WO2020209089A1 - 偏光子および画像表示装置 - Google Patents
偏光子および画像表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020209089A1 WO2020209089A1 PCT/JP2020/013785 JP2020013785W WO2020209089A1 WO 2020209089 A1 WO2020209089 A1 WO 2020209089A1 JP 2020013785 W JP2020013785 W JP 2020013785W WO 2020209089 A1 WO2020209089 A1 WO 2020209089A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- group
- liquid crystal
- polarizer
- repeating unit
- crystal compound
- 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.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/38—Polymers
- C09K19/3833—Polymers with mesogenic groups in the side chain
- C09K19/3842—Polyvinyl derivatives
- C09K19/3852—Poly(meth)acrylate derivatives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
- C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
- C09K19/3491—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having sulfur as hetero atom
- C09K19/3497—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having sulfur as hetero atom the heterocyclic ring containing sulfur and nitrogen atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
- C09K19/60—Pleochroic dyes
- C09K19/601—Azoic
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3016—Polarising elements involving passive liquid crystal elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
- G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K19/00—Liquid crystal materials
- C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
- C09K2019/0444—Liquid 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
- C09K2019/0448—Liquid 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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133528—Polarisers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2202/00—Materials and properties
- G02F2202/04—Materials and properties dye
- G02F2202/043—Materials and properties dye pleochroic
Definitions
- the present invention relates to a polarizer and an image display device.
- Patent Document 1 discloses a composition for forming a polarizer containing a polymer liquid crystal compound and a dichroic substance.
- the present inventors prepared a polarizer with reference to the embodiment of Patent Document 1 and evaluated the degree of orientation. In view of the expected improvement in performance of the image display device and the like in the future, the degree of orientation and the degree of orientation were evaluated. It was clarified that there is room for improvement in heat resistance.
- an object of the present invention is to provide a polarizer forming composition, a polarizer, and an image display device capable of forming a polarizer having a high degree of orientation and excellent heat resistance.
- the present inventors have adjusted the content of components having a number average molecular weight of 1000 or less contained in the polymer liquid crystal compound to 0.10 to 5.0% by mass.
- the present invention has been completed by finding that the use of a compound increases the degree of orientation of the formed polarizing element and also improves the heat resistance. That is, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following configuration.
- the liquid crystal compound is a polymer liquid crystal compound
- a polarizer forming composition As shown below, according to the present invention, it is possible to provide a polarizer forming composition, a polarizer, and an image display device capable of forming a polarizer having a high degree of orientation and excellent heat resistance.
- the present invention will be described in detail below.
- the description of the constituent elements described below may be based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments.
- the numerical range represented by using "-" means the range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
- parallel, orthogonal, horizontal, and vertical do not mean parallel, orthogonal, horizontal, and vertical in the strict sense, respectively, but in the range of parallel ⁇ 5 °, respectively. It means the range of orthogonal ⁇ 5 °, horizontal ⁇ 5 °, and vertical ⁇ 5 °.
- each component a substance corresponding to each component may be used alone or in combination of two or more.
- the content of the component refers to the total content of the substances used in combination unless otherwise specified.
- “(meth) acrylate” is a notation representing "acrylate” or “methacrylate”
- (meth) acrylic” is a notation representing "acrylic” or “methacrylic”.
- (Meta) acrylic” is a notation representing "acryloyl” or "methacryloyl”.
- the polarizer-forming composition of the present invention is a polarizer-forming composition containing a liquid crystal compound and a dichroic substance. Further, the liquid crystal compound contained in the composition for forming a polarizer of the present invention is a polymer liquid crystal compound. Further, the content of the component having a number average molecular weight of 1000 or less contained in the polymer liquid crystal compound is 0.10 to 5.0% by mass.
- the present inventors when a polarizer-forming composition prepared by adjusting the content of components having a number average molecular weight of 1000 or less contained in the polymer liquid crystal compound to 0.10 to 5.0% by mass is used.
- the degree of orientation of the formed polarizer is increased, and the heat resistance is also improved. The details of this reason have not been clarified yet, but the present inventors speculate that it is due to the following reasons.
- the present inventors have found that if the compatibility between the polymer liquid crystal compound and the dichroic substance is too good, the degree of orientation of the polarizer is low, and if the compatibility is too poor, the heat resistance of the polarizer is poor. I have found that.
- the present inventors have newly found that the degree of orientation and heat resistance of the polarizer are greatly affected by the compatibility between the polymer liquid crystal compound and the dichroic substance. Therefore, in the present invention, the polymer liquid crystal compound contains the content of the component having a number average molecular weight of 1000 or less in an amount of 0.10 to 5.0% by mass, so that the polymer liquid crystal compound and the dichroic substance are separated. It is presumed that the compatibility was adjusted appropriately, and as a result, the degree of orientation of the formed polarizer was increased and the heat resistance was also improved.
- each component contained in the composition for forming a polarizer of the present invention will be described.
- the liquid crystal compound contained in the composition for forming a polarizer of the present invention is a polymer liquid crystal compound.
- the "polymer liquid crystal compound” refers to a liquid crystal compound having a repeating unit in the chemical structure.
- the liquid crystal compound one type of polymer liquid crystal compound may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the content of the liquid crystal compound is 10 with respect to 100 parts by mass of the content of the dichroic substance of the composition for forming a polarizer of the present invention because the degree of orientation of the formed polarizer is higher. It is preferably ⁇ 99 parts by mass, more preferably 15 to 98 parts by mass, and even more preferably 20 to 96 parts by mass.
- the content of the component having a number average molecular weight of 1000 or less contained in the polymer liquid crystal compound is 0.10 to 5.0% by mass.
- the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) described later are values measured under the following conditions using the gel permeation chromatograph (GPC) method, and are components having a number average molecular weight of 1000 or less.
- the content is a value obtained by calculating an integrated value of a number average molecular weight of 1000 or less from a molecular weight distribution curve of a number average molecular weight attributed to a high molecular weight liquid crystal compound.
- the content of the component having a number average molecular weight of 1000 or less contained in the polymer liquid crystal compound is 0.15 to 1.1 because the degree of orientation of the formed polarizer is higher and the heat resistance is further improved. It is preferably 5% by mass.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polymer liquid crystal compound makes it easier to handle the polymer liquid crystal compound, the degree of orientation of the formed polarizer is higher, and the heat resistance is further increased.
- 1000 to 500,000 is preferable, and 2000 to 300,000 is more preferable.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polymer liquid crystal compound is preferably 10,000 or more, and more preferably 10,000 to 300,000.
- the weight average molecular weight (Mw) of the polymer liquid crystal compound is preferably less than 10,000, and preferably 2000 or more and less than 10,000.
- the substituent W used in the description of the polymer liquid crystal compound represents the following group.
- Specific examples of the substituent W include a halogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl halide group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and 1 to 20 carbon atoms.
- alkoxy groups alkenyl groups with 1 to 20 carbon atoms, alkynyl groups with 1 to 20 carbon atoms, aryl groups with 1 to 20 carbon atoms, heterocyclic groups (heterocyclic groups), cyano groups, hydroxy groups, nitro groups, Carboxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyloxy group, aryloxycarbonyloxy group, amino group (including anirino group; the same applies hereinafter), ammonio group, acylamino Group, aminocarbonylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl or arylsulfonylamino group, mercapto group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, sulfamoyl group,
- LW represents a single bond or a divalent linking group
- SPW represents a divalent spacer group
- Q is a group represented by Q1 or Q2 in the formula (LC) described later. Represents the same group as, and * represents the bond position.
- Examples of the divalent linking group represented by one aspect of LW include -O-,-(CH 2 ) g -,-(CF 2 ) g- , -Si (CH 3 ) 2 -,-(Si (CH 3 )).
- Examples of the spacer group represented by SPW include a single bond, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 50 carbon atoms, and a heterocyclic group having 1 to 20 carbon atoms.
- the hydrogen atoms of the alkylene group and the heterocyclic group are halogen atom, cyano group, -Z H , -OH, -OZ H , -COOH, -C (O) Z H , -C (O) OZ H.
- Z H and Z H ' is independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group, or a -L-CL.
- L represents a single bond or a linking group, and specific examples of the linking group are the same as those of LW and SPW described above.
- CL represents a crosslinkable group, and examples thereof include groups represented by Q1 or Q2 in the formula (LC) described later, and groups represented by the formulas (P1) to (P30) described later are preferable.
- the polymer liquid crystal compound is preferably a polymer of a liquid crystal compound represented by the following formula (LC).
- Q1 and Q2 are independently hydrogen atom, halogen atom, linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, and 1 carbon atom, respectively.
- RP is a hydrogen atom, a halogen atom, a linear, branched or cyclic alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkyl halide having 1 to 20 carbon atoms.
- alkoxy group with 1 to 20 carbon atoms alkenyl group with 1 to 20 carbon atoms, alkynyl group with 1 to 20 carbon atoms, aryl group with 1 to 20 carbon atoms, heterocyclic group, cyano group, hydroxy group, nitro group , Carboxy group, aryloxy group, silyloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, carbamoyloxy group, alkoxycarbonyloxy group, aryloxycarbonyloxy group, amino group, ammonium group, acylamino group, aminocarbonylamino group, alkoxycarbonyl Amino group, aryloxycarbonylamino group, sulfamoylamino group, alkyl or arylsulfonylamino group, mercapto group, alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group, sulfamoyl group, sulfo group, alkyl
- the crosslinkable group is preferably a radically polymerizable group or a cationically polymerizable group.
- the radically polymerizable group include a vinyl group represented by the above formula (P-1), a butadiene group represented by the above formula (P-2), and a (meth) acrylic represented by the above formula (P-4).
- the maleimide group represented by) is preferable.
- a vinyl ether group represented by the above formula (P-18), an epoxy group represented by the above formula (P-19), and an oxetanyl group represented by the above formula (P-20) are preferable. ..
- S1 and S2 represent divalent spacer groups, and a preferred embodiment of S1 and S2 has the same structure as SPW in the above formula (W1), and thus the description thereof will be omitted.
- MG represents a mesogen group.
- the mesogen group represented by MG is a group showing the main skeleton of a liquid crystal molecule that contributes to liquid crystal formation.
- the liquid crystal molecule exhibits liquid crystallinity, which is an intermediate state (mesophase) between the crystalline state and the isotropic liquid state.
- the mesogen group represented by MG preferably contains 2 to 10 cyclic structures, and more preferably 3 to 7 cyclic structures. Specific examples of the cyclic structure include aromatic hydrocarbon groups, heterocyclic groups, and alicyclic groups.
- the mesogen group represented by MG is represented by the following formula (MG-A) or the following formula (MG-B) from the viewpoints of expression of liquid crystallinity, adjustment of liquid crystal phase transition temperature, availability of raw materials and synthetic suitability.
- the group is preferable, and the group represented by the formula (MG-B) is more preferable.
- A1 is a divalent group selected from the group consisting of aromatic hydrocarbon groups, heterocyclic groups and alicyclic groups. These groups may be substituted with a substituent such as the substituent W described above.
- the divalent group represented by A1 is preferably a 4- to 15-membered ring. Further, the divalent group represented by A1 may be a monocyclic ring or a condensed ring. * Represents the bonding position with S1 or S2.
- Examples of the divalent aromatic hydrocarbon group represented by A1 include a phenylene group, a naphthylene group, a fluorene-diyl group, an anthracene-diyl group, a tetracene-diyl group, and the like.
- a phenylene group or a naphthylene group is preferable from the viewpoint of availability.
- the divalent heterocyclic group represented by A1 may be either aromatic or non-aromatic, but a divalent aromatic heterocyclic group is preferable from the viewpoint of further improving the degree of orientation. ..
- Examples of atoms other than carbon constituting the divalent aromatic heterocyclic group include nitrogen atom, sulfur atom and oxygen atom.
- the aromatic heterocyclic group has a plurality of atoms constituting a ring other than carbon, they may be the same or different.
- divalent aromatic heterocyclic group examples include pyridylene group (pyridine-diyl group), pyridazine-diyl group, imidazole-diyl group, thienylene (thiophene-diyl group), and quinolinene group (quinolin-).
- Diyl group isoquinolylene group (isoquinolin-diyl group), oxazole-diyl group, thiazole-diyl group, oxazole-diyl group, benzothiazole-diyl group, benzothiazyl-diyl group, phthalimide-diyl group, thienothiazole- Examples thereof include a diyl group, a thiazolothiazole-diyl group, a thienothiophene-diyl group, and a thienooxazole-diyl group.
- divalent alicyclic group represented by A1 examples include a cyclopentylene group and a cyclohexylene group, and the carbon atoms are -O- and -Si (CH 3 ) 2-. , -N (Z)-, -C (O)-, (where Z represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cycloalkyl group, an aryl group, a cyano group, or a halogen atom. .), - S -, - C (S) -, - S (O) -, and, -SO 2 -, it may be substituted by more than one group combining these groups.
- a1 represents an integer of 2 to 10.
- the plurality of A1s may be the same or different.
- A2 and A3 each independently represent a divalent group selected from the group consisting of an aromatic hydrocarbon group, a heterocyclic group and an alicyclic group. Specific examples and preferred embodiments of A2 and A3 are the same as those of A1 of the above formula (MG-A), and thus the description thereof will be omitted.
- a2 represents an integer of 1 to 10, and when a2 is an integer of 2 to 10, a plurality of A2s may be the same or different, and a plurality of LA1s may be the same or different. You may. It is more preferable that a2 is 2 or more.
- LA1 represents a single bond or a divalent linking group.
- the divalent linking group represented by one aspect of LA1 is the same as that of LW described above, and thus the description thereof will be omitted.
- MG include the following structure.
- the hydrogen atom on the aromatic hydrocarbon group, the heterocyclic group and the alicyclic group may be substituted with the above-mentioned substituent W.
- the polymer liquid crystal compound is preferably a side chain type polymer liquid crystal compound for the reason that the degree of polarization is further improved, and is a repeating unit represented by the following formula (1) (hereinafter, It is more preferable that the polymer has a "repeating unit (1)").
- PC1 represents the main chain of the repeating unit
- L1 represents a single bond or a divalent linking group
- SP1 represents a spacer group
- MG1 represents a mesogen group
- T1 represents a terminal group. ..
- main chain of the repeating unit represented by PC1 include groups represented by the following formulas (P1-A) to (P1-D), and among them, the monomer of the raw material. From the viewpoint of versatility and ease of handling, the group represented by the following formula (P1-A) is preferable.
- R 11 , R 12 , R 13 and R 14 are independently hydrogen atoms, halogen atoms, cyano groups or alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms. Represents an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
- the alkyl group may be a linear or branched alkyl group, or may be an alkyl group having a cyclic structure (cycloalkyl group).
- the alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms.
- the group represented by the above formula (P1-A) is preferably one unit of the partial structure of the poly (meth) acrylic acid ester obtained by the polymerization of the (meth) acrylic acid ester.
- the group represented by the above formula (P1-B) is preferably an ethylene glycol unit formed by ring-opening polymerization of the epoxy group of the compound having an epoxy group.
- the group represented by the above formula (P1-C) is preferably a propylene glycol unit formed by ring-opening polymerization of the oxetane group of the compound having an oxetane group.
- the group represented by the above formula (P1-D) is preferably a siloxane unit of polysiloxane obtained by polycondensation of a compound having at least one of an alkoxysilyl group and a silanol group.
- examples of the compound having at least one of the alkoxysilyl group and the silanol group include a compound having a group represented by the formula SiR 14 (OR 15 ) 2- .
- R 14 is synonymous with R 14 in (P1-D), and the plurality of R 15s independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- L1 is a linking group similar to LW described above, and in a preferred embodiment, -C (O) O-, -OC (O)-, -O-, -S-, -C (O) NR 16- , -NR 16 C (O) - , - S (O) 2 -, and, -NR 16 R 17 -, and the like.
- R 16 and R 17 each independently represent a hydrogen atom and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent (for example, the above-mentioned substituent W).
- the left-side bond binds to PC1 and the right-side bond binds to SP1.
- L1 is preferably a group represented by -C (O) O- or -C (O) NR 16- .
- PC1 is a group represented by the formulas (P1-B) to (P1-D)
- L1 is preferably a single bond.
- the spacer group represented by SP1 represents the same group as S1 and S2, and is at least one selected from the group consisting of an oxyethylene structure, an oxypropylene structure, a polysiloxane structure, and a fluorinated alkylene structure from the viewpoint of degree of orientation.
- a group containing a structure or a linear or branched alkylene group having 2 to 20 carbon atoms is preferable.
- the above-mentioned alkylene group is -O-, -S-, -O-CO-, -CO-O-, or -O-CO-O-, -O-CNR-, -S (O) 2- , May include.
- R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- the spacer group represented by SP1 is at least one selected from the group consisting of an oxyethylene structure, an oxypropylene structure, a polysiloxane structure and a fluorinated alkylene structure because of its tendency to exhibit liquid crystallinity and availability of raw materials.
- oxyethylene structure represented by SP1 is, * - (CH 2 -CH 2 O) n1 - * groups represented by are preferred.
- n1 represents an integer from 1 to 20, and * represents the coupling position with L1 or MG1.
- n1 is preferably an integer of 2 to 10, more preferably an integer of 2 to 4, and most preferably 3.
- the oxypropylene structure represented by SP1 is preferably a group represented by *-(CH (CH 3 ) -CH 2 O) n2- *.
- n2 represents an integer of 1 to 3
- * represents the connection position with L1 or MG1.
- the polysiloxane structure represented by SP1 is preferably a group represented by *-(Si (CH 3 ) 2- O) n3- *.
- n3 represents an integer of 6 to 10
- * represents the coupling position with L1 or MG1.
- alkylene fluoride structure represented by SP1 is, * - (CF 2 -CF 2 ) n4 - * groups represented by are preferred.
- n4 represents an integer of 6 to 10, and * represents the coupling position with L1 or MG1.
- terminal group T1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, hydroxy group, -SH, a carboxyl group, a boronic acid group, -SO 3 H, -PO 3 H 2, -NR 11 R 12
- R 11 and R 12 independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group, or an aryl group), and each having 1 to 10 carbon atoms.
- Alkyl group alkoxy group with 1 to 10 carbon atoms, alkylthio group with 1 to 10 carbon atoms, alkoxycarbonyloxy group with 1 to 10 carbon atoms, acyloxy group with 1 to 10 carbon atoms, acylamino group with 1 to 10 carbon atoms, An alkoxycarbonyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxycarbonylamino group having 1 to 10 carbon atoms, a sulfonylamino group having 1 to 10 carbon atoms, a sulfamoyl group having 1 to 10 carbon atoms, a carbamoyl group having 1 to 10 carbon atoms, and carbon.
- Examples thereof include a sulfinyl group having a number of 1 to 10, a ureido group having 1 to 10 carbon atoms, and a group containing a crosslinkable group.
- Examples of the crosslinkable group-containing group include -L-CL.
- L represents a single bond or a linking group, and specific examples of the linking group are the same as those of LW and SPW described above.
- CL represents a crosslinkable group, and examples thereof include groups represented by Q1 or Q2 in the above-mentioned formula (LC), and groups represented by the above-mentioned formulas (P1) to (P30) are preferable.
- T1 may be a group in which two or more of these groups are combined.
- T1 is preferably an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and even more preferably a methoxy group. These terminal groups may be further substituted with these groups or the polymerizable group described in JP-A-2010-244038.
- the number of atoms in the main chain of T1 is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 15, further preferably 1 to 10, and particularly preferably 1 to 7. When the number of atoms in the main chain of T1 is 20 or less, the degree of orientation of the polarizer is further improved.
- the "main chain” in T1 means the longest molecular chain bonded to M1, and the hydrogen atom is not counted in the number of atoms in the main chain of T1.
- the number of atoms in the main chain is 4, and when T1 is a sec-butyl group, the number of atoms in the main chain is 3.
- logP 1 the difference between the logP value of PC1, L1 and SP1 (hereinafter, also referred to as “logP 1 ”) and the logP value of MG1 (hereinafter, also referred to as “logP 2 ”) (
- logP 2 the logP value of MG1
- logP 2 the logP value of MG1
- the logP value is an index expressing the hydrophilic and hydrophobic properties of the chemical structure, and is sometimes called a prohydrophobic parameter.
- the logP value can be calculated using software such as ChemBioDraw Ultra or HSPiP (Ver. 4.1.07).
- OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Sections 1, Test No. It can also be obtained experimentally by the method of 117 or the like.
- a value calculated by inputting the structural formula of the compound into HSPiP (Ver. 4.1.07) is adopted as the logP value.
- logP 1 means the logP values of PC1, L1 and SP1.
- the "logP value of PC1, L1 and SP1" means the logP value of the structure in which PC1, L1 and SP1 are integrated, and is not the sum of the logP values of PC1, L1 and SP1.
- logP 1 is calculated by inputting a series of structural formulas from P1 to SP1 in the above formula (1) into the above software.
- the part of the group represented by PC1 is the structure of the group itself represented by PC1 (for example, the above-mentioned formula (P1-A).
- silanol a compound represented by the formula Si (R 2 ) 3 (OH).
- a plurality of R 2 independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, respectively. at least one of the plurality of R 2 is an alkyl group.).
- logP 1 as long the difference between logP 2 described above is four or more, may be lower than the logP 2, may be higher than the logP 2.
- the logP value of a general mesogen group tends to be in the range of 4 to 6.
- the value of logP 1 is preferably 1 or less, more preferably 0 or less.
- the value of logP 1 is preferably 8 or more, and more preferably 9 or more.
- the logP value of SP1 in the above formula (1) is 0.7 or less. Is preferable, and 0.5 or less is more preferable.
- the logP value of SP1 in the above formula (1) is 3. 7 or more is preferable, and 4.2 or more is more preferable.
- Examples of the structure having a logP value of 1 or less include an oxyethylene structure and an oxypropylene structure.
- Examples of the structure having a logP value of 6 or more include a polysiloxane structure and a fluorinated alkylene structure.
- the side-chain type polymer liquid crystal compound preferably contains a repeating unit having electron donating property and / or electron attracting property at the terminal. More specifically, a repeating unit (21) having a mesogen group and an electron-withdrawing group having a ⁇ p value greater than 0 at the end thereof, and a mesogen group having a ⁇ p value present at the end thereof of 0 or less. More preferably, it comprises a repeating unit (22) having a group.
- the polymer picture liquid crystal compound contains the repeating unit (21) and the repeating unit (22), as compared with the case where only one of the repeating unit (21) or the repeating unit (22) is contained, as compared with the case where the polymer picture liquid crystal compound contains only the repeating unit (21) or the repeating unit (22).
- the degree of orientation of the polarizer formed by using this is improved. The details of the reason for this are not clear, but it is estimated as follows. That is, the opposite dipole moments generated in the repeating unit (21) and the repeating unit (22) interact between the molecules, so that the interaction of the mesogen groups in the minor axis direction becomes stronger, and the liquid crystal liquid crystal.
- the repeating units (21) and (22) may be repeating units represented by the above formula (1).
- the repeating unit (21) has a mesogen group and an electron-withdrawing group having a ⁇ p value greater than 0 at the end of the mesogen group.
- the electron-withdrawing group is located at the end of the mesogen group and has a ⁇ p value greater than 0.
- Examples of the electron-withdrawing group include a group represented by EWG in the formula (LCP-21) described later, and specific examples thereof are also the same.
- the ⁇ p value of the electron-withdrawing group is larger than 0, and the degree of orientation of the polarizer is higher, so that it is preferably 0.3 or more, and more preferably 0.4 or more.
- the upper limit of the ⁇ p value of the electron-withdrawing group is preferably 1.2 or less, more preferably 1.0 or less, from the viewpoint of excellent orientation uniformity.
- the ⁇ p value is Hammett's substituent constant ⁇ p value (also abbreviated as “ ⁇ p value”), which numerically expresses the effect of the substituent on the acid dissociation equilibrium constant of the substituted benzoic acid. It is a parameter indicating the strength of electron attraction and electron donation.
- the substituent constant ⁇ p value of Hammett in the present specification means the substituent constant ⁇ when the substituent is located at the para position of benzoic acid.
- the substituent constant ⁇ p value of the Hammett of each group in the present specification the value described in the document "Hansch et al., Chemical Reviews, 1991, Vol, 91, No. 2, 165-195" is adopted.
- pKa of benzoic acid is used by using the software "ACD / ChemSketch (ACD / Labs 8.00 Release Product Version: 8.08)".
- the value of the substituent constant ⁇ p of Hammett can be calculated based on the difference between the above and the pKa of the benzoic acid derivative having a substituent at the para position.
- the repeating unit (21) is not particularly limited as long as it has a mesogen group in the side chain and an electron-withdrawing group having a ⁇ p value greater than 0 at the end of the mesogen group, but the degree of orientation of the polarizer is not particularly limited. It is preferably a repeating unit represented by the following formula (LCP-21) from the viewpoint of higher value.
- PC21 represents the main chain of the repeating unit, more specifically, represents the same structure as PC1 in the above formula (1), and L21 represents a single bond or a divalent linking group.
- SP21A and SP21B each independently represent a spacer group, and more specifically, the same as SP1 in the above formula (1).
- MG21 represents a mesogen structure, more specifically, a mesogen group MG in the above formula (LC), and EWG represents an electron-withdrawing group having a ⁇ p value greater than 0.
- the spacer group represented by SP21A and SP21B represents a group similar to the above formulas S1 and S2, and has at least one structure selected from the group consisting of an oxyethylene structure, an oxypropylene structure, a polysiloxane structure and a fluorinated alkylene structure.
- a group containing the group or a linear or branched alkylene group having 2 to 20 carbon atoms is preferable.
- the alkylene group may contain —O—, —O—CO—, —CO—O—, or —O—CO—O—.
- the spacer group represented by SP1 is at least one selected from the group consisting of an oxyethylene structure, an oxypropylene structure, a polysiloxane structure and a fluorinated alkylene structure because of its tendency to exhibit liquid crystallinity and the availability of raw materials. It preferably contains the structure of the species.
- the spacer group represented by SP21B is preferably a single bond or a linear or branched alkylene group having 2 to 20 carbon atoms.
- the alkylene group may contain —O—, —O—CO—, —CO—O—, or —O—CO—O—.
- the spacer group represented by SP21B is preferably a single bond because the degree of orientation of the polarizer is higher.
- the repeating unit 21 preferably has a structure in which the EWG, which is an electron-withdrawing group in the formula (LCP-21), is directly linked to the MG21, which is a mesogen group in the formula (LCP-21).
- EWG represents an electron-withdrawing group having a ⁇ p value greater than 0.
- R E is a number from 1 to 20 carbon atoms (preferably having a carbon number of 1 to 4, more preferably 2 to 1 carbon atoms) alkyl group.
- R F is independently a hydrogen atom or a C 1-20 (preferably having a carbon number of 1 to 4, more preferably 2 to 1 carbon atoms) alkyl group.
- EWG is, * - C (O) O -R E , a group represented by (meth) acryloyloxy group or a cyano group, a nitro group, are preferable.
- the content of the repeating unit (21) is the total mass (100 mass) of the polymer liquid crystal compound from the viewpoint that the polymer liquid crystal compound and the dichroic substance can be uniformly oriented while maintaining a high degree of orientation of the polarizer. %), More preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and particularly preferably 35% or less.
- the lower limit of the content of the repeating unit (21) is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more.
- the content of each repeating unit contained in the polymer liquid crystal compound is calculated based on the charged amount (mass) of each monomer used to obtain each repeating unit.
- the repeating unit (21) may be contained alone or in combination of two or more in the polymer liquid crystal compound.
- the polymer liquid crystal compound contains two or more kinds of repeating units (21), there are advantages such as improved solubility of the polymer liquid crystal compound in a solvent and easy adjustment of the liquid crystal phase transition temperature. is there.
- the total amount thereof is preferably within the above range.
- a repeating unit (21) containing no crosslinkable group in EWG and a repeating unit (21) containing a polymerizable group in EWG may be used in combination.
- the curability of the polarizer is further improved.
- the crosslinkable group include a vinyl group, an upper butadiene group, a (meth) acrylic group, a (meth) acrylamide group, a vinyl acetate group, a fumaric acid ester group, a styryl group, a vinylpyrrolidone group, a maleic anhydride group, and a maleimide group.
- a vinyl ether group, an epoxy group, and an oxetanyl group are preferable.
- the content of the repeating unit (21) containing a polymerizable group in the EWG is 1 to 30 mass with respect to the total mass of the polymer liquid crystal compound from the viewpoint of the balance between the curability and the degree of orientation of the polarizer. It is preferably%.
- repeating unit (21) In the following, an example of the repeating unit (21) will be shown, but the repeating unit (21) is not simply limited to the following repeating units.
- the present inventors have obtained the electron attracting property of the repeating unit (21).
- the electron attraction of the group is strong (that is, when the ⁇ p value is large)
- the degree of orientation of the polarizer becomes higher, and the electron suction of the repeating unit (21) is increased.
- the electron attraction of the sex group is weak (that is, when the ⁇ p value is close to 0)
- the degree of orientation of the polarizer becomes higher when the content ratio of the repeating unit (21) is increased.
- the degree of orientation of the polarizer is higher.
- the product is preferably 0.020 to 0.150, more preferably 0.050 to 0.130, and particularly preferably 0.055 to 0.125. When the product is within the above range, the degree of orientation of the polarizer is higher.
- the repeating unit (22) has a mesogen group and a group having a ⁇ p value of 0 or less existing at the end of the mesogen group. Since the polymer liquid crystal compound has the repeating unit (22), the polymer liquid crystal compound and the dichroic substance can be uniformly oriented.
- the mesogen group is a group showing the main skeleton of a liquid crystal molecule that contributes to liquid crystal formation, and the details are as described by MG in the formula (LCP-22) described later, and specific examples thereof are also the same.
- the above group is located at the end of the mesogen group and has a ⁇ p value of 0 or less.
- the above groups include a hydrogen atom having a ⁇ p value of 0 and a group (electrons) represented by T22 in the formula (LCP-22) described later having a ⁇ p value smaller than 0. Donating group).
- a specific example of a group having a ⁇ p value smaller than 0 (electron donating group) is the same as T22 in the formula (LCP-22) described later.
- the ⁇ p value of the group is 0 or less, and is preferably smaller than 0, more preferably ⁇ 0.1 or less, and particularly preferably ⁇ 0.2 or less, from the viewpoint of more excellent orientation uniformity.
- the lower limit of the ⁇ p value of the above group is preferably ⁇ 0.9 or higher, more preferably ⁇ 0.7 or higher.
- the repeating unit (22) is not particularly limited as long as it has a mesogen group in the side chain and a group having a ⁇ p value at the end of the mesogen group of 0 or less, but the uniformity of the orientation of the liquid crystal is more uniform. It is preferable that the repeating unit is not represented by the above formula (LCP-21) but is represented by the following formula (PCP-22) because of the high value.
- PC22 represents the main chain of the repeating unit, more specifically, represents the same structure as PC1 in the above formula (1), and L22 represents a single bond or a divalent linking group. More specifically, it represents the same structure as L1 in the above formula (1), SP22 represents the spacer group, and more specifically, it represents the same structure as SP1 in the above formula (1), and MG22.
- T22 represents an electron donating group having a ⁇ p value smaller than 0.
- the electron donating group having a ⁇ p value smaller than 0 include a hydroxy group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms.
- the "main chain" in T22 means the longest molecular chain bonded to MG22, and the hydrogen atom is not counted in the number of atoms in the main chain of T22. For example, when T22 is an n-butyl group, the number of atoms in the main chain is 4, and when T22 is a sec-butyl group, the number of atoms in the main chain is 3.
- repeating unit (22) In the following, an example of the repeating unit (22) will be shown, but the repeating unit (22) is not simply limited to the following repeating units.
- the repeating unit (21) and the repeating unit (22) have a part in common in structure. It is presumed that the more similar the structures of the repeating units are, the more uniformly the liquid crystals are aligned. As a result, the degree of orientation of the polarizer becomes higher. Specifically, the SP21 of the formula (LCP-21) and the SP22 of the formula (LCP-22) have the same structure, and the MG21 of the formula (LCP-21) is that the degree of orientation of the polarizer is higher. And MG22 of the formula (LCP-22) have the same structure, and L21 of the formula (LCP-21) and L22 of the formula (LCP-22) have the same structure, at least one of them. It is preferable to satisfy, more preferably two or more, and particularly preferably all.
- the content of the repeating unit (22) is preferably 50% by mass or more, more preferably 55% or more, based on the total mass (100% by mass) of the polymer liquid crystal compound, from the viewpoint of excellent orientation uniformity. 60% or more is particularly preferable.
- the upper limit of the content of the repeating unit (22) is preferably 99% by mass or less, more preferably 97% by mass or less, from the viewpoint of improving the degree of orientation.
- the repeating unit (22) may be contained alone or in combination of two or more in the polymer liquid crystal compound. When the polymer liquid crystal compound contains two or more kinds of repeating units (22), there are advantages such as improved solubility of the polymer liquid crystal compound in a solvent and easy adjustment of the liquid crystal phase transition temperature. is there. When two or more types of repeating units (22) are included, the total amount thereof is preferably within the above range.
- the side chain type polymer liquid crystal compound may contain a repeating unit (3) containing no mesogen from the viewpoint of improving the solubility in a general-purpose solvent.
- the repeating unit (3) containing no mesogen is preferably a repeating unit having a molecular weight of 280 or less.
- the reason why the solubility can be improved while suppressing the decrease in the degree of orientation by containing the repeating unit having a molecular weight of 280 or less which does not contain mesogen is presumed as follows.
