5) 実施例2で得た化合物(e)5.0g、ブロモテレフタ
ル酸1.2g、ジメチルアミノピリジン0.2gをテト
ラヒドロフラン20mlに溶解させ、室温において撹拌
した。これに20mlのテトラヒドロフランに溶解させ
たジシクロヘキシルカルボジイミド4.7gを反応液の
内温が30℃を超えないように滴下した。滴下終了後、
反応液を40℃で1時間反応させ、その後室温まで冷却
した。冷却後、反応液に飽和食塩水100mlを加え
た。この反応液の水層が弱酸性になるように希塩酸水溶
液を加え、析出したジシクロヘキシル尿素をガラスフィ
ルターによって取り除いた後、酢酸エチル100mlを
加えて抽出を行った。有機層を水洗後、酢酸エチルを減
圧留去して6.7gの粗生成物を得た。この粗生成物
を、酢酸エチルとトルエンの混合溶媒(容量比で酢酸エ
チル:トルエン=1:2、Rf=0.53)を展開溶媒
としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製
し、液晶性アクリレート化合物(k)を4.9g得た。
【0099】
【化43】
【0100】化合物(K)は室温にて等方性液体であっ
た。 (実施例6) 液晶組成物の調製(1) 式(57)の化合物
【0101】
【化44】
【0102】50重量部及び式(60)
【0103】
【化45】
【0104】の化合物50重量部からなる液晶組成物
(a)を調製した。この液晶組成物(a)は室温で液晶
相を示し、ネマチック−等方性液体相の相転移温度は4
6℃であった。液晶組成物(a)50重量部に実施例1
で合成した液晶性アクリレート化合物(b)50重量部
からなる液晶組成物(b)を調製した。得られた液晶組
成物(b)は52℃〜70℃の温度範囲でネマチック相
を示した。 (実施例7) 液晶組成物の調製(2) 実施例6で調製した液晶組成物(a)90重量部に実施
例1で合成した化合物(b)10重量部からなる液晶組
成物(c)を調製した。得られた液晶組成物(c)は3
0℃〜49℃の温度範囲でネマチック相を示した。 (実施例8) 液晶組成物の調製(3) 実施例6で調製した液晶組成物(a)95重量部に実施
例1で合成した化合物(b)5重量部からなる液晶組成
物(d)を調製した。得られた液晶組成物(d)は室温
〜48℃の温度範囲でネマチック相を示した。 (実施例9) 液晶組成物の調製(4) 実施例6で調製した液晶組成物(a)95重量部に実施
例1で合成した化合物(c)5重量部からなる液晶組成
物(e)を調製した。得られた液晶組成物(e)は室温
〜47℃の温度範囲でネマチック相を示した。 (実施例10) 液晶組成物の調製(5) 実施例6で調製した液晶組成物(a)95重量部に実施
例1で合成した化合物(d)5重量部からなる液晶組成
物(f)を調製した。得られた液晶組成物(f)は室温
〜47℃の温度範囲でネマチック相を示した。 (実施例11) 液晶組成物の調製(6) 実施例6で調製した液晶組成物(a)95重量部に実施
例2で合成した化合物(f)5重量部からなる液晶組成
物(g)を調製した。得られた液晶組成物(g)は室温
〜50℃の温度範囲でネマチック相を示した。 (実施例12) 液晶組成物の調製(7) 実施例6で調製した液晶組成物(a)97重量部に実施
例3で合成した化合物(h)3重量部からなる液晶組成
物(h)を調製した。得られた液晶組成物(h)は室温
〜48℃の温度範囲でネマチック相を示した。 (実施例13) 液晶組成物の調製(8) 実施例6で調製した液晶組成物(a)95重量部に実施
例4で合成した化合物(j)5重量部からなる液晶組成
物(i)を調製した。得られた液晶組成物(i)は室温
〜47℃の温度範囲でネマチック相を示した。 (実施例14) 液晶組成物の調製(9) 実施例6で調製した液晶組成物(a)97重量部に実施
例5で合成した化合物(k)3重量部からなる液晶組成
物(j)を調製した。得られた液晶組成物(j)は室温
〜38℃の温度範囲でネマチック相を示した。 (実施例15) 光学異方体の作製(1) 実施例8で調製した液晶組成物(d)99重量部に光重
合開始剤「IRG−651」(チバガイギー社製)1重
量部を溶解させた。次にこれをセルギャップ10ミクロ
ンの透明ガラス製TN(ツイステッドネマチック)セル
に注入したところ、良好なTN配向が得られていること
が偏光顕微鏡観察により確認できた。このセルに、25
℃において高圧水銀ランプを用いて500mJ/cm2
の紫外線を照射し、液晶組成物を光重合させた。セルを
偏光顕微鏡で観察したところ、TN配向が均一に固定化
された光学異方体が得られているのが確認できた。次に