- the polymer liquid crystal contains a repeating unit (3) having no mesogen in its molecular chain
- the solvent easily enters the polymer liquid crystal compound, so that the solubility is improved, but the non-mesogenic property is used.
- the repeating unit (3) is considered to reduce the degree of orientation.
- the orientation of the repeating unit (1), the repeating unit (21) or the repeating unit (22) containing the mesogen group is less likely to be disturbed, and the decrease in the degree of orientation can be suppressed. Will be done.
- the repeating unit (3) is preferably a repeating unit having a molecular weight of 280 or less.
- the molecular weight of the repeating unit (3) does not mean the molecular weight of the monomer used to obtain the repeating unit (3), but the repeating unit (3) in a state of being incorporated into the polymer liquid crystal compound by the polymerization of the monomer.
- the molecular weight of the repeating unit (3) is 280 or less, preferably 180 or less, and more preferably 100 or less.
- the lower limit of the molecular weight of the repeating unit (3) is usually 40 or more, more preferably 50 or more.
- the molecular weight of the repeating unit (3) is 280 or less, a polarizer having excellent solubility of the polymer liquid crystal compound and a high degree of orientation can be obtained.
- the molecular weight of the repeating unit (3) exceeds 280, the liquid crystal orientation of the repeating unit (LCP-1), the repeating unit (21) or the repeating unit (22) is disturbed, and the degree of orientation is reduced. It gets lower.
- the solubility of the polymer liquid crystal compound is lowered.
- repeating unit (3) examples include a repeating unit containing no crosslinkable group (for example, an ethylenically unsaturated group) (hereinafter, also referred to as “repeating unit (3-1)”) and a crosslinkable group.
- a repeating unit including hereinafter, also referred to as “repeating unit (3-2)”.
- Repeating unit (3-1) Specific examples of the monomer used for the polymerization of the repeating unit (3-1) include acrylic acid [72.1], ⁇ -alkylacrylic acids (for example, methacrylic acid [86.1], and itaconic acid [130.1]. ]), Esters and amides derived from them (eg, Ni-propylacrylamide [113.2], Nn-butylacrylamide [127.2], Nt-butylacrylamide [127.2]).
- the numerical value in [] means the molecular weight of the monomer.
- the above-mentioned monomers may be used alone or in combination of two or more.
- acrylic acid, ⁇ -alkylacrylic acid, esters and amides derived from them, acrylonitrile, methacrylonitrile, and aromatic vinyl compounds are preferable.
- Examples of monomers other than the above include Research Disclosure No. The compounds described in 1955 (July 1980) can be used.
- repeating unit (3-2) In the repeating unit (3-2), specific examples of the crosslinkable group include the groups represented by P1 to P30, which are a vinyl group, a butadiene group, a (meth) acrylic group, a (meth) acrylamide group, and an acetate. More preferably, a vinyl group, a fumaric acid ester group, a styryl group, a vinylpyrrolidone group, maleic anhydride, a maleimide group, a vinyl ether group, an epoxy group and an oxetanyl group.
- the repeating unit (3-2) is preferably a repeating unit represented by the following formula (3) from the viewpoint of easy polymerization.
- PC32 represents the main chain of the repeating unit, more specifically, represents the same structure as PC1 in the above formula (LCP-1), and L32 represents a single bond or a divalent linking group. More specifically, it represents a structure similar to L1 in the above formula (LCP-1), and P32 represents a group represented by the above P1 to P30.
- repeating unit (3-2) and its molecular weight will be shown, but the present invention is not limited to these specific examples.
- the content of the repeating unit (3) is preferably less than 14% by mass, more preferably 7% by mass or less, and 5% by mass, based on the total mass (100% by mass) of the polymer liquid crystal compound. It is more preferably% or less.
- the lower limit of the content of the repeating unit (3) is preferably 2% by mass or more, more preferably 3% by mass or more.
- the content of the repeating unit (3) is less than 14% by mass, the degree of orientation of the polarizer is further improved.
- the solubility of the polymer liquid crystal compound is further improved.
- the repeating unit (3) may be contained alone or in combination of two or more in the polymer liquid crystal compound. When two or more types of repeating units (3) are included, the total amount thereof is preferably within the above range.
- the side chain type polymer liquid crystal compound has a repeating unit (4) having a flexible structure with a long molecular chain (SP4 of the formula (4) described later) from the viewpoint of improving the viewpoint of adhesion and planar uniformity. Can be included.
- the reason for this is estimated as follows. That is, by including such a flexible structure having a long molecular chain, the molecular chains constituting the polymer liquid crystal compound are likely to be entangled with each other, and the coagulant fracture of the polarizer (specifically, the polarizer itself) (Destroy) is suppressed. As a result, it is presumed that the adhesion between the polarizer and the underlying layer (for example, the substrate or the alignment film) is improved.
- the decrease in planar uniformity is caused by the low compatibility between the dichroic substance and the polymer liquid crystal compound. That is, if the dichroic substance and the polymer liquid crystal compound have insufficient compatibility, it is considered that a planar defect (alignment defect) having the precipitated dichroic substance as a nucleus occurs.
- the polymer liquid crystal compound contained a flexible structure having a long molecular chain, so that the precipitation of the dichroic substance was suppressed, and a polarizer having excellent planar uniformity was obtained. ..
- excellent in planar uniformity means that the liquid crystal composition containing the polymer liquid crystal compound has few orientation defects caused by being repelled on the base layer (for example, the base material or the alignment film).
- the repeating unit (4) is a repeating unit represented by the following formula (4).
- PC4 represents the main chain of the repeating unit, more specifically, represents the same structure as PC1 in the above formula (1), and L4 represents a single bond or a divalent linking group. More specifically, it represents the same structure as L1 in the above formula (1) (preferably a single bond), T4 represents a terminal group, and more specifically, it represents T1 in the above formula (1).
- SP4 represents an alkylene group having 10 or more atoms in the main chain.
- one or more -CH 2- constituting the alkylene group represented by SP4 may be replaced with the above-mentioned "SP-C", and in particular, -O-, -S-, and -N (R 21).
- R 21 to R 28 independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, a nitro group, or a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
- the hydrogen atom contained in one or more -CH 2- constituting the alkylene group represented by SP4 may be replaced by the above-mentioned "SP-H".
- PC4 are the same as those of PC1 of the formula (1), and thus the description thereof will be omitted.
- a specific example of the divalent alicyclic group which may have the substituent represented by L4 is the same as the divalent alicyclic group described in A1 in the formula (M1-A). The explanation is omitted.
- the substituent include the above-mentioned substituent W, and among them, a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group, a cyano group, a hydroxy group, a carboxy group, an alkoxy group, a nitro group, an acyloxy group, an amino group and a mercapto.
- alkylthio groups, alkylsulfonyl groups, alkylsulfonylamino groups, sulfo groups, alkylsulfinyl groups or alkoxycarbonyl groups are preferred.
- Examples of the divalent aromatic group which may have a substituent represented by L4 include a divalent aromatic hydrocarbon group and a divalent aromatic heterocyclic group. Specific examples and preferred embodiments of the divalent aromatic hydrocarbon group are the same as those of the divalent aromatic hydrocarbon group described in A1 in the formula (M1-A), and thus the description thereof will be omitted.
- divalent aromatic heterocyclic group examples are the same as those of the divalent aromatic heterocyclic group described in A1 in the formula (M1-A), and thus the description thereof will be omitted.
- substituents include the above-mentioned substituent W, and among them, a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group, a cyano group, a hydroxy group, a carboxy group, an alkoxy group, a nitro group, an acyloxy group, an amino group and a mercapto.
- alkylthio groups, alkylsulfonyl groups, alkylsulfonylamino groups, sulfo groups, alkylsulfinyl groups or alkoxycarbonyl groups are preferred.
- L4 a single bond is preferable.
- SP4 represents an alkylene group having 10 or more atoms in the main chain, and one or more -CH 2- constituting the alkylene group may be replaced by "SP-C" described above, and the alkylene group may be used. configured for one or more -CH 2 - hydrogen atoms contained in may be replaced by "SP-H” described above.
- the number of atoms in the main chain of SP4 is 10 or more, and 15 or more is preferable, and 19 or more is more preferable, from the viewpoint that a polarizer having more excellent adhesion and planar uniformity can be obtained.
- the upper limit of the number of atoms in the main chain of SP2 is preferably 70 or less, more preferably 60 or less, and particularly preferably 50 or less, from the viewpoint that a polarizer having a higher degree of orientation can be obtained.
- the "main chain” in SP4 means a partial structure required for directly connecting L4 and T4, and the "number of atoms in the main chain” means the number of atoms constituting the partial structure. means.
- the "main chain” in SP4 is a partial structure in which the number of atoms connecting L4 and T4 is the shortest.
- the alkylene group represented by SP4 may be linear or branched.
- the carbon number of the alkylene group represented by SP4 is preferably 8 to 80, more preferably 15 to 80, more preferably 25 to 70, and particularly preferably 25 to 60, from the viewpoint of obtaining a polarizer having a higher degree of orientation.
- One or more -CH 2- constituting the alkylene group represented by SP4 is replaced by the above-mentioned "SP-C" in that a polarizer having excellent adhesion and planar uniformity can be obtained.
- SP-C the above-mentioned alkylene group represented by SP4
- only a part of the plurality of —CH 2 ⁇ is described above from the viewpoint of obtaining a polarizer having excellent adhesion and planar uniformity. More preferably replaced by "SP-C"
- SP4 has an oxyalkylene structure in which one or more -CH 2- constituting the alkylene group is replaced by -O-, and one or more -CH 2- CH 2- constituting the alkylene group is -O-.
- the hydrogen atom contained in one or more -CH 2- constituting the alkylene group represented by SP4 may be replaced by the above-mentioned "SP-H".
- -CH 2 - in which one or more hydrogen atoms are contained sufficient if replaced by "SP-H.” That, -CH 2 - only one of the hydrogen atoms contained in the may be replaced by "SP-H", -CH 2 - all of the hydrogen atoms contained in (2) is "SP-H May be replaced by.
- halogen atom cyano group, nitro group, hydroxyl group, linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, halogen having 1 to 10 carbon atoms. It is preferably at least one group selected from the group consisting of alkylated alkyl groups, and is preferably a group consisting of a hydroxyl group, a linear alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and a branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. More preferred are at least one more selected group.
- T4 represents a terminal group similar to T1 and represents a hydrogen atom, a methyl group, a hydroxyl group, a carboxy group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a boronic acid group, an amino group, a cyano group, a nitro group, or a substituent.
- L represents a single bond or a linking group, and specific examples of the linking group are the same as those of LW and SPW described above.
- CL represents a crosslinkable group, and examples thereof include a group represented by Q1 or Q2 in the above-mentioned formula (LC), preferably a group represented by the above-mentioned formulas (P1) to (P30), and a vinyl group.
- LC above-mentioned formula
- P1 to P30 a group represented by the above-mentioned formulas (P1) to (P30)
- vinyl group a group represented by the above-mentioned formulas (P1) to (P30)
- Butadiene group (meth) acrylic group, (meth) acrylamide group, vinyl acetate group, fumaric acid ester group, styryl group, vinylpyrrolidone group, maleic anhydride, maleimide group, vinyl ether group, epoxy group, oxetanyl group. ..
- the epoxy group may be an epoxycycloalkyl group, and the cycloalkyl group portion of the epoxycycloalkyl group preferably has 3 to 15 carbon atoms, more preferably 5 to 12 carbon atoms, and 6 (that is, an epoxycycloalkyl group). Especially when it is an epoxycyclohexyl group).
- the substituent of the oxetanyl group include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable.
- the alkyl group as a substituent of the oxetanyl group may be linear or branched, but is preferably linear.
- the substituent of the phenyl group include a boronic acid group, a sulfonic acid group, a vinyl group and an amino group, and a boronic acid group is preferable.
- repeating unit (4) include the following structure.
- n1 represents an integer of 2 or more
- n2 represents an integer of 1 or more.
- the content of the repeating unit (4) is preferably 2 to 20% by mass, more preferably 3 to 18% by mass, based on all the repeating units (100% by mass) contained in the polymer liquid crystal compound.
- the repeating unit (4) may be contained alone or in combination of two or more in the polymer liquid crystal compound.
- the content of the repeating unit (4) means the total content of the repeating units (4).
- the side-chain type polymer liquid crystal compound may contain a repeating unit (5) introduced by polymerizing a polyfunctional monomer from the viewpoint of planar uniformity.
- a repeating unit (5) introduced by polymerizing a polyfunctional monomer from the viewpoint of planar uniformity.
- the repeating unit (5) is a unit introduced into a polymer liquid crystal compound by polymerizing a polyfunctional monomer.
- the polymer liquid crystal compound contains a polymer body in which a three-dimensional crosslinked structure is formed by the repeating unit (5).
- the content of the repeating unit (5) is small, it is considered that the content of the high molecular weight substance containing the repeating unit (5) is small. It is presumed that the presence of a small amount of the high molecular weight substance having the three-dimensional crosslinked structure in this way suppressed the repelling of the liquid crystal composition and obtained a polarizer having excellent planar uniformity. Further, since the content of the high molecular weight substance is small, it is presumed that the effect of suppressing the decrease in the degree of orientation can be maintained.
- the repeating unit (5) introduced by polymerizing the polyfunctional monomer is preferably a repeating unit represented by the following formula (5).
- PC5A and PC5B represent the main chain of the repeating unit, more specifically, they represent the same structure as PC1 in the above formula (1), and L5A and L5B are single-bonded or divalently linked.
- Represents a group more specifically represents a structure similar to L1 in the above formula (1)
- SP5A and SP5B represent a spacer group, and more specifically represents a structure similar to SP1 in the above formula (1).
- MG5A and MG5B represent the mesogen structure, more specifically, the mesogen group MG in the above formula (LC), and a and b represent an integer of 0 or 1.
- PC5A and PC5B may be the same group or different groups from each other, but they are preferably the same group from the viewpoint of further improving the degree of orientation of the polarizer.
- Both L5A and L5B may have a single bond, the same group, or different groups from each other, but both of them may have a higher degree of orientation of the polarizer. It is preferably a single bond or the same group, more preferably the same group.
- Both SP5A and SP5B may be single-bonded, may be the same group, or may be different groups from each other, but both of them may have a higher degree of orientation of the polarizer. It is preferably a single bond or the same group, more preferably the same group.
- the same group in the above formula (5) means that the chemical structure is the same regardless of the direction in which each group is bonded.
- SP5A is * -CH 2- CH 2- O-. ** (* represents the bond position with L5A, ** represents the bond position with MG5A), and SP5B is * -O-CH 2 -CH 2 -** (* represents the bond position with MG5B). , ** represents the bonding position with L5B.), It is the same group.
- a and b are independently integers of 0 or 1, and are preferably 1 from the viewpoint of further improving the degree of orientation of the polarizer. Although a and b may be the same or different, they are preferably 1 from the viewpoint of further improving the degree of orientation of the polarizer. The sum of a and b is preferably 1 or 2 from the viewpoint of further improving the degree of orientation of the polarizer (that is, the repeating unit represented by the formula (5) has a mesogen group). It is more preferable to have it.
- the partial structure represented by ⁇ (MG5A) a ⁇ (MG5B) b ⁇ preferably has a cyclic structure from the viewpoint of further improving the degree of orientation of the polarizer.
- the number of cyclic structures in the partial structure represented by-(MG5A2) a- (MG5B) b- is preferably 2 or more, preferably 2 to 8 from the viewpoint of further improving the degree of orientation of the polarizer. More preferably, 2 to 6 are even more preferable, 2 to 4 are particularly preferable, and 4 is most preferable.
- the mesogen groups represented by MG5A and MG5B each independently contain one or more cyclic structures, preferably 2 to 4 and 2 to 3 from the viewpoint of further improving the degree of orientation of the polarizer.
- MG5A and MG5B may be the same group or different groups from each other, but they are preferably the same group from the viewpoint of further improving the degree of orientation of the polarizer.
- the mesogen group represented by MG5A and MG5B is preferably the mesogen group MG in the above formula (LC) from the viewpoints of expression of liquid crystallinity, adjustment of liquid crystal phase transition temperature, availability of raw materials and synthetic suitability.
- PC5A and PC5B are the same group
- L5A and L5B are both single-bonded or the same group
- SP5A and SP5B are both single-bonded or the same group
- MG5B are preferably the same group.
- the content of the repeating unit (5) is preferably 10% by mass or less, preferably 0.001 to 5% by mass, based on the content (100% by mass) of all the repeating units of the polymer liquid crystal compound. More preferably, 0.05 to 3% by mass is further preferable.
- the repeating unit (5) may be contained alone or in combination of two or more in the polymer liquid crystal compound. When two or more types of repeating units (5) are included, the total amount thereof is preferably within the above range.
- the polymer liquid crystal compound may be a star-shaped polymer.
- the star-shaped polymer in the present invention means a polymer having three or more polymer chains extending from the nucleus, and is specifically represented by the following formula (6).
- the star-shaped polymer represented by the formula (6) as a high molecular weight liquid crystal compound can form a light-absorbing eccentric film having a high degree of orientation while having high solubility (excellent solubility in a solvent).
- n A represents an integer of 3 or more, and an integer of 4 or more is preferable.
- the upper limit of n A is not limited to this, but is usually 12 or less, preferably 6 or less.
- Each of the plurality of PIs independently represents a polymer chain containing any of the repeating units represented by the above formulas (1), (21), (22), (3), (4), and (5). However, at least one of the plurality of PIs represents a polymer chain containing a repeating unit represented by the above formula (1).
- A represents the atomic group that is the core of the star-shaped polymer.
- A include paragraphs [0052] to [0058] of JP2011-074280, paragraphs [0017] to [0021] of JP2012-189847, and JP2013-031986.
- Examples thereof include a structure in which a hydrogen atom is removed from the thiol group of the polyfunctional thiol compound described in paragraphs [0012] to [0024], paragraphs [0118] to [0142] of JP2014-104631A.
- a and PI are bound by a sulfide bond.
- the number of thiol groups of the polyfunctional thiol compound from which A is derived is preferably 3 or more, and more preferably 4 or more.
- the upper limit of the number of thiol groups in the polyfunctional thiol compound is usually 12 or less, preferably 6 or less. Specific examples of the polyfunctional thiol compound are shown below.
- the polymer liquid crystal compound may be a thermotropic liquid crystal and a crystalline polymer from the viewpoint of improving the degree of orientation.
- thermotropic liquid crystal is a liquid crystal that shows a transition to the liquid crystal phase due to a temperature change.
- the temperature range showing the nematic phase is preferably room temperature (23 ° C.) to 450 ° C., and more preferably 50 ° C. to 400 ° C. from the viewpoint of handling and manufacturing suitability.
- a crystalline polymer is a polymer that exhibits a transition to a crystalline layer due to a temperature change.
- the crystalline polymer may exhibit a glass transition in addition to the transition to the crystal layer.
- the presence or absence of crystallinity of the polymer liquid crystal compound is evaluated as follows. Two polarizing elements of an optical microscope (ECLIPSE E600 POL manufactured by Nikon Corporation) are arranged so as to be orthogonal to each other, and a sample table is set between the two polarizing elements. Then, a small amount of the polymer liquid crystal compound is placed on the slide glass, and the slide glass is set on the hot stage placed on the sample table. While observing the state of the sample, the temperature of the hot stage is raised to a temperature at which the polymer liquid crystal compound exhibits liquid crystallinity, and the polymer liquid crystal compound is brought into a liquid crystal state.
- the behavior of the liquid crystal phase transition is observed while gradually lowering the temperature of the hot stage, and the temperature of the liquid crystal phase transition is recorded.
- the polymer liquid crystal compound exhibits a plurality of liquid crystal phases (for example, a nematic phase and a smectic phase)
- all the transition temperatures thereof are also recorded.
- DSC differential scanning calorimeter
- the calorific value is measured while lowering the temperature at a rate of 10 ° C./min.
- the exothermic peak is confirmed from the obtained heat spectrum.
- the exothermic peak is a peak due to crystallization, and it can be said that the polymer liquid crystal compound has crystallinity.
- no exothermic peak is observed at a temperature other than the temperature of the liquid crystal phase transition, it can be said that the polymer liquid crystal compound has no crystallinity.
- the liquid crystal property of the polymer liquid crystal compound may exhibit either nematic property or smectic property, but it is preferable to exhibit at least nematic property.
- the temperature range showing the nematic phase is preferably room temperature (23 ° C.) to 450 ° C., and preferably 50 to 400 ° C. from the viewpoint of handling and manufacturing suitability.
- the bicolor substance contained in the composition for forming a polarizer of the present invention is not particularly limited, and is a visible light absorbing substance (bicolor dye), a light emitting substance (fluorescent substance, a phosphorescent substance), an ultraviolet absorbing substance, and an infrared absorbing substance.
- a visible light absorbing substance (bicolor dye), a light emitting substance (fluorescent substance, a phosphorescent substance), an ultraviolet absorbing substance, and an infrared absorbing substance.
- examples thereof include substances, non-linear optical substances, carbon nanotubes, inorganic substances (for example, quantum rods), and conventionally known bicolor substances (bicolor dyes) can be used.
- Paragraphs 0008] to [0015], paragraphs [0045] to [0058] of JP2013-14883A, paragraphs [0012] to [0029] of JP2013-109090A, and JP2013-101328A Paragraphs [0009] to [0017], paragraphs [0051] to [0065] of JP2013-37353, paragraphs [0049] to [0073] of JP2012-63387, JP-A-11-305036.
- two or more kinds of dichroic substances may be used in combination.
- at least one kind having a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 370 to 550 nm is preferable to use the dichroic substance in combination with at least one dichroic substance having a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 500 to 700 nm.
- the content of the dichroic substance is based on the total mass of the solid content of the polarizer-forming composition because the degree of orientation of the formed polarizer is higher and the heat resistance is further improved. It is preferably 1 to 80% by mass, more preferably 2 to 70% by mass, and even more preferably 3 to 60% by mass.
- the content of the dichroic substance is preferably 1 to 400 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the liquid crystal compound, because the degree of orientation of the formed polarizer is higher. It is more preferably parts by mass, and even more preferably 4 to 40 parts by mass.
- the composition for forming a polarizer of the present invention preferably contains a solvent from the viewpoint of workability and the like.
- Solvents include, for example, ketones (eg, acetone, 2-butanone, methylisobutyl ketone, cyclopentanone, and cyclohexanone, etc.), ethers (eg, dioxane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, dioxolane, tetrahydrofurfuryl alcohol, etc.) And cyclopentylmethyl ether, etc.), aliphatic hydrocarbons (eg, hexane, etc.), alicyclic hydrocarbons (eg, cyclohexane, etc.), aromatic hydrocarbons (eg, benzene, toluene, xylene, and trimethyl).
- ketones eg, acetone, 2-butanone, methylisobutyl ketone, cyclopentan
- Benzene, etc. carbon halides (eg, dichloromethane, trichloromethane (chloroform), dichloroethane, dichlorobenzene, and chlorotoluene, etc.), esters (eg, methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate, diethyl carbonate, etc.) ), Alcohols (eg, ethanol, isopropanol, butanol, and cyclohexanol, etc.), cellosolves (eg, methylcellosolve, ethylserosolve, and 1,2-dimethoxyethane, etc.), cellosolve acetates, sulfoxides (eg, etc.) , Dimethylsulfoxide, etc.), amides (eg, dimethylformamide, and dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, 1,3-di
- solvents it is preferable to use an organic solvent, and it is more preferable to use carbon halides or ketones, because the degree of orientation of the formed polarizer is higher and the heat resistance is further improved.
- the content of the solvent increases the degree of orientation of the formed polarizer and the heat resistance is further improved. It is preferably 70 to 99.5% by mass, more preferably 80 to 99% by mass, and even more preferably 85 to 98% by mass with respect to the total mass of the composition for use.
- the composition for forming a polarizer of the present invention preferably contains a surfactant.
- a surfactant By including the surfactant, the smoothness of the coated surface is improved, the degree of orientation is improved, cissing and unevenness are suppressed, and the in-plane uniformity is expected to be improved.
- the surfactant a liquid crystal compound that is horizontally oriented is preferable, and the compound (horizontal alignment agent) described in paragraphs [0253] to [0293] of JP2011-237513A can be used.
- the fluorine (meth) acrylate-based polymers described in [0018] to [0043] of JP-A-2007-272185 can also be used. Compounds other than these may be used as the interface improver.
- the content of the surfactant is such that the degree of orientation of the formed polarizer is higher and the heat resistance is further improved.
- 0.001 to 5 parts by mass is preferable, and 0.01 to 3 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass in total of the liquid crystal compound and the dichroic substance in the composition for forming a polarizer.
- the composition for forming a polarizer of the present invention preferably contains a polymerization initiator because the degree of orientation of the polarizer to be formed becomes higher and the heat resistance is further improved.
- the polymerization initiator is not particularly limited, but a photosensitive compound, that is, a photopolymerization initiator is preferable.
- a photopolymerization initiator various compounds can be used without particular limitation. Examples of photopolymerization initiators include ⁇ -carbonyl compounds (US Pat. Nos. 2,376,661 and 236,670), acidoin ethers (US Pat. No. 2,448,828), and ⁇ -hydrogen-substituted aromatic acidoines. Compounds (US Pat. No.
- photopolymerization initiator commercially available products can also be used, and examples thereof include Irgacure 184, Irgacure 907, Irgacure 369, Irgacure 651, Irgacure 819 and Irgacure OXE-01 manufactured by BASF.
- the content of the polymerization initiator is the present invention because the degree of orientation of the formed polarizer is higher and the heat resistance is further improved. 0.01 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 15 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total of the liquid crystal compound and the dichroic substance in the composition for forming a polarizer.
- the polarizer of the present invention is a polarizer formed from the above-mentioned composition for forming a polarizer of the present invention.
- the method for producing the polarizer of the present invention is not particularly limited, but the above-mentioned composition for forming the polarizer of the present invention is applied and applied onto the alignment film because the degree of orientation of the formed polarizer is higher.
- a step of forming a film hereinafter, also referred to as a “coating film forming step” and a step of orienting a liquid crystal component contained in the coating film (hereinafter, also referred to as a “orientation step”) are provided in this order.
- the method (hereinafter, also referred to as “the present production method”) is preferable.
- the liquid crystal component is a component that includes not only the liquid crystal compound described above but also the dichroic substance having a liquid crystal property when the dichroic substance described above has a liquid crystal property.
- each step will be described.
- the coating film forming step is a step of applying the above-described polarizing element forming composition of the present invention on the alignment film to form a coating film.
- the liquid crystal compound in the coating film is horizontally oriented by the interaction between the alignment film and the interface improver (when the composition for forming a polarizer of the present invention contains the interface improver).
- Examples of the coating method of the polarizer-forming composition of the present invention include a roll coating method, a gravure printing method, a spin coating method, a wire bar coating method, an extrusion coating method, a direct gravure coating method, a reverse gravure coating method, and a die coating method.
- Known methods such as a spray method and an inkjet method can be mentioned.
- the alignment film may be any film as long as it horizontally aligns the liquid crystal compound contained in the composition for forming a polarizer of the present invention. Rubbing treatment of organic compounds (preferably polymers) on the film surface, oblique deposition of inorganic compounds, formation of layers with microgrooves, or organic compounds by the Langmuir-Blojet method (LB film) (eg, ⁇ -tricosanoic acid, It can be provided by means such as accumulation of dioctadecylmethylammonium chloride, methyl stearyllate). Further, an alignment film in which an alignment function is generated by applying an electric field, applying a magnetic field, or irradiating light is also known.
- LB film Langmuir-Blojet method
- the alignment film formed by the rubbing treatment is preferable from the viewpoint of easy control of the pretilt angle of the alignment film, and the photo-alignment film formed by light irradiation is also preferable from the viewpoint of the uniformity of orientation.
- the polymer material used for the alignment film formed by the rubbing treatment has been described in many documents, and many commercially available products can be obtained.
- polyvinyl alcohol or polyimide and its derivatives are preferably used.
- the thickness of the alignment film is preferably 0.01 to 10 ⁇ m, more preferably 0.01 to 1 ⁇ m.
- photo-alignment film The photo-alignment material used for the alignment film formed by light irradiation is described in many documents. In the present invention, for example, JP-A-2006-285197, JP-A-2007-76839, JP-A-2007-138138, JP-A-2007-94071, JP-A-2007-121721, JP-A-2007.
- Preferred examples thereof include the photocrosslinkable silane derivative described in No. 2003-520878, JP-A-2004-522220, or the photocrosslinkable polyimide, polyamide or ester described in Japanese Patent No. 4162850. More preferably, it is an azo compound, a photocrosslinkable polyimide, a polyamide, or an ester.
- a photoalignment film formed from the above material is irradiated with linearly polarized light or non-polarized light to produce a photoalignment film.
- linearly polarized irradiation and “non-polarized irradiation” are operations for causing a photoreaction in a photoaligned material.
- the wavelength of light used varies depending on the photoalignment material used, and is not particularly limited as long as it is a wavelength required for the photoreaction.
- the peak wavelength of the light used for light irradiation is preferably 200 nm to 700 nm, and more preferably ultraviolet light having a peak wavelength of light of 400 nm or less.
- Light sources used for light irradiation are commonly used light sources such as tungsten lamps, halogen lamps, xenon lamps, xenon flash lamps, mercury lamps, mercury xenon lamps and carbon arc lamps, and various lasers [eg, semiconductor lasers, helium]. Examples include neon lasers, argon ion lasers, helium cadmium lasers and YAG (ittrium aluminum garnet) lasers], light emitting diodes, and cathode wire tubes.
- a method using a polarizing plate for example, an iodine polarizing plate, a dichroic material polarizing plate, and a wire grid polarizing plate
- a prism element for example, a Gran Thomson prism
- a Brewster angle is used.
- a method using the used reflective polarizing element or a method using light emitted from a polarized laser light source can be adopted. Further, only light having a required wavelength may be selectively irradiated by using a filter, a wavelength conversion element, or the like.
- the incident angle of light varies depending on the photoalignment material, but is preferably 0 to 90 ° (vertical), preferably 40 to 90 °.
- the alignment film is irradiated with non-polarized light at an angle.
- the incident angle is preferably 10 to 80 °, more preferably 20 to 60 °, and even more preferably 30 to 50 °.
- the irradiation time is preferably 1 minute to 60 minutes, more preferably 1 minute to 10 minutes.
- the alignment step is a step of aligning the liquid crystal component contained in the coating film. As a result, a liquid crystal layer is obtained.
- the orientation step may include a drying process. By the drying treatment, components such as a solvent can be removed from the coating film. The drying treatment may be carried out by a method of leaving the coating film at room temperature for a predetermined time (for example, natural drying), or by a method of heating and / or blowing air.
- the liquid crystal component contained in the above-mentioned composition for forming a polarizer of the present invention may be oriented by the above-mentioned coating film forming step or drying treatment.
- the coating film is dried to remove the solvent from the coating film, whereby the coating film has light absorption anisotropy.
- a film ie, a polarizer
- the drying treatment is performed at a temperature equal to or higher than the transition temperature of the liquid crystal component contained in the coating film to the liquid crystal phase, the heat treatment described later may not be performed.
- the transition temperature of the liquid crystal component contained in the coating film to the liquid crystal phase is preferably 10 to 250 ° C, more preferably 25 to 190 ° C from the viewpoint of manufacturing suitability and the like.
- a cooling treatment or the like for lowering the temperature to a temperature range exhibiting a liquid crystal phase is not required, which is preferable.
- the transition temperature is 250 ° C. or lower, a high temperature is not required even when the isotropic liquid state is once higher than the temperature range in which the liquid crystal phase is exhibited, which wastes heat energy and causes the substrate. It is preferable because it can reduce deformation and alteration.
- the orientation step preferably includes a heat treatment.
- the liquid crystal component contained in the coating film can be oriented, so that the coating film after the heat treatment can be suitably used as a polarizer.
- the heat treatment is preferably 10 to 250 ° C., more preferably 25 to 190 ° C. from the viewpoint of manufacturing suitability and the like.
- the heating time is preferably 1 to 300 seconds, more preferably 1 to 60 seconds.
- the orientation step may include a cooling process performed after the heat treatment.
- the cooling treatment is a treatment for cooling the coated film after heating to about room temperature (20 to 25 ° C.). Thereby, the orientation of the liquid crystal component contained in the coating film can be fixed.
- the cooling means is not particularly limited, and can be carried out by a known method.
- a polarizer can be obtained by the above steps. In this embodiment, dry treatment, heat treatment, and the like are mentioned as methods for orienting the liquid crystal component contained in the coating film, but the method is not limited to this, and can be carried out by a known orientation treatment.
- the present manufacturing method may include a step of curing the polarizer (hereinafter, also referred to as “curing step”) after the orientation step.
- the curing step is carried out, for example, by heating and / or light irradiation (exposure).
- the curing step is preferably carried out by light irradiation.
- the light source used for curing various light sources such as infrared rays, visible light, and ultraviolet rays can be used, but ultraviolet rays are preferable.
- the ultraviolet rays may be irradiated while being heated at the time of curing, or the ultraviolet rays may be irradiated through a filter that transmits only a specific wavelength.
- the exposure may be performed in a nitrogen atmosphere.
- the curing of the polarizer progresses by radical polymerization, the inhibition of polymerization by oxygen is reduced, so that exposure in a nitrogen atmosphere is preferable.