セルのガラスを取り外すことにより、1枚のガラスの上
に担持された厚さ10ミクロンのTN配向構造を有する
光学異方体を得た。この光学異方体は150℃で100
時間加熱しても、TN配向構造が保持されることがわか
った。 (実施例16) 光学異方体の作製(2) 厚さ1mmで20mm角の透明ガラス基板に、ポリイミ
ド配向剤「AL−1254」(日本合成ゴム製)を20
00回転/分でスピンコートした後、150℃で1時間
乾燥させることにより、ガラス基板上にポリイミド薄膜
を形成した。このポリイミド薄膜をラビングマシーン
「RM−50」(EHC社製)でラビングすることによ
り、ポリイミド配向膜とした。このポリイミド配向膜付
きガラス基板に、実施例8で調製した液晶組成物(d)
99重量部に光重合開始剤「IRG−651」(チバガ
イギー社製)1重量部を添加し、これを1000回転/
分でスピンコートした。このスピンコートした基板に、
窒素気流下25℃において高圧水銀ランプを用いて50
0mJ/cm2の紫外線を照射し、液晶組成物を光重合
させた。この基板を偏光顕微鏡で観察したところ、均一
な一軸配向が固定化された光学異方体が得られているの
が確認できた。また、この基板を2枚の偏光板の間に挟
んでところ、基板の全面にわたって均一な干渉色が観察
され、均一な厚みをもった光学異方体が得られたことを
確認できた。また、この基板を150℃で加熱しても、
固定化された均一な配向状態はそのまま保持されてい
た。 (比較例1)実施例16における液晶組成物(d)を、
実施例6で調製した液晶組成物(a)に代えた以外は同
様にして光学異方体を作製した。得られた光学異方体を
偏光顕微鏡で観察したところ、均一な一軸配向が固定化
された光学異方体が得られているのが確認できた。しか
しながら、これを2枚の偏光板の間に挟んでところ、基
板の全面にわたる均一な干渉色が観察されず、光学異方
体の膜厚が均一でないことが確認された。 (実施例17) 光学異方体の作製(3) 厚さ2.0mmで20mm角のポリカーボネート基板を
用意し、ポリカーボネート基板の光軸方向と同一方向に
ラビングマシーン「RM−50」(EHC社製)を用い
てラビングした。このポリカーボネート基板に、実施例
8で調製した液晶組成物(d)99重量部に光重合開始
剤「IRG−651」(チバガイギー社製)1重量部を
添加し、これを500回転/分でスピンコートした。こ
のスピンコートした基板に、窒素気流下25℃において
高圧水銀ランプを用いて500mJ/cm2の紫外線を
照射し、液晶組成物を光重合させた。この基板を偏光顕
微鏡で観察したところ、均一な一軸配向が固定化された
光学異方体が得られているのが確認できた。また、この
基板を2枚の偏光板の間に挟んでところ、基板の全面に
わたって均一な干渉色が観察され、均一な厚みをもった
光学異方体が得られたことを確認できた。また、この基
板を100℃で加熱しても、固定化された均一な配向状
態はそのまま保持されていた。 (比較例2)実施例17における液晶組成物(d)を、
実施例6で調製した液晶組成物(a)に代えた以外は同
様にして光学異方体を作製した。得られた光学異方体を
偏光顕微鏡で観察したところ、均一な一軸配向が固定化
された光学異方体が得られているのが確認できた。しか
しながら、これを2枚の偏光板の間に挟んでところ、基
板の全面にわたる均一な干渉色が観察されず、光学異方
体の膜厚が均一でないことが確認された。
【0105】
【発明の効果】本発明の液晶性(メタ)アクリレート化
合物と液晶組成物は、プラスチックやガラス基板への塗
布性に優れている。従って、塗布等の手段によって位相
差フィルム等の光学異方体を作製するのに有用な材料で
ある。また本発明の液晶性(メタ)アクリレート化合物
と液晶組成物を用いて作製した光学異方体は、配向の均
一性及び膜厚の均一性に優れており、位相差フィルム等
への応用に適している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07D 213/28 C07D 213/28 239/26 239/26 239/34 239/34 C08F 20/10 C08F 20/10 C09K 19/12 C09K 19/12 19/14 19/14 19/18 19/18 19/20 19/20 19/30 19/30 19/34 19/34 19/38 19/38 19/46 19/46 G02F 1/1335 510 G02F 1/1335 510