- the laminate of the present invention has a base material, an alignment film provided on the base material, and the above-mentioned polarizer of the present invention provided on the alignment film. Further, the laminate of the present invention may have a ⁇ / 4 plate on the above-mentioned polarizer of the present invention. Further, the laminate of the present invention may have a barrier layer between the polarizer of the present invention and the ⁇ / 4 plate.
- each layer constituting the laminated body of the present invention will be described.
- the base material can be appropriately selected, and examples thereof include glass and polymer films.
- the light transmittance of the base material is preferably 80% or more.
- a polymer film is used as the base material, it is preferable to use an optically isotropic polymer film.
- the description in paragraph [0013] of JP-A-2002-22942 can be applied.
- a conventionally known polymer such as polycarbonate or polysulfone, which easily expresses birefringence, is used in which the expression is reduced by modifying the molecule described in International Publication No. 2000/26705. You can also do it.
- the " ⁇ / 4 plate” is a plate having a ⁇ / 4 function, and specifically, a plate having a function of converting linearly polarized light having a specific wavelength into circularly polarized light (or converting circularly polarized light into linearly polarized light).
- examples of the embodiment in which the ⁇ / 4 plate has a single-layer structure include a stretched polymer film and a retardation film in which an optically anisotropic layer having a ⁇ / 4 function is provided on a support.
- ⁇ / 4 plate has a multi-layer structure
- a wide band ⁇ / 4 plate formed by laminating a ⁇ / 4 plate and a ⁇ / 2 plate can be specifically mentioned.
- the ⁇ / 4 plate and the polarizer of the present invention may be provided in contact with each other, or another layer may be provided between the ⁇ / 4 plate and the polarizer of the present invention. Examples of such a layer include an adhesive layer or an adhesive layer for ensuring adhesion, and a barrier layer.
- the barrier layer is provided between the polarizer of the present invention and the ⁇ / 4 plate.
- the barrier layer is, for example, the polarizer of the present invention. Can be provided between and other layers.
- the barrier layer is also called a gas blocking layer (oxygen blocking layer), and has a function of protecting the polarizer of the present invention from gas such as oxygen in the atmosphere, moisture, or a compound contained in an adjacent layer.
- the laminate of the present invention can be used, for example, as a polarizing element (polarizing plate), and can be used, for example, as a linear polarizing plate or a circular polarizing plate.
- polarizing plate polarizing element
- the laminate of the present invention does not have an optically anisotropic layer such as the ⁇ / 4 plate, the laminate can be used as a linear polarizing plate.
- the laminate of the present invention has the above-mentioned ⁇ / 4 plate, the laminate can be used as a circularly polarizing plate.
- the image display device of the present invention has the above-mentioned polarizer of the present invention or the above-mentioned laminate of the present invention.
- the display element used in the image display device of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a liquid crystal cell, an organic electroluminescence (hereinafter abbreviated as “EL”) display panel, and a plasma display panel.
- EL organic electroluminescence
- a liquid crystal cell or an organic EL display panel is preferable, and a liquid crystal cell is more preferable. That is, as the image display device of the present invention, a liquid crystal display device using a liquid crystal cell as a display element and an organic EL display device using an organic EL display panel as a display element are preferable, and the liquid crystal display device is preferable. More preferred.
- liquid crystal display device As the liquid crystal display device which is an example of the image display device of the present invention, an embodiment having the above-mentioned polarizer of the present invention and a liquid crystal cell is preferably mentioned. More preferably, it is a liquid crystal display device having the above-mentioned laminate of the present invention (however, not including a ⁇ / 4 plate) and a liquid crystal cell.
- the laminated body of the present invention among the polarizing elements provided on both sides of the liquid crystal cell, it is preferable to use the laminated body of the present invention as the polarizing element on the front side, and the laminated body of the present invention as the polarizing element on the front side and the rear side. Is more preferable to use.
- the liquid crystal cells constituting the liquid crystal display device will be described in detail below.
- the liquid crystal cell used in the liquid crystal display device is preferably a VA (Vertical Element) mode, an OCB (Optically Compensated Bend) mode, an IPS (In-Plane-Switching) mode, or a TN (Twisted Nematic) mode. It is not limited to these.
- the TN mode liquid crystal cell the rod-shaped liquid crystal molecules are substantially horizontally oriented when no voltage is applied, and are further twisted to 60 to 120 °.
- the TN mode liquid crystal cell is most often used as a color TFT (Thin Film Transistor) liquid crystal display device, and has been described in many documents.
- the rod-shaped liquid crystal molecules are substantially vertically oriented when no voltage is applied.
- VA mode liquid crystal cell (1) a VA mode liquid crystal cell in a narrow sense in which rod-shaped liquid crystal molecules are oriented substantially vertically when no voltage is applied and substantially horizontally when a voltage is applied (Japanese Patent Laid-Open No. 2-). In addition to (described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 176625), (2) a liquid crystal cell (SID97, Digital of technique.
- the rod-shaped liquid crystal molecules are oriented substantially parallel to the substrate, and the liquid crystal molecules respond in a plane by applying an electric field parallel to the substrate surface.
- the display is black when no electric field is applied, and the absorption axes of the pair of upper and lower polarizing plates are orthogonal to each other.
- Methods for reducing leakage light when displaying black in an oblique direction and improving the viewing angle by using an optical compensation sheet are described in JP-A-10-54982, JP-A-11-202323, and JP-A-9-292522. It is disclosed in JP-A-11-133408, JP-A-11-305217, JP-A-10-307291, and the like.
- the organic EL display device which is an example of the image display device of the present invention, includes, for example, the above-mentioned polarizer of the present invention, a ⁇ / 4 plate, and an organic EL display panel in this order from the visual side. Is preferably mentioned. More preferably, from the visual side, the above-mentioned laminate of the present invention having a ⁇ / 4 plate and the organic EL display panel are provided in this order. In this case, the laminate is arranged in the order of the base material, the alignment film, the polarizer of the present invention, the barrier layer provided if necessary, and the ⁇ / 4 plate from the visual side.
- the organic EL display panel is a display panel configured by using an organic EL element formed by sandwiching an organic light emitting layer (organic electroluminescence layer) between electrodes (between a cathode and an anode).
- the configuration of the organic EL display panel is not particularly limited, and a known configuration is adopted.
- a 28 mass% sodium methoxide methanol solution (500 g) and water (402 mL) were added to the obtained organic layer, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 2 hours. Then, the organic solvent was distilled off by concentration, water (402 mL) was added, and concentration was carried out again at 50 ° C. until the weight reached 1.13 kg. Water (478 mL) was added to the obtained solution, and concentrated hydrochloric acid (278 g) was added dropwise. Ethyl acetate (1.45 kg) was added thereto, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 10 minutes, and the aqueous layer was removed by a liquid separation operation.
- N, N-dimethylaniline (189 g) and 2,2,6,6-tetramethylpiperazine (1.5 g) were added to the obtained (L1-1) -containing N-methylpyrrolidone (NMP) solution (1085 g).
- NMP N-methylpyrrolidone
- acrylic acid chloride (122 g) was added dropwise so that the internal temperature did not exceed 10 ° C.
- methanol (81 g) was added dropwise and the mixture was stirred for 30 minutes.
- dibutylhydroxytoluene (BHT) 200 mg is added to a solution (70 mL) of methanesulfonyl chloride (MsCl) (73.4 mmol, 5.7 mL) in tetrahydrofuran (THF), and the internal temperature is raised to -5 ° C. It has cooled.
- N, N-dimethyl-4-aminopyridine (200 mg) was added, and diisopropylethylamine (75.6 mmol, 13.0 mL) and 4-hydroxy-4'-methoxy were added.
- the DMAc solution (10 mL) was heated to an internal temperature of 80 ° C. under a nitrogen stream. There, compound L1-3 (8.0 g), compound L1-4 (1.6 g), compound L1-5 (0.6 g), 2,2'-azobis (2-methylpropionic acid) dimethyl (0. A mixed solution of 12 g) (trade name “V-601”, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and DMAc (25 mL) was added dropwise over 2 hours, and the polymerization reaction was carried out at 80 ° C. After completion of the dropwise addition, a DMAc solution (1 mL) of 2,2'-azobis (2-methylpropionic acid) dimethyl (0.10 g) was added, and the mixture was stirred at 90 ° C.
- the obtained polymer liquid crystal compound L1 was fractionated using a preparative GPC (LC-9130GNEXT, manufactured by Nippon Analytical Industry Co., Ltd.), and L1-H (high molecular weight side) and L1-L (low molecular weight side) were used. ).
- the weight average molecular weight (Mw) of L1-H was 14600, and the content of 1000 or less components in the number average molecular weight (Mn) was 0.09% by mass. there were.
- the weight average molecular weight (Mw) of L1-L was 9000, and the content of 1000 or less components in the number average molecular weight (Mn) was 6.3% by mass.
- N-Ethyl-N- (2-acryloyloxyethyl) aniline was synthesized from N-ethylaniline as a raw material by US Pat. No. 7,601,849 and a known method.
- compound (M1-1) 100 ml of acetic acid, 10 ml of water and 20 ml of methanol were added, cooled to 0 ° C., and stirred. 7 ml of concentrated hydrochloric acid was added dropwise to this solution. Then, an aqueous solution prepared by dissolving 1.8 g of sodium nitrite in 5 ml of water was added dropwise. The internal temperature was kept at 0 to 5 ° C.
- the diazonium salt solution was prepared by stirring at 0 ° C. or lower for 1 hour.
- the diazonium salt solution prepared by the above method was added dropwise to this solution at 0 to 5 ° C. After completion of the dropping, the mixture was stirred at 5 ° C. for 1 hour and then at room temperature for 1 hour to complete the reaction. The precipitated crystals were separated by filtration to obtain 6.2 g (yield: 86.8%, brown crystals) of the compound (M1-2) represented by the above formula (M1-2).
- the 1 1 H-NMR of the obtained dichroic substance M1 is shown below.
- 2-Aminothiophene hydrochloride was synthesized from 2-nitrothiophene according to the method described in the literature (Journal of Medicinal Chemistry, 2005, Vol. 48, p. 5794). 6.2 g of the compound (C1-3) obtained above was added to a mixed solution of 15 ml of 12 mol / L hydrochloric acid, 30 ml of water and 30 ml of THF, cooled to an internal temperature of 5 ° C. or lower, and 1.4 g of sodium nitrite was added. It was dissolved in 9 ml of water and added dropwise. A diazonium solution was prepared by stirring at an internal temperature of 5 ° C. or lower for 1 hour.
- Example 1-1 ⁇ Preparation of alignment film> An alignment film coating solution 1 having the following composition was applied with a # 17 wire bar on a TAC substrate (TG40, manufactured by FUJIFILM Corporation) having a thickness of 40 ⁇ m that had been subjected to a saponification treatment. Then, it was dried with warm air at 110 ° C. for 2 minutes to obtain a polyvinyl alcohol (PVA) alignment film on the TAC substrate. The modified polyvinyl alcohol was added to the alignment film coating liquid so that the solid content concentration was 4 wt%.
- PVA polyvinyl alcohol
- the obtained alignment film was subjected to a rubbing treatment (roller rotation speed: 1000 rotations / spacer thickness 1.8 mm, stage speed 1.8 m / min) once, and the following polarizer-forming composition 1A was applied to the wire of # 7. It was applied with a bar to form a coating film. Then, the coating film was heated at 140 ° C. for 40 seconds, and the coating film 1 was cooled to room temperature (23 ° C.). It was then heated at 85 ° C. for 10 seconds and cooled again to room temperature.
- the polarizer 1A was prepared on the alignment film by irradiating with a high-pressure mercury lamp under an irradiation condition of an illuminance of 28 mW / cm 2 for 60 seconds.
- ⁇ Composition of Polarizer Forming Composition 1A ⁇ -The following liquid crystal compound L1-H 4.574 parts by mass-The following liquid crystal compound L1-L 0.051 parts by mass-The following bicolor substance Y1 0.198 parts by mass-The following bicolor substance M1 0.330 parts by mass -The following bicolor substance C1 0.727 parts by mass-The following interface improver F1 0.067 parts by mass-Polymerization initiator I1 (IRGACURE819, manufactured by BASF) 0.053 parts by mass, tetrahydrofuran 51.700 parts by mass, cyclopentanone 42.300 parts by mass ⁇ ⁇
- Polarizer 1B was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the composition of the polarizer composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- Polarizer 1C was produced in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the polarizer composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- Polarizer 1D was produced in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the polarizer composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- Polarizers 2A to 2D were produced in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the polarizing element forming composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- Polarizers 3A to 3D were produced in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the polarizing element forming composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- Polarizers 4A to 4D were prepared in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the polarizer composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- Polarizers 5A to 5D were produced in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the polarizer composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- Polarizers 6A to 6D were produced in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the polarizing element forming composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- Polarizers 7A to 7D were produced in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the polarizing element forming composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- Polarizers 8A to 8D were produced in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the polarizing element forming composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- Polarizers 9A to 9D were produced in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the polarizer composition 1A was changed to the composition shown in Table 1 below.
- the obtained sample was measured by a gel permeation chromatography (GPC) method under the following conditions, an integrated value having a number average molecular weight of 1000 or less was calculated from the molecular weight distribution curve of the number average molecular weight, and a component having a number average molecular weight of 1000 or less was contained. The amount was taken.
- GPC gel permeation chromatography
- the content of the component having a number average molecular weight of 1000 or less contained in the polymer liquid crystal compound is 0.10 to Comparing the case where it is within the range of 5.0% by mass and the case where it is outside the range of 0.10 to 5.0% by mass, the content of the component having a number average molecular weight of 1000 or less is 0.10 to 5.0. It was found that the degree of orientation and heat resistance were improved when the content was within the mass% range.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
本発明は、配向度が高く、耐熱性に優れた偏光子を形成することができる偏光子形成用組成物、偏光子および画像表示装置を提供することを課題とする。本発明の偏光子形成用組成物は、液晶性化合物と、二色性物質と、を含有する偏光子形成用組成物であって、液晶性化合物が高分子液晶性化合物であり、高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量が0.10~5.0質量%である、偏光子形成用組成物である。
Description
本発明は、偏光子および画像表示装置に関する。
従来、レーザー光または自然光を含む照射光の減衰機能、偏光機能、散乱機能、または、遮光機能等が必要となった際には、それぞれの機能ごとに異なった原理によって作動する装置を利用していた。そのため、上記の機能に対応する製品も、それぞれの機能別に異なった製造工程によって製造されていた。
例えば、画像表示装置(例えば、液晶表示装置)では、表示における旋光性または複屈折性を制御するために直線偏光子または円偏光子が用いられている。また、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode:OLED)においても、外光の反射防止のために円偏光子が使用されている。
例えば、画像表示装置(例えば、液晶表示装置)では、表示における旋光性または複屈折性を制御するために直線偏光子または円偏光子が用いられている。また、有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode:OLED)においても、外光の反射防止のために円偏光子が使用されている。
従来、これらの偏光子には、ヨウ素が二色性物質として広く使用されてきたが、ヨウ素の代わりに有機色素を二色性物質として使用する偏光子についても検討されている。
例えば、特許文献1には、高分子液晶性化合物と二色性物質とを含有する偏光子形成用組成物が開示されている。
例えば、特許文献1には、高分子液晶性化合物と二色性物質とを含有する偏光子形成用組成物が開示されている。
このようななか、本発明者らが特許文献1の実施例を参考に偏光子を作製し、その配向度を評価したところ、今後予想される画像表示装置等の性能向上を鑑みると、配向度および耐熱性に改善の余地があることを明らかとした。
そこで、本発明は、配向度が高く、耐熱性に優れた偏光子を形成することができる偏光子形成用組成物、偏光子および画像表示装置を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量を0.10~5.0質量%に調製した偏光子形成用組成物を用いると、形成される偏光子の配向度が高くなり、耐熱性も良好となることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
[1] 液晶性化合物と、二色性物質と、を含有する偏光子形成用組成物であって、
液晶性化合物が、高分子液晶性化合物であり、
高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量が、0.10~5.0質量%である、偏光子形成用組成物。
[2] 高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量が、0.15~1.5質量%である、[1]に記載の偏光子形成用組成物。
[3] [1]または[2]に記載の偏光子形成用組成物から形成される偏光子。
[4] [3]に記載の偏光子を有する、画像表示装置。
液晶性化合物が、高分子液晶性化合物であり、
高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量が、0.10~5.0質量%である、偏光子形成用組成物。
[2] 高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量が、0.15~1.5質量%である、[1]に記載の偏光子形成用組成物。
[3] [1]または[2]に記載の偏光子形成用組成物から形成される偏光子。
[4] [3]に記載の偏光子を有する、画像表示装置。
以下に示すように、本発明によれば、配向度が高く、耐熱性に優れた偏光子を形成することができる偏光子形成用組成物、偏光子および画像表示装置を提供することができる。
以下に、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、平行、直交、水平、および、垂直とは、それぞれ厳密な意味での平行、直交、水平、および、垂直を意味するのではなく、それぞれ、平行±5°の範囲、直交±5°の範囲、水平±5°、および、垂直±5°の範囲を意味する。
また、本明細書において、各成分は、各成分に該当する物質を1種単独でも用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上の物質を併用する場合、その成分についての含有量とは、特段の断りが無い限り、併用した物質の合計の含有量を指す。
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」または「メタクリレート」を表す表記であり、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」または「メタクリル」を表す表記であり、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」または「メタクリロイル」を表す表記である。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、平行、直交、水平、および、垂直とは、それぞれ厳密な意味での平行、直交、水平、および、垂直を意味するのではなく、それぞれ、平行±5°の範囲、直交±5°の範囲、水平±5°、および、垂直±5°の範囲を意味する。
また、本明細書において、各成分は、各成分に該当する物質を1種単独でも用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上の物質を併用する場合、その成分についての含有量とは、特段の断りが無い限り、併用した物質の合計の含有量を指す。
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレート」または「メタクリレート」を表す表記であり、「(メタ)アクリル」は、「アクリル」または「メタクリル」を表す表記であり、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル」または「メタクリロイル」を表す表記である。
[偏光子形成用組成物]
本発明の偏光子形成用組成物は、液晶性化合物と、二色性物質と、を含有する偏光子形成用組成物である。
また、本発明の偏光子形成用組成物に含まれる液晶性化合物は、高分子液晶性化合物である。
更に、高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量は、0.10~5.0質量%である。
本発明の偏光子形成用組成物は、液晶性化合物と、二色性物質と、を含有する偏光子形成用組成物である。
また、本発明の偏光子形成用組成物に含まれる液晶性化合物は、高分子液晶性化合物である。
更に、高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量は、0.10~5.0質量%である。
本発明においては、上述した通り、高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量を0.10~5.0質量%に調製した偏光子形成用組成物を用いると、形成される偏光子の配向度が高くなり、耐熱性も良好となる。
この理由の詳細は未だ明らかになっていないが、本発明者らは以下の理由によるものと推測している。
まず、本発明者らは、高分子液晶性化合物と二色性物質との相溶性が良すぎると、偏光子の配向度が低くなり、相溶性が悪すぎると、偏光子の耐熱性が劣ることを見出している。すなわち、本発明者らは、偏光子の配向度および耐熱性は、高分子液晶性化合物と二色性物質との相溶性が大きく作用していることを新たに知見している。
そのため、本発明においては、高分子液晶性化合物が、数平均分子量1000以下の成分の含有量を0.10~5.0質量%含むことにより、高分子液晶性化合物と二色性物質との相溶性が適度に調整され、その結果、形成される偏光子の配向度が高くなり、耐熱性も良好となったと推察している。
以下、本発明の偏光子形成用組成物に含まれる各成分について説明する。
この理由の詳細は未だ明らかになっていないが、本発明者らは以下の理由によるものと推測している。
まず、本発明者らは、高分子液晶性化合物と二色性物質との相溶性が良すぎると、偏光子の配向度が低くなり、相溶性が悪すぎると、偏光子の耐熱性が劣ることを見出している。すなわち、本発明者らは、偏光子の配向度および耐熱性は、高分子液晶性化合物と二色性物質との相溶性が大きく作用していることを新たに知見している。
そのため、本発明においては、高分子液晶性化合物が、数平均分子量1000以下の成分の含有量を0.10~5.0質量%含むことにより、高分子液晶性化合物と二色性物質との相溶性が適度に調整され、その結果、形成される偏光子の配向度が高くなり、耐熱性も良好となったと推察している。
以下、本発明の偏光子形成用組成物に含まれる各成分について説明する。
〔液晶性化合物〕
本発明の偏光子形成用組成物に含まれる液晶性化合物は、高分子液晶性化合物である。
ここで、「高分子液晶性化合物」とは、化学構造中に繰り返し単位を有する液晶性化合物のことをいう。
また、液晶性化合物は、高分子液晶性化合物を1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、液晶性化合物の含有量は、形成される偏光子の配向度がより高くなる理由から、本発明の偏光子形成用組成物の二色性物質の含有量100質量部に対して、10~99質量部であることが好ましく、15~98質量部であることがより好ましく、20~96質量部であることが更に好ましい。
本発明の偏光子形成用組成物に含まれる液晶性化合物は、高分子液晶性化合物である。
ここで、「高分子液晶性化合物」とは、化学構造中に繰り返し単位を有する液晶性化合物のことをいう。
また、液晶性化合物は、高分子液晶性化合物を1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、液晶性化合物の含有量は、形成される偏光子の配向度がより高くなる理由から、本発明の偏光子形成用組成物の二色性物質の含有量100質量部に対して、10~99質量部であることが好ましく、15~98質量部であることがより好ましく、20~96質量部であることが更に好ましい。
本発明においては、高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量は、0.10~5.0質量%である。
ここで、数平均分子量(Mn)および後述する重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)法を用いて以下の条件で測定された値であり、数平均分子量1000以下の成分の含有量は、高分子液晶性化合物に帰属される数平均分子量の分子量分布曲線から、数平均分子量1000以下の積分値を算出した値である。
・溶媒(溶離液):テトラヒドロフラン
・装置名:TOSOH HLC-8220GPC
・カラム:TOSOH TSKgelSuper HZM-H、HZ4000、HZ2000を接続して使用
・カラム温度:25℃
・試料濃度:0.1質量%
・流速:0.35mL/min
・校正曲線:TOSOH製TSK標準ポリスチレン Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)までの7サンプルによる校正曲線を使用
ここで、数平均分子量(Mn)および後述する重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)法を用いて以下の条件で測定された値であり、数平均分子量1000以下の成分の含有量は、高分子液晶性化合物に帰属される数平均分子量の分子量分布曲線から、数平均分子量1000以下の積分値を算出した値である。
・溶媒(溶離液):テトラヒドロフラン
・装置名:TOSOH HLC-8220GPC
・カラム:TOSOH TSKgelSuper HZM-H、HZ4000、HZ2000を接続して使用
・カラム温度:25℃
・試料濃度:0.1質量%
・流速:0.35mL/min
・校正曲線:TOSOH製TSK標準ポリスチレン Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)までの7サンプルによる校正曲線を使用
また、高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量は、形成される偏光子の配向度がより高くなり、耐熱性がより向上する理由から、0.15~1.5質量%であることが好ましい。
本発明においては、高分子液晶性化合物の重量平均分子量(Mw)は、高分子液晶性化合物の取り扱いが容易となり、また、形成される偏光子の配向度がより高くなり、更に、耐熱性がより向上する理由から、1000~500000が好ましく、2000~300000がより好ましい。
特に、塗布時のクラック抑制の観点から、高分子液晶性化合物の重量平均分子量(Mw)は、10000以上が好ましく、10000~300000がより好ましい。
また、配向度の温度ラチチュードの観点から、高分子液晶性化合物の重量平均分子量(Mw)は、10000未満が好ましく、2000以上10000未満が好ましい。
特に、塗布時のクラック抑制の観点から、高分子液晶性化合物の重量平均分子量(Mw)は、10000以上が好ましく、10000~300000がより好ましい。
また、配向度の温度ラチチュードの観点から、高分子液晶性化合物の重量平均分子量(Mw)は、10000未満が好ましく、2000以上10000未満が好ましい。
<置換基W>
高分子液晶性化合物の説明で用いられる置換基Wは、以下の基を表す。
置換基Wとしては、具体的には、例えば、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のハロゲン化アルキル基、炭素数1~20のシクロアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルケニル基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数1~20のアリール基、複素環基(ヘテロ環基)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(アニリノ基を含む。以下同様。)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルもしくはアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルもしくはアリールスルフィニル基、アルキルもしくはアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールまたはヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(-B(OH)2)、ホスファト基(-OPO(OH)2)、スルファト基(-OSO3H)、その他の公知の置換基などが挙げられる。
なお、置換基の詳細については、特開2007-234651号公報の[0023]段落に記載されている。
また、置換基Wは、下記式(W1)で表される基であってもよい。
高分子液晶性化合物の説明で用いられる置換基Wは、以下の基を表す。
置換基Wとしては、具体的には、例えば、ハロゲン原子、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のハロゲン化アルキル基、炭素数1~20のシクロアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルケニル基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数1~20のアリール基、複素環基(ヘテロ環基)、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基(アニリノ基を含む。以下同様。)、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルもしくはアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルもしくはアリールスルフィニル基、アルキルもしくはアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールまたはヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(-B(OH)2)、ホスファト基(-OPO(OH)2)、スルファト基(-OSO3H)、その他の公知の置換基などが挙げられる。
なお、置換基の詳細については、特開2007-234651号公報の[0023]段落に記載されている。
また、置換基Wは、下記式(W1)で表される基であってもよい。
上記式(W1)中、LWは、単結合または2価の連結基を表し、SPWは2価のスペーサー基を表し、Qは、後述する式(LC)中のQ1またはQ2で表される基と同様の基を表し、*は、結合位置を表す。
LWの一態様が表す2価の連結基としては、例えば、-O-、-(CH2)g-、-(CF2)g-、-Si(CH3)2-、-(Si(CH3)2O)g-、-(OSi(CH3)2)g-(ここで、gは1~10の整数を表す。)、-N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)2-C(Z’)2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-O-C(O)O-、-N(Z)C(O)-、-C(O)N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)O-、-O-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)N(Z”)-、-N(Z”)-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)-S-、-S-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-N=C(Z’)-(ここで、Z、Z’およびZ”は、それぞれ独立に、水素、炭素数1~4のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表す。)、-C≡C-、-N=N-、-S-、-S(O)-、-S(O)(O)-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、-SC(O)-、および、-C(O)S-、などが挙げられる。LWは、これらの基を2つ以上組み合わせた基であってもよい。
SPWが表すスペーサー基としては、例えば、単結合、炭素数1~50の直鎖、分岐もしくは環状のアルキレン基、および、炭素数1~20複素環基などが挙げられる。
ここで、上記アルキレン基および上記複素環基の炭素原子は、-O-、-Si(CH3)2-、-(Si(CH3)2O)g-、-(OSi(CH3)2)g-(ここで、gは1~10の整数を表す。)、-N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)2-C(Z’)2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-O-C(O)O-、-N(Z)C(O)-、-C(O)N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)O-、-O-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)N(Z”)-、-N(Z”)-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)-S-、-S-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-N=C(Z’)-(ここで、Z、Z’およびZ”は、それぞれ独立に、水素、炭素数1~4のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表す。)、-C≡C-、-N=N-、-S-、-C(S)-、-S(O)-、-SO2-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、-SC(O)-、-C(O)S-、および、これらの基を2つ以上組み合わせた基で置換されていてもよい(以下、炭素原子を置換する基を「SP-C」とも略す。)。
また、上記アルキレン基および上記複素環基の水素原子は、ハロゲン原子、シアノ基、-ZH、-OH、-OZH、-COOH、-C(O)ZH、-C(O)OZH、-OC(O)ZH、-OC(O)OZH、-NZHZH’、-NZHC(O)ZH’、-NZHC(O)OZH’、-C(O)NZHZH’、-OC(O)NZHZH’、-NZHC(O)NZH’OZH’’、-SH、-SZH、-C(S)ZH、-C(O)SZH、および、-SC(O)ZH、で置換されていてもよい(以下、水素原子を置換する基を「SP-H」とも略す。)。ここで、ZHおよびZH’は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、または、-L-CLを表す。なお、Lは単結合または連結基を表し、連結基の具体例は上述したLWおよびSPWと同じである。また、CLは架橋性基を表し、後述する式(LC)中のQ1またはQ2で表される基が挙げられ、後述する式(P1)~(P30)で表される基が好ましい。
ここで、上記アルキレン基および上記複素環基の炭素原子は、-O-、-Si(CH3)2-、-(Si(CH3)2O)g-、-(OSi(CH3)2)g-(ここで、gは1~10の整数を表す。)、-N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)2-C(Z’)2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-O-C(O)O-、-N(Z)C(O)-、-C(O)N(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)O-、-O-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-、-N=C(Z)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)N(Z”)-、-N(Z”)-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=C(Z’)-C(O)-S-、-S-C(O)-C(Z)=C(Z’)-、-C(Z)=N-N=C(Z’)-(ここで、Z、Z’およびZ”は、それぞれ独立に、水素、炭素数1~4のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表す。)、-C≡C-、-N=N-、-S-、-C(S)-、-S(O)-、-SO2-、-(O)S(O)O-、-O(O)S(O)O-、-SC(O)-、-C(O)S-、および、これらの基を2つ以上組み合わせた基で置換されていてもよい(以下、炭素原子を置換する基を「SP-C」とも略す。)。
また、上記アルキレン基および上記複素環基の水素原子は、ハロゲン原子、シアノ基、-ZH、-OH、-OZH、-COOH、-C(O)ZH、-C(O)OZH、-OC(O)ZH、-OC(O)OZH、-NZHZH’、-NZHC(O)ZH’、-NZHC(O)OZH’、-C(O)NZHZH’、-OC(O)NZHZH’、-NZHC(O)NZH’OZH’’、-SH、-SZH、-C(S)ZH、-C(O)SZH、および、-SC(O)ZH、で置換されていてもよい(以下、水素原子を置換する基を「SP-H」とも略す。)。ここで、ZHおよびZH’は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、または、-L-CLを表す。なお、Lは単結合または連結基を表し、連結基の具体例は上述したLWおよびSPWと同じである。また、CLは架橋性基を表し、後述する式(LC)中のQ1またはQ2で表される基が挙げられ、後述する式(P1)~(P30)で表される基が好ましい。
<高分子液晶性化合物>
高分子液晶性化合物としては、下記式(LC)で表される液晶性化合物の重合体であることが好ましい。
高分子液晶性化合物としては、下記式(LC)で表される液晶性化合物の重合体であることが好ましい。
上記式(LC)中、Q1およびQ2は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~20の直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルケニル基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数1~20のアリール基、複素環基、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルもしくはアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルもしくはアリールスルフィニル基、アルキルもしくはアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールもしくはヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(-B(OH)2)、ホスファト基(-OPO(OH)2)、スルファト基(-OSO3H)、または、下記式(P1)~(P-30)で表される架橋性基を表し、Q1およびQ2の少なくとも1つは、下記式(P1)~(P-30)で表される架橋性基であることが好ましい。
上記式(P-1)~(P-30)中、RPは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1~10の直鎖、分岐もしくは環状のアルキレン基、炭素数1~20のハロゲン化アルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルケニル基、炭素数1~20のアルキニル基、炭素数1~20のアリール基、複素環基、シアノ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、カルボキシ基、アリールオキシ基、シリルオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、アミノ基、アンモニオ基、アシルアミノ基、アミノカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、アルキルもしくはアリールスルホニルアミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基、スルファモイル基、スルホ基、アルキルもしくはアリールスルフィニル基、アルキルもしくはアリールスルホニル基、アシル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アリールもしくはヘテロ環アゾ基、イミド基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、ホスホノ基、シリル基、ヒドラジノ基、ウレイド基、ボロン酸基(-B(OH)2)、ホスファト基(-OPO(OH)2)、または、スルファト基(-OSO3H)を表し、複数のRPは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
架橋性基としては、ラジカル重合性基またはカチオン重合性基であることが好ましい。
ラジカル重合性基としては、上記式(P-1)で表されるビニル基、上記式(P-2)で表されるブタジエン基、上記式(P-4)で表される(メタ)アクリル基、上記式(P-5)で表される(メタ)アクリルアミド基、上記式(P-6)で表される酢酸ビニル基、上記式(P-7)で表されるフマル酸エステル基、上記式(P-8)で表されるスチリル基、上記式(P-9)で表されるビニルピロリドン基、上記式(P-11)で表される無水マレイン酸、上記式(P-12)で表されるマレイミド基が好ましい。
カチオン重合性基としては、上記式(P-18)で表されるビニルエーテル基、上記式(P-19)で表されるエポキシ基、上記式(P-20)で表されるオキセタニル基が好ましい。
ラジカル重合性基としては、上記式(P-1)で表されるビニル基、上記式(P-2)で表されるブタジエン基、上記式(P-4)で表される(メタ)アクリル基、上記式(P-5)で表される(メタ)アクリルアミド基、上記式(P-6)で表される酢酸ビニル基、上記式(P-7)で表されるフマル酸エステル基、上記式(P-8)で表されるスチリル基、上記式(P-9)で表されるビニルピロリドン基、上記式(P-11)で表される無水マレイン酸、上記式(P-12)で表されるマレイミド基が好ましい。
カチオン重合性基としては、上記式(P-18)で表されるビニルエーテル基、上記式(P-19)で表されるエポキシ基、上記式(P-20)で表されるオキセタニル基が好ましい。
上記式(LC)において、S1およびS2は、2価のスペーサー基を表し、S1およびS2の好適態様は、上記式(W1)中のSPWと同じ構造が挙げられるため、その説明を省略する。
上記式(LC)中、MGはメソゲン基を表す。
MGが表すメソゲン基とは、液晶形成に寄与する液晶分子の主要骨格を示す基である。液晶分子は、結晶状態と等方性液体状態の中間の状態(メソフェーズ)である液晶性を示す。メソゲン基については特に制限はなく、例えば、「Flussige Kristalle in Tabellen II」(VEB Deutsche Verlag fur Grundstoff Industrie,Leipzig、1984年刊)、特に第7頁~第16頁の記載、および、液晶便覧編集委員会編、液晶便覧(丸善、2000年刊)、特に第3章の記載、を参照することができる。
MGが表すメソゲン基は、環状構造を2~10個含むのが好ましく、3~7個含むのがより好ましい。
環状構造の具体例としては、芳香族炭化水素基、複素環基、および脂環式基などが挙げられる。
MGが表すメソゲン基とは、液晶形成に寄与する液晶分子の主要骨格を示す基である。液晶分子は、結晶状態と等方性液体状態の中間の状態(メソフェーズ)である液晶性を示す。メソゲン基については特に制限はなく、例えば、「Flussige Kristalle in Tabellen II」(VEB Deutsche Verlag fur Grundstoff Industrie,Leipzig、1984年刊)、特に第7頁~第16頁の記載、および、液晶便覧編集委員会編、液晶便覧(丸善、2000年刊)、特に第3章の記載、を参照することができる。
MGが表すメソゲン基は、環状構造を2~10個含むのが好ましく、3~7個含むのがより好ましい。
環状構造の具体例としては、芳香族炭化水素基、複素環基、および脂環式基などが挙げられる。
MGが表すメソゲン基としては、液晶性の発現、液晶相転移温度の調整、原料入手性および合成適性という観点などから、下記式(MG-A)または下記式(MG-B)で表される基が好ましく、式(MG-B)で表される基がより好ましい。
上記式(MG-A)中、A1は、芳香族炭化水素基、複素環基および脂環式基からなる群より選択される2価の基である。これらの基は、上述した置換基Wなどの置換基で置換されていてもよい。
A1で表される2価の基は、4~15員環であることが好ましい。また、A1で表される2価の基は、単環でも、縮環であってもよい。
*は、S1またはS2との結合位置を表す。
A1で表される2価の基は、4~15員環であることが好ましい。また、A1で表される2価の基は、単環でも、縮環であってもよい。
*は、S1またはS2との結合位置を表す。
A1が表す2価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、フルオレン-ジイル基、アントラセン-ジイル基およびテトラセン-ジイル基などが挙げられ、メソゲン骨格の設計の多様性や原材料の入手性などの観点から、フェニレン基、ナフチレン基が好ましい。
A1が表す2価の複素環基としては、芳香族または非芳香族のいずれであってもよいが、配向度がより向上するという観点から、2価の芳香族複素環基であることが好ましい。
2価の芳香族複素環基を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。芳香族複素環基が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。
2価の芳香族複素環基としては、具体的には、例えば、ピリジレン基(ピリジン-ジイル基)、ピリダジン-ジイル基、イミダゾール-ジイル基、チエニレン(チオフェン-ジイル基)、キノリレン基(キノリン-ジイル基)、イソキノリレン基(イソキノリン-ジイル基)、オキサゾール-ジイル基、チアゾール-ジイル基、オキサジアゾール-ジイル基、ベンゾチアゾール-ジイル基、ベンゾチアジアゾール-ジイル基、フタルイミド-ジイル基、チエノチアゾール-ジイル基、チアゾロチアゾール-ジイル基、チエノチオフェン-ジイル基、および、チエノオキサゾール-ジイル基などが挙げられる。
2価の芳香族複素環基を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。芳香族複素環基が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。
2価の芳香族複素環基としては、具体的には、例えば、ピリジレン基(ピリジン-ジイル基)、ピリダジン-ジイル基、イミダゾール-ジイル基、チエニレン(チオフェン-ジイル基)、キノリレン基(キノリン-ジイル基)、イソキノリレン基(イソキノリン-ジイル基)、オキサゾール-ジイル基、チアゾール-ジイル基、オキサジアゾール-ジイル基、ベンゾチアゾール-ジイル基、ベンゾチアジアゾール-ジイル基、フタルイミド-ジイル基、チエノチアゾール-ジイル基、チアゾロチアゾール-ジイル基、チエノチオフェン-ジイル基、および、チエノオキサゾール-ジイル基などが挙げられる。
A1が表す2価の脂環式基としては、具体的には、例えば、シクロペンチレン基およびシクロへキシレン基などが挙げられ、炭素原子は、-O-、-Si(CH3)2-、-N(Z)-、-C(O)-、(ここで、Zは、水素原子、炭素数1~4のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、シアノ基、または、ハロゲン原子を表す。)、-S-、-C(S)-、-S(O)-、および、-SO2-、これらの基を2つ以上組み合わせた基によって置換されていてもよい。
上記式(MG-A)中、a1は2~10の整数を表す。複数のA1は同一でも異なっていてもよい。
上記式(MG-B)中、A2およびA3はそれぞれ独立に、芳香族炭化水素基、複素環基および脂環式基からなる群より選択される2価の基を表す。A2およびA3の具体例および好適態様は、上記式(MG-A)のA1と同様であるので、その説明を省略する。
上記式(MG-B)中、a2は1~10の整数を表し、a2が2~10の整数である場合、複数のA2は同一でも異なっていてもよく、複数のLA1は同一でも異なっていてもよい。a2は、2以上であることがより好ましい。
上記式(MG-B)中、a2は1~10の整数を表し、a2が2~10の整数である場合、複数のA2は同一でも異なっていてもよく、複数のLA1は同一でも異なっていてもよい。a2は、2以上であることがより好ましい。
上記式(MG-B)中、LA1は、単結合または2価の連結基を表す。
LA1の一態様が表す2価の連結基としては、上述したLWと同様であるので、その説明を省略する。
LA1の一態様が表す2価の連結基としては、上述したLWと同様であるので、その説明を省略する。
MGの具体例としては、以下の構造が挙げられる。なお、以下の構造中、芳香族炭化水素基、複素環基および脂環式基上の水素原子は、上述した置換基Wで置換されていてもよい。
本発明においては、上記高分子液晶性化合物は、偏光度がより向上する理由から、側鎖型高分子液晶性化合物であることが好ましく、下記式(1)で表される繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(1)」とも略す。)を有する重合体であることがより好ましい。
上記式(1)中、PC1は繰り返し単位の主鎖を表し、L1は単結合または2価の連結基を表し、SP1はスペーサー基を表し、MG1はメソゲン基を表し、T1は末端基を表す。
PC1が表す繰り返し単位の主鎖としては、具体的には、例えば、下記式(P1-A)~(P1-D)で表される基が挙げられ、なかでも、原料となる単量体の多様性および取り扱いが容易である観点から、下記式(P1-A)で表される基が好ましい。
上記式(P1-A)~(P1-D)において、「*」は、上記式(1)におけるL1との結合位置を表す。
上記式(P1-A)~(P1-D)において、R11、R12、R13およびR14は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基または炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基を表す。上記アルキル基は、直鎖または分岐のアルキル基であってもよいし、環状構造を有するアルキル基(シクロアルキル基)であってもよい。また、上記アルキル基の炭素数は、1~5が好ましい。
上記式(P1-A)で表される基は、(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られるポリ(メタ)アクリル酸エステルの部分構造の一単位であることが好ましい。
上記式(P1-B)で表される基は、エポキシ基を有する化合物のエポキシ基を開環重合して形成されるエチレングリコール単位であることが好ましい。
上記式(P1-C)で表される基は、オキセタン基を有する化合物のオキセタン基を開環重合して形成されるプロピレングリコール単位であることが好ましい。
上記式(P1-D)で表される基は、アルコキシシリル基およびシラノール基の少なくとも一方の基を有する化合物の縮重合によって得られるポリシロキサンのシロキサン単位であることが好ましい。ここで、アルコキシシリル基およびシラノール基の少なくとも一方の基を有する化合物としては、式SiR14(OR15)2-で表される基を有する化合物が挙げられる。式中、R14は、(P1-D)におけるR14と同義であり、複数のR15はそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表す。
上記式(P1-A)~(P1-D)において、R11、R12、R13およびR14は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基または炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基を表す。上記アルキル基は、直鎖または分岐のアルキル基であってもよいし、環状構造を有するアルキル基(シクロアルキル基)であってもよい。また、上記アルキル基の炭素数は、1~5が好ましい。
上記式(P1-A)で表される基は、(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られるポリ(メタ)アクリル酸エステルの部分構造の一単位であることが好ましい。
上記式(P1-B)で表される基は、エポキシ基を有する化合物のエポキシ基を開環重合して形成されるエチレングリコール単位であることが好ましい。
上記式(P1-C)で表される基は、オキセタン基を有する化合物のオキセタン基を開環重合して形成されるプロピレングリコール単位であることが好ましい。
上記式(P1-D)で表される基は、アルコキシシリル基およびシラノール基の少なくとも一方の基を有する化合物の縮重合によって得られるポリシロキサンのシロキサン単位であることが好ましい。ここで、アルコキシシリル基およびシラノール基の少なくとも一方の基を有する化合物としては、式SiR14(OR15)2-で表される基を有する化合物が挙げられる。式中、R14は、(P1-D)におけるR14と同義であり、複数のR15はそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表す。
L1は、上述したLWと同様の連結基であり、好ましい態様としては、-C(O)O-、-OC(O)-、-O-、-S-、-C(O)NR16-、-NR16C(O)-、-S(O)2-、および、-NR16R17-などが挙げられる。式中、R16およびR17はそれぞれ独立に、水素原子、置換基(例えば、上述した置換基W)を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基を表す。上記2価の連結基の具体例において、左側の結合手がPC1と結合し、右側の結合手がSP1と結合する。
PC1が式(P1-A)で表される基である場合には、L1は-C(O)O-または-C(O)NR16-で表される基が好ましい。
PC1が式(P1-B)~(P1-D)で表される基である場合には、L1は単結合が好ましい。
PC1が式(P1-A)で表される基である場合には、L1は-C(O)O-または-C(O)NR16-で表される基が好ましい。
PC1が式(P1-B)~(P1-D)で表される基である場合には、L1は単結合が好ましい。
SP1が表すスペーサー基は、上記S1およびS2と同じ基を表し、配向度の観点から、オキシエチレン構造、オキシプロピレン構造、ポリシロキサン構造およびフッ化アルキレン構造からなる群より選択される少なくとも1種の構造を含む基、または、炭素数2~20の直鎖または分岐のアルキレン基が好ましい。ただし、上記アルキレン基は、-O-、-S-、-O-CO-、-CO-O-、または-O-CO-O-、-O-CNR-、-S(O)2-、を含んでいてもよい。ここで、Rは炭素数1~10のアルキル基を表す。
SP1が表すスペーサー基は、液晶性を発現しやすいことや、原材料の入手性などの理由から、オキシエチレン構造、オキシプロピレン構造、ポリシロキサン構造およびフッ化アルキレン構造からなる群より選択される少なくとも1種の構造を含む基であるがより好ましい。
ここで、SP1が表すオキシエチレン構造は、*-(CH2-CH2O)n1-*で表される基が好ましい。式中、n1は1~20の整数を表し、*はL1またはMG1との結合位置を表す。n1は、2~10の整数であることが好ましく、2~4の整数がより好ましく、3であることが最も好ましい。
また、SP1が表すオキシプロピレン構造は、*-(CH(CH3)-CH2O)n2-*で表される基が好ましい。式中、n2は1~3の整数を表し、*はL1またはMG1との結合位置を表す。
また、SP1が表すポリシロキサン構造は、*-(Si(CH3)2-O)n3-*で表される基が好ましい。式中、n3は6~10の整数を表し、*はL1またはMG1との結合位置を表す。
また、SP1が表すフッ化アルキレン構造は、*-(CF2-CF2)n4-*で表される基が好ましい。式中、n4は6~10の整数を表し、*はL1またはMG1との結合位置を表す。
SP1が表すスペーサー基は、液晶性を発現しやすいことや、原材料の入手性などの理由から、オキシエチレン構造、オキシプロピレン構造、ポリシロキサン構造およびフッ化アルキレン構造からなる群より選択される少なくとも1種の構造を含む基であるがより好ましい。
ここで、SP1が表すオキシエチレン構造は、*-(CH2-CH2O)n1-*で表される基が好ましい。式中、n1は1~20の整数を表し、*はL1またはMG1との結合位置を表す。n1は、2~10の整数であることが好ましく、2~4の整数がより好ましく、3であることが最も好ましい。
また、SP1が表すオキシプロピレン構造は、*-(CH(CH3)-CH2O)n2-*で表される基が好ましい。式中、n2は1~3の整数を表し、*はL1またはMG1との結合位置を表す。
また、SP1が表すポリシロキサン構造は、*-(Si(CH3)2-O)n3-*で表される基が好ましい。式中、n3は6~10の整数を表し、*はL1またはMG1との結合位置を表す。
また、SP1が表すフッ化アルキレン構造は、*-(CF2-CF2)n4-*で表される基が好ましい。式中、n4は6~10の整数を表し、*はL1またはMG1との結合位置を表す。
T1が表す末端基としては、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、-SH、カルボキシル基、ボロン酸基、-SO3H、-PO3H2、-NR11R12(ここで、R11およびR12は、それぞれ独立に、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキル基、シクロアルキル基、または、アリール基を表す。)、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルキルチオ基、炭素数1~10のアルコキシカルボニルオキシ基、炭素数1~10のアシルオキシ基、炭素数1~10のアシルアミノ基、炭素数1~10のアルコキシカルボニル基、炭素数1~10のアルコキシカルボニルアミノ基、炭素数1~10のスルホニルアミノ基、炭素数1~10のスルファモイル基、炭素数1~10のカルバモイル基、炭素数1~10のスルフィニル基、および、炭素数1~10のウレイド基、架橋性基含有基などが挙げられる。
上記架橋性基含有基としては、例えば、-L-CLが挙げられる。なお、Lは単結合または連結基を表し、連結基の具体例は上述したLWおよびSPWと同じである。また、CLは架橋性基を表し、上述した式(LC)中のQ1またはQ2で表される基が挙げられ、上述した式(P1)~(P30)で表される基が好ましい。
また、T1は、これらの基を2つ以上組み合わせた基であってもよい。
T1は、炭素数1~10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~5のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。これらの末端基は、これらの基、または、特開2010-244038号公報に記載の重合性基によって、さらに置換されていてもよい。
T1の主鎖の原子数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10がさらに好ましく、1~7が特に好ましい。T1の主鎖の原子数が20以下であることで、偏光子の配向度がより向上する。ここで、T1おける「主鎖」とは、M1と結合する最も長い分子鎖を意味し、水素原子はT1の主鎖の原子数にカウントしない。例えば、T1がn-ブチル基である場合には主鎖の原子数は4であり、T1がsec-ブチル基である場合の主鎖の原子数は3である。
上記架橋性基含有基としては、例えば、-L-CLが挙げられる。なお、Lは単結合または連結基を表し、連結基の具体例は上述したLWおよびSPWと同じである。また、CLは架橋性基を表し、上述した式(LC)中のQ1またはQ2で表される基が挙げられ、上述した式(P1)~(P30)で表される基が好ましい。
また、T1は、これらの基を2つ以上組み合わせた基であってもよい。
T1は、炭素数1~10のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~5のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基がさらに好ましい。これらの末端基は、これらの基、または、特開2010-244038号公報に記載の重合性基によって、さらに置換されていてもよい。
T1の主鎖の原子数は、1~20が好ましく、1~15がより好ましく、1~10がさらに好ましく、1~7が特に好ましい。T1の主鎖の原子数が20以下であることで、偏光子の配向度がより向上する。ここで、T1おける「主鎖」とは、M1と結合する最も長い分子鎖を意味し、水素原子はT1の主鎖の原子数にカウントしない。例えば、T1がn-ブチル基である場合には主鎖の原子数は4であり、T1がsec-ブチル基である場合の主鎖の原子数は3である。
(logP値)
上記式(1)において、PC1、L1およびSP1のlogP値(以下、「logP1」ともいう。)と、MG1のlogP値(以下、「logP2」ともいう。)との差(|logP1-logP2|)が4以上であることが好ましく、偏光子の配向度がより向上する観点から、4.25以上がより好ましく、4.5以上が更に好ましい。
また、上記差の上限値は、液晶相転移温度の調整および合成適性という観点から、15以下が好ましく、12以下がより好ましく、10以下がさらに好ましい。
ここで、logP値は、化学構造の親水性および疎水性の性質を表現する指標であり、親疎水パラメータと呼ばれることがある。logP値は、ChemBioDraw UltraまたはHSPiP(Ver.4.1.07)などのソフトウェアを用いて計算できる。また、OECD Guidelines for the Testing of Chemicals,Sections 1,Test No.117の方法などにより、実験的に求めることもできる。本発明では特に断りのない限り、HSPiP(Ver.4.1.07)に化合物の構造式を入力して算出される値をlogP値として採用する。
上記式(1)において、PC1、L1およびSP1のlogP値(以下、「logP1」ともいう。)と、MG1のlogP値(以下、「logP2」ともいう。)との差(|logP1-logP2|)が4以上であることが好ましく、偏光子の配向度がより向上する観点から、4.25以上がより好ましく、4.5以上が更に好ましい。
また、上記差の上限値は、液晶相転移温度の調整および合成適性という観点から、15以下が好ましく、12以下がより好ましく、10以下がさらに好ましい。
ここで、logP値は、化学構造の親水性および疎水性の性質を表現する指標であり、親疎水パラメータと呼ばれることがある。logP値は、ChemBioDraw UltraまたはHSPiP(Ver.4.1.07)などのソフトウェアを用いて計算できる。また、OECD Guidelines for the Testing of Chemicals,Sections 1,Test No.117の方法などにより、実験的に求めることもできる。本発明では特に断りのない限り、HSPiP(Ver.4.1.07)に化合物の構造式を入力して算出される値をlogP値として採用する。
上記logP1は、上述したように、PC1、L1およびSP1のlogP値を意味する。「PC1、L1およびSP1のlogP値」とは、PC1、L1およびSP1を一体とした構造のlogP値を意味しており、PC1、L1およびSP1のそれぞれのlogP値を合計したものではない、具体的には、logP1は、上記式(1)におけるP1~SP1までの一連の構造式を上記ソフトウェアに入力することで算出される。
ただし、logP1の算出にあたって、PC1~SP1までの一連の構造式のうち、PC1で表される基の部分に関しては、PC1で表される基そのものの構造(例えば、上述した式(P1-A)~式(P1-D)など)を用いてもよいし、上記式(1)で表される繰り返し単位を得るために使用する単量体を重合した後にPC1になりうる基の構造を用いてもよい。
ここで、後者(PC1になりうる基)の具体例は、次の通りである。PC1が(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られる場合には、CH2=C(R1)-で表される基(R1は、水素原子またはメチル基を表す。)である。また、PC1がエチレングリコールの重合によって得られる場合にはエチレングリコールであり、PC1がプロピレングリコールの重合により得られる場合にはプロピレングリコールである。また、PC1がシラノールの重縮合により得られる場合にはシラノール(式Si(R2)3(OH)で表される化合物。複数のR2はそれぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。ただし、複数のR2の少なくとも1つはアルキル基を表す。)である。
ただし、logP1の算出にあたって、PC1~SP1までの一連の構造式のうち、PC1で表される基の部分に関しては、PC1で表される基そのものの構造(例えば、上述した式(P1-A)~式(P1-D)など)を用いてもよいし、上記式(1)で表される繰り返し単位を得るために使用する単量体を重合した後にPC1になりうる基の構造を用いてもよい。
ここで、後者(PC1になりうる基)の具体例は、次の通りである。PC1が(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られる場合には、CH2=C(R1)-で表される基(R1は、水素原子またはメチル基を表す。)である。また、PC1がエチレングリコールの重合によって得られる場合にはエチレングリコールであり、PC1がプロピレングリコールの重合により得られる場合にはプロピレングリコールである。また、PC1がシラノールの重縮合により得られる場合にはシラノール(式Si(R2)3(OH)で表される化合物。複数のR2はそれぞれ独立に、水素原子またはアルキル基を表す。ただし、複数のR2の少なくとも1つはアルキル基を表す。)である。