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、X1及びX2はそれぞれ独立的に水素原子または
    メチル基を表し、P1、P2、P3、P4、P5及びP6はそ
    れぞれ独立的に炭素原子数1から18の2価の炭化水素
    基を表し、Z1、Z2、Z3、及びZ4はそれぞれ独立的
    に、−COO−または−OCO−を表し、Y1及びY2
    それぞれ独立的に、単結合、−CH2CH2−、−CH2
    O−、−OCH2−、−COO−、−OCO−、−C≡
    C−、−CH=CH−、−CF=CF−、−(CH24
    −、−CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、
    −CH=CH−CH2CH2−、−CH2CH2CH2
    −、−OOCCOO−を表し、j及びkはそれぞれ独立
    的に0または1の整数を表し、nは0または1の整数を
    表し、6員環A、B及びCはそれぞれ独立的に、 【化2】 を表し、Wはハロゲン原子またはメチル基を表し、mは
    1〜4の整数を表す。)で表されることを特徴とする液
    晶性(メタ)アクリレート化合物。
  2. 【請求項2】 一般式(I)において、P3及びP4がそ
    れぞれ独立的にメチレン基またはエチレン基であること
    を特徴とする請求項1記載の液晶性(メタ)アクリレー
    ト化合物。
  3. 【請求項3】 一般式(I)において、X1及びX2は水
    素原子を表し、P1、P2、P3、P4、P5及びP6はそれ
    ぞれ独立的にメチレン基またはエチレン基を表し、Y1
    及びY2はそれぞれ独立的に、−COO−、−OCO−
    を表し、j及びkはそれぞれ独立的に0または1の整数
    を表し、nは1の整数を表し、6員環A、B及びCは、 【化3】 を表す。)で表されることを特徴とする請求項1記載の
    液晶性アクリレート化合物。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3記載の液晶性(メタ)ア
    クリレート化合物を含有し、液晶相を示すことを特徴と
    する液晶組成物。
  5. 【請求項5】 液晶相が少なくとも20℃〜30℃の温
    度範囲で発現することを特徴とする請求項4記載の液晶
    組成物。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至3記載の液晶性(メタ)ア
    クリレート化合物を2重量%以上、及び少なくとも2つ
    の6員環を有する液晶骨格を部分構造として有する環状
    アルコール、フェノール又は芳香族ヒドロキシ化合物の
    アクリル酸又はメタクリル酸エステルである単官能アク
    リレート又は単官能メタクリレートを含有し、液晶相を
    示すことを特徴とする液晶組成物。
  7. 【請求項7】 単官能アクリレート又は単官能メタクリ
    レートが一般式(II)、 【化4】 (式中、X3は水素原子又はメチル基を表し、rは0ま
    たは1の整数を表し、6員環D、E及びFはそれぞれ独
    立的に、 【化5】 を表し、pは1〜4の整数を表し、Y3及びY4はそれぞ
    れ独立的に、単結合、−CH2CH2−、−CH2O−、
    −OCH2−、−COO−、−OCO−、−C≡C−、
    −CH=CH−、−CF=CF−、−(CH24−、−
    CH2CH2CH2O−、−OCH2CH2CH2−、−CH
    =CH−CH2CH2−、−CH2CH2CH2O−を表
    し、Y5は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、炭素原
    子数1〜20のアルキル基、アルコキシ基、アルケニル
    基又はアルケニルオキシ基を表す。)で表されることを
    特徴とする請求項6記載の液晶組成物。
  8. 【請求項8】 液晶相が少なくとも20℃〜30℃の温
    度範囲で発現することを特徴とする請求項7記載の液晶
    組成物。
  9. 【請求項9】 請求項7乃至8記載の液晶組成物の重合
    体であることを特徴とする光学異方体。
JP24099697A 1997-09-05 1997-09-05 液晶性(メタ)アクリレート化合物と組成物及びこれを用いた光学異方体 Expired - Fee Related JP3963035B2 (ja)

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