logP1は、上述したlogP2との差が4以上であれば、logP2よりも低くてもよいし、logP2よりも高くてもよい。
ここで、一般的なメソゲン基のlogP値(上述したlogP2)は、4~6の範囲内になる傾向がある。このとき、logP1がlogP2よりも低い場合には、logP1の値は、1以下が好ましく、0以下がより好ましい。一方で、logP1がlogP2よりも高い場合には、logP1の値は、8以上が好ましく、9以上がより好ましい。
上記式(1)におけるPC1が(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られ、かつ、logP1がlogP2よりも低い場合には、上記式(1)におけるSP1のlogP値は、0.7以下が好ましく、0.5以下がより好ましい。一方、上記式(1)におけるPC1が(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られ、かつ、logP1がlogP2よりも高い場合には、上記式(1)におけるSP1のlogP値は、3.7以上が好ましく、4.2以上がより好ましい。
なお、logP値が1以下の構造としては、例えば、オキシエチレン構造およびオキシプロピレン構造などが挙げられる。logP値が6以上の構造としては、ポリシロキサン構造およびフッ化アルキレン構造などが挙げられる。
ここで、一般的なメソゲン基のlogP値(上述したlogP2)は、4~6の範囲内になる傾向がある。このとき、logP1がlogP2よりも低い場合には、logP1の値は、1以下が好ましく、0以下がより好ましい。一方で、logP1がlogP2よりも高い場合には、logP1の値は、8以上が好ましく、9以上がより好ましい。
上記式(1)におけるPC1が(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られ、かつ、logP1がlogP2よりも低い場合には、上記式(1)におけるSP1のlogP値は、0.7以下が好ましく、0.5以下がより好ましい。一方、上記式(1)におけるPC1が(メタ)アクリル酸エステルの重合によって得られ、かつ、logP1がlogP2よりも高い場合には、上記式(1)におけるSP1のlogP値は、3.7以上が好ましく、4.2以上がより好ましい。
なお、logP値が1以下の構造としては、例えば、オキシエチレン構造およびオキシプロピレン構造などが挙げられる。logP値が6以上の構造としては、ポリシロキサン構造およびフッ化アルキレン構造などが挙げられる。
上記側鎖型高分子液晶性化合物は、配向度を向上させる観点から、末端に電子供与性および/または電子吸引性を有する繰り返し単位を含むことが好ましい。
より具体的には、メソゲン基とこれの末端に存在するσp値が0より大きい電子吸引性基とを有する繰り返し単位(21)と、メソゲン基とこれの末端に存在するσp値が0以下の基とを有する繰り返し単位(22)と、を含むことがより好ましい。このように、高分子絵液晶性化合物が繰り返し単位(21)と繰り返し単位(22)を含む場合、上記繰り返し単位(21)または上記繰り返し単位(22)のいずれかのみを含む場合と比べて、これを用いて形成される偏光子の配向度が向上する。この理由の詳細は明らかではないが、概ね以下のように推定している。
すなわち、繰り返し単位(21)と繰り返し単位(22)に発生する逆向きの双極子モーメントが、分子間相互作用をすることによって、メソゲン基の短軸方向への相互作用が強くなって、液晶の配向する向きがより均一となると推察され、その結果、液晶の秩序度が高くなると考えられる。これにより、二色性物質の配向性も良好になるので、形成される偏光子の配向度が高くなると推測される。
なお、上記繰り返し単位(21)および(22)は、上記式(1)で表される繰り返し単位であってもよい。
より具体的には、メソゲン基とこれの末端に存在するσp値が0より大きい電子吸引性基とを有する繰り返し単位(21)と、メソゲン基とこれの末端に存在するσp値が0以下の基とを有する繰り返し単位(22)と、を含むことがより好ましい。このように、高分子絵液晶性化合物が繰り返し単位(21)と繰り返し単位(22)を含む場合、上記繰り返し単位(21)または上記繰り返し単位(22)のいずれかのみを含む場合と比べて、これを用いて形成される偏光子の配向度が向上する。この理由の詳細は明らかではないが、概ね以下のように推定している。
すなわち、繰り返し単位(21)と繰り返し単位(22)に発生する逆向きの双極子モーメントが、分子間相互作用をすることによって、メソゲン基の短軸方向への相互作用が強くなって、液晶の配向する向きがより均一となると推察され、その結果、液晶の秩序度が高くなると考えられる。これにより、二色性物質の配向性も良好になるので、形成される偏光子の配向度が高くなると推測される。
なお、上記繰り返し単位(21)および(22)は、上記式(1)で表される繰り返し単位であってもよい。
繰り返し単位(21)は、メソゲン基と、上記メソゲン基の末端に存在するσp値が0より大きい電子吸引性基と、を有する。
上記電子吸引性基は、メソゲン基の末端に位置しており、σp値が0より大きい基である。電子吸引性基(σp値が0よりも大きい基)としては、後述の式(LCP-21)におけるEWGで表される基が挙げられ、その具体例も同様である。
上記電子吸引性基のσp値は、0よりも大きく、偏光子の配向度がより高くなる点から、0.3以上が好ましく、0.4以上がより好ましい。上記電子吸引性基のσp値の上限値は、配向の均一性が優れる点から、1.2以下が好ましく、1.0以下がより好ましい。
上記電子吸引性基は、メソゲン基の末端に位置しており、σp値が0より大きい基である。電子吸引性基(σp値が0よりも大きい基)としては、後述の式(LCP-21)におけるEWGで表される基が挙げられ、その具体例も同様である。
上記電子吸引性基のσp値は、0よりも大きく、偏光子の配向度がより高くなる点から、0.3以上が好ましく、0.4以上がより好ましい。上記電子吸引性基のσp値の上限値は、配向の均一性が優れる点から、1.2以下が好ましく、1.0以下がより好ましい。
σp値とは、ハメットの置換基定数σp値(単に「σp値」とも略記する)であり、置換安息香酸の酸解離平衡定数における置換基の効果を数値で表したものであり、置換基の電子吸引性および電子供与性の強度を示すパラメータである。本明細書におけるハメットの置換基定数σp値は、置換基が安息香酸のパラ位に位置する場合の置換基定数σを意味する。
本明細書における各基のハメットの置換基定数σp値は、文献「Hansch et al., Chemical Reviews, 1991, Vol, 91, No. 2, 165-195」に記載された値を採用する。なお、上記文献にハメットの置換基定数σp値が示されていない基については、ソフトウェア「ACD/ChemSketch(ACD/Labs 8.00 Release Product Version:8.08)」を用いて、安息香酸のpKaと、パラ位に置換基を有する安息香酸誘導体のpKaとの差に基づいて、ハメットの置換基定数σp値を算出できる。
本明細書における各基のハメットの置換基定数σp値は、文献「Hansch et al., Chemical Reviews, 1991, Vol, 91, No. 2, 165-195」に記載された値を採用する。なお、上記文献にハメットの置換基定数σp値が示されていない基については、ソフトウェア「ACD/ChemSketch(ACD/Labs 8.00 Release Product Version:8.08)」を用いて、安息香酸のpKaと、パラ位に置換基を有する安息香酸誘導体のpKaとの差に基づいて、ハメットの置換基定数σp値を算出できる。
繰り返し単位(21)は、側鎖にメソゲン基と上記メソゲン基の末端に存在するσp値が0より大きい電子吸引性基とを有していれば、特に限定されないが、偏光子の配向度がより高くなる点から、下記式(LCP-21)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
上記式(LCP-21)中、PC21は繰り返し単位の主鎖を表し、より具体的には上記式(1)中のPC1と同様の構造を表し、L21は単結合または2価の連結基を表し、より具体的には上記式(1)中のL1と同様の構造を表し、SP21AおよびSP21Bはそれぞれ独立にスペーサー基を表し、より具体的には上記式(1)中のSP1と同様の構造を表し、MG21はメソゲン構造、より具体的には上記式(LC)中のメソゲン基MGを表し、EWGはσp値が0より大きい電子吸引性基を表す。
SP21AおよびSP21Bが表すスペーサー基は、上記式S1およびS2と同様の基を表し、オキシエチレン構造、オキシプロピレン構造、ポリシロキサン構造およびフッ化アルキレン構造からなる群より選択される少なくとも1種の構造を含む基、または、炭素数2~20の直鎖または分岐のアルキレン基が好ましい。ただし、上記アルキレン基は、-O-、-O-CO-、-CO-O-、または-O-CO-O-を含んでいてもよい。
SP1が表すスペーサー基は、液晶性を発現しやすいことや、原材料の入手性などの理由から、オキシエチレン構造、オキシプロピレン構造、ポリシロキサン構造およびフッ化アルキレン構造からなる群より選択される少なくとも1種の構造を含むことが好ましい。
SP1が表すスペーサー基は、液晶性を発現しやすいことや、原材料の入手性などの理由から、オキシエチレン構造、オキシプロピレン構造、ポリシロキサン構造およびフッ化アルキレン構造からなる群より選択される少なくとも1種の構造を含むことが好ましい。
SP21Bが表すスペーサー基は、単結合、または、炭素数2~20の直鎖もしくは分岐のアルキレン基が好ましい。ただし、上記アルキレン基は、-O-、-O-CO-、-CO-O-、または-O-CO-O-を含んでいてもよい。
これらの中でも、SP21Bが表すスペーサー基は、偏光子の配向度がより高くなる点から、単結合が好ましい。換言すれば、繰り返し単位21は、式(LCP-21)における電子吸引性基であるEWGが、式(LCP-21)におけるメソゲン基であるMG21に直結する構造を有するのが好ましい。このように、電子吸引性基がメソゲン基に直結していると、高分子液晶性化合物中に適度な双極子モーメントによる分子間相互作用がより効果的に働くことで、液晶の配向する向きがより均一となると推察され、その結果、液晶の秩序度が高くなり、配向度がより高くなると考えられる。
これらの中でも、SP21Bが表すスペーサー基は、偏光子の配向度がより高くなる点から、単結合が好ましい。換言すれば、繰り返し単位21は、式(LCP-21)における電子吸引性基であるEWGが、式(LCP-21)におけるメソゲン基であるMG21に直結する構造を有するのが好ましい。このように、電子吸引性基がメソゲン基に直結していると、高分子液晶性化合物中に適度な双極子モーメントによる分子間相互作用がより効果的に働くことで、液晶の配向する向きがより均一となると推察され、その結果、液晶の秩序度が高くなり、配向度がより高くなると考えられる。
EWGは、σp値が0より大きい電子吸引性基を表す。σp値が0より大きい電子吸引性基としては、エステル基(具体的には、*-C(O)O-REで表される基)、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、-S(O)(O)-ORE、-S(O)(O)-RE、-O-S(O)(O)-RE、アシル基(具体的には、*-C(O)REで表される基)、アシルオキシ基(具体的には、*-OC(O)REで表される基)、イソシアネート基(-N=C(O))、*-C(O)N(RF)2、ハロゲン原子、ならびに、これらの基で置換されたアルキル基(炭素数1~20が好ましい。)が挙げられる。上記各基において、*はSP21Bとの結合位置を表す。REは、炭素数1~20(好ましくは炭素数1~4、より好ましくは炭素数1~2)のアルキル基を表す。RFはそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1~20(好ましくは炭素数1~4、より好ましくは炭素数1~2)のアルキル基を表す。
上記基の中でも、EWGは、*-C(O)O-REで表される基、(メタ)アクリロイルオキシ基、または、シアノ基、ニトロ基、が好ましい。
上記基の中でも、EWGは、*-C(O)O-REで表される基、(メタ)アクリロイルオキシ基、または、シアノ基、ニトロ基、が好ましい。
繰り返し単位(21)の含有量は、偏光子の高い配向度を維持しつつ、高分子液晶性化合物および二色性物質を均一に配向できる点から、高分子液晶性化合物の全質量(100質量%)に対して、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、35%以下が特に好ましい。
繰り返し単位(21)の含有量の下限値は、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましい。
本発明において、高分子液晶性化合物に含まれる各繰り返し単位の含有量は、各繰り返し単位を得るために使用される各単量体の仕込み量(質量)に基づいて算出される。
繰り返し単位(21)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。高分子液晶性化合物が繰り返し単位(21)を2種以上含むと、高分子液晶性化合物の溶媒に対する溶解性が向上すること、および、液晶相転移温度の調整が容易になることなどの利点がある。繰り返し単位(21)を2種以上含む場合には、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
繰り返し単位(21)の含有量の下限値は、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましい。
本発明において、高分子液晶性化合物に含まれる各繰り返し単位の含有量は、各繰り返し単位を得るために使用される各単量体の仕込み量(質量)に基づいて算出される。
繰り返し単位(21)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。高分子液晶性化合物が繰り返し単位(21)を2種以上含むと、高分子液晶性化合物の溶媒に対する溶解性が向上すること、および、液晶相転移温度の調整が容易になることなどの利点がある。繰り返し単位(21)を2種以上含む場合には、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
繰り返し単位(21)を2種以上含む場合には、EWGに架橋性基を含まない繰り返し単位(21)と、EWGに重合性基を含む繰り返し単位(21)と、を併用してもよい。これにより、偏光子の硬化性がより向上する。なお、架橋性基としては、ビニル基、上ブタジエン基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリルアミド基、酢酸ビニル基、フマル酸エステル基、スチリル基、ビニルピロリドン基、無水マレイン酸、マレイミド基、ビニルエーテル基、エポキシ基、オキセタニル基、が好ましい。
この場合、偏光子の硬化性と配向度のバランスの点から、EWGに重合性基を含む繰り返し単位(21)の含有量が、高分子液晶性化合物の全質量に対して、1~30質量%であることが好ましい。
この場合、偏光子の硬化性と配向度のバランスの点から、EWGに重合性基を含む繰り返し単位(21)の含有量が、高分子液晶性化合物の全質量に対して、1~30質量%であることが好ましい。
以下において、繰り返し単位(21)の一例を示すが、繰り返し単位(21)は、以下の繰り返し単に限定されるものではない。
本発明者らは、繰り返し単位(21)および繰り返し単位(22)について、組成(含有割合)ならびに末端基の電子供与性および電子吸引性について鋭意検討した結果、繰り返し単位(21)の電子吸引性基の電子吸引性が強い場合(すなわち、σp値が大きい場合)には、繰り返し単位(21)の含有割合を低くすれば偏光子の配向度がより高くなり、繰り返し単位(21)の電子吸引性基の電子吸引性が弱い場合(すなわち、σp値が0に近い場合)には、繰り返し単位(21)の含有割合を高くすれば偏光子の配向度がより高くなることを見出した。
この理由の詳細は明らかではないが、概ね以下のように推定している。すなわち、高分子液晶性化合物中に適度な双極子モーメントによる分子間相互作用が働くことで、液晶の配向する向きがより均一となると推察され、その結果、液晶の秩序度が高くなり、偏光子の配向度がより高くなると考えられる。
具体的には、繰り返し単位(21)における上記電子吸引性基(式(LCP-21)においてはEWG)のσp値と、高分子液晶性化合物中の繰り返し単位(21)の含有割合(質量基準)と、の積は、0.020~0.150が好ましく、0.050~0.130がより好ましく、0.055~0.125が特に好ましい。上記積が上記範囲内であれば、偏光子の配向度がより高くなる。
この理由の詳細は明らかではないが、概ね以下のように推定している。すなわち、高分子液晶性化合物中に適度な双極子モーメントによる分子間相互作用が働くことで、液晶の配向する向きがより均一となると推察され、その結果、液晶の秩序度が高くなり、偏光子の配向度がより高くなると考えられる。
具体的には、繰り返し単位(21)における上記電子吸引性基(式(LCP-21)においてはEWG)のσp値と、高分子液晶性化合物中の繰り返し単位(21)の含有割合(質量基準)と、の積は、0.020~0.150が好ましく、0.050~0.130がより好ましく、0.055~0.125が特に好ましい。上記積が上記範囲内であれば、偏光子の配向度がより高くなる。
繰り返し単位(22)は、メソゲン基と上記メソゲン基の末端に存在するσp値が0以下の基とを有する。高分子液晶性化合物が繰り返し単位(22)を有することで、高分子液晶性化合物および二色性物質を均一に配向できる。
メソゲン基は、液晶形成に寄与する液晶分子の主要骨格を示す基であり、詳細は後述の式(LCP-22)におけるMGで説明する通りであり、その具体例も同様である。
上記基は、メソゲン基の末端に位置しており、σp値が0以下の基である。上記基(σp値が0以下である基)としては、σp値が0である水素原子、および、σp値が0よりも小さい後述の式(LCP-22)におけるT22で表される基(電子供与性基)が挙げられる。上記基のうち、σp値が0よりも小さい基(電子供与性基)の具体例は、後述の式(LCP-22)におけるT22と同様である。
上記基のσp値は、0以下であり、配向の均一性がより優れる点から、0よりも小さいことが好ましく、-0.1以下がより好ましく、-0.2以下が特に好ましい。上記基のσp値の下限値は、-0.9以上が好ましく、-0.7以上がより好ましい。
メソゲン基は、液晶形成に寄与する液晶分子の主要骨格を示す基であり、詳細は後述の式(LCP-22)におけるMGで説明する通りであり、その具体例も同様である。
上記基は、メソゲン基の末端に位置しており、σp値が0以下の基である。上記基(σp値が0以下である基)としては、σp値が0である水素原子、および、σp値が0よりも小さい後述の式(LCP-22)におけるT22で表される基(電子供与性基)が挙げられる。上記基のうち、σp値が0よりも小さい基(電子供与性基)の具体例は、後述の式(LCP-22)におけるT22と同様である。
上記基のσp値は、0以下であり、配向の均一性がより優れる点から、0よりも小さいことが好ましく、-0.1以下がより好ましく、-0.2以下が特に好ましい。上記基のσp値の下限値は、-0.9以上が好ましく、-0.7以上がより好ましい。
繰り返し単位(22)は、側鎖にメソゲン基と上記メソゲン基の末端に存在するσp値が0以下である基とを有していれば、特に限定されないが、液晶の配向の均一性がより高くなる点から、上記式(LCP-21)で表される繰り返し単位に該当せず、下記式(PCP-22)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
上記式(LCP-22)中、PC22は繰り返し単位の主鎖を表し、より具体的には上記式(1)中のPC1と同様の構造を表し、L22は単結合または2価の連結基を表し、より具体的には上記式(1)中のL1と同様の構造を表し、SP22はスペーサー基を表し、より具体的には上記式(1)中のSP1と同様の構造を表し、MG22はメソゲン構造、より具体的には上記式(LC)中のメソゲン基MGを表し、T22はハメットの置換基定数σp値が0より小さい電子供与性基を表す。
T22は、σp値が0より小さい電子供与性基を表す。σp値が0より小さい電子供与性基としては、ヒドロキシ基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、および、炭素数1~10のアルキルアミノ基などが挙げられる。
T22の主鎖の原子数が20以下であることで、偏光子の配向度がより向上する。ここで、T22おける「主鎖」とは、MG22と結合する最も長い分子鎖を意味し、水素原子はT22の主鎖の原子数にカウントしない。例えば、T22がn-ブチル基である場合には主鎖の原子数は4であり、T22がsec-ブチル基である場合の主鎖の原子数は3である。
T22の主鎖の原子数が20以下であることで、偏光子の配向度がより向上する。ここで、T22おける「主鎖」とは、MG22と結合する最も長い分子鎖を意味し、水素原子はT22の主鎖の原子数にカウントしない。例えば、T22がn-ブチル基である場合には主鎖の原子数は4であり、T22がsec-ブチル基である場合の主鎖の原子数は3である。
以下において、繰り返し単位(22)の一例を示すが、繰り返し単位(22)は、以下の繰り返し単に限定されるものではない。
繰り返し単位(21)と繰り返し単位(22)は、構造の一部が共通しているのが好ましい。繰り返し単位同士の構造が類似しているほど、液晶が均一に整列すると推察される。これにより、偏光子の配向度がより高くなる。
具体的には、偏光子の配向度がより高くなる点から、式(LCP-21)のSP21と式(LCP-22)のSP22とが同一構造であること、式(LCP-21)のMG21と式(LCP-22)のMG22とが同一構造であること、および、式(LCP-21)のL21と式(LCP-22)のL22とが同一構造であること、のうち、少なくとも1つを満たすことが好ましく、2つ以上を満たすことがより好ましく、全てを満たすことが特に好ましい。
具体的には、偏光子の配向度がより高くなる点から、式(LCP-21)のSP21と式(LCP-22)のSP22とが同一構造であること、式(LCP-21)のMG21と式(LCP-22)のMG22とが同一構造であること、および、式(LCP-21)のL21と式(LCP-22)のL22とが同一構造であること、のうち、少なくとも1つを満たすことが好ましく、2つ以上を満たすことがより好ましく、全てを満たすことが特に好ましい。
繰り返し単位(22)の含有量は、配向の均一性が優れる点から、高分子液晶性化合物の全質量(100質量%)に対して、50質量%以上が好ましく、55%以上がより好ましく、60%以上が特に好ましい。
繰り返し単位(22)の含有量の上限値は、配向度が向上する点から、99質量%以下が好ましく、97質量%以下がより好ましい。
繰り返し単位(22)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。高分子液晶性化合物が繰り返し単位(22)を2種以上含むと、高分子液晶性化合物の溶媒に対する溶解性が向上すること、および、液晶相転移温度の調整が容易になることなどの利点がある。繰り返し単位(22)を2種以上含む場合には、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
繰り返し単位(22)の含有量の上限値は、配向度が向上する点から、99質量%以下が好ましく、97質量%以下がより好ましい。
繰り返し単位(22)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。高分子液晶性化合物が繰り返し単位(22)を2種以上含むと、高分子液晶性化合物の溶媒に対する溶解性が向上すること、および、液晶相転移温度の調整が容易になることなどの利点がある。繰り返し単位(22)を2種以上含む場合には、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
上記側鎖型高分子液晶性化合物は、汎用溶媒に対する溶解性を向上させる観点から、メソゲンを含有しない繰り返し単位(3)を含むことができる。特に配向度の低下を抑えながら溶解性を向上させるためには、このメソゲンを含有しない繰り返し単位(3)として、分子量280以下の繰り返し単位であることが好ましい。このように、メソゲンを含有しない分子量280以下の繰り返し単位を含むことで配向度の低下を抑えながら溶解性を向上させられる理由としては以下のように推定している。
すなわち、高分子液晶がその分子鎖中にメソゲンを持たない繰り返し単位(3)を含むことで、高分子液晶性化合物中に溶媒が入り込みやすくなるために溶解性は向上するが、非メソゲン性の繰り返し単位(3)は配向度を低下させると考えられる。しかしながら、繰り返し単位の分子量が小さいことで、上記メソゲン基を含む繰り返し単位(1)、繰り返し単位(21)または繰り返し単位(22)の配向が乱されにくく、配向度の低下を抑えられる、と推定される。
すなわち、高分子液晶がその分子鎖中にメソゲンを持たない繰り返し単位(3)を含むことで、高分子液晶性化合物中に溶媒が入り込みやすくなるために溶解性は向上するが、非メソゲン性の繰り返し単位(3)は配向度を低下させると考えられる。しかしながら、繰り返し単位の分子量が小さいことで、上記メソゲン基を含む繰り返し単位(1)、繰り返し単位(21)または繰り返し単位(22)の配向が乱されにくく、配向度の低下を抑えられる、と推定される。
上記繰り返し単位(3)は、分子量280以下の繰り返し単位であることが好ましい。
繰り返し単位(3)の分子量とは、繰り返し単位(3)を得るために使用するモノマーの分子量を意味するのではなく、モノマーの重合によって高分子液晶性化合物に組み込まれた状態における繰り返し単位(3)の分子量を意味する。
繰り返し単位(3)の分子量は、280以下であり、180以下が好ましく、100以下がより好ましい。繰り返し単位(3)の分子量の下限値は、通常、40以上であり、50以上がより好ましい。繰り返し単位(3)の分子量が280以下であれば、高分子液晶性化合物の溶解性に優れ、かつ、高い配向度の偏光子が得られる。
一方で、繰り返し単位(3)の分子量が280を超えると、上記繰り返し単位(LCP-1)、繰り返し単位(21)または繰り返し単位(22)の部分の液晶配向を乱してしまい、配向度が低くなる。また、高分子液晶性化合物中に溶媒が入り込みにくくなるので、高分子液晶性化合物の溶解性が低下する。
繰り返し単位(3)の分子量とは、繰り返し単位(3)を得るために使用するモノマーの分子量を意味するのではなく、モノマーの重合によって高分子液晶性化合物に組み込まれた状態における繰り返し単位(3)の分子量を意味する。
繰り返し単位(3)の分子量は、280以下であり、180以下が好ましく、100以下がより好ましい。繰り返し単位(3)の分子量の下限値は、通常、40以上であり、50以上がより好ましい。繰り返し単位(3)の分子量が280以下であれば、高分子液晶性化合物の溶解性に優れ、かつ、高い配向度の偏光子が得られる。
一方で、繰り返し単位(3)の分子量が280を超えると、上記繰り返し単位(LCP-1)、繰り返し単位(21)または繰り返し単位(22)の部分の液晶配向を乱してしまい、配向度が低くなる。また、高分子液晶性化合物中に溶媒が入り込みにくくなるので、高分子液晶性化合物の溶解性が低下する。
繰り返し単位(3)の具体例としては、架橋性基(例えば、エチレン性不飽和基)を含まない繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(3-1)」ともいう。)、および、架橋性基を含む繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(3-2)」ともいう。)が挙げられる。
(繰り返し単位(3-1))
繰り返し単位(3-1)の重合に使用されるモノマーの具体例としては、アクリル酸[72.1]、α-アルキルアクリル酸類(例えば、メタクリル酸[86.1]、イタコン酸[130.1])、それらから誘導されるエステル類およびアミド類(例えば、N-i-プロピルアクリルアミド[113.2]、N-n-ブチルアクリルアミド[127.2]、N-t-ブチルアクリルアミド[127.2]、N,N-ジメチルアクリルアミド[99.1]、N-メチルメタクリルアミド[99.1]、アクリルアミド[71.1]、メタクリルアミド[85.1]、ジアセトンアクリルアミド[169.2]、アクリロイルモルホリン[141.2]、N-メチロールアクリルアミド[101.1]、N-メチロールメタクリルアミド[115.1]、メチルアクリレート[86.0]、エチルアクリレート[100.1]、ヒドロキシエチルアクリレート[116.1]、n-プロピルアクリレート[114.1]、i-プロピルアクリレート[114.2]、2-ヒドロキシプロピルアクリレート[130.1]、2-メチル-2-ニトロプロピルアクリレート[173.2]、n-ブチルアクリレート[128.2]、i-ブチルアクリレート[128.2]、t-ブチルアクリレート[128.2]、t-ペンチルアクリレート[142.2]、2-メトキシエチルアクリレート[130.1]、2-エトキシエチルアクリレート[144.2]、2-エトキシエトキシエチルアクリレート[188.2]、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート[154.1]、2,2-ジメチルブチルアクリレート[156.2]、3-メトキシブチルアクリレート[158.2]、エチルカルビトールアクリレート[188.2]、フェノキシエチルアクリレート[192.2]、n-ペンチルアクリレート[142.2]、n-ヘキシルアクリレート[156.2]、シクロヘキシルアクリレート[154.2]、シクロペンチルアクリレート[140.2]、ベンジルアクリレート[162.2]、n-オクチルアクリレート[184.3]、2-エチルヘキシルアクリレート[184.3]、4-メチル-2-プロピルペンチルアクリレート[198.3]、メチルメタクリレート[100.1]、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート[168.1]、ヒドロキシエチルメタクリレート[130.1]、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート[144.2]、n-ブチルメタクリレート[142.2]、i-ブチルメタクリレート[142.2]、sec-ブチルメタクリレート[142.2]、n-オクチルメタクリレート[198.3]、2-エチルヘキシルメタクリレート[198.3]、2-メトキシエチルメタクリレート[144.2]、2-エトキシエチルメタクリレート[158.2]、ベンジルメタクリレート[176.2]、2-ノルボルニルメチルメタクリレート[194.3]、5-ノルボルネン-2-イルメチルメタクリレート[194.3]、ジメチルアミノエチルメタクリレート[157.2])、ビニルエステル類(例えば、酢酸ビニル[86.1])、マレイン酸またはフマル酸から誘導されるエステル類(例えば、マレイン酸ジメチル[144.1]、フマル酸ジエチル[172.2])、マレイミド類(例えば、N-フェニルマレイミド[173.2])、マレイン酸[116.1]、フマル酸[116.1]、p-スチレンスルホン酸[184.1]、アクリロニトリル[53.1]、メタクリロニトリル[67.1]、ジエン類(例えば、ブタジエン[54.1]、シクロペンタジエン[66.1]、イソプレン[68.1])、芳香族ビニル化合物(例えば、スチレン[104.2]、p-クロルスチレン[138.6]、t-ブチルスチレン[160.3]、α-メチルスチレン[118.2])、N-ビニルピロリドン[111.1]、N-ビニルオキサゾリドン[113.1]、N-ビニルサクシンイミド[125.1]、N-ビニルホルムアミド[71.1]、N-ビニル-N-メチルホルムアミド[85.1]、N-ビニルアセトアミド[85.1]、N-ビニル-N-メチルアセトアミド[99.1]、1-ビニルイミダゾール[94.1]、4-ビニルピリジン[105.2]、ビニルスルホン酸[108.1]、ビニルスルホン酸ナトリウム[130.2]、アリルスルホン酸ナトリウム[144.1]、メタリルスルホン酸ナトリウム[158.2]、ビニリデンクロライド[96.9]、ビニルアルキルエーテル類(例えば、メチルビニルエーテル[58.1])、エチレン[28.0]、プロピレン[42.1]、1-ブテン[56.1]、ならびに、イソブテン[56.1]が挙げられる。なお、[ ]内の数値は、モノマーの分子量を意味する。
上記モノマーは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記モノマーの中でも、アクリル酸、α-アルキルアクリル酸類、それらから誘導されるエステル類およびアミド類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ならびに、芳香族ビニル化合物が好ましい。
上記以外のモノマーとしては、例えば、リサーチディスクロージャーNo.1955(1980年、7月)に記載の化合物を使用できる。
繰り返し単位(3-1)の重合に使用されるモノマーの具体例としては、アクリル酸[72.1]、α-アルキルアクリル酸類(例えば、メタクリル酸[86.1]、イタコン酸[130.1])、それらから誘導されるエステル類およびアミド類(例えば、N-i-プロピルアクリルアミド[113.2]、N-n-ブチルアクリルアミド[127.2]、N-t-ブチルアクリルアミド[127.2]、N,N-ジメチルアクリルアミド[99.1]、N-メチルメタクリルアミド[99.1]、アクリルアミド[71.1]、メタクリルアミド[85.1]、ジアセトンアクリルアミド[169.2]、アクリロイルモルホリン[141.2]、N-メチロールアクリルアミド[101.1]、N-メチロールメタクリルアミド[115.1]、メチルアクリレート[86.0]、エチルアクリレート[100.1]、ヒドロキシエチルアクリレート[116.1]、n-プロピルアクリレート[114.1]、i-プロピルアクリレート[114.2]、2-ヒドロキシプロピルアクリレート[130.1]、2-メチル-2-ニトロプロピルアクリレート[173.2]、n-ブチルアクリレート[128.2]、i-ブチルアクリレート[128.2]、t-ブチルアクリレート[128.2]、t-ペンチルアクリレート[142.2]、2-メトキシエチルアクリレート[130.1]、2-エトキシエチルアクリレート[144.2]、2-エトキシエトキシエチルアクリレート[188.2]、2,2,2-トリフルオロエチルアクリレート[154.1]、2,2-ジメチルブチルアクリレート[156.2]、3-メトキシブチルアクリレート[158.2]、エチルカルビトールアクリレート[188.2]、フェノキシエチルアクリレート[192.2]、n-ペンチルアクリレート[142.2]、n-ヘキシルアクリレート[156.2]、シクロヘキシルアクリレート[154.2]、シクロペンチルアクリレート[140.2]、ベンジルアクリレート[162.2]、n-オクチルアクリレート[184.3]、2-エチルヘキシルアクリレート[184.3]、4-メチル-2-プロピルペンチルアクリレート[198.3]、メチルメタクリレート[100.1]、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート[168.1]、ヒドロキシエチルメタクリレート[130.1]、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート[144.2]、n-ブチルメタクリレート[142.2]、i-ブチルメタクリレート[142.2]、sec-ブチルメタクリレート[142.2]、n-オクチルメタクリレート[198.3]、2-エチルヘキシルメタクリレート[198.3]、2-メトキシエチルメタクリレート[144.2]、2-エトキシエチルメタクリレート[158.2]、ベンジルメタクリレート[176.2]、2-ノルボルニルメチルメタクリレート[194.3]、5-ノルボルネン-2-イルメチルメタクリレート[194.3]、ジメチルアミノエチルメタクリレート[157.2])、ビニルエステル類(例えば、酢酸ビニル[86.1])、マレイン酸またはフマル酸から誘導されるエステル類(例えば、マレイン酸ジメチル[144.1]、フマル酸ジエチル[172.2])、マレイミド類(例えば、N-フェニルマレイミド[173.2])、マレイン酸[116.1]、フマル酸[116.1]、p-スチレンスルホン酸[184.1]、アクリロニトリル[53.1]、メタクリロニトリル[67.1]、ジエン類(例えば、ブタジエン[54.1]、シクロペンタジエン[66.1]、イソプレン[68.1])、芳香族ビニル化合物(例えば、スチレン[104.2]、p-クロルスチレン[138.6]、t-ブチルスチレン[160.3]、α-メチルスチレン[118.2])、N-ビニルピロリドン[111.1]、N-ビニルオキサゾリドン[113.1]、N-ビニルサクシンイミド[125.1]、N-ビニルホルムアミド[71.1]、N-ビニル-N-メチルホルムアミド[85.1]、N-ビニルアセトアミド[85.1]、N-ビニル-N-メチルアセトアミド[99.1]、1-ビニルイミダゾール[94.1]、4-ビニルピリジン[105.2]、ビニルスルホン酸[108.1]、ビニルスルホン酸ナトリウム[130.2]、アリルスルホン酸ナトリウム[144.1]、メタリルスルホン酸ナトリウム[158.2]、ビニリデンクロライド[96.9]、ビニルアルキルエーテル類(例えば、メチルビニルエーテル[58.1])、エチレン[28.0]、プロピレン[42.1]、1-ブテン[56.1]、ならびに、イソブテン[56.1]が挙げられる。なお、[ ]内の数値は、モノマーの分子量を意味する。
上記モノマーは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記モノマーの中でも、アクリル酸、α-アルキルアクリル酸類、それらから誘導されるエステル類およびアミド類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ならびに、芳香族ビニル化合物が好ましい。
上記以外のモノマーとしては、例えば、リサーチディスクロージャーNo.1955(1980年、7月)に記載の化合物を使用できる。
以下において、繰り返し単位(3-1)の具体例およびその分子量を示すが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
(繰り返し単位(3-2))
繰り返し単位(3-2)において、架橋性基の具体例としては、上記P1~P30で表される基が挙げられ、ビニル基、ブタジエン基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリルアミド基、酢酸ビニル基、フマル酸エステル基、スチリル基、ビニルピロリドン基、無水マレイン酸、マレイミド基、ビニルエーテル基、エポキシ基、オキセタニル基、がより好ましい。
繰り返し単位(3-2)は、重合が容易である点から、下記式(3)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
繰り返し単位(3-2)において、架橋性基の具体例としては、上記P1~P30で表される基が挙げられ、ビニル基、ブタジエン基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリルアミド基、酢酸ビニル基、フマル酸エステル基、スチリル基、ビニルピロリドン基、無水マレイン酸、マレイミド基、ビニルエーテル基、エポキシ基、オキセタニル基、がより好ましい。
繰り返し単位(3-2)は、重合が容易である点から、下記式(3)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
上記式(3)中、PC32は繰り返し単位の主鎖を表し、より具体的には上記式(LCP-1)中のPC1と同様の構造を表し、L32は単結合または2価の連結基を表し、より具体的には上記式(LCP-1)中のL1と同様の構造を表し、P32は上記P1~P30で表される基、を表す。
以下において、繰り返し単位(3-2)の具体例およびその分子量を示すが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
繰り返し単位(3)の含有量は、高分子液晶性化合物の全質量(100質量%)に対して、14質量%未満であることが好ましく、7質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが更に好ましい。繰り返し単位(3)の含有量の下限値は、2質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましい。繰り返し単位(3)の含有量が14質量%未満であれば、偏光子の配向度がより向上する。繰り返し単位(3)の含有量が2質量%以上であれば、高分子液晶性化合物の溶解性がより向上する。
繰り返し単位(3)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。繰り返し単位(3)を2種以上含む場合には、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
繰り返し単位(3)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。繰り返し単位(3)を2種以上含む場合には、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
上記側鎖型高分子液晶性化合物は、密着性や面状均一性の観点を向上させる観点から、分子鎖の長い柔軟な構造(後述の式(4)のSP4)をもつ繰り返し単位(4)を含むことができる。この理由については以下のように推定している。
すなわち、このような分子鎖の長い柔軟な構造を含むことで、高分子液晶性化合物を構成する分子鎖同士の絡まりが生じやすくなり、偏光子の凝集破壊(具体的には、偏光子自体が破壊すること)が抑制される。その結果、偏光子と、下地層(例えば、基材または配向膜)との密着性が向上すると推測される。また、面状均一性の低下は、二色性物質と高分子液晶性化合物との相溶性が低いために生じると考えられる。すなわち、二色性物質と高分子液晶性化合物は相溶性が不十分であると、析出する二色性物質を核とする面状不良(配向欠陥)が発生すると考えられる。これに対して、高分子液晶性化合物が分子鎖の長い柔軟な構造を含むことで、二色性物質の析出が抑制されて、面状均一性に優れた偏光子が得られたと推測される。ここで、面状均一性に優れるとは、高分子液晶性化合物を含む液晶組成物が下地層(例えば、基材または配向膜)上ではじかれて生じる配向欠陥が少ないことを意味する。
すなわち、このような分子鎖の長い柔軟な構造を含むことで、高分子液晶性化合物を構成する分子鎖同士の絡まりが生じやすくなり、偏光子の凝集破壊(具体的には、偏光子自体が破壊すること)が抑制される。その結果、偏光子と、下地層(例えば、基材または配向膜)との密着性が向上すると推測される。また、面状均一性の低下は、二色性物質と高分子液晶性化合物との相溶性が低いために生じると考えられる。すなわち、二色性物質と高分子液晶性化合物は相溶性が不十分であると、析出する二色性物質を核とする面状不良(配向欠陥)が発生すると考えられる。これに対して、高分子液晶性化合物が分子鎖の長い柔軟な構造を含むことで、二色性物質の析出が抑制されて、面状均一性に優れた偏光子が得られたと推測される。ここで、面状均一性に優れるとは、高分子液晶性化合物を含む液晶組成物が下地層(例えば、基材または配向膜)上ではじかれて生じる配向欠陥が少ないことを意味する。
上記繰り返し単位(4)は、下記式(4)で表される繰り返し単位である。
上記式(4)中、PC4は繰り返し単位の主鎖を表し、より具体的には上記式(1)中のPC1と同様の構造を表し、L4は単結合または2価の連結基を表し、より具体的には上記式(1)中のL1と同様の構造を表し(単結合が好ましい)、T4は末端基を表し、より具体的には上記式(1)中のT1を表す。
式(4)中、SP4は、主鎖の原子数が10以上のアルキレン基を表す。ただし、SP4が表すアルキレン基を構成する1個以上の-CH2-は、上述した「SP-C」より置き換えられていてもよく、特に、-O-、-S-、-N(R21)-、-C(=O)-、-C(=S)-、-C(R22)=C(R23)-、アルキニレン基、-Si(R24)(R25)-、-N=N-、-C(R26)=N-N=C(R27)-、-C(R28)=N-および-S(=O)2-からなる群より選択される少なくとも一種の基で置き換えられていることが好ましい。ただし、R21~R28はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基または炭素数1~10の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表す。また、SP4が表すアルキレン基を構成する1個以上の-CH2-に含まれる水素原子は、上述した「SP-H」により置き換えられていてもよい。
式(4)中、T4は、の具体例および好適態様は、式(1)のT1と同様であるので、その説明を省略する。
PC4の具体例および好適態様は、式(1)のPC1と同様であるので、その説明を省略する。
L4が表す置換基を有していてもよい2価の脂環式基の具体例としては、式(M1-A)におけるA1で説明した2価の脂環式基と同様であるので、その説明を省略する。また、置換基としては、上述した置換基Wが挙げられ、なかでも、フッ素原子、塩素原子、アルキル基、シアノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、アシルオキシ基、アミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、アルキルスルホニルアミノ基、スルホ基、アルキルスルフィニル基またはアルコキシカルボニル基が好ましい。
L4が表す置換基を有していてもよい2価の芳香族基としては、2価の芳香族炭化水素基および2価の芳香族複素環基が挙げられる。2価の芳香族炭化水素基の具体例および好適態様は、式(M1-A)におけるA1で説明した2価の芳香族炭化水素基と同様であるので、その説明を省略する。また、2価の芳香族複素環基の具体例および好適態様は、式(M1-A)におけるA1で説明した2価の芳香族複素環基と同様であるので、その説明を省略する。また、置換基としては、上述した置換基Wが挙げられ、なかでも、フッ素原子、塩素原子、アルキル基、シアノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、アシルオキシ基、アミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、アルキルスルホニルアミノ基、スルホ基、アルキルスルフィニル基またはアルコキシカルボニル基が好ましい。
L4としては、単結合が好ましい。
L4が表す置換基を有していてもよい2価の芳香族基としては、2価の芳香族炭化水素基および2価の芳香族複素環基が挙げられる。2価の芳香族炭化水素基の具体例および好適態様は、式(M1-A)におけるA1で説明した2価の芳香族炭化水素基と同様であるので、その説明を省略する。また、2価の芳香族複素環基の具体例および好適態様は、式(M1-A)におけるA1で説明した2価の芳香族複素環基と同様であるので、その説明を省略する。また、置換基としては、上述した置換基Wが挙げられ、なかでも、フッ素原子、塩素原子、アルキル基、シアノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、アシルオキシ基、アミノ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、アルキルスルホニルアミノ基、スルホ基、アルキルスルフィニル基またはアルコキシカルボニル基が好ましい。
L4としては、単結合が好ましい。
SP4は、主鎖の原子数が10以上のアルキレン基を表し、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-は全述の「SP-C」によって置き換えられていてもよく、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-に含まれる水素原子は上述した「SP-H」によって置き換えられていてもよい。
SP4の主鎖の原子数は、10以上であり、密着性および面状均一性の少なくとも一方がより優れた偏光子が得られる点から、15以上が好ましく、19以上がより好ましい。また、SP2の主鎖の原子数の上限は、配向度により優れた偏光子が得られる点から、70以下が好ましく、60以下がより好ましく、50以下が特に好ましい。
ここで、SP4における「主鎖」とは、L4とT4とを直接連結するために必要な部分構造を意味し、「主鎖の原子数」とは、上記部分構造を構成する原子の個数を意味する。換言すれば、SP4における「主鎖」は、L4とT4を連結する原子の数が最短になる部分構造である。例えば、SP4が3,7-ジメチルデカニル基である場合の主鎖の原子数は10であり、SP4が4,6-ジメチルドデカニル基の場合の主鎖の原子数は12である。また、下記式(4-1)においては、点線の四角形で表す枠内がSP4に相当し、SP4の主鎖の原子数(点線の丸で囲った原子の合計数に相当)は11である。
SP4の主鎖の原子数は、10以上であり、密着性および面状均一性の少なくとも一方がより優れた偏光子が得られる点から、15以上が好ましく、19以上がより好ましい。また、SP2の主鎖の原子数の上限は、配向度により優れた偏光子が得られる点から、70以下が好ましく、60以下がより好ましく、50以下が特に好ましい。
ここで、SP4における「主鎖」とは、L4とT4とを直接連結するために必要な部分構造を意味し、「主鎖の原子数」とは、上記部分構造を構成する原子の個数を意味する。換言すれば、SP4における「主鎖」は、L4とT4を連結する原子の数が最短になる部分構造である。例えば、SP4が3,7-ジメチルデカニル基である場合の主鎖の原子数は10であり、SP4が4,6-ジメチルドデカニル基の場合の主鎖の原子数は12である。また、下記式(4-1)においては、点線の四角形で表す枠内がSP4に相当し、SP4の主鎖の原子数(点線の丸で囲った原子の合計数に相当)は11である。
SP4が表すアルキレン基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。
SP4が表すアルキレン基の炭素数は、配向度により優れた偏光子が得られる点から、8~80が好ましく、15~80が好ましく、25~70がより好ましく、25~60が特に好ましい。
SP4が表すアルキレン基の炭素数は、配向度により優れた偏光子が得られる点から、8~80が好ましく、15~80が好ましく、25~70がより好ましく、25~60が特に好ましい。
SP4が表すアルキレン基を構成する1個以上の-CH2-は、密着性および面状均一性により優れた偏光子が得られる点から、上述した「SP-C」によって置き換えられているのが好ましい。
また、SP4が表すアルキレン基を構成する-CH2-が複数ある場合、密着性および面状均一性により優れた偏光子が得られる点から、複数の-CH2-の一部のみが上述した「SP-C」によって置き換えられていることがより好ましい
また、SP4が表すアルキレン基を構成する-CH2-が複数ある場合、密着性および面状均一性により優れた偏光子が得られる点から、複数の-CH2-の一部のみが上述した「SP-C」によって置き換えられていることがより好ましい
「SP-C」のうち、-O-、-S-、-N(R21)-、-C(=O)-、-C(=S)-、-C(R22)=C(R23)-、アルキニレン基、-Si(R24)(R25)-、-N=N-、-C(R26)=N-N=C(R27)-、-C(R28)=N-および-S(=O)2-、が好ましく、密着性および面状均一性により優れた偏光子が得られる点から、-O-、-N(R21)-、-C(=O)-および-S(=O)2-からなる群より選択される少なくとも一種の基がさらに好ましく、-O-、-N(R21)-および-C(=O)-からなる群より選択される少なくとも1種の基が特に好ましい。
特に、SP4は、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-が-O-によって置き換えられたオキシアルキレン構造、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-CH2-が-O-および-C(=O)-によって置き換えられたエステル構造、ならびに、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-CH2-CH2-が-O-、-C(=O)-および-NH-によって置き換えられたウレタン結合からなる群より選択される少なくとも1つを含む基であるのが好ましい。
特に、SP4は、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-が-O-によって置き換えられたオキシアルキレン構造、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-CH2-が-O-および-C(=O)-によって置き換えられたエステル構造、ならびに、アルキレン基を構成する1個以上の-CH2-CH2-CH2-が-O-、-C(=O)-および-NH-によって置き換えられたウレタン結合からなる群より選択される少なくとも1つを含む基であるのが好ましい。
SP4が表すアルキレン基を構成する1個以上の-CH2-に含まれる水素原子は、上述した「SP-H」によって置き換えられていてもよい。この場合、-CH2-に含まれる水素原子の1個以上が「SP-H」に置き換えられていればよい。すなわち、-CH2-に含まれる水素原子の1個のみが「SP-H」によって置き換えられていてもよいし、-CH2-に含まれる水素原子の全て(2個)が「SP-H」によって置き換えられていてもよい。
「SP-H」のうち、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、炭素数1~10の直鎖状のアルキル基および炭素数1~10の分岐状のアルキル基、炭素数1~10ハロゲン化アルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基であることが好ましく、水酸基、炭素数1~10の直鎖状のアルキル基および炭素数1~10の分岐状のアルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基がさらに好ましい。
「SP-H」のうち、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、炭素数1~10の直鎖状のアルキル基および炭素数1~10の分岐状のアルキル基、炭素数1~10ハロゲン化アルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基であることが好ましく、水酸基、炭素数1~10の直鎖状のアルキル基および炭素数1~10の分岐状のアルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基がさらに好ましい。
T4は、上述したように、T1と同様の末端基を表し、水素原子、メチル基、水酸基、カルボキシ基、スルホン酸基、リン酸基、ボロン酸基、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、置換基を有していてもよいフェニル基、または、-L-CLを表す。なお、Lは単結合または連結基を表し、連結基の具体例は上述したLWおよびSPWと同じである。また、CLは架橋性基を表し、上述した式(LC)中のQ1またはQ2で表される基が挙げられ、上述した式(P1)~(P30)で表される基が好ましく、ビニル基、ブタジエン基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリルアミド基、酢酸ビニル基、フマル酸エステル基、スチリル基、ビニルピロリドン基、無水マレイン酸、マレイミド基、ビニルエーテル基、エポキシ基、オキセタニル基、が好ましい。
エポキシ基は、エポキシシクロアルキル基であってもよく、エポキシシクロアルキル基におけるシクロアルキル基部分の炭素数は、3~15が好ましく、5~12がより好ましく、6(すなわち、エポキシシクロアルキル基がエポキシシクロヘキシル基である場合)が特に好ましい。
オキセタニル基の置換基としては、炭素数1~10のアルキル基が挙げられ、炭素1~5のアルキル基が好ましい。オキセタニル基の置換基としてのアルキル基は、直鎖状であっても分岐状であってもよいが、直鎖状であることが好ましい。
フェニル基の置換基としては、ボロン酸基、スルホン酸基、ビニル基、アミノ基が挙げられ、ボロン酸基が好ましい。
エポキシ基は、エポキシシクロアルキル基であってもよく、エポキシシクロアルキル基におけるシクロアルキル基部分の炭素数は、3~15が好ましく、5~12がより好ましく、6(すなわち、エポキシシクロアルキル基がエポキシシクロヘキシル基である場合)が特に好ましい。
オキセタニル基の置換基としては、炭素数1~10のアルキル基が挙げられ、炭素1~5のアルキル基が好ましい。オキセタニル基の置換基としてのアルキル基は、直鎖状であっても分岐状であってもよいが、直鎖状であることが好ましい。
フェニル基の置換基としては、ボロン酸基、スルホン酸基、ビニル基、アミノ基が挙げられ、ボロン酸基が好ましい。
繰り返し単位(4)の具体例としては、例えば以下の構造が挙げられる。なお、下記具体例において、n1は2以上の整数を表し、n2は1以上の整数を表す。
繰り返し単位(4)の含有量は、高分子液晶性化合物が有する全繰り返し単位(100質量%)に対して、2~20質量%が好ましく、3~18質量%がより好ましい。繰り返し単位(4)の含有量が2質量%以上であれば、密着性により優れた偏光子が得られる。また、繰り返し単位(4)の含有量が20質量%以下であれば、面状均一性により優れた偏光子が得られる。
繰り返し単位(4)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。繰り返し単位(4)が2種以上含まれる場合、上記繰り返し単位(4)の含有量は、繰り返し単位(4)の含有量の合計を意味する。
繰り返し単位(4)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。繰り返し単位(4)が2種以上含まれる場合、上記繰り返し単位(4)の含有量は、繰り返し単位(4)の含有量の合計を意味する。
上記側鎖型高分子液晶性化合物は、面状均一性の観点から、多官能モノマーを重合して導入される繰り返し単位(5)を含むことができる。特に配向度の低下を抑えながら面状均一性を向上させるためには、この多官能モノマーを重合して導入される繰り返し単位(5)を10質量%以下含むことが好ましい。このように、繰り返し単位(5)を10質量%以下含むことで配向度の低下を抑えながら面状均一性を向上させられる理由としては以下のように推定している。
繰り返し単位(5)は、多官能モノマーを重合して、高分子液晶性化合物に導入される単位である。そのため、高分子液晶性化合物には、繰り返し単位(5)によって3次元架橋構造を形成した高分子量体が含まれていると考えられる。ここで、繰り返し単位(5)の含有量は少ないため、繰り返し単位(5)を含む高分子量体の含有率はわずかであると考えられる。
このように3次元架橋構造を形成した高分子量体が僅かに存在することで、液晶組成物のはじきが抑制されて、面状均一性に優れた偏光子が得られたと推測される。
また、高分子量体の含有量が僅かであるため、配向度の低下を抑えられるという効果が維持できたと推測される。
繰り返し単位(5)は、多官能モノマーを重合して、高分子液晶性化合物に導入される単位である。そのため、高分子液晶性化合物には、繰り返し単位(5)によって3次元架橋構造を形成した高分子量体が含まれていると考えられる。ここで、繰り返し単位(5)の含有量は少ないため、繰り返し単位(5)を含む高分子量体の含有率はわずかであると考えられる。
このように3次元架橋構造を形成した高分子量体が僅かに存在することで、液晶組成物のはじきが抑制されて、面状均一性に優れた偏光子が得られたと推測される。
また、高分子量体の含有量が僅かであるため、配向度の低下を抑えられるという効果が維持できたと推測される。
上記多官能モノマーを重合して導入される繰り返し単位(5)は、下記式(5)で表される繰り返し単位であることが好ましい。
上記式(5)中、PC5AおよびPC5Bは繰り返し単位の主鎖を表し、より具体的には上記式(1)中のPC1と同様の構造を表し、L5AおよびL5Bは単結合または2価の連結基を表し、より具体的には上記式(1)中のL1と同様の構造を表し、SP5AおよびSP5Bはスペーサー基を表し、より具体的には上記式(1)中のSP1と同様の構造を表し、MG5AおよびMG5Bはメソゲン構造、より具体的には上記式(LC)中のメソゲン基MGを表し、aおよびbは0または1の整数を表す。
PC5AおよびPC5Bは、同一の基であってもよいし、互いに異なる基であってもよいが、偏光子の配向度がより向上する点から、同一の基であるのが好ましい。
L5AおよびL5Bは、いずれも単結合であってもよいし、同一の基であってもよいし、互いに異なる基であってもよいが、偏光子の配向度がより向上する点から、いずれも単結合または同一の基であるのが好ましく、同一の基であるのがより好ましい。
SP5AおよびSP5Bは、いずれも単結合であってもよいし、同一の基であってもよいし、互いに異なる基であってもよいが、偏光子の配向度がより向上する点から、いずれも単結合または同一の基であるのが好ましく、同一の基であるのがより好ましい。
ここで、上記式(5)における同一の基とは、各基が結合する向きを問わずに化学構造が同一であるという意味であり、例えば、SP5Aが*-CH2-CH2-O-**(*はL5Aとの結合位置を表し、**はMG5Aとの結合位置を表す。)であり、SP5Bが*-O-CH2-CH2-**(*はMG5Bとの結合位置を表し、**はL5Bとの結合位置を表す。)である場合も、同一の基である。
L5AおよびL5Bは、いずれも単結合であってもよいし、同一の基であってもよいし、互いに異なる基であってもよいが、偏光子の配向度がより向上する点から、いずれも単結合または同一の基であるのが好ましく、同一の基であるのがより好ましい。
SP5AおよびSP5Bは、いずれも単結合であってもよいし、同一の基であってもよいし、互いに異なる基であってもよいが、偏光子の配向度がより向上する点から、いずれも単結合または同一の基であるのが好ましく、同一の基であるのがより好ましい。
ここで、上記式(5)における同一の基とは、各基が結合する向きを問わずに化学構造が同一であるという意味であり、例えば、SP5Aが*-CH2-CH2-O-**(*はL5Aとの結合位置を表し、**はMG5Aとの結合位置を表す。)であり、SP5Bが*-O-CH2-CH2-**(*はMG5Bとの結合位置を表し、**はL5Bとの結合位置を表す。)である場合も、同一の基である。
aおよびbはそれぞれ独立に、0または1の整数であり、偏光子の配向度がより向上する点から、1であるのが好ましい。
aおよびbは、同一であっても、異なっていてもよいが、偏光子のの配向度がより向上する点から、いずれも1であるのが好ましい。
aおよびbの合計は、偏光子の配向度がより向上する点から、1または2であるのが好ましく(すなわち、式(5)で表される繰り返し単位がメソゲン基を有すること)、2であるのがより好ましい。
aおよびbは、同一であっても、異なっていてもよいが、偏光子のの配向度がより向上する点から、いずれも1であるのが好ましい。
aおよびbの合計は、偏光子の配向度がより向上する点から、1または2であるのが好ましく(すなわち、式(5)で表される繰り返し単位がメソゲン基を有すること)、2であるのがより好ましい。
-(MG5A)a-(MG5B)b-で表される部分構造は、偏光子の配向度がより向上する点から、環状構造を有するのが好ましい。この場合、偏光子の配向度がより向上する点から、-(MG5A2)a-(MG5B)b-で表される部分構造における環状構造の個数は、2個以上が好ましく、2~8個がより好ましく、2~6個がさらに好ましく、2~4個が特に好ましく、4個が最も好ましい。
MG5AおよびMG5Bが表すメソゲン基はそれぞれ独立に、偏光子の配向度がより向上する点から、環状構造を1個以上含むのが好ましく、2~4個含むのが好ましく、2~3個含むのがより好ましく、2個含むのが特に好ましい。
環状構造の具体例としては、芳香族炭化水素基、複素環基、および脂環式基が挙げられ、これらの中でも芳香族炭化水素基が好ましい。
MG5AおよびMG5Bは、同一の基であってもよいし、互いに異なる基であってもよいが、偏光子の配向度がより向上する点から、同一の基であるのが好ましい。
MG5AおよびMG5Bが表すメソゲン基はそれぞれ独立に、偏光子の配向度がより向上する点から、環状構造を1個以上含むのが好ましく、2~4個含むのが好ましく、2~3個含むのがより好ましく、2個含むのが特に好ましい。
環状構造の具体例としては、芳香族炭化水素基、複素環基、および脂環式基が挙げられ、これらの中でも芳香族炭化水素基が好ましい。
MG5AおよびMG5Bは、同一の基であってもよいし、互いに異なる基であってもよいが、偏光子の配向度がより向上する点から、同一の基であるのが好ましい。
MG5AおよびMG5Bが表すメソゲン基としては、液晶性の発現、液晶相転移温度の調整、原料入手性および合成適性という観点から、上記式(LC)中のメソゲン基MGであることが好ましい。
特に、繰り返し単位(5)は、PC5AとPC5Bが同一の基であり、L5AとL5Bがいずれも単結合または同一の基であり、SP5AとSP5Bがいずれも単結合または同一の基であり、MG5AとMG5Bが同一の基であるのが好ましい。これにより、偏光子の配向度がより向上する。
繰り返し単位(5)の含有量は、高分子液晶性化合物が有する全繰り返し単位の含有量(100質量%)に対して、10質量%以下であることが好ましく、0.001~5質量%がより好ましく、0.05~3質量%が更に好ましい。
繰り返し単位(5)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。繰り返し単位(5)を2種以上含む場合には、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
繰り返し単位(5)は、高分子液晶性化合物中において、1種単独で含まれていてもよいし、2種以上含まれていてもよい。繰り返し単位(5)を2種以上含む場合には、その合計量が上記範囲内であることが好ましい。
本発明においては、上記高分子液晶性化合物は、星型ポリマーであってもよい。本発明における星型ポリマーとは、核を起点として延びるポリマー鎖を3つ以上有するポリマーを意味し、具体的には、下記式(6)で表される。
高分子液晶性化合物として式(6)で表される星型ポリマーは、高溶解性(溶媒に対する溶解性が優れること)でありながら、配向度の高い光吸収異方膜を形成できる。
高分子液晶性化合物として式(6)で表される星型ポリマーは、高溶解性(溶媒に対する溶解性が優れること)でありながら、配向度の高い光吸収異方膜を形成できる。
上記式(6)中、nAは、3以上の整数を表し、4以上の整数が好ましい。nAの上限値は、これに限定されないが、通常12以下であり、6以下が好ましい。
複数のPIはそれぞれ独立に、上記式(1)、(21)、(22)、(3)、(4)、(5)で表される繰り返し単位のいずれかを含むポリマー鎖を表す。ただし、複数のPIのうちの少なくとも1つは、上記式(1)で表される繰り返し単位を含むポリマー鎖を表す。
Aは、星型ポリマーの核となる原子団を表す。Aの具体例としては、特開2011-074280号公報の[0052]~[0058]段落、特開2012-189847号公報の[0017]~[0021]段落、特開2013-031986号公報の[0012]~[0024]段落、特開2014-104631号公報の[0118]~[0142]段落等に記載の多官能チオール化合物のチオール基から水素原子を取り除いた構造が挙げられる。この場合、AとPIは、スルフィド結合によって結合される。
複数のPIはそれぞれ独立に、上記式(1)、(21)、(22)、(3)、(4)、(5)で表される繰り返し単位のいずれかを含むポリマー鎖を表す。ただし、複数のPIのうちの少なくとも1つは、上記式(1)で表される繰り返し単位を含むポリマー鎖を表す。
Aは、星型ポリマーの核となる原子団を表す。Aの具体例としては、特開2011-074280号公報の[0052]~[0058]段落、特開2012-189847号公報の[0017]~[0021]段落、特開2013-031986号公報の[0012]~[0024]段落、特開2014-104631号公報の[0118]~[0142]段落等に記載の多官能チオール化合物のチオール基から水素原子を取り除いた構造が挙げられる。この場合、AとPIは、スルフィド結合によって結合される。
Aの由来となる上記多官能チオール化合物のチオール基の数は、3つ以上が好ましく、4以上がより好ましい。多官能チオール化合物のチオール基の数の上限値は、通常12以下であり、6以下が好ましい。
多官能チオール化合物の具体例を以下に示す。
多官能チオール化合物の具体例を以下に示す。
高分子液晶性化合物は、配向度を向上させる観点から、サーモトロピック性液晶、且つ、結晶性高分子であってもよい。
(サーモトロピック液晶)
サーモトロピック液晶とは、温度変化によって液晶相への転移を示す液晶である。
ネマチック相を示す温度範囲は、室温(23℃)~450℃であることが好ましく、取り扱いや製造適性の観点から、50℃~400℃であることがより好ましい。
サーモトロピック液晶とは、温度変化によって液晶相への転移を示す液晶である。
ネマチック相を示す温度範囲は、室温(23℃)~450℃であることが好ましく、取り扱いや製造適性の観点から、50℃~400℃であることがより好ましい。
(結晶性高分子)
結晶性高分子とは、温度変化によって結晶層への転移を示す高分子である。結晶性高分子は結晶層への転移の他にガラス転移を示すものであってもよい。
結晶性高分子とは、温度変化によって結晶層への転移を示す高分子である。結晶性高分子は結晶層への転移の他にガラス転移を示すものであってもよい。
なお、高分子液晶性化合物の結晶性の有無は以下のように評価する。
光学顕微鏡(Nikon社製ECLIPSE E600 POL)の二枚の偏光子を互いに直交するように配置し、二枚の偏光子の間にサンプル台をセットする。そして、高分子液晶性化合物をスライドガラスに少量乗せ、サンプル台上に置いたホットステージ上にスライドガラスをセットする。サンプルの状態を観察しながら、高分子液晶性化合物が液晶性を示す温度までホットステージの温度を上げ、高分子液晶性化合物を液晶状態にする。高分子液晶性化合物が液晶状態になった後、ホットステージの温度を徐々に降下させながら液晶相転移の挙動を観察し、液晶相転移の温度を記録する。なお、高分子液晶性化合物が複数の液晶相(例えばネマチック相とスメクチック相)を示す場合、その転移温度も全て記録する。
次に、高分子液晶性化合物のサンプル約5mgをアルミパンに入れて蓋をし、示差走査熱量計(DSC)にセットする(リファレンスとして空のアルミパンを使用)。上記で測定した高分子液晶性化合物が液晶相を示す温度まで加熱し、その後、温度を1分保持した。その後、10℃/分の速度で降温させながら、熱量測定を行う。得られた熱量のスペクトルから発熱ピークを確認する。
その結果、液晶相転移の温度以外の温度で発熱ピークが観測された場合は、その発熱ピークが結晶化によるピークであり、高分子液晶性化合物は結晶性を有すると言える。
一方、液晶相転移の温度以外の温度で発熱ピークが観測されなかった場合は、高分子液晶性化合物は結晶性を有さないと言える。
光学顕微鏡(Nikon社製ECLIPSE E600 POL)の二枚の偏光子を互いに直交するように配置し、二枚の偏光子の間にサンプル台をセットする。そして、高分子液晶性化合物をスライドガラスに少量乗せ、サンプル台上に置いたホットステージ上にスライドガラスをセットする。サンプルの状態を観察しながら、高分子液晶性化合物が液晶性を示す温度までホットステージの温度を上げ、高分子液晶性化合物を液晶状態にする。高分子液晶性化合物が液晶状態になった後、ホットステージの温度を徐々に降下させながら液晶相転移の挙動を観察し、液晶相転移の温度を記録する。なお、高分子液晶性化合物が複数の液晶相(例えばネマチック相とスメクチック相)を示す場合、その転移温度も全て記録する。
次に、高分子液晶性化合物のサンプル約5mgをアルミパンに入れて蓋をし、示差走査熱量計(DSC)にセットする(リファレンスとして空のアルミパンを使用)。上記で測定した高分子液晶性化合物が液晶相を示す温度まで加熱し、その後、温度を1分保持した。その後、10℃/分の速度で降温させながら、熱量測定を行う。得られた熱量のスペクトルから発熱ピークを確認する。
その結果、液晶相転移の温度以外の温度で発熱ピークが観測された場合は、その発熱ピークが結晶化によるピークであり、高分子液晶性化合物は結晶性を有すると言える。
一方、液晶相転移の温度以外の温度で発熱ピークが観測されなかった場合は、高分子液晶性化合物は結晶性を有さないと言える。
高分子液晶性化合物の液晶性は、ネマチック性およびスメクチック性のいずれを示してもよいが、少なくともネマチック性を示すことが好ましい。
ネマチック相を示す温度範囲は、室温(23℃)~450℃であることが好ましく、取り扱いや製造適性の観点から、50~400℃であることが好ましい。
ネマチック相を示す温度範囲は、室温(23℃)~450℃であることが好ましく、取り扱いや製造適性の観点から、50~400℃であることが好ましい。
〔二色性物質〕
本発明の偏光子形成用組成物が含有する二色性物質は、特に限定されず、可視光吸収物質(二色性色素)、発光物質(蛍光物質、燐光物質)、紫外線吸収物質、赤外線吸収物質、非線形光学物質、カーボンナノチューブ、無機物質(例えば量子ロッド)、などが挙げられ、従来公知の二色性物質(二色性色素)を使用することができる。
具体的には、例えば、特開2013-228706号公報の[0067]~[0071]段落、特開2013-227532号公報の[0008]~[0026]段落、特開2013-209367号公報の[0008]~[0015]段落、特開2013-14883号公報の[0045]~[0058]段落、特開2013-109090号公報の[0012]~[0029]段落、特開2013-101328号公報の[0009]~[0017]段落、特開2013-37353号公報の[0051]~[0065]段落、特開2012-63387号公報の[0049]~[0073]段落、特開平11-305036号公報の[0016]~[0018]段落、特開2001-133630号公報の[0009]~[0011]段落、特開2011-215337号公報の[0030]~[0169]、特開2010-106242号公報の[0021]~[0075]段落、特開2010-215846号公報の[0011]~[0025]段落、特開2011-048311号公報の[0017]~[0069]段落、特開2011-213610号公報の[0013]~[0133]段落、特開2011-237513号公報の[0074]~[0246]段落、特開2016-006502号公報の[0005]~[0051]段落、WO2016/060173号公報の[0005]~[0041]段落、国際公開第2016/136561号公報の[0008]~[0062]段落、国際公開第2017/154835号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/154695号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/195833号の[0013]~[0037]段落、国際公開第2018/164252号の[0014]~[0034]段落などに記載されたものが挙げられる。
本発明の偏光子形成用組成物が含有する二色性物質は、特に限定されず、可視光吸収物質(二色性色素)、発光物質(蛍光物質、燐光物質)、紫外線吸収物質、赤外線吸収物質、非線形光学物質、カーボンナノチューブ、無機物質(例えば量子ロッド)、などが挙げられ、従来公知の二色性物質(二色性色素)を使用することができる。
具体的には、例えば、特開2013-228706号公報の[0067]~[0071]段落、特開2013-227532号公報の[0008]~[0026]段落、特開2013-209367号公報の[0008]~[0015]段落、特開2013-14883号公報の[0045]~[0058]段落、特開2013-109090号公報の[0012]~[0029]段落、特開2013-101328号公報の[0009]~[0017]段落、特開2013-37353号公報の[0051]~[0065]段落、特開2012-63387号公報の[0049]~[0073]段落、特開平11-305036号公報の[0016]~[0018]段落、特開2001-133630号公報の[0009]~[0011]段落、特開2011-215337号公報の[0030]~[0169]、特開2010-106242号公報の[0021]~[0075]段落、特開2010-215846号公報の[0011]~[0025]段落、特開2011-048311号公報の[0017]~[0069]段落、特開2011-213610号公報の[0013]~[0133]段落、特開2011-237513号公報の[0074]~[0246]段落、特開2016-006502号公報の[0005]~[0051]段落、WO2016/060173号公報の[0005]~[0041]段落、国際公開第2016/136561号公報の[0008]~[0062]段落、国際公開第2017/154835号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/154695号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/195833号の[0013]~[0037]段落、国際公開第2018/164252号の[0014]~[0034]段落などに記載されたものが挙げられる。
本発明においては、2種以上の二色性物質を併用してもよく、例えば、形成される偏光子を黒色に近づける観点から、波長370~550nmの範囲に極大吸収波長を有する少なくとも1種の二色性物質と、波長500~700nmの範囲に極大吸収波長を有する少なくとも1種の二色性物質とを併用することが好ましい。
本発明においては、二色性物質の含有量は、形成される偏光子の配向度がより高くなり、耐熱性がより向上する理由から、偏光子形成用組成物の固形分の総質量に対して1~80質量%であることが好ましく、2~70質量%であることがより好ましく、3~60質量%であることが更に好ましい。
また、二色性物質の含有量は、形成される偏光子の配向度がより高くなる理由から、上記液晶性化合物100質量部に対して1~400質量部であることが好ましく、2~100質量部であることがより好ましく、4~40質量部であることが更に好ましい。
また、二色性物質の含有量は、形成される偏光子の配向度がより高くなる理由から、上記液晶性化合物100質量部に対して1~400質量部であることが好ましく、2~100質量部であることがより好ましく、4~40質量部であることが更に好ましい。
〔溶媒〕
本発明の偏光子形成用組成物は、作業性等の観点から、溶媒を含有するのが好ましい。
溶媒としては、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、および、シクロヘキサノンなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキソラン、テトラヒドロフルフリルアルコール、および、シクロペンチルメチルエーテルなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、および、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、トリクロロメタン(クロロホルム)、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、および、クロロトルエンなど)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、および、酢酸ブチル、炭酸ジエチルなど)、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、および、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、および、1,2-ジメトキシエタンなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、および、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンなど)、および、ヘテロ環化合物(例えば、ピリジンなど)などの有機溶媒、ならびに、水が挙げられる。
これらの溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の偏光子形成用組成物は、作業性等の観点から、溶媒を含有するのが好ましい。
溶媒としては、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、および、シクロヘキサノンなど)、エーテル類(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキソラン、テトラヒドロフルフリルアルコール、および、シクロペンチルメチルエーテルなど)、脂肪族炭化水素類(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、および、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素類(例えば、ジクロロメタン、トリクロロメタン(クロロホルム)、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、および、クロロトルエンなど)、エステル類(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、および、酢酸ブチル、炭酸ジエチルなど)、アルコール類(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、および、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ類(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、および、1,2-ジメトキシエタンなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(例えば、ジメチルホルムアミド、および、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンなど)、および、ヘテロ環化合物(例えば、ピリジンなど)などの有機溶媒、ならびに、水が挙げられる。
これらの溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これらの溶媒のうち、形成される偏光子の配向度がより高くなり、耐熱性がより向上する理由から、有機溶媒を用いることが好ましく、ハロゲン化炭素類またはケトン類を用いることがより好ましい。
本発明の偏光子形成用組成物が溶媒を含有する場合、溶媒の含有量は、形成される偏光子の配向度がより高くなり、耐熱性がより向上する理由から、本発明の偏光子形成用組成物の全質量に対して、70~99.5質量%であることが好ましく、80~99質量%であることがより好ましく、85~98質量%であることがさらに好ましい。
〔界面活性剤〕
本発明の偏光子形成用組成物は、界面活性剤を含むことが好ましい。界面活性剤を含むことにより、塗布表面の平滑性が向上し、配向度が向上したり、ハジキおよびムラを抑制して、面内の均一性の向上が見込まれる。
界面活性剤としては、液晶性化合物を水平配向させるものが好ましく、特開2011-237513号公報の[0253]~[0293]段落に記載の化合物(水平配向剤)を用いることができる。また、特開2007-272185号公報の[0018]~[0043]等に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマーも用いることができる。界面改良剤としては、これら以外の化合物を用いてもよい。
本発明の偏光子形成用組成物は、界面活性剤を含むことが好ましい。界面活性剤を含むことにより、塗布表面の平滑性が向上し、配向度が向上したり、ハジキおよびムラを抑制して、面内の均一性の向上が見込まれる。
界面活性剤としては、液晶性化合物を水平配向させるものが好ましく、特開2011-237513号公報の[0253]~[0293]段落に記載の化合物(水平配向剤)を用いることができる。また、特開2007-272185号公報の[0018]~[0043]等に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマーも用いることができる。界面改良剤としては、これら以外の化合物を用いてもよい。
本発明の偏光子形成用組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量は、形成される偏光子の配向度がより高くなり、耐熱性がより向上する理由から、本発明の偏光子形成用組成物中の液晶性化合物と二色性物質との合計100質量部に対し、0.001~5質量部が好ましく、0.01~3質量部が好ましい。
〔重合開始剤〕
本発明の偏光子形成用組成物は、形成される偏光子の配向度がより高くなり、耐熱性がより向上する理由から、重合開始剤を含有することが好ましい。
重合開始剤としては特に制限はないが、感光性を有する化合物、すなわち光重合開始剤であることが好ましい。
光重合開始剤としては、各種の化合物を特に制限なく使用できる。光重合開始剤の例には、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書)、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号および同2951758号の各明細書)、トリアリールイミダゾールダイマーとp-アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60-105667号公報および米国特許第4239850号明細書)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書)、および、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63-40799号公報、特公平5-29234号公報、特開平10-95788号公報および特開平10-29997号公報)等が挙げられる。
このような光重合開始剤としては、市販品も用いることができ、BASF社製のイルガキュア184、イルガキュア907、イルガキュア369、イルガキュア651、イルガキュア819およびイルガキュアOXE-01等が挙げられる。
本発明の偏光子形成用組成物は、形成される偏光子の配向度がより高くなり、耐熱性がより向上する理由から、重合開始剤を含有することが好ましい。
重合開始剤としては特に制限はないが、感光性を有する化合物、すなわち光重合開始剤であることが好ましい。
光重合開始剤としては、各種の化合物を特に制限なく使用できる。光重合開始剤の例には、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書)、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号および同2951758号の各明細書)、トリアリールイミダゾールダイマーとp-アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60-105667号公報および米国特許第4239850号明細書)、オキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書)、および、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63-40799号公報、特公平5-29234号公報、特開平10-95788号公報および特開平10-29997号公報)等が挙げられる。
このような光重合開始剤としては、市販品も用いることができ、BASF社製のイルガキュア184、イルガキュア907、イルガキュア369、イルガキュア651、イルガキュア819およびイルガキュアOXE-01等が挙げられる。
本発明の偏光子形成用組成物が重合開始剤を含有する場合、重合開始剤の含有量は、形成される偏光子の配向度がより高くなり、耐熱性がより向上する理由から、本発明の偏光子形成用組成物中の液晶性化合物と二色性物質との合計100質量部に対し、0.01~30質量部が好ましく、0.1~15質量部がより好ましい。
[偏光子]
本発明の偏光子は、上述した本発明の偏光子形成用組成物から形成される偏光子である。
本発明の偏光子は、上述した本発明の偏光子形成用組成物から形成される偏光子である。
〔偏光子の製造方法〕
本発明の偏光子を製造する方法は特に制限されないが、形成される偏光子の配向度がより高くなる理由から、配向膜上に上述した本発明の偏光子形成用組成物を塗布して塗布膜を形成する工程(以下、「塗布膜形成工程」ともいう。)と、上記塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程(以下、「配向工程」ともいう。)と、をこの順に備える方法(以下、「本製造方法」ともいう。)が好ましい。
なお、液晶性成分とは、上述した液晶性化合物だけでなく、上述した二色性物質が液晶性を有している場合は、液晶性を有する二色性物質も含む成分である。
以下、各工程について説明する。
本発明の偏光子を製造する方法は特に制限されないが、形成される偏光子の配向度がより高くなる理由から、配向膜上に上述した本発明の偏光子形成用組成物を塗布して塗布膜を形成する工程(以下、「塗布膜形成工程」ともいう。)と、上記塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程(以下、「配向工程」ともいう。)と、をこの順に備える方法(以下、「本製造方法」ともいう。)が好ましい。
なお、液晶性成分とは、上述した液晶性化合物だけでなく、上述した二色性物質が液晶性を有している場合は、液晶性を有する二色性物質も含む成分である。
以下、各工程について説明する。
<塗布膜形成工程>
塗布膜形成工程は、配向膜上に上述した本発明の偏光子形成用組成物を塗布して塗布膜を形成する工程である。塗布膜中の液晶性化合物は配向膜と(本発明の偏光子形成用組成物が界面改良剤を含有する場合には)界面改良剤との相互作用により水平配向する。
上述した溶媒を含有する本発明の偏光子形成用組成物を用いたり、本発明の偏光子形成用組成物を加熱などによって溶融液などの液状物としたものを用いたりすることにより、配向膜上に本発明の偏光子形成用組成物を塗布することが容易になる。
本発明の偏光子形成用組成物の塗布方法としては、ロールコーティング法、グラビア印刷法、スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、スプレー法、および、インクジェット法などの公知の方法が挙げられる。
塗布膜形成工程は、配向膜上に上述した本発明の偏光子形成用組成物を塗布して塗布膜を形成する工程である。塗布膜中の液晶性化合物は配向膜と(本発明の偏光子形成用組成物が界面改良剤を含有する場合には)界面改良剤との相互作用により水平配向する。
上述した溶媒を含有する本発明の偏光子形成用組成物を用いたり、本発明の偏光子形成用組成物を加熱などによって溶融液などの液状物としたものを用いたりすることにより、配向膜上に本発明の偏光子形成用組成物を塗布することが容易になる。
本発明の偏光子形成用組成物の塗布方法としては、ロールコーティング法、グラビア印刷法、スピンコート法、ワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、スプレー法、および、インクジェット法などの公知の方法が挙げられる。
(配向膜)
配向膜は、本発明の偏光子形成用組成物に含有される液晶性化合物を水平配向させる膜であれば、どのような膜でもよい。
有機化合物(好ましくはポリマー)の膜表面へのラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュアブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω-トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で、設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。なかでも、本発明では、配向膜のプレチルト角の制御し易さの点からはラビング処理により形成する配向膜が好ましく、配向の均一性の点からは光照射により形成する光配向膜も好ましい。
配向膜は、本発明の偏光子形成用組成物に含有される液晶性化合物を水平配向させる膜であれば、どのような膜でもよい。
有機化合物(好ましくはポリマー)の膜表面へのラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成、あるいはラングミュアブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例、ω-トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で、設けることができる。さらに、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により、配向機能が生じる配向膜も知られている。なかでも、本発明では、配向膜のプレチルト角の制御し易さの点からはラビング処理により形成する配向膜が好ましく、配向の均一性の点からは光照射により形成する光配向膜も好ましい。
(1)ラビング処理配向膜
ラビング処理により形成される配向膜に用いられるポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。本発明においては、ポリビニルアルコールまたはポリイミド、およびその誘導体が好ましく用いられる。配向膜については国際公開第2001/88574A1号公報の43頁24行~49頁8行の記載を参照することができる。配向膜の厚さは、0.01~10μmであることが好ましく、0.01~1μmであることがさらに好ましい。
ラビング処理により形成される配向膜に用いられるポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。本発明においては、ポリビニルアルコールまたはポリイミド、およびその誘導体が好ましく用いられる。配向膜については国際公開第2001/88574A1号公報の43頁24行~49頁8行の記載を参照することができる。配向膜の厚さは、0.01~10μmであることが好ましく、0.01~1μmであることがさらに好ましい。
(2)光配向膜
光照射により形成される配向膜に用いられる光配向材料としては、多数の文献などに記載がある。本発明においては、例えば、特開2006-285197号公報、特開2007-76839号公報、特開2007-138138号公報、特開2007-94071号公報、特開2007-121721号公報、特開2007-140465号公報、特開2007-156439号公報、特開2007-133184号公報、特開2009-109831号公報、特許第3883848号、特許第4151746号に記載のアゾ化合物、特開2002-229039号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開2002-265541号公報、特開2002-317013号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび/またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第4205195号、特許第4205198号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表2003-520878号公報、特表2004-529220号公報、または、特許第4162850号に記載の光架橋性ポリイミド、ポリアミドもしくはエステルが好ましい例として挙げられる。より好ましくは、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、ポリアミド、または、エステルである。
光照射により形成される配向膜に用いられる光配向材料としては、多数の文献などに記載がある。本発明においては、例えば、特開2006-285197号公報、特開2007-76839号公報、特開2007-138138号公報、特開2007-94071号公報、特開2007-121721号公報、特開2007-140465号公報、特開2007-156439号公報、特開2007-133184号公報、特開2009-109831号公報、特許第3883848号、特許第4151746号に記載のアゾ化合物、特開2002-229039号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開2002-265541号公報、特開2002-317013号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび/またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第4205195号、特許第4205198号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表2003-520878号公報、特表2004-529220号公報、または、特許第4162850号に記載の光架橋性ポリイミド、ポリアミドもしくはエステルが好ましい例として挙げられる。より好ましくは、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、ポリアミド、または、エステルである。
上記材料から形成した光配向膜に、直線偏光または非偏光照射を施し、光配向膜を製造する。
本明細書において、「直線偏光照射」「非偏光照射」とは、光配向材料に光反応を生じせしめるための操作である。用いる光の波長は、用いる光配向材料により異なり、その光反応に必要な波長であれば特に限定されるものではない。光照射に用いる光のピーク波長は、200nm~700nmが好ましく、光のピーク波長が400nm以下の紫外光がより好ましい。
本明細書において、「直線偏光照射」「非偏光照射」とは、光配向材料に光反応を生じせしめるための操作である。用いる光の波長は、用いる光配向材料により異なり、その光反応に必要な波長であれば特に限定されるものではない。光照射に用いる光のピーク波長は、200nm~700nmが好ましく、光のピーク波長が400nm以下の紫外光がより好ましい。
光照射に用いる光源は、通常使われる光源、例えばタングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ、水銀ランプ、水銀キセノンランプおよびカーボンアークランプなどのランプ、各種のレーザー[例、半導体レーザー、ヘリウムネオンレーザー、アルゴンイオンレーザー、ヘリウムカドミウムレーザーおよびYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザー]、発光ダイオード、ならびに、陰極線管などを挙げることができる。
直線偏光を得る手段としては、偏光板(例えば、ヨウ素偏光板、二色性物質偏光板、および、ワイヤーグリッド偏光板)を用いる方法、プリズム系素子(例えば、グラントムソンプリズム)もしくはブリュースター角を利用した反射型偏光子を用いる方法、または、偏光を有するレーザー光源から出射される光を用いる方法が採用できる。また、フィルタまたは波長変換素子などを用いて必要とする波長の光のみを選択的に照射してもよい。
照射する光は、直線偏光の場合には、配向膜に対して上面、または裏面から配向膜表面に対して垂直、または斜めから光を照射する方法が採用される。光の入射角度は、光配向材料によって異なるが、0~90°(垂直)が好ましく、40~90°が好ましい。
非偏光の場合には、配向膜に対して、斜めから非偏光を照射する。その入射角度は、10~80°が好ましく、20~60°がより好ましく、30~50°がさらに好ましい。
照射時間は、1分~60分が好ましく、1分~10分がより好ましい。
非偏光の場合には、配向膜に対して、斜めから非偏光を照射する。その入射角度は、10~80°が好ましく、20~60°がより好ましく、30~50°がさらに好ましい。
照射時間は、1分~60分が好ましく、1分~10分がより好ましい。
パターン化が必要な場合には、フォトマスクを用いた光照射をパターン作製に必要な回数施す方法、または、レーザー光走査によるパターンの書き込みによる方法を採用できる。
<配向工程>
配向工程は、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程である。これにより、液晶層が得られる。
配向工程は、乾燥処理を有していてもよい。乾燥処理によって、溶媒などの成分を塗布膜から除去することができる。乾燥処理は、塗布膜を室温下において所定時間放置する方法(例えば、自然乾燥)によって行われてもよいし、加熱および/または送風する方法によって行われてもよい。
ここで、上述した本発明の偏光子形成用組成物に含まれる液晶性成分は、上述した塗布膜形成工程または乾燥処理によって、配向する場合がある。例えば、本発明の偏光子形成用組成物が溶媒を含む塗布液として調製されている態様では、塗布膜を乾燥して、塗布膜から溶媒を除去することで、光吸収異方性を持つ塗布膜(すなわち、偏光子)が得られる。
乾燥処理が塗布膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度以上の温度により行われる場合には、後述する加熱処理は実施しなくてもよい。
配向工程は、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させる工程である。これにより、液晶層が得られる。
配向工程は、乾燥処理を有していてもよい。乾燥処理によって、溶媒などの成分を塗布膜から除去することができる。乾燥処理は、塗布膜を室温下において所定時間放置する方法(例えば、自然乾燥)によって行われてもよいし、加熱および/または送風する方法によって行われてもよい。
ここで、上述した本発明の偏光子形成用組成物に含まれる液晶性成分は、上述した塗布膜形成工程または乾燥処理によって、配向する場合がある。例えば、本発明の偏光子形成用組成物が溶媒を含む塗布液として調製されている態様では、塗布膜を乾燥して、塗布膜から溶媒を除去することで、光吸収異方性を持つ塗布膜(すなわち、偏光子)が得られる。
乾燥処理が塗布膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度以上の温度により行われる場合には、後述する加熱処理は実施しなくてもよい。
塗布膜に含まれる液晶性成分の液晶相への転移温度は、製造適性等の面から10~250℃が好ましく、25~190℃がより好ましい。上記転移温度が10℃以上であると、液晶相を呈する温度範囲にまで温度を下げるための冷却処理等が必要とならず、好ましい。また、上記転移温度が250℃以下であると、一旦液晶相を呈する温度範囲よりもさらに高温の等方性液体状態にする場合にも高温を要さず、熱エネルギーの浪費、ならびに、基板の変形および変質等を低減できるため、好ましい。
配向工程は、加熱処理を有することが好ましい。これにより、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向させることができるため、加熱処理後の塗布膜を偏光子として好適に使用できる。
加熱処理は、製造適性等の面から10~250℃が好ましく、25~190℃がより好ましい。また、加熱時間は、1~300秒が好ましく、1~60秒がより好ましい。
加熱処理は、製造適性等の面から10~250℃が好ましく、25~190℃がより好ましい。また、加熱時間は、1~300秒が好ましく、1~60秒がより好ましい。
配向工程は、加熱処理後に実施される冷却処理を有していてもよい。冷却処理は、加熱後の塗布膜を室温(20~25℃)程度まで冷却する処理である。これにより、塗布膜に含まれる液晶性成分の配向を固定することができる。冷却手段としては、特に限定されず、公知の方法により実施できる。
以上の工程によって、偏光子を得ることができる。
なお、本態様では、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向する方法として、乾燥処理および加熱処理などを挙げているが、これに限定されず、公知の配向処理によって実施できる。
以上の工程によって、偏光子を得ることができる。
なお、本態様では、塗布膜に含まれる液晶性成分を配向する方法として、乾燥処理および加熱処理などを挙げているが、これに限定されず、公知の配向処理によって実施できる。
<他の工程>
本製造方法は、上記配向工程後に、偏光子を硬化させる工程(以下、「硬化工程」ともいう。)を有していてもよい。
硬化工程は、例えば、加熱および/または光照射(露光)によって実施される。このなかでも、硬化工程は光照射によって実施されることが好ましい。
硬化に用いる光源は、赤外線、可視光または紫外線など、種々の光源を用いることが可能であるが、紫外線であることが好ましい。また、硬化時に加熱しながら紫外線を照射してもよいし、特定の波長のみを透過するフィルタを介して紫外線を照射してもよい。
また、露光は、窒素雰囲気下で行われてもよい。ラジカル重合によって偏光子の硬化が進行する場合において、酸素による重合の阻害が低減されるため、窒素雰囲気下で露光することが好ましい。
本製造方法は、上記配向工程後に、偏光子を硬化させる工程(以下、「硬化工程」ともいう。)を有していてもよい。
硬化工程は、例えば、加熱および/または光照射(露光)によって実施される。このなかでも、硬化工程は光照射によって実施されることが好ましい。
硬化に用いる光源は、赤外線、可視光または紫外線など、種々の光源を用いることが可能であるが、紫外線であることが好ましい。また、硬化時に加熱しながら紫外線を照射してもよいし、特定の波長のみを透過するフィルタを介して紫外線を照射してもよい。
また、露光は、窒素雰囲気下で行われてもよい。ラジカル重合によって偏光子の硬化が進行する場合において、酸素による重合の阻害が低減されるため、窒素雰囲気下で露光することが好ましい。
[積層体]
本発明の積層体は、基材と、上記基材上に設けられた配向膜と、上記配向膜上に設けられた上述した本発明の偏光子とを有する。
また、本発明の積層体は、上記本発明の偏光子上に、λ/4板を有していてもよい。
さらに、本発明の積層体は、上記本発明の偏光子とλ/4板との間に、バリア層を有していてもよい。
以下、本発明の積層体を構成する各層について説明する。
本発明の積層体は、基材と、上記基材上に設けられた配向膜と、上記配向膜上に設けられた上述した本発明の偏光子とを有する。
また、本発明の積層体は、上記本発明の偏光子上に、λ/4板を有していてもよい。
さらに、本発明の積層体は、上記本発明の偏光子とλ/4板との間に、バリア層を有していてもよい。
以下、本発明の積層体を構成する各層について説明する。
〔基材〕
基材としては、適宜選択することができ、例えば、ガラスおよびポリマーフィルムが挙げられる。基材の光透過率は、80%以上であるのが好ましい。
基材としてポリマーフィルムを用いる場合には、光学的等方性のポリマーフィルムを用いるのが好ましい。ポリマーの具体例および好ましい態様は、特開2002-22942号公報の[0013]段落の記載を適用できる。また、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても国際公開第2000/26705号公報に記載の分子を修飾することで発現性を低下させたものを用いることもできる。
基材としては、適宜選択することができ、例えば、ガラスおよびポリマーフィルムが挙げられる。基材の光透過率は、80%以上であるのが好ましい。
基材としてポリマーフィルムを用いる場合には、光学的等方性のポリマーフィルムを用いるのが好ましい。ポリマーの具体例および好ましい態様は、特開2002-22942号公報の[0013]段落の記載を適用できる。また、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても国際公開第2000/26705号公報に記載の分子を修飾することで発現性を低下させたものを用いることもできる。
〔配向膜〕
配向膜については、上述したとおりであるので、その説明を省略する。
配向膜については、上述したとおりであるので、その説明を省略する。
〔偏光子〕
本発明の偏光子については、上述したとおりであるので、その説明を省略する。
本発明の偏光子については、上述したとおりであるので、その説明を省略する。
〔λ/4板〕
「λ/4板」とは、λ/4機能を有する板であり、具体的には、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(または円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板である。
例えば、λ/4板が単層構造である態様としては、具体的には、延伸ポリマーフィルムや、支持体上にλ/4機能を有する光学異方性層を設けた位相差フィルムなどが挙げられ、また、λ/4板が複層構造である態様としては、具体的には、λ/4板とλ/2板とを積層してなる広帯域λ/4板が挙げられる。
λ/4板と本発明の偏光子とは、接して設けられていてもよいし、λ/4板と本発明の偏光子との間に、他の層が設けられていてもよい。このような層としては、密着性担保のための粘着層または接着層、およびバリア層が挙げられる。
「λ/4板」とは、λ/4機能を有する板であり、具体的には、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(または円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板である。
例えば、λ/4板が単層構造である態様としては、具体的には、延伸ポリマーフィルムや、支持体上にλ/4機能を有する光学異方性層を設けた位相差フィルムなどが挙げられ、また、λ/4板が複層構造である態様としては、具体的には、λ/4板とλ/2板とを積層してなる広帯域λ/4板が挙げられる。
λ/4板と本発明の偏光子とは、接して設けられていてもよいし、λ/4板と本発明の偏光子との間に、他の層が設けられていてもよい。このような層としては、密着性担保のための粘着層または接着層、およびバリア層が挙げられる。
〔バリア層〕
本発明の積層体がバリア層を備える場合、バリア層は、本発明の偏光子とλ/4板との間に設けられる。なお、本発明の偏光子とλ/4板との間に、バリア層以外の他の層(例えば、粘着層または接着層)を備える場合には、バリア層は、例えば、本発明の偏光子と他の層との間に設けることができる。
バリア層は、ガス遮断層(酸素遮断層)とも呼ばれ、大気中の酸素等のガス、水分、または、隣接する層に含まれる化合物等から本発明の偏光子を保護する機能を有する。
バリア層については、例えば、特開2014-159124号公報の[0014]~[0054]段落、特開2017-121721号公報の[0042]~[0075]段落、特開2017-115076号公報の[0045]~[0054]段落、特開2012-213938号公報の[0010]~[0061]段落、特開2005-169994号公報の[0021]~[0031]段落の記載を参照できる。
本発明の積層体がバリア層を備える場合、バリア層は、本発明の偏光子とλ/4板との間に設けられる。なお、本発明の偏光子とλ/4板との間に、バリア層以外の他の層(例えば、粘着層または接着層)を備える場合には、バリア層は、例えば、本発明の偏光子と他の層との間に設けることができる。
バリア層は、ガス遮断層(酸素遮断層)とも呼ばれ、大気中の酸素等のガス、水分、または、隣接する層に含まれる化合物等から本発明の偏光子を保護する機能を有する。
バリア層については、例えば、特開2014-159124号公報の[0014]~[0054]段落、特開2017-121721号公報の[0042]~[0075]段落、特開2017-115076号公報の[0045]~[0054]段落、特開2012-213938号公報の[0010]~[0061]段落、特開2005-169994号公報の[0021]~[0031]段落の記載を参照できる。
〔用途〕
本発明の積層体は、例えば、偏光素子(偏光板)として使用でき、例えば、直線偏光板または円偏光板として使用できる。
本発明の積層体が上記λ/4板などの光学異方性層を有さない場合には、積層体は直線偏光板として使用できる。
一方、本発明の積層体が上記λ/4板を有する場合には、積層体は円偏光板として使用できる。
本発明の積層体は、例えば、偏光素子(偏光板)として使用でき、例えば、直線偏光板または円偏光板として使用できる。
本発明の積層体が上記λ/4板などの光学異方性層を有さない場合には、積層体は直線偏光板として使用できる。
一方、本発明の積層体が上記λ/4板を有する場合には、積層体は円偏光板として使用できる。
[画像表示装置]
本発明の画像表示装置は、上述した本発明の偏光子または上述した本発明の積層体を有する。
本発明の画像表示装置に用いられる表示素子は特に限定されず、例えば、液晶セル、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「EL」と略す。)表示パネル、および、プラズマディスプレイパネルなどが挙げられる。
これらのうち、液晶セルまたは有機EL表示パネルであるのが好ましく、液晶セルであるのがより好ましい。すなわち、本発明の画像表示装置としては、表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置、表示素子として有機EL表示パネルを用いた有機EL表示装置であるのが好ましく、液晶表示装置であるのがより好ましい。
本発明の画像表示装置は、上述した本発明の偏光子または上述した本発明の積層体を有する。
本発明の画像表示装置に用いられる表示素子は特に限定されず、例えば、液晶セル、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「EL」と略す。)表示パネル、および、プラズマディスプレイパネルなどが挙げられる。
これらのうち、液晶セルまたは有機EL表示パネルであるのが好ましく、液晶セルであるのがより好ましい。すなわち、本発明の画像表示装置としては、表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置、表示素子として有機EL表示パネルを用いた有機EL表示装置であるのが好ましく、液晶表示装置であるのがより好ましい。
〔液晶表示装置〕
本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置としては、上述した本発明の偏光子と、液晶セルと、を有する態様が好ましく挙げられる。より好適には、上述した本発明の積層体(ただし、λ/4板を含まない)と、液晶セルと、を有する液晶表示装置である。
なお、本発明においては、液晶セルの両側に設けられる偏光素子のうち、フロント側の偏光素子として本発明の積層体を用いるのが好ましく、フロント側およびリア側の偏光素子として本発明の積層体を用いるのがより好ましい。
以下に、液晶表示装置を構成する液晶セルについて詳述する。
本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置としては、上述した本発明の偏光子と、液晶セルと、を有する態様が好ましく挙げられる。より好適には、上述した本発明の積層体(ただし、λ/4板を含まない)と、液晶セルと、を有する液晶表示装置である。
なお、本発明においては、液晶セルの両側に設けられる偏光素子のうち、フロント側の偏光素子として本発明の積層体を用いるのが好ましく、フロント側およびリア側の偏光素子として本発明の積層体を用いるのがより好ましい。
以下に、液晶表示装置を構成する液晶セルについて詳述する。
<液晶セル>
液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Vertical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In-Plane-Switching)モード、またはTN(Twisted Nematic)モードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60~120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT(Thin Film Transistor)液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2-176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n-ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58~59(1998)記載)および(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向(Optical Alignment)型、およびPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006-215326号公報、および特表2008-538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶性分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10-54982号公報、特開平11-202323号公報、特開平9-292522号公報、特開平11-133408号公報、特開平11-305217号公報、特開平10-307291号公報などに開示されている。
液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Vertical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In-Plane-Switching)モード、またはTN(Twisted Nematic)モードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60~120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT(Thin Film Transistor)液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2-176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n-ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58~59(1998)記載)および(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向(Optical Alignment)型、およびPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006-215326号公報、および特表2008-538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶性分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10-54982号公報、特開平11-202323号公報、特開平9-292522号公報、特開平11-133408号公報、特開平11-305217号公報、特開平10-307291号公報などに開示されている。
〔有機EL表示装置〕
本発明の画像表示装置の一例である有機EL表示装置としては、例えば、視認側から、上述した本発明の偏光子と、λ/4板と、有機EL表示パネルと、をこの順で有する態様が好適に挙げられる。
より好適には、視認側から、λ/4板を有する上述した本発明の積層体と、有機EL表示パネルと、をこの順に有する態様である。この場合には、積層体は、視認側から、基材、配向膜、本発明の偏光子、必要に応じて設けられるバリア層、および、λ/4板の順に配置されている。
また、有機EL表示パネルは、電極間(陰極および陽極間)に有機発光層(有機エレクトロルミネッセンス層)を挟持してなる有機EL素子を用いて構成された表示パネルである。有機EL表示パネルの構成は特に制限されず、公知の構成が採用される。
本発明の画像表示装置の一例である有機EL表示装置としては、例えば、視認側から、上述した本発明の偏光子と、λ/4板と、有機EL表示パネルと、をこの順で有する態様が好適に挙げられる。
より好適には、視認側から、λ/4板を有する上述した本発明の積層体と、有機EL表示パネルと、をこの順に有する態様である。この場合には、積層体は、視認側から、基材、配向膜、本発明の偏光子、必要に応じて設けられるバリア層、および、λ/4板の順に配置されている。
また、有機EL表示パネルは、電極間(陰極および陽極間)に有機発光層(有機エレクトロルミネッセンス層)を挟持してなる有機EL素子を用いて構成された表示パネルである。有機EL表示パネルの構成は特に制限されず、公知の構成が採用される。
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容および処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
[合成例1]
高分子液晶性化合物L1は、以下の手順により合成した。
高分子液晶性化合物L1は、以下の手順により合成した。
上記スキームに示す通り、ブチルパラベン(201g)のN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)溶液(300mL)に2-クロロエトキシエトキシエタノール(244g)、および、炭酸カリウム(200g)を添加した。95℃で9時間攪拌した後、トルエン(262mL)と水(660mL)を添加して、濃塩酸(147g)を滴下した。10分攪拌した後に、静置し、分液操作により反応液を洗浄した。得られた有機層に、28質量%ナトリウムメトキシドメタノール溶液(500g)と水(402mL)を加え、50℃で2時間攪拌した。その後、濃縮により有機溶媒を留去し、水(402mL)を加え、重量が1.13kgになるまで50℃で再び濃縮を行った。得られた溶液に水(478mL)を添加し、濃塩酸(278g)を滴下した。そこに、酢酸エチル(1.45kg)を加え、30℃で10分攪拌し、分液操作により水層を除去した。次に、20質量%食塩水溶液(960mL)を加え、30℃で10分攪拌し、分液操作により水層を除去した。得られた有機層にN-メチルピロリドン(824g)を添加し、70℃で4時間濃縮操作を行い、上記式(L1-1)で表される化合物(L1-1)を含有するN-メチルピロリドン溶液を1.13kg得た。構造式中、Buはブチル基を表す。
得られた(L1-1)を含有するN-メチルピロリドン溶液のうち、1085gを用いて次工程を実施した。
得られた(L1-1)を含有するN-メチルピロリドン(NMP)溶液(1085g)に、N,N-ジメチルアニリン(189g)と2,2,6,6-テトラメチルピペラジン(1.5g)を加え、内温を冷却した後に、内温が10℃を超えないように、アクリル酸クロリド(122g)を滴下した。内温10℃にて2時間攪拌した後に、メタノール(81g)を滴下し、30分攪拌した。そこに酢酸エチル(1.66kg)と、10質量%食塩水(700mL)と1N塩酸水(840mL)を加え、分液操作により水層を除去した。次に、10質量%食塩水溶液(800mL)を加え、30℃で10分攪拌し、分液操作により水層を除去した。次に、20質量%食塩水溶液(800mL)を加え、30℃で10分攪拌し、分液操作により水層を除去した。得られた有機層にヘキサン/イソプロピルアルコール(1780mL/900mL)の混合溶媒を添加し、5℃まで冷却して30分攪拌した後に、ろ過を行うことで、白色固体として、上記式(L1-2)で表される化合物(L1-2)を209g(3工程収率65%)得た。
得られた化合物(L1-2)の1H-NMR(Nuclear Magnetic Resonance)を以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):3.67-3.78(m,6H),3.87-3.92(m,2H),4.18-4.23(m,2H),4.31-4.35(m,2H),5.80-5.85(m,1H),6.11-6.19(m,1H),6.40-6.46(m,1H),6.93-6.98(m,2H),8.02-8.07(m,2H)
得られた(L1-1)を含有するN-メチルピロリドン溶液のうち、1085gを用いて次工程を実施した。
得られた(L1-1)を含有するN-メチルピロリドン(NMP)溶液(1085g)に、N,N-ジメチルアニリン(189g)と2,2,6,6-テトラメチルピペラジン(1.5g)を加え、内温を冷却した後に、内温が10℃を超えないように、アクリル酸クロリド(122g)を滴下した。内温10℃にて2時間攪拌した後に、メタノール(81g)を滴下し、30分攪拌した。そこに酢酸エチル(1.66kg)と、10質量%食塩水(700mL)と1N塩酸水(840mL)を加え、分液操作により水層を除去した。次に、10質量%食塩水溶液(800mL)を加え、30℃で10分攪拌し、分液操作により水層を除去した。次に、20質量%食塩水溶液(800mL)を加え、30℃で10分攪拌し、分液操作により水層を除去した。得られた有機層にヘキサン/イソプロピルアルコール(1780mL/900mL)の混合溶媒を添加し、5℃まで冷却して30分攪拌した後に、ろ過を行うことで、白色固体として、上記式(L1-2)で表される化合物(L1-2)を209g(3工程収率65%)得た。
得られた化合物(L1-2)の1H-NMR(Nuclear Magnetic Resonance)を以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):3.67-3.78(m,6H),3.87-3.92(m,2H),4.18-4.23(m,2H),4.31-4.35(m,2H),5.80-5.85(m,1H),6.11-6.19(m,1H),6.40-6.46(m,1H),6.93-6.98(m,2H),8.02-8.07(m,2H)
上記スキームに示す通り、メタンスルホニルクロリド(MsCl)(73.4mmol,5.7mL)のテトラヒドロフラン(THF)溶液(70mL)にジブチルヒドロキシトルエン(BHT)(200mg)を加え、内温を-5℃まで冷却した。そこに、化合物(L1-2)(66.7mmol,21.6g)とジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(75.6mmol,13.0mL)のTHF溶液を内温が0℃以上に上昇しないように滴下した。-5℃で30分攪拌した後、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン(DMAP)(200mg)を加え、ジイソプロピルエチルアミン(75.6mmol,13.0mL)と、4-ヒドロキシ-4’-メトキシビフェニル(60.6mmol,12.1g)のテトラヒドロフラン(THF)およびジメチルアセトアミド(DMAc)溶液を内温が0℃以上に上昇しないように滴下した。その後、室温で4時間攪拌した。メタノール(5mL)を加えて反応を停止した後に、水と酢酸エチルを加えた。酢酸エチルで抽出した有機層を、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去し、酢酸エチルおよびヘキサンを用いたカラムクロマトグラフィーによる精製を行い、白色固体として、上記式(L1-3)で表される化合物(L1-3)18.7g(収率61%)を得た。
得られた化合物(L1-3)の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):3.65-3.82(m,6H),3.85(s,3H),3.85-3.95(m,2H),4.18-4.28(m,2H),4.28-4.40(m,2H),5.82(dd,1H),6.15(dd,1H),6.43(dd,1H),6.90-7.05(m,4H),7.20-7.30(m,2H),7.45-7.65(m,4H),8.10-8.20(m,2H)
なお、不純物としては、下記化合物(L1-b)が含まれる。
得られた化合物(L1-3)の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):3.65-3.82(m,6H),3.85(s,3H),3.85-3.95(m,2H),4.18-4.28(m,2H),4.28-4.40(m,2H),5.82(dd,1H),6.15(dd,1H),6.43(dd,1H),6.90-7.05(m,4H),7.20-7.30(m,2H),7.45-7.65(m,4H),8.10-8.20(m,2H)
なお、不純物としては、下記化合物(L1-b)が含まれる。
上記スキームで用いる、4-(4-ヒドロキシフェニル)安息香酸エチルは、Macromolecules,2002,35,1663-1671に記載の方法で合成した。
上記スキームに示す通り、メタンスルホニルクロリド(MsCl)(54.8mmol,6.27g)の酢酸エチル溶液(44mL)に2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル(68mg)を加え、内温を-5℃まで冷却した。そこに、化合物(P1-1)(52.6mmol,17.1g)とジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(57.0mol,7.36g)のTHF溶液を内温が0℃以上に上昇しないように滴下した。-5℃で30分撹拌した後、4-(4-ヒドロキシフェニル)安息香酸エチル(43.8mmol,10.6g)のDMAc溶液、N-メチル-イミダゾール(NMI)(1.8g)を加え、ジイソプロピルエチルアミン(75.6mmol,13.0mL)を内温が0℃以上に上昇しないように滴下した。その後、室温で4時間撹拌した。水と酢酸エチルを加えて反応を停止した。分液を行い、酢酸エチルで抽出した有機層を、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去し、酢酸エチルおよびヘキサンを用いたカラムクロマトグラフィーによる精製を行い、白色固体として、上記式(L1-4)で表される化合物(L1-4)20.6g(収率86%)を得た。
得られた化合物(L1-4)の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.41(t,3H),3.68-3.80(m,6H),3.88-3.95(m,2H),4.20-4.27(m,2H),4.31-4.38(m,2H),4.41(q,2H),5.83(dd,1H),6.16(dd,1H),6.43(dd,1H),6.97-7.05(m,2H),7.28-7.35(m,2H),7.64-7.72(m,4H),8.08-8.20(m,4H)
得られた化合物(L1-4)の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.41(t,3H),3.68-3.80(m,6H),3.88-3.95(m,2H),4.20-4.27(m,2H),4.31-4.38(m,2H),4.41(q,2H),5.83(dd,1H),6.16(dd,1H),6.43(dd,1H),6.97-7.05(m,2H),7.28-7.35(m,2H),7.64-7.72(m,4H),8.08-8.20(m,4H)
DMAc溶液(10mL)を、窒素気流下、内温が80℃まで加熱した。そこに、化合物L1-3(8.0g)、化合物L1-4(1.6g)、化合物L1-5(0.6g)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸)ジメチル(0.12g)(商品名「V-601」、和光純薬社製),DMAc(25mL)の混合溶液を2時間かけて滴下し、80℃で重合反応させた。滴下終了後、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸)ジメチル(0.10g)のDMAc溶液(1mL)を添加し、90℃で1時間撹拌した。その後、1H-NMRスペクトル測定にて重合性基の消失を確認し、室温まで冷却した。反応溶液を、メタノール/水(体積比率50/50)中に加え、析出した固体をろ過し、残渣をメタノール/水(体積比率50/50)で洗浄することで、白色固体として、上記式(L1-6)で表される高分子液晶性化合物(L1-6)を9.8g得た。
次いで、得られた高分子液晶性化合物(L1-6)を1.77g、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル22.7mg(0.15mmol)と1,3-ジメチルイミダゾリジノン5.34gを100mLフラスコへと入れ、撹拌しながら40℃に加熱した。その中に1-ヒドロキシベンゾトリアゾール64.7mg(0.48mmol)とN-エチルジイソプロピルアミン0.31g(2.41mmol)を添加し、完溶を確認した後に、メタクリル酸無水物0.36g(2.36mmol)を添加し、1,3-ジメチルイミダゾリジノン(DMI)0.27gで洗いこみを行った。滴下後40℃で6時間撹拌後、NMRで反応が終了しているのを確認した。ヘキサン20mLとアセトン20mLの混合溶媒に、撹拌しながら反応液を滴下した。室温で60分撹拌した後に、ろ過を行った。得られた粗体とアセトン100mLへ加え、5℃で30分撹拌し、ろ過を行った。
再び、得られた粗体とアセトン100mLへ加え、5℃で30分撹拌し、ろ過を行うことで、上記式L1で表される高分子液晶性化合物L1を1.62g(91.5%)得た。
得られた高分子液晶性化合物L1(2.0g)をゲル浸透クロマトグラフ(GPC)で分析したところ、重量平均分子量(Mw)は14000(ポリスチレン換算)、数平均分子量(Mn)のうち1000以下成分の含有量は3.4質量%であった。
また、得られた高分子液晶性化合物L1を分取用GPC(LC-9130GNEXT、日本分析工業社製)を用いて分取し、L1-H(高分子量側)とL1-L(低分子量側)に分取した。
これらをゲル浸透クロマトグラフ(GPC)で分析したところ、L1-Hの重量平均分子量(Mw)は14600であり、数平均分子量(Mn)のうち1000以下成分の含有量は0.09質量%であった。また、L1-Lの重量平均分子量(Mw)は9000であり、数平均分子量(Mn)のうち1000以下成分の含有量は6.3質量%であった。
次いで、得られた高分子液晶性化合物(L1-6)を1.77g、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル22.7mg(0.15mmol)と1,3-ジメチルイミダゾリジノン5.34gを100mLフラスコへと入れ、撹拌しながら40℃に加熱した。その中に1-ヒドロキシベンゾトリアゾール64.7mg(0.48mmol)とN-エチルジイソプロピルアミン0.31g(2.41mmol)を添加し、完溶を確認した後に、メタクリル酸無水物0.36g(2.36mmol)を添加し、1,3-ジメチルイミダゾリジノン(DMI)0.27gで洗いこみを行った。滴下後40℃で6時間撹拌後、NMRで反応が終了しているのを確認した。ヘキサン20mLとアセトン20mLの混合溶媒に、撹拌しながら反応液を滴下した。室温で60分撹拌した後に、ろ過を行った。得られた粗体とアセトン100mLへ加え、5℃で30分撹拌し、ろ過を行った。
再び、得られた粗体とアセトン100mLへ加え、5℃で30分撹拌し、ろ過を行うことで、上記式L1で表される高分子液晶性化合物L1を1.62g(91.5%)得た。
得られた高分子液晶性化合物L1(2.0g)をゲル浸透クロマトグラフ(GPC)で分析したところ、重量平均分子量(Mw)は14000(ポリスチレン換算)、数平均分子量(Mn)のうち1000以下成分の含有量は3.4質量%であった。
また、得られた高分子液晶性化合物L1を分取用GPC(LC-9130GNEXT、日本分析工業社製)を用いて分取し、L1-H(高分子量側)とL1-L(低分子量側)に分取した。
これらをゲル浸透クロマトグラフ(GPC)で分析したところ、L1-Hの重量平均分子量(Mw)は14600であり、数平均分子量(Mn)のうち1000以下成分の含有量は0.09質量%であった。また、L1-Lの重量平均分子量(Mw)は9000であり、数平均分子量(Mn)のうち1000以下成分の含有量は6.3質量%であった。
上記スキームに示す通り、4-ヒドロキシブチルアクリレート(20g)およびメシルクロライド(16.8g、MsCl)を酢酸エチル(90mL)に溶解させた後、氷浴で冷却しながらトリエチルアミン(16.4g、NEt3)を滴下した。その後、室温で2時間攪拌した後、1NのHClを加え分液した。得られた有機層を減圧留去し、上記式(y1)で表される化合物(y1)(30g)を得た。
次いで、文献(Chem.Eur.J.2004.10.2011)にしたがって、上記式(y2)で表される化合物(y2)(10g)を合成した。
化合物(y2)(10g)を水(300mL)および塩酸(17mL)に溶解させて、氷浴で冷却し、亜硝酸ナトリウム(3.3g)を添加して30分攪拌した。さらにアミド硫酸(0.5g)を添加後、m-トルイジン(5.1g)を加え室温で1時間攪拌した。攪拌後、塩酸で中和し得られた固体を吸引ろ過で回収し、化合物(y3)(3.2g)を得た。
化合物(y3)(1g)を、テトラヒドロフラン(30mL、THF)、水(10mL)、および、塩酸(1.6mL)からなるTHF溶液に溶解させ、氷浴で冷却し、亜硝酸ナトリウム(0.3g)を添加し30分間攪拌した後、さらにアミド硫酸(0.5g)を添加した。別途、フェノール(0.4g)を炭酸カリウム(2.76g)および水(50mL)に溶解させて、氷浴で冷却した後、上記のTHF溶液を滴下し室温で1時間攪拌した。攪拌後、水(200mL)を添加し、得られた化合物(y4)(1.7g)を吸引ろ過した。
化合物(y4)(0.6g)、化合物(y1)(0.8g)および炭酸カリウム(0.95g)をDMAc(30mL、ジメチルアセトアミド)に溶解させ、90℃で3.5時間攪拌した。攪拌後、水(300mL)を添加し、得られた固体を吸引ろ過し、二色性物質Y1(0.3g)を得た。
次いで、文献(Chem.Eur.J.2004.10.2011)にしたがって、上記式(y2)で表される化合物(y2)(10g)を合成した。
化合物(y2)(10g)を水(300mL)および塩酸(17mL)に溶解させて、氷浴で冷却し、亜硝酸ナトリウム(3.3g)を添加して30分攪拌した。さらにアミド硫酸(0.5g)を添加後、m-トルイジン(5.1g)を加え室温で1時間攪拌した。攪拌後、塩酸で中和し得られた固体を吸引ろ過で回収し、化合物(y3)(3.2g)を得た。
化合物(y3)(1g)を、テトラヒドロフラン(30mL、THF)、水(10mL)、および、塩酸(1.6mL)からなるTHF溶液に溶解させ、氷浴で冷却し、亜硝酸ナトリウム(0.3g)を添加し30分間攪拌した後、さらにアミド硫酸(0.5g)を添加した。別途、フェノール(0.4g)を炭酸カリウム(2.76g)および水(50mL)に溶解させて、氷浴で冷却した後、上記のTHF溶液を滴下し室温で1時間攪拌した。攪拌後、水(200mL)を添加し、得られた化合物(y4)(1.7g)を吸引ろ過した。
化合物(y4)(0.6g)、化合物(y1)(0.8g)および炭酸カリウム(0.95g)をDMAc(30mL、ジメチルアセトアミド)に溶解させ、90℃で3.5時間攪拌した。攪拌後、水(300mL)を添加し、得られた固体を吸引ろ過し、二色性物質Y1(0.3g)を得た。
[合成例3]
二色性物質M1は、次のようにして合成した。
二色性物質M1は、次のようにして合成した。
上記スキームに示す通り、p-アセチルアミノアニリン27gに水100mlを加えて0℃に冷却して攪拌した。この溶液に濃塩酸66mlを滴下した。次いで亜硝酸ナトリウム(和光純薬社製)12.5gを水30mlに溶解した水溶液を滴下した。内温を0℃~5℃に保った。滴下終了後、0℃以下で1時間攪拌しジアゾニウム塩溶液を調製した。
フェノール17.5gにメタノール20mlを加えて攪拌して溶解させた。この溶液にNaOH28.8gを水150mlに溶解した水溶液を加えて、0℃に冷却して攪拌した。この溶液に上記の方法で調整したジアゾニウム塩溶液を0℃~5℃で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間攪拌し、次いで室温で1時間攪拌して反応を完結させた。次に、NaOH36.0gを水150mlに溶解した水溶液を加えて、3時間加熱還流した。反応終了後、室温に冷却してから、塩酸水溶液を添加してpH=7.0に調整して、析出した結晶を濾過して、上記式(M1-1)で表される化合物(M1-1)を40.2g(収率:87.2%、褐色結晶)得た。
フェノール17.5gにメタノール20mlを加えて攪拌して溶解させた。この溶液にNaOH28.8gを水150mlに溶解した水溶液を加えて、0℃に冷却して攪拌した。この溶液に上記の方法で調整したジアゾニウム塩溶液を0℃~5℃で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間攪拌し、次いで室温で1時間攪拌して反応を完結させた。次に、NaOH36.0gを水150mlに溶解した水溶液を加えて、3時間加熱還流した。反応終了後、室温に冷却してから、塩酸水溶液を添加してpH=7.0に調整して、析出した結晶を濾過して、上記式(M1-1)で表される化合物(M1-1)を40.2g(収率:87.2%、褐色結晶)得た。
N-エチル-N-(2-アクリロイルオキシエチル)アニリンは、N-エチルアニリンを原料にして、米国特許第7601849号および公知の方法により合成した。
化合物(M1-1)の5.0gに酢酸100ml、水10mlおよびメタノール20mlを加えて0℃に冷却して攪拌した。この溶液に濃塩酸7mlを滴下した。次いで亜硝酸ナトリウム1.8gを水5mlに溶解した水溶液を滴下した。内温を0~5℃に保った。滴下終了後、0℃以下で1時間攪拌しジアゾニウム塩溶液を調整した。
上記で合成したN-エチル-N-(2-アクリロイルオキシエチル)アニリン8.4gに酢酸ナトリウム7.7g、メタノール100ml、水100mlを加えて攪拌して溶解させ、0℃に冷却して攪拌した。この溶液に上記の方法で調整したジアゾニウム塩溶液を0~5℃で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間攪拌し、次いで室温で1時間攪拌して反応を完結させた。析出した結晶をろ別し、上記式(M1-2)で表される化合物(M1-2)を6.2g(収率:86.8%、褐色結晶)を得た。
化合物(M1-1)の5.0gに酢酸100ml、水10mlおよびメタノール20mlを加えて0℃に冷却して攪拌した。この溶液に濃塩酸7mlを滴下した。次いで亜硝酸ナトリウム1.8gを水5mlに溶解した水溶液を滴下した。内温を0~5℃に保った。滴下終了後、0℃以下で1時間攪拌しジアゾニウム塩溶液を調整した。
上記で合成したN-エチル-N-(2-アクリロイルオキシエチル)アニリン8.4gに酢酸ナトリウム7.7g、メタノール100ml、水100mlを加えて攪拌して溶解させ、0℃に冷却して攪拌した。この溶液に上記の方法で調整したジアゾニウム塩溶液を0~5℃で滴下した。滴下終了後、5℃で1時間攪拌し、次いで室温で1時間攪拌して反応を完結させた。析出した結晶をろ別し、上記式(M1-2)で表される化合物(M1-2)を6.2g(収率:86.8%、褐色結晶)を得た。
1-ブロモノナノール50.0gを酢酸エチル500mlに溶解させた後、トリエチルアミン26.5gを滴下し、5℃で攪拌した。プロピオニルクロリド22.8gを滴下したのち、室温で1時間攪拌し、反応を完結させた。反応終了後、水175mlを加え分液した後、有機層に硫酸マグネシウム10gを加え、脱水した。得られた有機層をロータリーエバポレーターを用いて濃縮し、プロピオン酸-9-ブロモノニル(52g、無色透明液体)を得た。
化合物(M1-2)(7.2g)、炭酸カリウム(7.7g、0.014mmol)、沃化カリウム(0.15g、0.002mol)にジメチルアセトアミド72mlを加えて80℃に加熱攪拌した。この溶液に上記で合成したプロピオン酸-9-ブロモノニル8.4gを滴下した。滴下終了後、80℃に加熱して4時間攪拌して反応を完結させた。反応終了後、反応液を水中に注ぎ、析出した結晶を濾過して水洗した。この結晶をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離液:クロロホルム、次いでクロロホルム/酢酸エチル=50/1の順序で使用)で分離精製した。残留物にメタノールを添加して析出した結晶を濾過して、メタノールで洗浄し乾燥した。このようにして、二色性物質M1(橙色結晶)を5.5g得た。
得られた二色性物質M1の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.13(t、3H)、1.25(t、3H)、1.29(br-s、8H)、1.49(m、2H)、1.64(m、2H)、1.82(m、2H)、2.33(q、2H)、2.53(m、2H)、2.73(t、2H)、4.03(q、4H)、4.38(t、2H)、5.86(d、1H)、6.12(dd、1H)、6.43(d、1H)、6.83(d、2H)、7.00(d、2H)、7.94(m、8H)
得られた二色性物質M1の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.13(t、3H)、1.25(t、3H)、1.29(br-s、8H)、1.49(m、2H)、1.64(m、2H)、1.82(m、2H)、2.33(q、2H)、2.53(m、2H)、2.73(t、2H)、4.03(q、4H)、4.38(t、2H)、5.86(d、1H)、6.12(dd、1H)、6.43(d、1H)、6.83(d、2H)、7.00(d、2H)、7.94(m、8H)
[合成例4]
二色性物質C1は、次のようにして合成した。
二色性物質C1は、次のようにして合成した。
上記スキームに示す通り、4-ニトロフェノール12.6g、9-ブロモノナノール20.0g、炭酸カリウム13.8gをN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)30mlに溶解させ、外設105℃で2時間攪拌した。室温まで降温し、酢酸エチル・10%塩化アンモニウム水溶液で分液洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターを用いて濃縮し、上記式(C1-1)で表される褐色液体(C1-1)を得た。
次いで、得られた褐色液体(C1-1)にDMAcを25ml添加し、氷浴下で攪拌した。反応系の温度を15℃以下に維持してプロピオン酸クロライド9.5gを滴下し、適下後に室温で1時間攪拌した。酢酸エチル・10%塩化アンモニウム水溶液を添加して分液洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥後、ロータリーエバポレーターを用いて濃縮し、上記式(C1-2)で表される褐色固体(C1-2)を得た。
Fe粉末15.2g、塩化アンモニウム7.2g、2-プロパノール20ml、および、水10mlを混ぜ、外設105℃で還流させた。この還流させた系内へ、酢酸エチル30mlに加熱溶解させた褐色固体(C1-2)を滴下した。滴下終了後、還流下、30分反応させた。室温まで降温後、セライトろ過により鉄粉を除去し、ろ液を酢酸エチル/水で分液し、有機層を水で3回洗浄した。
有機層をロータリーエバポレーターを用いて濃縮し、THF(テトラヒドロフラン)15ml、酢酸エチル15mlを添加した。本溶液に、水ml240と濃塩酸20mlの混合液を滴下し、上記式(C1-3)で表される化合物(C1-3)を15.3gで得た。
得られた化合物(C1-3)の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.03(t、3H)、1.25-1.48(m、11H)、1.58(m、2H),1.71(m、2H)、2.30(m、2H)、3.97(m、4H)、7.01(d、2H)、7.29(d、2H)、10.04(br-s、3H)
有機層をロータリーエバポレーターを用いて濃縮し、THF(テトラヒドロフラン)15ml、酢酸エチル15mlを添加した。本溶液に、水ml240と濃塩酸20mlの混合液を滴下し、上記式(C1-3)で表される化合物(C1-3)を15.3gで得た。
得られた化合物(C1-3)の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.03(t、3H)、1.25-1.48(m、11H)、1.58(m、2H),1.71(m、2H)、2.30(m、2H)、3.97(m、4H)、7.01(d、2H)、7.29(d、2H)、10.04(br-s、3H)
2-アミノチオフェン塩酸塩は文献記載(Journal of Medicinal Chemistry、2005年、第48巻、5794ページ)の方法に従い、2-ニトロチオフェンより合成した。
上記で得られた化合物(C1-3)6.2gを12mol/L塩酸15ml、水30mlおよびTHF30mlの混合液に添加し、内温5℃以下となるよう冷却し、亜硝酸ナトリウム1.4gを水9mlに溶解させ滴下した。内温5℃以下で1時間攪拌し、ジアゾニウム溶液を調製した。
次に、2-アミノチオフェン塩酸塩2.4gを水12ml、塩酸6ml中に溶解させ、上記で調製したジアゾニウム溶液を、内温0℃にて滴下した。反応液を室温にまで上昇させて、2時間攪拌した。析出した固体をろ別、乾燥させて、上記式(C1-4)で表される赤橙色固体(C1-4)を6.3g得た。なお、式中、「Boc」は、tert-ブトキシカルボニル基を意味する。
得られた赤橙色固体(C1-4)の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.01(t、3H)、1.29-1.40(m、11H)、1.55(m、2H)、1.69(m、2H)、2.29(m、2H)、3.17(s、2H)、3.97(m、4H)、6.88(br-s、1H)、6.97(d、2H)、7.39(d、2H)、7.85(m、1H)
上記で得られた化合物(C1-3)6.2gを12mol/L塩酸15ml、水30mlおよびTHF30mlの混合液に添加し、内温5℃以下となるよう冷却し、亜硝酸ナトリウム1.4gを水9mlに溶解させ滴下した。内温5℃以下で1時間攪拌し、ジアゾニウム溶液を調製した。
次に、2-アミノチオフェン塩酸塩2.4gを水12ml、塩酸6ml中に溶解させ、上記で調製したジアゾニウム溶液を、内温0℃にて滴下した。反応液を室温にまで上昇させて、2時間攪拌した。析出した固体をろ別、乾燥させて、上記式(C1-4)で表される赤橙色固体(C1-4)を6.3g得た。なお、式中、「Boc」は、tert-ブトキシカルボニル基を意味する。
得られた赤橙色固体(C1-4)の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.01(t、3H)、1.29-1.40(m、11H)、1.55(m、2H)、1.69(m、2H)、2.29(m、2H)、3.17(s、2H)、3.97(m、4H)、6.88(br-s、1H)、6.97(d、2H)、7.39(d、2H)、7.85(m、1H)
上記で得られた赤橙色固体(C1-4)5.6gを酢酸100mlに懸濁溶解させ、室温下でチオシアン酸ナトリウム1.5gを加えた。水冷し内温を20℃以下に維持しながら臭素2.0gを滴下した。
室温で2時間攪拌後、水を100ml加え、得られた固体をろ別、乾燥させて、上記式(C1-5)で表される黒色固体(C1-5)を5.3g得た。
得られた黒色固体(C1-5)の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.14(t、3H)、1.30-1.50(m、11H)、1.60(m、6H)、1.81(m、2H)、2.32(q、2H)、4.04(m)、4H)、5.31(br、2H)、6.95(d、2H)、7.66(s、1H)、7.78(d、2H)
室温で2時間攪拌後、水を100ml加え、得られた固体をろ別、乾燥させて、上記式(C1-5)で表される黒色固体(C1-5)を5.3g得た。
得られた黒色固体(C1-5)の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.14(t、3H)、1.30-1.50(m、11H)、1.60(m、6H)、1.81(m、2H)、2.32(q、2H)、4.04(m)、4H)、5.31(br、2H)、6.95(d、2H)、7.66(s、1H)、7.78(d、2H)
上記で得られた黒色固体(C1-5)4.7gを塩酸6mlと酢酸6mlに添加し、氷冷下、亜硝酸ナトリウム0.72gの水溶液5mlを0℃以下で滴下し、1時間攪拌後に0.52mgのアミド硫酸を添加しジアゾニウム溶液を得た。
N-エチル-N-(2-アクリロイルオキシエチル)アニリン2.2gの10mlメタノール溶液を0℃以下に維持しながら、ジアゾニウム溶液を滴下した。室温まで昇温させ、1時間攪拌後、水を30ml添加し得られた固体をろ別した。カラムにより精製し、二色性物質C1(黒緑色固体)を0.6g得た。なお、N-エチル-N-(2-プロピオンオキシ)エチルアニリンは、N-エチルアニリンを原料にして、米国特許第7601849号および公知の方法により合成した。
得られた二色性物質C1の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.13(m、6H)、1.25-1.52(m、15H)、1.82(m、2H)、2.35(m、4H)、3.54(m、2H)、3.72(m、2H)、4.08(m、4H)、4.31(m、2H)、6.81(d、2H)、7.00(d、2H)、7.86(m、3H)7.94(d、2H)
N-エチル-N-(2-アクリロイルオキシエチル)アニリン2.2gの10mlメタノール溶液を0℃以下に維持しながら、ジアゾニウム溶液を滴下した。室温まで昇温させ、1時間攪拌後、水を30ml添加し得られた固体をろ別した。カラムにより精製し、二色性物質C1(黒緑色固体)を0.6g得た。なお、N-エチル-N-(2-プロピオンオキシ)エチルアニリンは、N-エチルアニリンを原料にして、米国特許第7601849号および公知の方法により合成した。
得られた二色性物質C1の1H-NMRを以下に示す。
1H-NMR(溶媒:CDCl3)δ(ppm):1.13(m、6H)、1.25-1.52(m、15H)、1.82(m、2H)、2.35(m、4H)、3.54(m、2H)、3.72(m、2H)、4.08(m、4H)、4.31(m、2H)、6.81(d、2H)、7.00(d、2H)、7.86(m、3H)7.94(d、2H)
[実施例1-1]
<配向膜の作製>
ケン化処理を施した厚み40μmのTAC基材(TG40、富士フイルム社製)上に、下記の組成の配向膜塗布液1を#17のワイヤーバーで塗布した。
その後、110℃の温風で2分間乾燥することにより、TAC基材上にポリビニルアルコール(PVA)配向膜を得た。
なお、変性ポリビニルアルコールは、固形分濃度が4wt%となるように配向膜塗布液中に加えた。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
配向膜塗布液の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・変性ビニルアルコール(下記PVA-1) 4.00質量部
・水 74.08質量部
・メタノール 21.86質量部
・光重合開始剤
(IRGACURE2959、BASF社製) 0.06質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
<配向膜の作製>
ケン化処理を施した厚み40μmのTAC基材(TG40、富士フイルム社製)上に、下記の組成の配向膜塗布液1を#17のワイヤーバーで塗布した。
その後、110℃の温風で2分間乾燥することにより、TAC基材上にポリビニルアルコール(PVA)配向膜を得た。
なお、変性ポリビニルアルコールは、固形分濃度が4wt%となるように配向膜塗布液中に加えた。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
配向膜塗布液の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・変性ビニルアルコール(下記PVA-1) 4.00質量部
・水 74.08質量部
・メタノール 21.86質量部
・光重合開始剤
(IRGACURE2959、BASF社製) 0.06質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
<偏光子の作製>
得られた配向膜にラビング処理(ローラーの回転数:1000回転/スペーサー厚1.8mm、ステージ速度1.8m/分)を1回施し、下記の偏光子形成用組成物1Aを#7のワイヤーバーで塗布し、塗布膜を形成した。
次いで、塗布膜を140℃で40秒間加熱し、塗布膜1を室温(23℃)になるまで冷却した。
次いで、85℃で10秒間加熱し、再び室温になるまで冷却した。
その後、高圧水銀灯を用いて照度28mW/cm2の照射条件で60秒間照射することにより、配向膜上に偏光子1Aを作製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
偏光子形成用組成物1Aの組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記液晶性化合物L1-H 4.574質量部
・下記液晶性化合物L1-L 0.051質量部
・下記二色性物質Y1 0.198質量部
・下記二色性物質M1 0.330質量部
・下記二色性物質C1 0.727質量部
・下記界面改良剤F1 0.067質量部
・重合開始剤I1
(IRGACURE819、BASF社製) 0.053質量部
・テトラヒドロフラン 51.700質量部
・シクロペンタノン 42.300質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
得られた配向膜にラビング処理(ローラーの回転数:1000回転/スペーサー厚1.8mm、ステージ速度1.8m/分)を1回施し、下記の偏光子形成用組成物1Aを#7のワイヤーバーで塗布し、塗布膜を形成した。
次いで、塗布膜を140℃で40秒間加熱し、塗布膜1を室温(23℃)になるまで冷却した。
次いで、85℃で10秒間加熱し、再び室温になるまで冷却した。
その後、高圧水銀灯を用いて照度28mW/cm2の照射条件で60秒間照射することにより、配向膜上に偏光子1Aを作製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
偏光子形成用組成物1Aの組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記液晶性化合物L1-H 4.574質量部
・下記液晶性化合物L1-L 0.051質量部
・下記二色性物質Y1 0.198質量部
・下記二色性物質M1 0.330質量部
・下記二色性物質C1 0.727質量部
・下記界面改良剤F1 0.067質量部
・重合開始剤I1
(IRGACURE819、BASF社製) 0.053質量部
・テトラヒドロフラン 51.700質量部
・シクロペンタノン 42.300質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
[実施例1-2]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子1Bを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子1Bを作製した。
[比較例1-1]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子1Cを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子1Cを作製した。
[比較例1-2]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子1Dを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子1Dを作製した。
[実施例2-1~2-2および比較例2-1~2-2]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子2A~2Dを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子2A~2Dを作製した。
[実施例3-1~3-2および比較例3-1~3-2]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子3A~3Dを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子3A~3Dを作製した。
[実施例4-1~4-2および比較例4-1~4-2]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子4A~4Dを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子4A~4Dを作製した。
[実施例5-1~5-2および比較例5-1~5-2]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子5A~5Dを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子5A~5Dを作製した。
[実施例6-1~6-2および比較例6-1~6-2]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子6A~6Dを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子6A~6Dを作製した。
[実施例7-1~7-2および比較例7-1~7-2]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子7A~7Dを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子7A~7Dを作製した。
[実施例8-1~8-2および比較例8-1~8-2]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子8A~8Dを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子8A~8Dを作製した。
[実施例9-1~9-2および比較例9-1~3-2]
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子9A~9Dを作製した。
偏光子形成用組成物1Aの組成を下記表1に示す組成に変更した以外は、実施例1-1と同様にして偏光子9A~9Dを作製した。
[数平均分子量(Mn)1000以下の成分の含有量]
実施例および比較例で用いた高分子液晶性化合物について、分取用GPCで分取した高分子量側と低分子量側とを下記表1に記載された質量部と同じ比率となるように混合し、500mgの混合物を得た。
得られた混合物をテトラヒドロフラン500mLに溶解し、サンプルとした。
得られたサンプルをゲル浸透クロマトグラフ(GPC)法により下記条件により測定し、数平均分子量の分子量分布曲線から、数平均分子量1000以下の積分値を算出し、数平均分子量1000以下の成分の含有量とした。結果を下記表1に示す。
・溶媒(溶離液):テトラヒドロフラン
・装置名:TOSOH HLC-8220GPC
・カラム:TOSOH TSKgelSuper HZM-H、HZ4000、HZ2000を接続して使用
・カラム温度:25℃
・試料濃度:0.1質量%
・流速:0.35mL/min
・校正曲線:TOSOH製TSK標準ポリスチレン Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)までの7サンプルによる校正曲線を使用
実施例および比較例で用いた高分子液晶性化合物について、分取用GPCで分取した高分子量側と低分子量側とを下記表1に記載された質量部と同じ比率となるように混合し、500mgの混合物を得た。
得られた混合物をテトラヒドロフラン500mLに溶解し、サンプルとした。
得られたサンプルをゲル浸透クロマトグラフ(GPC)法により下記条件により測定し、数平均分子量の分子量分布曲線から、数平均分子量1000以下の積分値を算出し、数平均分子量1000以下の成分の含有量とした。結果を下記表1に示す。
・溶媒(溶離液):テトラヒドロフラン
・装置名:TOSOH HLC-8220GPC
・カラム:TOSOH TSKgelSuper HZM-H、HZ4000、HZ2000を接続して使用
・カラム温度:25℃
・試料濃度:0.1質量%
・流速:0.35mL/min
・校正曲線:TOSOH製TSK標準ポリスチレン Mw=2800000~1050(Mw/Mn=1.03~1.06)までの7サンプルによる校正曲線を使用
[評価]
<配向度>
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態で、サンプル台に実施例および比較例の各偏光子をセットし、マルチチャンネル分光器(Ocean Optics社製、製品名「QE65000」)を用いて、380nm~780nmの波長域における偏光子の吸光度を1nmピッチで測定し、以下の式により400nm~700nmにおける配向度を算出した。結果を下記表1に示す。
配向度:S=((Az0/Ay0)-1)/((Az0/Ay0)+2)
Az0:色素膜の吸収軸方向の偏光に対する吸光度
Ay0:色素膜の偏光軸方向の偏光に対する吸光度
上記式において、「Az0」は偏光子の吸収軸方向の偏光に対する吸光度を表し、「Ay0」は偏光子の偏光軸方向の偏光に対する吸光度を表す。
<配向度>
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態で、サンプル台に実施例および比較例の各偏光子をセットし、マルチチャンネル分光器(Ocean Optics社製、製品名「QE65000」)を用いて、380nm~780nmの波長域における偏光子の吸光度を1nmピッチで測定し、以下の式により400nm~700nmにおける配向度を算出した。結果を下記表1に示す。
配向度:S=((Az0/Ay0)-1)/((Az0/Ay0)+2)
Az0:色素膜の吸収軸方向の偏光に対する吸光度
Ay0:色素膜の偏光軸方向の偏光に対する吸光度
上記式において、「Az0」は偏光子の吸収軸方向の偏光に対する吸光度を表し、「Ay0」は偏光子の偏光軸方向の偏光に対する吸光度を表す。
<耐熱性>
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態サンプル台に実施例および比較例の各偏光子をセットし、ヘイズの評価を目視にて行った。さらに各偏光子を、80℃で5分間加熱し、同様の方法でヘイズ評価を行った。結果を下記表1に示す。
A:全面でヘイズが視認されない。
B:一部にわずかにヘイズが視認される。
C:全面にわずかのヘイズが視認されるか、または一部に白濁が視認される。
D:全面白濁が視認される。
光学顕微鏡(株式会社ニコン製、製品名「ECLIPSE E600 POL」)の光源側に直線偏光子を挿入した状態サンプル台に実施例および比較例の各偏光子をセットし、ヘイズの評価を目視にて行った。さらに各偏光子を、80℃で5分間加熱し、同様の方法でヘイズ評価を行った。結果を下記表1に示す。
A:全面でヘイズが視認されない。
B:一部にわずかにヘイズが視認される。
C:全面にわずかのヘイズが視認されるか、または一部に白濁が視認される。
D:全面白濁が視認される。
表1に示す結果から、同種の高分子液晶性化合物および二色性物質などを配合した系において、高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量が、0.10~5.0質量%の範囲内である場合と0.10~5.0質量%の範囲外である場合とを比較すると、数平均分子量1000以下の成分の含有量が0.10~5.0質量%の範囲内であることにより、配向度および耐熱性が向上することが分かった。
Claims (4)
- 液晶性化合物と、二色性物質と、を含有する偏光子形成用組成物であって、
前記液晶性化合物が、高分子液晶性化合物であり、
前記高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量が、0.10~5.0質量%である、偏光子形成用組成物。 - 前記高分子液晶性化合物に含まれる数平均分子量1000以下の成分の含有量が、0.15~1.5質量%である、請求項1に記載の偏光子形成用組成物。
- 請求項1または2に記載の偏光子形成用組成物から形成される偏光子。
- 請求項3に記載の偏光子を有する、画像表示装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202080028154.5A CN113661422B (zh) | 2019-04-12 | 2020-03-26 | 偏振器及图像显示装置 |
| JP2021513565A JP7231716B2 (ja) | 2019-04-12 | 2020-03-26 | 偏光子および画像表示装置 |
| US17/494,307 US12152188B2 (en) | 2019-04-12 | 2021-10-05 | Polarizer and image display device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019-076567 | 2019-04-12 | ||
| JP2019076567 | 2019-04-12 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| US17/494,307 Continuation US12152188B2 (en) | 2019-04-12 | 2021-10-05 | Polarizer and image display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2020209089A1 true WO2020209089A1 (ja) | 2020-10-15 |
Family
ID=72751540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2020/013785 Ceased WO2020209089A1 (ja) | 2019-04-12 | 2020-03-26 | 偏光子および画像表示装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US12152188B2 (ja) |
| JP (1) | JP7231716B2 (ja) |
| CN (1) | CN113661422B (ja) |
| WO (1) | WO2020209089A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113661422B (zh) * | 2019-04-12 | 2024-06-04 | 富士胶片株式会社 | 偏振器及图像显示装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017154907A1 (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 富士フイルム株式会社 | 着色組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 |
| WO2018124198A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 富士フイルム株式会社 | 液晶性組成物、高分子液晶化合物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 |
| WO2018199096A1 (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | 富士フイルム株式会社 | 液晶組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 |
| WO2019035468A1 (ja) * | 2017-08-15 | 2019-02-21 | 富士フイルム株式会社 | 液晶組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2315072B (en) * | 1996-07-04 | 2000-09-13 | Merck Patent Gmbh | Circular UV polariser |
| WO2017170036A1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 富士フイルム株式会社 | 着色組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 |
| EP3521874B1 (en) | 2016-09-30 | 2020-10-21 | FUJIFILM Corporation | Liquid crystal composition, optical film, polarizing plate, and image display device |
| WO2019132018A1 (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | 富士フイルム株式会社 | 偏光子、及び、画像表示装置 |
| CN111819476B (zh) * | 2017-12-28 | 2022-05-13 | 富士胶片株式会社 | 偏振器及图像显示装置 |
| JP7160899B2 (ja) * | 2018-03-23 | 2022-10-25 | 富士フイルム株式会社 | 偏光子、偏光子の製造方法、積層体および画像表示装置 |
| JP7231627B2 (ja) * | 2018-06-27 | 2023-03-01 | 富士フイルム株式会社 | 偏光子、及び、画像表示装置 |
| WO2020179864A1 (ja) * | 2019-03-07 | 2020-09-10 | 富士フイルム株式会社 | 偏光素子および画像表示装置 |
| CN113661422B (zh) * | 2019-04-12 | 2024-06-04 | 富士胶片株式会社 | 偏振器及图像显示装置 |
| WO2021060021A1 (ja) * | 2019-09-26 | 2021-04-01 | 富士フイルム株式会社 | 偏光子および画像表示装置 |
| CN114423794A (zh) * | 2019-09-27 | 2022-04-29 | 富士胶片株式会社 | 偏振器形成组合物、偏振器、层叠体及图像显示装置 |
| WO2021153510A1 (ja) * | 2020-01-27 | 2021-08-05 | 富士フイルム株式会社 | 液晶組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 |
-
2020
- 2020-03-26 CN CN202080028154.5A patent/CN113661422B/zh active Active
- 2020-03-26 WO PCT/JP2020/013785 patent/WO2020209089A1/ja not_active Ceased
- 2020-03-26 JP JP2021513565A patent/JP7231716B2/ja active Active
-
2021
- 2021-10-05 US US17/494,307 patent/US12152188B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017154907A1 (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 富士フイルム株式会社 | 着色組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 |
| WO2018124198A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 富士フイルム株式会社 | 液晶性組成物、高分子液晶化合物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 |
| WO2018199096A1 (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | 富士フイルム株式会社 | 液晶組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 |
| WO2019035468A1 (ja) * | 2017-08-15 | 2019-02-21 | 富士フイルム株式会社 | 液晶組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2020209089A1 (ja) | 2020-10-15 |
| US12152188B2 (en) | 2024-11-26 |
| CN113661422A (zh) | 2021-11-16 |
| CN113661422B (zh) | 2024-06-04 |
| US20220025266A1 (en) | 2022-01-27 |
| JP7231716B2 (ja) | 2023-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6797937B2 (ja) | 液晶性組成物、高分子液晶化合物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 | |
| JP7607728B2 (ja) | 偏光子および画像表示装置 | |
| JP6808072B2 (ja) | 偏光子、及び、画像表示装置 | |
| JPWO2020004106A1 (ja) | 偏光子および画像表示装置 | |
| WO2019225468A1 (ja) | 偏光子および画像表示装置 | |
| CN114450607B (zh) | 偏振器及图像显示装置 | |
| US20220389319A1 (en) | Liquid crystal composition, light absorption anisotropic film, laminate, and image display device | |
| JP6976336B2 (ja) | 液晶組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 | |
| US11543697B2 (en) | Polarizer and image display device | |
| US12152188B2 (en) | Polarizer and image display device | |
| JP6741743B2 (ja) | 液晶組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 | |
| JP7169352B2 (ja) | 偏光子、および、画像表示装置 | |
| JP2023004859A (ja) | 光学積層体、視野角制御システム及び画像表示装置 | |
| JP7376721B2 (ja) | 液晶組成物、光学異方性層、積層体及び画像表示装置 | |
| JP7011004B2 (ja) | 液晶組成物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 | |
| JPWO2020129729A1 (ja) | 液晶組成物、高分子液晶性化合物の製造方法、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 | |
| JP6987892B2 (ja) | 液晶性組成物、側鎖型高分子液晶性化合物、光吸収異方性膜、積層体および画像表示装置 | |
| WO2022014340A1 (ja) | 液晶組成物、フッ素含有重合体、光学異方性層、積層体および画像表示装置 | |
| WO2022239685A1 (ja) | 光吸収異方性層、光学フィルム、視野角制御システムおよび画像表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20786962 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2021513565 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20786962 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |