説明

組成物、位相差板、楕円偏光板、液晶表示装置

【課題】液晶表示装置の光学補償に寄与する、配向角度が低い光学異方性層を安定的に作製するのに有用な組成物等を提供する。
【解決手段】少なくとも一種の液晶性化合物と、少なくとも一種の式(I)で表される化合物を含む組成物。


(式(I)中、Arは芳香環を表し、H11およびH12は、それぞれ5員環の芳香族へテロ環を表し、Z1およびZ2はそれぞれ炭素数1〜30の置換基を表す。)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は光学異方性層の形成に有用な組成物等およびこれを用いた位相差板等に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置は、通常、液晶セルを挟んで第1の偏光板と第2の偏光板とが設けられ、液晶セルは一対の基板間に棒状液晶性化合物を含有する液晶層を有する。棒状液晶性化合物を用いた液晶セル内で生じる位相差を、ディスコティック液晶性化合物(例えば、2,3,6,7,10,11−ヘキサ{4−(4−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ}トリフェニレン等)から形成される光学異方性層を有する光学補償シート(例えば、特許文献1)によって相殺する場合、棒状液晶性化合物とディスコティック液晶性化合物との波長分散性が異なるために全ての光の波長について同時に位相差を相殺できず、変色(黒の色味が出ない等)が生じる場合がある。
【0003】
一方、ヘテロ環基による3置換ベンゼン化合物が報告されている(非特許文献1)。この化合物の使用によって低い波長分散性を達成することは容易でなく、より波長分散性の小さい(Re(短波長(例えば450nm))/Re(長波長(例えば650nm))の値が小さい)化合物が望まれている。
【0004】
位相差板のレターデーションRe(λ)は、補償しようとする液晶セルの光学的性質に応じて決定する必要がある。ここで、レターデーション(△nd)は、光学異方性層の屈折率異方性(△n)と光学異方性層の厚さ(d)との積であり、光学異方性層の屈折率異方性(△n)が大きければ、層の厚さ(d)が薄くても液晶セルを補償できる。また、液晶を配向固定化して作製された位相差板においては、配向した液晶の配向角度(チルト角、平均チルト角)によってレターデーション(Re)が変化するため、その配向角度を制御する必要がある。
【0005】
しかしながら、ヘテロ環基の置換した3置換ベンゼン型のディスコティック液晶性化合物の場合、配向角度を制御するのが困難であり、特に、低いチルト角でハイブリッド配向させることが困難であったことから、ディスコティック液晶性化合物の配向角度を所望の角度に低下することが可能な配向制御剤が望まれていた。
【0006】
一方、液晶性化合物に、配向制御剤または配向促進剤を添加する例が開示されているが、3置換ベンゼン型の液晶性化合物に対する効果は明示されておらず、また従来の技術では配向角度を所望の角度に制御するのには不十分であった(特許文献2)。
【0007】
【特許文献1】特開平8−50206号公報
【特許文献2】特開2002−129162号公報
【非特許文献1】Molecular Crystals and Liquid Crystals,2001年,370巻,391頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、液晶表示装置の光学補償に寄与する、配向角度が低い光学異方性層を安定的に作製するのに有用な組成物等を提供することを課題とする。また、ディスコティック液晶性化合物の平均チルト角を任意に制御できる組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
(1)少なくとも一種の液晶性化合物と、少なくとも一種の式(I)で表される化合物を含む組成物。
【化1】

(式(I)中、Arは芳香環を表し、H11およびH12は、それぞれ5員環の芳香族へテロ環を表し、Z1およびZ2はそれぞれ炭素数1〜30の置換基を表す。)
(2)前記H11およびH12が、それぞれ、1,2,4−オキサジアゾール環、1,3,4−オキサジアゾール環、1,2,4−チアジアゾール環、または1,3,4−チアジアゾール環である、(1)に記載の組成物。
(3)前記H11およびH12が、1,2,4−オキサジアゾール環である、(1)に記載の組成物。
(4)前記Arがベンゼン環またはナフタレン環である、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の組成物。
(5)前記Arがベンゼン環である、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の組成物。
(6)前記H11およびH12で表される芳香族ヘテロ環が、それぞれ、前記ベンゼン環の1位および3位に結合している、(5)に記載の組成物。
(7)式(I)が、式(II)で表される、(1)に記載の組成物。
【化2】

(式(II)中、B1、B2、B3およびB4は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、F1およびF2は、それぞれ、式(II−A)、式(II−B)または式(II−C)を表す。)
【化3】

(式(II−A)中、A11、A12、A13、A14、A15およびA16は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L11は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L12は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q1は、重合性基または水素原子を表す。)
【化4】

(式(II−B)中、A21、A22、A23、A24、A25およびA26は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L21は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L22は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q2は、重合性基または水素原子を表す。)
【化5】

(式(II−C)中、A31、A32、A33、A34、A35およびA36は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L31は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L32は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q3は、重合性基または水素原子を表す。)
(8)前記液晶性化合物が、ディスコティック液晶性化合物である、(1)〜(7)のいずれか1項に記載の組成物。
(9)前記液晶性化合物が、下記式(DI)で表される化合物である、(1)〜(8)のいずれか1項に記載の組成物。
【化6】

(式(DI)中、Y11、Y12、Y13は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。L1、L2、L3は、それぞれ独立に単結合または二価の連結基を表す。H1、H2、H3はそれぞれ独立に、下記式(DI−A)または下記式(DI−B)を表す。R1、R2、R3は、それぞれ独立に下記式(DI−R)を表す。)
【化7】

(式(DI−A)中、YA1、YA2は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。XAは酸素原子、硫黄原子、メチレン、またはイミノを表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。)
【化8】

(式(DI−B)中、YB1、YB2は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。XBは酸素原子、硫黄原子、メチレン、またはイミノを表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。)
【化9】

(式(DI−R)中、*は式(DI)中のH1、H2またはH3に結合する位置を表す。L41は単結合または二価の連結基を表す。n1は0〜4の整数を表す。L42は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、を表し、L43は−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q4は重合性基または水素原子を表す。)
(10)前記ディスコティック液晶性化合物が、下記式(DII)で表される化合物および/または下記式(DIII)で表される化合物である、(1)〜(8)のいずれか1項に記載の組成物。
【化10】

(式(DII)中、Y21、Y22、Y23はそれぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。R11、R12、R13はそれぞれ独立に下記式(DII−R)で表される。)
【化11】

(式(DII−R)中、A51およびA52は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。X5は酸素原子、硫黄原子、メチレン、またはイミノを表す。二価の環状基は、6員環構造を有する基である。n2は、1〜3整数を表す。L51は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、を表し、L52は−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q5は重合性基または水素原子を表す。)
【化12】

(式(DIII)中、Y31、Y32およびY33は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表し、R21、R22およびR23は、それぞれ独立に下記式(DIII−A)、または下記式(DIII−B)、または下記式(DIII−C)を表す。)
【化13】

(式(DIII−A)中、A61、A62、A63、A64、A65、A66は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表し、X6は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L61は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L62は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q6は、重合性基または水素原子を表す。)
【化14】

(式(DIII−B)中、A71、A72、A73、A74、A75、A76は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表し、X7は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L71は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L72は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q7は重合性基または水素原子を表す。)
【化15】

(式(DIII−C)中、A81、A82、A83、A84、A85、A86は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表し、X8は、酸素原子、硫黄原子、メチンまたはイミノを表し、L81は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L82は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q8は重合性基または水素原子を表す。)
(11)前記式(I)で表される化合物が、ディスコティック液晶性化合物である(1)〜(10)のいずれか1項に記載の組成物。
(12)前記液晶性化合物に対する前記式(I)で表される化合物の添加量が、質量比で30%以下である(1)〜(11)のいずれか1項に記載の組成物。
(13)支持体の上に、(1)〜(12)のいずれか1項に記載の組成物を用いてなる光学異方性層を有する位相差板。
(14)支持体の上に、ポリビニルアルコール類を含む配向膜と、該配向膜上に設けられた、(1)〜(12)のいずれか1項に記載の組成物を用いてなる光学異方性層を有する位相差板。
(15)前記光学異方性層は、ディスコティック液晶性化合物がハイブリッド配向している、(13)または(14)に記載の位相差板。
(16)(13)〜(15)のいずれか1項に記載の位相差板と、偏光膜とを有する楕円偏光板。
(17)(13)〜(15)のいずれか1項に記載の位相差板を有する液晶表示装置。
(18)式(I)で表される化合物を含む、平均チルト角調整剤。
【化16】

(式(I)中、Arは芳香環を表し、H11およびH12は、それぞれ5員環の芳香族へテロ環を表し、Z1およびZ2はそれぞれ炭素数1〜30の置換基を表す。)
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、液晶表示装置の光学補償に寄与する、配向角度が低い光学異方性層を安定的に作製するのに有用な組成物を提供することができる。また、本発明によれば、特に、ディスコティック液晶性化合物のハイブリッド配向によって発現された光学異方性を示す光学異方性層を、重合時の温度依存性なく、または軽減して作製するのに有用な組成物を提供することができる。また、本発明によれば、液晶表示装置の光学補償に有用な位相差板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはそ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意味で使用される。
まず、本明細書における、Re(λ)、Rth(λ)、チルト角および平均チルト角の詳細について以下に記す。
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。Rth(λ)は前記Re(λ)、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して+40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値、および面内の遅相軸を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値の計3つの方向で測定したレターデーション値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHが算出する。ここで平均屈折率の仮定値はポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する: セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
【0012】
また、本明細書において、光学異方性層中の液晶性化合物の分子の平均チルト角とは、光学異方性層の一方の面(本発明の位相差板においては配向膜表面)と光学異方性中の液晶性化合物の分子の物理的な対象軸とのなす角度をチルト角θ1、および、他方の面(本発明の位相差板においては空気界面)とのなす角度をチルト角θ2とし、その平均値((θ1+θ2)/2)として定義する。しかしながら、θ1および他方の面のチルト角θ2を、直接的にかつ正確に測定することは困難である。そこで本明細書においては、θ1およびθ2は、以下の手法で算出する。本手法は実際の配向状態を正確に表現していないが、光学フィルムのもつ一部の光学特性の相対関係を表す手段として有効である。
本手法では算出を容易にすべく、下記の2点を仮定し、光学異方性層の2つの界面におけるチルト角とする。
1.光学異方性層はディスコティック液晶性化合物や棒状液晶性化合物を含む層で構成された多層体と仮定する。さらに、それを構成する最小単位の層(ディスコティック液晶性化合物または棒状液晶性化合物のチルト角は該層内において一様と仮定)は光学的に一軸と仮定する。
2.各層のチルト角は光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化すると仮定する。
具体的な算出法は下記のとおりである。
(1)各層のチルト角が光学異方性層の厚み方向に沿って一次関数で単調に変化する面内で、光学異方性層への測定光の入射角を変化させ、3つ以上の測定角でレターデーション値を測定する。測定および計算を簡便にするためには、光学異方性層に対する法線方向を0°とし、−40°、0°、+40°の3つの測定角でレターデーション値を測定することが好ましい。このような測定は、KOBRA−21ADHおよびKOBRA−WR(王子計測器(株)製)、透過型のエリプソメーターAEP−100((株)島津製作所製)、M150およびM520(日本分光(株)製)、ABR10A(ユニオプト(株)製)で行うことができる。
(2)上記のモデルにおいて、各層の常光の屈折率をno、異常光の屈折率をne(neは各々すべての層において同じ値、noも同様とする)、および多層体全体の厚みをdとする。さらに各層におけるチルト方向とその層の一軸の光軸方向とは一致するとの仮定の元に、光学異方性層のレターデーション値の角度依存性の計算が測定値に一致するように、光学異方性層の一方の面におけるチルト角θ1および他方の面のチルト角θ2を変数としてフィッティングを行い、θ1およびθ2を算出する。
ここで、noおよびneは文献値、カタログ値等の既知の値を用いることができる。値が未知の場合はアッベ屈折計を用いて測定することもできる。光学異方性層の厚みは、光学干渉膜厚計、走査型電子顕微鏡の断面写真等により測定数することができる。
【0013】
本発明の位相差板は、本発明の組成物を用いてなる光学異方性層、具体的には、以下に詳細を示す式(I)で表される化合物と、液晶性化合物(特に、以下に詳細を示す式(DI)で表される化合物)を含む組成物を用いてなる光学異方性層を含有する。また、本発明の位相差板は、支持体上の配向膜上に前記の光学異方性層が形成された形態が好ましい。
一方、本発明の組成物中には、前記の化合物以外にも重合開始剤や配向制御剤等の添加剤が含有されていることが好ましい。
以下、本発明の組成物に含有される式(I)で表される化合物、液晶性化合物、およびその他好適に用いられる添加剤ついて順次説明する。さらに、本発明の位相差板に好適に用いられる配向膜や支持体についても順次説明する。
尚、式(I)で表される化合物(式(II)で表される化合物等を含む)および式(DI)で表される化合物、式(DII)で表される化合物、式(DIII)で表される化合物は、特に述べなくても、本発明の趣旨を逸脱しない限り、該化合物中水素原子が置換基によって置換されていてもよい。
【0014】
1.組成物
(1)式(I)で表される化合物
【化17】

(式(I)中、Arは芳香環を表し、H11およびH12は、それぞれ5員環の芳香族へテロ環を表し、Z1およびZ2はそれぞれ炭素数1〜30の置換基を表す。)
Arは、ベンゼン環、ナフタレン環またはピリジン環であることが好ましく、ベンゼン環またはナフタレン環であることがより好ましく、ベンゼン環であることがさらに好ましく、無置換のベンゼン環であることが特に好ましい。
【0015】
11およびH12は、それぞれ、1,2,4−オキサジアゾール環、1,3,4−オキサジアゾール環、1,2,4−チアジアゾール環、または1,3,4−チアジアゾール環であることがより好ましく、1,2,4−オキサジアゾール環であることがより好ましい。
【0016】
11およびH12とArとの結合位置は本発明の趣旨を逸脱しない限り特に定めるものではない。
例えば、H11およびH12が1,2,4−オキサジアゾール環、1,3,4−オキサジアゾール環、1,2,4−チアジアゾール環、または1,3,4−チアジアゾール環である場合、それぞれ、3位または5位での結合が可能であり、それぞれ、いずれの位置でArに結合していてもよい。
一方、Arがベンゼン環である場合、H11およびH12は該ベンゼン環のいずれの位置に結合していてもよいが、1位および2位、1位および3位、1位および4位に結合していることが好ましく、1位および3位に置換していることがより好ましい。
【0017】
Arが有してもよい置換基の好ましい例としては下記のものが挙げられる。
ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基(好ましくは、炭素数1〜30のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基)、シクロアルキル基(好ましくは、炭素数3〜30のシクロアルキル基、例えば、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4−n−ドデシルシクロヘキシル基)、ビシクロアルキル基(好ましくは、炭素数5〜30のビシクロアルキル基、つまり、炭素数5〜30のビシクロアルカンから水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン−2−イル基、ビシクロ[2,2,2]オクタン−3−イル基)、アルケニル基(好ましくは、炭素数2〜30のアルケニル基、例えば、ビニル基、アリル基)、シクロアルケニル基(好ましくは、炭素数3〜30のシクロアルケニル基、つまり、炭素数3〜30のシクロアルケンの水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、2−シクロペンテン−1−イル基、2−シクロヘキセン−1−イル基)、ビシクロアルケニル基(ビシクロアルケニル基、好ましくは、炭素数5〜30のビシクロアルケニル基、つまり二重結合を一個持つビシクロアルケンの水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−1−イル、ビシクロ[2,2,2]オクト−2−エン−4−イル)基、アルキニル基(好ましくは、炭素数2〜30のアルキニル基、例えば、エチニル基、プロパルギル基)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30のアリール基、例えば、フェニル基、p−トリル基、ナフチル基)、ヘテロ環基(好ましくは、5または6員環の、芳香族または非芳香族のヘテロ環化合物から一個の水素原子を取り除いた一価の基であり、さらに好ましくは、炭素数3〜30の5または6員環の芳香族のヘテロ環基である。例えば、2−フリル基、2−チエニル基、2−ピリミジニル基、2−ベンゾチアゾリル基)、シアノ基、ヒドロキシル基、ニトロ基、カルボキシル基、アルコキシ基(好ましくは、炭素数1〜30のアルコキシ基、例えば、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、tert−ブトキシ基、n−オクチルオキシ基、2−メトキシエトキシ基)、アリールオキシ基(好ましくは、炭素数6〜30のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、4−tert−ブチルフェノキシ基、3−ニトロフェノキシ基、2−テトラデカノイルアミノフェノキシ基)、シリルオキシ基(好ましくは、炭素数3〜20のシリルオキシ基、例えば、トリメチルシリルオキシ基、tert−ブチルジメチルシリルオキシ基)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは、炭素数2〜30のヘテロ環オキシ基、1−フェニルテトラゾール−5−オキシ基、2−テトラヒドロピラニルオキシ基)、アシルオキシ基(好ましくは、ホルミルオキシ基、炭素数2〜30のアルキルカルボニルオキシ基、炭素数6〜30のアリールカルボニルオキシ基、例えば、ホルミルオキシ基、アセチルオキシ基、ピバロイルオキシ基、ステアロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、p−メトキシフェニルカルボニルオキシ基)、カルバモイルオキシ基(好ましくは、炭素数1〜30のカルバモイルオキシ基、例えば、N,N−ジメチルカルバモイルオキシ基、N,N−ジエチルカルバモイルオキシ基、モルホリノカルボニルオキシ基、N,N−ジ−n−オクチルアミノカルボニルオキシ基、N−n−オクチルカルバモイルオキシ基)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは、炭素数2〜30のアルコキシカルボニルオキシ基、例えばメトキシカルボニルオキシ基、エトキシカルボニルオキシ基、tert−ブトキシカルボニルオキシ基、n−オクチル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(好ましくは、炭素数7〜30のアリールオキシカルボニルオキシ基、例えば、フェノキシカルボニルオキシ基、p−メトキシフェノキシカルボニルオキシ基、p−n−ヘキサデシルオキシフェノキシカルボニルオキシ基)、アミノ基(好ましくは、アミノ基、炭素数1〜30のアルキルアミノ基、炭素数6〜30のアニリノ基、例えば、アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、アニリノ基、N−メチル−アニリノ基、ジフェニルアミノ基)、アシルアミノ基(好ましくは、ホルミルアミノ基、炭素数1〜30のアルキルカルボニルアミノ基、炭素数6〜30のアリールカルボニルアミノ基、例えば、ホルミルアミノ基、アセチルアミノ基、ピバロイルアミノ基、ラウロイルアミノ基、ベンゾイルアミノ基)、アミノカルボニルアミノ基(好ましくは、炭素数1〜30のアミノカルボニルアミノ基、例えば、カルバモイルアミノ基、N,N−ジメチルアミノカルボニルアミノ基、N,N−ジエチルアミノカルボニルアミノ基、モルホリノカルボニルアミノ基)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30のアルコキシカルボニルアミノ基、例えば、メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、tert−ブトキシカルボニルアミノ基、n−オクタデシルオキシカルボニルアミノ基、N−メチルーメト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(好ましくは、炭素数7〜30のアリールオキシカルボニルアミノ基、例えば、フェノキシカルボニルアミノ基、p−クロロフェノキシカルボニルアミノ基、m−n−オクチルオキシフェノキシカルボニルアミノ基)、スルファモイルアミノ基(好ましくは、炭素数0〜30のスルファモイルアミノ基、例えば、スルファモイルアミノ基、N,N−ジメチルアミノスルホニルアミノ基、N−n−オクチルアミノスルホニルアミノ基)、アルキルおよびアリールスルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30のアルキルスルホニルアミノ、炭素数6〜30のアリールスルホニルアミノ基、例えば、メチルスルホニルアミノ基、ブチルスルホニルアミノ基、フェニルスルホニルアミノ基、2,3,5−トリクロロフェニルスルホニルアミノ基、p−メチルフェニルスルホニルアミノ基)、メルカプト基、アルキルチオ基(好ましくは、炭素数1〜30のアルキルチオ基、例えばメチルチオ基、エチルチオ基、n−ヘキサデシルチオ基)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜30のアリールチオ基、例えば、フェニルチオ基、p−クロロフェニルチオ基、m−メトキシフェニルチオ基)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数2〜30のヘテロ環チオ基、例えば、2−ベンゾチアゾリルチオ基、1−フェニルテトラゾール−5−イルチオ基)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜30のスルファモイル基、例えば、N−エチルスルファモイル基、N−(3−ドデシルオキシプロピル)スルファモイル基、N,N−ジメチルスルファモイル基、N−アセチルスルファモイル基、N−ベンゾイルスルファモイル基、N−(N'フェニルカルバモイル)スルファモイル基)、スルホ基、アルキルおよびアリールスルフィニル基(好ましくは、炭素数1〜30のアルキルスルフィニル基、6〜30のアリールスルフィニル基、例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、p−メチルフェニルスルフィニル基)、アルキルスルホニル基もしくはアリールスルホニル基(好ましくは、炭素数1〜30のアルキルスルホニル基、6〜30のアリールスルホニル基、例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、フェニルスルホニル基、p−メチルフェニルスルホニル基)、アシル基(好ましくはホルミル基、炭素数2〜30のアルキルカルボニル基、炭素数7〜30のアリールカルボニル基、例えば、アセチル基、ピバロイルベンゾイル基)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは、炭素数7〜30のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル基、o−クロロフェノキシカルボニル基、m−ニトロフェノキシカルボニル基、p−tert−ブチルフェノキシカルボニル基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは、炭素数2〜30のアルコキシカルボニル基、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、n−オクタデシルオキシカルボニル基)、カルバモイル基(好ましくは、炭素数1〜30のカルバモイル基、例えば、カルバモイル基、N−メチルカルバモイル基、N,N−ジメチルカルバモイル基、N,N−ジ−n−オクチルカルバモイル基、N−(メチルスルホニル)カルバモイル基)、アリールおよびヘテロ環アゾ基(好ましくは、炭素数6〜30のアリールアゾ基、炭素数3〜30のヘテロ環アゾ基、例えば、フェニルアゾ基、p−クロロフェニルアゾ基、5−エチルチオ−1,3,4−チアジアゾール−2−イルアゾ基)、イミド基(好ましくは、N−スクシンイミド基、N−フタルイミド基)、ホスフィノ基(好ましくは、炭素数2〜30のホスフィノ基、例えば、ジメチルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基、メチルフェノキシホスフィノ基)、ホスフィニル基(好ましくは、炭素数2〜30のホスフィニル基、例えば、ホスフィニル基、ジオクチルオキシホスフィニル基、ジエトキシホスフィニル基)、ホスフィニルオキシ基(好ましくは、炭素数2〜30のホスフィニルオキシ基、例えば、ジフェノキシホスフィニルオキシ基、ジオクチルオキシホスフィニルオキシ基)、ホスフィニルアミノ基(好ましくは、炭素数2〜30のホスフィニルアミノ基、例えば、ジメトキシホスフィニルアミノ基、ジメチルアミノホスフィニルアミノ基)、シリル基(好ましくは、炭素数3〜30のシリル基、例えば、トリメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基)を表わす。
【0018】
上記の置換基の中で、水素原子を有するものは、これを取り去りさらに上記の基で置換されていてもよい。そのような置換基の例としては、アルキルカルボニルアミノスルホニル基、アリールカルボニルアミノスルホニル基、アルキルスルホニルアミノカルボニル基、アリールスルホニルアミノカルボニル基が挙げられ、より具体的には、メチルスルホニルアミノカルボニル基、p−メチルフェニルスルホニルアミノカルボニル基、アセチルアミノスルホニル基、ベンゾイルアミノスルホニル基が挙げられる。
【0019】
上記置換基の中で、より好ましくは、炭素数1〜20のアルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基およびアルコキシカルボニルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子である。
【0020】
1およびZ2である、炭素数1〜30の置換基としては、上記のArが有してもよい置換基の例が挙げられ、アリール基またはヘテロ環基(置換基を有するものを含む)であることが好ましい。
【0021】
1とZ1およびH2とZ2の結合の位置関係は、特に定めるのではないが、例えば、H1およびH2が1,2,4−オキサジアゾール環、1,3,4−オキサジアゾール環、1,2,4−チアジアゾール環、または1,3,4−チアジアゾール環である場合、それぞれ、3位または5位での結合が可能であり、いずれかの位置でArと結合し、他方においてZ1およびZ2に結合していることが好ましい。
【0022】
式(I)で表される化合物の好ましい例として、下記式(II)で表される化合物が挙げられる。
式(II)
【化18】

【0023】
式(II)中、B1、B2、B3およびB4は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、B1、B2、B3、およびB4がそれぞれメチンの場合、メチンが有する水素原子は、置換基によって置換されていてもよい。メチンが有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ハロゲン原子およびシアノ基を好ましい例として挙げることができる。これらの置換基の中では、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子およびシアノ基がさらに好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜12アルコキシカルボニル基、炭素数2〜12アシルオキシ基、ハロゲン原子およびシアノ基が特に好ましい。
1、B2、B3、およびB4は、いずれもメチンであることがより好ましく、メチンは無置換であることがより好ましい。
【0024】
1およびF2は、それぞれ、下記式(II−A)、下記式(II−B)または下記式(II−C)を表す。
波長分散性を小さくしようとする場合、式(II−A)または式(II−C)が好ましく、式(II−A)がより好ましい。F1およびF2は、同一であることが好ましい。
【0025】
【化19】

(式(II−A)中、A11、A12、A13、A14、A15およびA16は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L11は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L12は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q1は、重合性基または水素原子を表す。)
【0026】
11およびA12は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
13、A14、A15およびA16は、これらのうち少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましく、メチンは無置換であることがさらに好ましい。
11、A12、A13、A14、A15またはA16がメチンの場合の置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、炭素数2〜16のアルキニル基、炭素数1〜16のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数1〜16のアルコキシ基、炭素数2〜16のアシル基、炭素数1〜16のアルキルチオ基、炭素数2〜16のアシルオキシ基、炭素数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜16のアルキル基で置換されたカルバモイル基および炭素数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のハロゲン原子で置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
1は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、酸素原子が好ましい。
【0027】
【化20】

(式(II−B)中、A21、A22、A23、A24、A25およびA26は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L21は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L22は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q2は、重合性基または水素原子を表す。)
【0028】
21およびA22は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
23、A24、A25およびA26は、これらのうち少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましく、メチンは無置換であることがさらに好ましい。
21、A22、A23、A24、A25またはA26がメチンの場合の置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、炭素数2〜16のアルキニル基、炭素数1〜16のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数1〜16のアルコキシ基、炭素数2〜16のアシル基、炭素数1〜16のアルキルチオ基、炭素数2〜16のアシルオキシ基、炭素数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜16のアルキル基で置換されたカルバモイル基および炭素数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のハロゲン原子で置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
2は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、酸素原子が好ましい。
【0029】
【化21】

(式(II−C)中、A31、A32、A33、A34、A35およびA36は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L31は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L32は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q3は、重合性基または水素原子を表す。)
【0030】
31およびA32は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、両方が窒素原子であることがより好ましい。
33、A34、A35およびA36は、これらのうち少なくとも3つがメチンであることが好ましく、すべてメチンであることがより好ましい。
31、A32、A33、A34、A35またはA36がメチンの場合、メチンは置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、炭素数2〜16のアルキニル基、炭素数1〜16のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数1〜16のアルコキシ基、炭素数2〜16のアシル基、炭素数1〜16のアルキルチオ基、炭素数2〜16のアシルオキシ基、炭素数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜16のアルキル置換カルバモイル基および炭素数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のハロゲン原子で置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
3は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、酸素原子が好ましい。
【0031】
式(II−A)中のL11、式(II−B)中のL21、式(II−C)中のL31は、好ましくは、それぞれ、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−であり、より好ましくは、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CH2−である。上述の基が水素原子を含む基であるときは、該水素原子は置換基で置き換わってもよいが、このような置換基として、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜6のアルキルで置換されたカルバモイル基および炭素数2〜6のアシルアミノ基が好ましい例として挙げられ、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基がより好ましい。
【0032】
式(II−A)中のL12、式(II−B)中のL22、式(II−C)中のL32は、−O−、−C(=O)−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれることが好ましい。
また、L12、L22、L32は、それぞれ、炭素数1〜20であることが好ましく、炭素数2〜14であることがより好ましく、−CH2−を1〜16個含みかつ炭素数2〜14であることがさらに好ましく、−CH2−を2〜12個含みかつ炭素数2〜14であることがよりさらに好ましい。
特に好ましくは、 L12、L22、L32は、それぞれ、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれ、かつ、炭素数1〜20である。
また、−NH−、−CH2−、−CH=CH−の水素原子は、置換基で置換されていてもよい。このような置換基として、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜6のアルキルで置換されたカルバモイル基および炭素数2〜6のアシルアミノ基が好ましい例として挙げられ、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基がより好ましい。
【0033】
式(II−A)中のQ1、式(II−B)中のQ2、式(II−C)中のQ3は、それぞれ、重合性基または水素原子を表す。
本発明の組成物を位相差板に用いる場合、Q1、Q2、Q3は重合性基であるほうが好ましい。
ここで、重合反応は、付加重合(開環重合を含む)または縮合重合であることが好ましい。すなわち、重合性基は、付加重合反応または縮合重合反応が可能な官能基であることが好ましい。以下に重合性基の例を示す。
【0034】
【化22】

【0035】
1、Q2、Q3は、さらに好ましくは、重合性基は付加重合反応が可能な官能基である。そのような重合性基としては、重合性エチレン性不飽和基または開環重合性基が好ましい。
【0036】
重合性エチレン性不飽和基の例としては、下記の式(M−1)〜(M−6)が挙げられる。
【0037】
【化23】

【0038】
式(M−3)、(M−4)中、Rは水素原子またはアルキル基を表し、水素原子またはメチル基が好ましい。
上記式(M−1)〜(M−6)の中、(M−1)または(M−2)が好ましく、(M−1)がより好ましい。
【0039】
開環重合性基は、環状エーテル基が好ましく、エポキシ基またはオキセタニル基がより好ましく、エポキシ基がさらに好ましい。
【0040】
式(I)で表される化合物は、ディスコティック液晶性を示すことが好ましく、特に、ディスコティックネマチック相を示すことが好ましい。
【0041】
以下に、式(I)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0042】
【化24】

【0043】
【化25】

【0044】
【化26】

【0045】
【化27】

【0046】
【化28】

【0047】
【化29】

【0048】
【化30】

【0049】
【化31】

【0050】
【化32】

【0051】
【化33】

【0052】
【化34】

【0053】
【化35】

【0054】
【化36】

【0055】
【化37】

【0056】
【化38】

【0057】
【化39】

【0058】
【化40】

【0059】
【化41】

【0060】
【化42】

【0061】
【化43】

【0062】
上記の如く本発明の組成物に含有される式(I)で表される化合物について好ましい範囲を示したが、実際には用いる液晶性化合物の性質や求められる配向角度によって、用いる化合物の選定、およびその添加量を調整し決定することができる。
【0063】
本発明の組成物に含有される、式(I)で表される化合物と、後に詳述する液晶性化合物(式(DI)で表される化合物、式(DII)で表される化合物または式(DIII)で表される化合物等)との質量比の好ましい範囲は、用いる化合物の種類および本発明の組成物に求められる性能によって変動するが、一般的には、30/70(質量比)以下であるのが好ましく、20/80以下であるのがより好ましい。
【0064】
式(I)で表される化合物は、通常の有機合成化学的手法を駆使することで容易に製造できる。例えば、Organic Synthesis、Organic Reactions、実験化学講座(丸善株式会社出版)等に記載の手法を適当に選択、組み合わせることで容易に合成できる。また、芳香族へテロ環については、新編へテロ環化合物 応用編(講談社サイエンティフィック)の記載に従って合成可能であり、加えて、1,2,4−オキサジアゾール環を有する化合物については、Journal of Medicinal Chemistry, 1972年, 15巻, 1198−1200頁, Chemische Berichte, 1965年, 98巻, 2966−2984頁等に類似化合物の合成についての記載があり、その手法に従って合成可能である。
【0065】
(2)液晶性化合物
本発明に用いられる液晶性化合物はディスコティック液晶性を示すことが好ましく、特に、ディスコティックネマチック相を示すことが好ましい。用いられるディスコティック液晶性化合物としてはMolecular Crystals and Liquid Crystals, 1981年, 71巻, 111頁に記載されているように、例えばベンゼン誘導体、トリフェニレン誘導体、トルキセン誘導体、フタロシアニン誘導体等が挙げられ、一般的にこれらを分子の中心の母核とし、直鎖のアルキル基やアルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基等がその側鎖として放射状に置換された構造を有する。あるいは、ディスコティックネマチック相を示す液晶性化合物としてはTHE CHEMICAL RECORD, 2002年, 2巻, 59頁に記載されている2,3,6,7,10,11−ヘキサ{4−(4−アクリロイルオキシヘキシルオキシ)ベンゾイルオキシ}トリフェニレン等が挙げられる。
本発明の式(I)で表される化合物は、以下に詳述される式(DI)で表される化合物、式(DII)で表される化合物、式(DIII)で表される化合物に対して特に有効である。
以下に本発明に用いられる式(DI)で表される化合物、式(DII)で表される化合物、式(DIII)で表される化合物について詳細に記す。
[式(DI)で表される化合物]
本発明に用いられる式(DI)表される化合物は、ディスコティック液晶性を示すことが好ましく、特に、ディスコティックネマチック相を示すことが好ましい。
尚、本明細書において、「二価の環状基」とは、特に述べない限り、少なくとも1種類の環状構造を有する二価の環状基をいう。
【0066】
【化44】

【0067】
式(DI)中、Y11、Y12およびY13はそれぞれ独立に、メチンまたは窒素原子を表す。Y11、Y12およびY13がそれぞれメチンの場合、メチンが有する水素原子は置換基によって置換されていてもよい。メチンが有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ハロゲン原子およびシアノ基を挙げることができる。これらの中では、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子およびシアノ基がより好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜12アルコキシカルボニル基、炭素数2〜12アシルオキシ基、ハロゲン原子およびシアノ基がさらに好ましい。
【0068】
11、Y12、Y13は、すべてメチンであることが好ましく、またメチンは無置換であることが好ましい。
【0069】
式(DI)中、L1、L2およびL3はそれぞれ独立に、単結合または二価の連結基である。前記二価の連結基は、−O−、−S−、−C(=O)−、−NR4−、−CH=CH−、−C≡C−、二価の環状基およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。上記R4は炭素数が1〜7のアルキル基または水素原子であり、炭素数1〜4のアルキル基または水素原子であることがより好ましく、メチル基、エチル基または水素原子であることがさらに好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
【0070】
1、L2、L3で表される二価の環状基は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがより好ましく、6員環であることがさらに好ましい。環状基に含まれる環は、縮合環であってもよい。ただし、縮合環よりも単環であることがより好ましい。また、環状基に含まれる環は、芳香族環、脂肪族環、および複素環のいずれでもよい。芳香族環の例には、ベンゼン環およびナフタレン環が含まれる。脂肪族環の例には、シクロヘキサン環が含まれる。複素環の例には、ピリジン環およびピリミジン環が含まれる。環状基は、芳香族環および複素環を含んでいるのが好ましい。
【0071】
前記二価の環状基のうち、ベンゼン環を有する環状基としては、1,4−フェニレン基が好ましい。ナフタレン環を有する環状基としては、ナフタレン−1,5−ジイル基およびナフタレン−2,6−ジイル基が好ましい。シクロヘキサン環を有する環状基としては1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。ピリジン環を有する環状基としてはピリジン−2,5−ジイル基が好ましい。ピリミジン環を有する環状基としては、ピリミジン−2,5−ジイル基が好ましい。
【0072】
1、L2またはL3で表される前記二価の環状基は、置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数が1〜16のアルキル基、炭素数が2〜16のアルケニル基、炭素数が2〜16のアルキニル基、炭素数が1〜16のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数が1〜16のアルコキシ基、炭素数が2〜16のアシル基、炭素数が1〜16のアルキルチオ基、炭素数が2〜16のアシルオキシ基、炭素数が2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数が2〜16のアルキル基で置換されたカルバモイル基および炭素数が2〜16のアシルアミノ基が含まれる。
【0073】
1、L2およびL3としては、単結合、*−O−CO−、*−CO−O−、*−CH=CH−、*−C≡C−、*−二価の環状基−、*−O−CO−二価の環状基−、*−CO−O−二価の環状基−、*−CH=CH−二価の環状基−、*−C≡C−二価の環状基−、*−二価の環状基−O−CO−、*−二価の環状基−CO−O−、*−二価の環状基−CH=CH−または*−二価の環状基−C≡C−が好ましい。特に、単結合、*−CH=CH−、*−C≡C−、*−CH=CH−二価の環状基−または*−C≡C−二価の環状基−がより好ましく、単結合がさらに好ましい。ここで、*は式(I)中のY11、Y12およびY13を含む6員環に結合する位置を表す。
【0074】
式(DI)中、H1、H2およびH3はそれぞれ独立に、下記式(DI−A)もしくは下記式(DI−B)を表す。
【0075】
【化45】

【0076】
式(DI−A)中、YA1およびYA2はそれぞれ独立に、メチンまたは窒素原子を表す。YA1およびYA2は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、双方が窒素原子であることがより好ましい。XAは酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表す。XAは、酸素原子であることが好ましい。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。
【0077】
【化46】

【0078】
式(DI−B)中、YB1およびYB2は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。YB1およびYB2は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、双方が窒素原子であることがより好ましい。XBは酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表す。XBは、酸素原子であることが好ましい。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。
【0079】
1、R2、R3は、それぞれ独立に下記式(DI−R)を表す。
【化47】

【0080】
式(DI−R)中、*は式(DI)中のH1、H2またはH3に結合する位置を表す。L41は単結合または二価の連結基を表す。L41が二価の連結基の場合、−O−、−S−、−C(=O)−、−NR4−、−CH=CH−、−C≡C−、およびそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。上記R4は炭素数が1〜7のアルキル基または水素原子であり、炭素数1〜4のアルキル基または水素原子であることがより好ましく、メチル基、エチル基または水素原子であることがさらに好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
【0081】
41は単結合、**−O−CO−、**−CO−O−、**−CH=CH−または**−C≡C−(ここで、**は式(DI−R)中のL41の左側を表す)が好ましい。特に、単結合が好ましい。
【0082】
式(DI−R)中の二価の環状基は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがより好ましく、6員環であることがさらに好ましい。環状基に含まれる環は、縮合環であってもよい。ただし、縮合環よりも単環であることがより好ましい。また、環状基に含まれる環は、芳香族環、脂肪族環、および複素環のいずれでもよい。芳香族環の例には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環が含まれる。脂肪族環の例には、シクロヘキサン環が含まれる。複素環の例には、ピリジン環およびピリミジン環が含まれる。
【0083】
二価の環状基のうち、ベンゼン環を有する環状連結基としては、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基が好ましい。ナフタレン環を有する環状連結基としては、ナフタレン−1,4−ジイル基、ナフタレン−1,5−ジイル基、ナフタレン−1,6−ジイル基、ナフタレン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイルナフタレン−2,7−ジイル基が好ましい。シクロヘキサン環を有する環状連結基としては1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。ピリジン環を有する環状連結基としてはピリジン−2,5−ジイル基が好ましい。ピリミジン環を有する環状連結基としては、ピリミジン−2,5−ジイル基が好ましい。二価の環状連結基としては、特に、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレンナフタレン−2,6−ジイル基および1,4−シクロへキシレン基が好ましい。
【0084】
二価の環状基は、置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数1〜16のアルケニル基、炭素数2〜16のアルキニル基、炭素数1〜16のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数1〜16のアルコキシ基、炭素数2〜16のアシル基、炭素数1〜16のアルキルチオ基、炭素数2〜16のアシルオキシ基、炭素数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜16のアルキル基で置換されたカルバモイル基および炭素数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。二価の環状基の置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン置換アルキル基が好ましく、さらに、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のハロゲン置換アルキル基が好ましく、特に、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基が好ましい。
【0085】
n1は0〜4整数を表す。n1としては、1〜3の整数が好ましく、1または2が好ましい。なお、n1が0の場合は、式(DI−R)中のL42が直接、前記式(D1)中のH1〜H3と結合する。n1が2以上の場合、それぞれの−L41−二価の環状基は同一でも異なっていてもよい。
【0086】
42は、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−N(R4)−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表す。上記R4は炭素数が1〜7のアルキル基または水素原子であり、炭素数1〜4のアルキル基または水素原子であることがより好ましく、メチル基、エチル基または水素原子であることがさらに好ましく、水素原子であることが特に好ましい。
42は、好ましくは、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−であり、より好ましくは、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−または−CH2−である。
【0087】
43は、−O−、−S−、−C(=O)−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−並びにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基である。ここで、−NH−、−CH2−、−CH=CH−の水素原子は、他の置換基に置き換えられていてもよい。他の置換基の例には、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜6のアルキル基で置換されたカルバモイル基および炭素数2〜6のアシルアミノ基が含まれる。特に、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。これらの置換基に置き換えられることにより、前記式(DI)で表される化合物の溶媒に対する溶解性を向上させることができる。すなわち、式(DI)で表される化合物を塗布液とする場合に好ましい。
【0088】
43は、−O−、−C(=O)−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−並びにこれらの組み合わせからなる群から選ばれる連結基であることが好ましい。L23は、炭素原子を1〜20個含有することが好ましく、炭素原子を2〜14個を含有することがより好ましい。加えて、L23は−CH2−を1〜16個含有することが好ましく、−CH2−を2〜12個含有することがより好ましい。
【0089】
4は重合性基または水素原子を表し、好ましい範囲は前述のQ1〜Q3と同様である。
【0090】
さらに、本発明に用いられる液晶性化合物として下記式(DII)で表される化合物または下記式(DIII)で表される化合物を用いることも好ましい。
【0091】
【化48】

【0092】
式(DII)中、Y21、Y22、Y23はそれぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。Y21、Y22およびY23は各々、式(DI)中のY21、Y22およびY23の定義とそれぞれ同一であり、好ましい範囲も同義である。
【0093】
11、R12、R13はそれぞれ独立に式(DII−R)で表される。
【0094】
【化49】

【0095】
式(DII−R)中、A51、A52は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。A51およびA52としては、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、双方が窒素原子であることが最も好ましい。
5は酸素原子、硫黄原子、メチレン、またはイミノを表す。X5としては、酸素原子であることが好ましい。
【0096】
式(DII−R)中、二価の環状基は6員環状構造を有する二価の環状基を表す。環状基に含まれる環は、縮合環であってもよい。ただし、縮合環よりも単環であることがより好ましい。前記環状連結基に含まれる環は、芳香族環、脂肪族環および複素環のいずれでもよい。芳香族環の例には、ベンゼン環、ナフタレン環アントラセン環およびフェナントレン環が含まれる。脂肪族環の例には、シクロヘキサン環が含まれる。複素環の例には、ピリジン環およびピリミジン環が含まれる。
【0097】
二価の環状基のうち、ベンゼン環を有する環状基としては、1,4−フェニレン基および1,3−フェニレン基が好ましい。ナフタレン環を有する環状基としては、ナフタレン−1,4−ジイル基、ナフタレン−1,5−ジイル基、ナフタレン−1,6−ジイル基、ナフタレン−2,5−ジイル基、ナフタレン−2,6−ジイル基およびナフタレン−2,7−ジイル基が好ましい。シクロヘキサン環を有する環状基としては1,4−シクロへキシレン基であることが好ましい。ピリジン環を有する環状基としてはピリジン−2,5−ジイル基が好ましい。ピリミジン環を有する環状基としては、ピリミジン−2,5−ジイル基が好ましい。二価の環状基としては、特に、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基および1,4−シクロへキシレン基が好ましい。
【0098】
二価の環状基は、置換基を有していてもよい。置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、炭素数2〜16のアルキニル基、炭素数1〜16のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数1〜16のアルコキシ基、炭素数2〜16のアシル基、炭素数1〜16のアルキルチオ基、炭素数2〜16のアシルオキシ基、炭素数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜16のアルキル基で置換されたカルバモイル基および炭素数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。二価の環状基の置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基が好ましく、さらに、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のハロゲン原子で置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がより好ましい。
【0099】
n2は、1〜3整数を表す。n2としては、1または2が好ましい。n2が2以上の場合、それぞれ二価の環状基は同一でも異なっていてもよい。
【0100】
51は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、を表す。L51の好ましい範囲は、式(DI−R)中のL42と同一である。
【0101】
52は−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。L52の好ましい範囲は、式(DI−R)中のL23と同一である。
【0102】
5は重合性基または水素原子を表し、好ましい範囲は前述のQ1〜Q4と同一である。
【0103】
次に、式(DIII)で表される化合物の詳細を記す。
【0104】
【化50】

【0105】
式(DIII)中、Y31、Y32およびY33は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表し、Y31、Y32およびY33がそれぞれメチンの場合、メチンが有する水素原子は、置換基によって置換されていてもよい。メチンが有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ハロゲン原子およびシアノ基を好ましい例として挙げることができる。これらの置換基の中では、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子およびシアノ基がさらに好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜12アルコキシカルボニル基、炭素数2〜12アシルオキシ基、ハロゲン原子およびシアノ基が特に好ましい。
31、Y32およびY33は、いずれもメチンであることがより好ましく、メチンは無置換であることがより好ましい。
【0106】
21、R22およびR23は、それぞれ独立に下記式(DIII−A)、または下記式(DIII−B)、または下記式(DIII−C)を表す。
波長分散性の小さい位相差板等を作製する場合は、R21、R22およびR23は、それぞれ、式(DIII−A)または式(DIII−C)で表されるものが好ましく、式(DIII−A)で表されるものがより好ましい。
【0107】
【化51】

【0108】
式(DIII−A)中、A61、A62、A63、A64、A65、A66は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。A61およびA62は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、双方が窒素原子であることがより好ましい。A63、A64、A65およびA66は、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、全てメチンであることがより好ましい。A63、A64、A65およびA66がそれぞれメチンの場合、メチンが有する水素原子は置換基によって置換されていてもよい。メチンが有する置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、炭素数2〜16のアルキニル基、炭素数1〜16のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数1〜16のアルコキシ基、炭素数2〜16のアシル基、炭素数1〜16のアルキルチオ基、炭素数2〜16のアシルオキシ基、炭素数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜16のアルキル置換カルバモイル基および炭素数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
6は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、酸素原子が好ましい。
【0109】
【化52】

【0110】
式(DIII−B)中、A71、A72、A73、A74、A75およびA76はそれぞれ独立に、メチンまたは窒素原子を表す。A71およびA72は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、双方が窒素原子であることがより好ましい。A73、A74、A75およびA76は、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、全てメチンであることがより好ましい。A73、A74、A75およびA76がそれぞれメチンの場合、メチンが有する水素原子は置換基によって置換されていてもよい。メチンが有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、炭素数2〜16のアルキニル基、炭素数1〜16のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素数1〜16のアルコキシ基、炭素数2〜16のアシル基、炭素数1〜16のアルキルチオ基、炭素数2〜16のアシルオキシ基、炭素数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜16のアルキル基で置換されたカルバモイル基および炭素数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のハロゲン原子で置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
7は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、酸素原子が好ましい。
【0111】
【化53】

【0112】
式(DIII−C)中、A81、A82、A83、A84、A85およびA86はそれぞれ独立に、メチンまたは窒素原子を表す。A81およびA82は、少なくとも一方が窒素原子であることが好ましく、双方が窒素原子であることがより好ましい。A83、A84、A85およびA86は、少なくとも3つがメチンであることが好ましく、全てメチンであることがより好ましい。A83、A84、A85およびA86がそれぞれメチンの場合、該メチンが有する水素原子は置換基によって置換されていてもよい。メチンが有していてもよい置換基の例には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、炭素数2〜16のアルキニル基、炭素数1〜16のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素数1〜16のアルコキシ基、炭素数2〜16のアシル基、炭素数1〜16のアルキルチオ基、炭素数2〜16のアシルオキシ基、炭素数2〜16のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜16のアルキル置換カルバモイル基および炭素数2〜16のアシルアミノ基が含まれる。これらの中でも、ハロゲン原子、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基が好ましく、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のハロゲンで置換されたアルキル基がより好ましく、ハロゲン原子、炭素数が1〜3のアルキル基、トリフルオロメチル基がさらに好ましい。
8は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、酸素原子が好ましい。
【0113】
式(DIII−A)中のL61、式(DIII−B)中のL71、式(DIII−C)中のL81はそれぞれ独立して、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表す。好ましくは、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−であり、より好ましくは、−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−または−CH2−である。
このような置換基として、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲンで置換されたアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜6のアルキルで置換されたカルバモイル基および炭素数2〜6のアシルアミノ基が好ましい例として挙げられ、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基がより好ましい。
【0114】
式(DIII−A)中のL62、式(DIII−B)中のL72、式(DIII−C)中のL82はそれぞれ独立して、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。ここで、−NH−、−CH2−、−CH=CH−の水素原子は、置換基で置換されていてもよいが、このような置換基として、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のハロゲン原子で置換されたアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基、カルバモイル基、炭素数2〜6のアルキルで置換されたカルバモイル基および炭素数2〜6のアシルアミノ基が好ましい例として挙げられ、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルキル基がより好ましい。
【0115】
62、L72およびL82はそれぞれ独立して、−O−、−C(=O)−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれることが好ましい。L62、L72およびL82はそれぞれ独立して、炭素原子を1〜20個含有することが好ましく、炭素原子を2〜14個含有することがより好ましい。さらに、L62、L72およびL82はそれぞれ独立して、−CH2−を1〜16個含有することが好ましく、−CH2−を2〜12個含有することがさらに好ましい。
【0116】
式(DIII−A)中のQ6、式(DIII−B)中のQ7および式(DIII−C)中のQ8は、それぞれ独立して、重合性基または水素原子を表す。これらの好ましい範囲は、前述のQ1〜Q5と同一である。
【0117】
以下に、式(DI)で表される化合物、式(DII)で表される化合物または式(DIII)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0118】
【化54】

【0119】
【化55】

【0120】
【化56】

【0121】
【化57】

【0122】
【化58】

【0123】
本発明の液晶性化合物が発現する液晶相としては、カラムナー相およびディスコティックネマチック相(ND相)を挙げることができる。これらの液晶相の中では、良好なモノドメイン性を示すディスコティックネマチック相(ND相)が好ましい。
【0124】
前記式(DI)で表される化合物は、液晶相を20℃〜300℃の範囲で発現することが好ましい。さらに好ましくは40℃〜280℃であり、最も好ましくは60℃〜250℃である。ここで20℃〜300℃で液晶相を発現するとは、液晶温度範囲が20℃をまたぐ場合(具体的に例えば、10℃〜22℃)や、300℃をまたぐ場合(具体的に例えば、298℃〜310℃)も含む。40℃〜280℃と60℃〜250℃に関しても同様である。
【0125】
本発明に用いられる式(DI)で表される化合物の合成は、既知の方法を適用して合成することができる。
【0126】
[位相差板]
本発明の位相差板は、本発明の組成物からなる光学異方性層を有することを特徴とする。本発明の位相差板の一態様は、支持体と、該支持体上に形成された配向膜と、該配向膜によって配向制御され、且つその配向状態に固定された本発明の組成物からなる光学異方性層とを有する態様である。
以下に、光学異方性層、配向膜および支持体について順次詳細に説明する。
【0127】
(1)光学異方性層
本発明の組成物を光学異方性層の形成に用いる場合、本発明の組成物は、上記の他に、所望により重合性開始剤や他の添加剤を含んでいてもよい。光学異方性層は、このような組成物を塗布液として、例えば支持体上に形成された本発明の配向膜の表面に塗布し、液晶性化合物を配向、固定化することで形成することができる。液晶性化合物を配向および固定化した後は、支持体を剥離してもよい。
【0128】
(1)−a 形成方法
前記光学異方性層は、前記液晶性化合物や前記ポリマーを可溶できる溶媒に溶解して調製した塗布液を、支持体上に形成され、且つ、配向性が付与された配向膜上に塗布することによって作製することができる。また、可能であれば蒸着による形成でも良いが、塗布による形成が好適に用いられる。塗布方法としてはカーテンコーティング法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、印刷コーティング法、スプレーコーティング法、スロットコーティング法、ロールコーティング法、スライドコーテティング法、ブレードコーティング法、グラビアコーティング法、ワイヤーバー法等の公知の塗布方法が挙げられる。次いで、25℃〜130℃において用いた溶媒を乾燥すると同時に、前記液晶性化合物の分子を配向させ、さらに、紫外線照射等によって固定化することによって、光学異方性層が形成される。重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜50J/cm2であることが好ましく、100〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。このようにして形成された光学異方性層の厚さは、光学補償等の用途によって、最適なレターデーションの値によって異なるが、0.1〜10μmであることが好ましく、0.5〜5μmであることがさらに好ましい。
【0129】
前記液晶性化合物の分子は、光学異方性層中では、実質的に均一に配向していることが好ましく、実質的に均一に配向している状態で固定されていることがさらに好ましく、重合反応により液晶性化合物が固定されていることが最も好ましい。
【0130】
前記光学異方性層における、液晶性化合物または該液晶性化合物から得られる重合物の割合は、10質量%〜100質量%未満であることが好ましく、30〜99質量%であることがさらに好ましく、50〜99質量%であることが最も好ましい。
【0131】
(1)−b 光学異方性層の形成に用いられるその他の材料
本発明の組成物は、式(I)で表される化合物、液晶性化合物、前記ポリマーの他にも他の材料を添加しても良い。添加剤としては、例えば、重合開始剤、液晶性化合物の配向状態を制御する添加剤(例えば、オニウム塩、および空気界面垂直配向剤等)、重合開始剤、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を含有していてもよい。これらの材料は、種々の目的、例えば、配向の固定化、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶性化合物の配向性の向上等を目的として添加される。これらの材料は、併用する液晶性化合物と相溶性を有し、配向を阻害しないことが好ましい。
【0132】
重合開始剤としては、熱重合開始剤および光重合開始剤のいずれを用いてもよい。光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、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3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。
【0133】
配向制御剤としては、例えば、特開2002−37777号公報等に記載のオニウム塩、特開2005−196015号公報もしくは特開2005−196015号公報に記載のオニウム塩、カルボキシル基やスルホ基等を有する共重合成分を含有した含フッ素ポリマー等が挙げられる。
【0134】
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性もしくはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶性化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0020]記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、液晶性化合物に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。
【0135】
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特にフッ素系化合物が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報の段落番号[0028]〜[0056]記載の化合物が挙げられる。
【0136】
塗布液を増粘する目的でポリマーを添加することもできる。このようなポリマーの例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、特開2000−155216号公報の段落番号[0178]記載のものが挙げられる。液晶性化合物の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、液晶性化合物に対して0.1〜10質量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜8質量%の範囲にあることがより好ましい。
【0137】
さらに、本発明の組成物には、配向膜との密着性を向上せしめるような添加剤を加えてもよい。このような添加剤としては、配向膜上の水酸基と強く相互作用相互作用し、かつ、液晶性化合物の重合性基とも反応するものが好ましい。
【0138】
配向膜との密着性を向上せしめるような添加剤(密着改良添加剤)として特に好ましいのは、下記式(III)で表される化合物である。
【0139】
【化59】

(式(III)中、Tは二価の連結基を表し、Zは重合性基を有する置換基を表し、Qは配向膜に吸着して結合が可能な基を表す。)
【0140】
Tは、単結合、または、−O−、−CO−、−NH−、−CO−NH−、−COO−、−O−COO−、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアリーレン基および置換もしくは無置換のヘテロアリール基ならびにそれらの組み合わせから選ばれることが好ましく、置換もしくは無置換のアリーレン基であることがより好ましい。
【0141】
Zは、下記式(III)で表される基またはオキシラニル部分もしくはオキセタン部分を有する基であることが好ましい。
【0142】
式(III)
【化60】

式(III)中、R303は水素原子またはメチル基であり、水素原子が好ましい。L301は、単結合または−O−、−CO−、−NH−、−CO−NH−、−COO−、−O−COO−、置換もしくは無置換のアルキレン基、置換もしくは無置換のアリーレン基および置換もしくは無置換のヘテロ環基、ならびに、それらの組み合わせから選ばれる二価の連結基であり、単結合、−CO−NH−または−COO−が好ましく、単結合または−CO−NH−がより好ましい。
【0143】
Zとして、具体的には、アクリレート基、メタクリレート基、スチリル基、ビニルケトン基、ブタジエン基、ビニルエーテル基、オキシラニル基、アジリジニル基またはオキセタン基が好ましく、(メタ)アクリレート基、スチリル基、オキシラニル基またはオキセタン基がより好ましく、(メタ)アクリレート基またはスチリル基がさらに好ましい。
【0144】
Qは、配向膜のヒドロキシル基と結合できる基が好ましい。Qとして好ましくは、−SiX303(X303はハロゲン原子またはアルコキシ基)、アルデヒド基、エステル、カルボキシル基、イソシアネート、ボロン酸、またはボロン酸エステルある。
【0145】
式(III)はより好ましくは、式(IV)で表される化合物である。
【化61】

(式(IV)中、R301およびR302は、それぞれ独立に、水素原子、置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基、置換若しくは無置換のアリール基、または、置換若しくは無置換のヘテロアリール基を表し、置換若しくは無置換のアルキレン連結基または置換若しくは無置換のアリール連結基、あるいは、これらの組み合わせからなる連結基を介して連結してもよい。Tは二価の連結基を表し、Zは重合性基を有する置換基を表す。)
式(IV)中、R301とR302は結合して環を形成してもよい。
【0146】
302およびR302における、脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基またはヘテロアリール基が好ましい例として挙げられる。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−アダマンチル基、2−ノルボルニル基等の直鎖状、分枝状、または環状のアルキル基が好ましい。
アルケニル基としては、ビニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1−メチル−1−プロペニル基、1−シクロペンテニル基、1−シクロヘキセニル基等の直鎖状、分枝状、または環状のアルケニル基が好ましい。
【0147】
アルキニル基としては、エチニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基、1−オクチニル基等が好ましい。
アリール基としては、1〜4個のベンゼン環が縮合環を形成したもの、ベンゼン環と不飽和五員環とが縮合環を形成したものを挙げることができ、具体例としてはフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、インデニル基、アセナブテニル基、フルオレニル基、ピレニル基等が挙げられる。
【0148】
ヘテロアリール基は、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選ばれるヘテロ原子を1個以上含むヘテロアリール基が好ましく、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選ばれるヘテロ原子を1個以上含む複素芳香環上の水素原子を1個除し、ヘテロアリール基としたものがより好ましい。窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選ばれるヘテロ原子を1個以上含む複素芳香環の具体例としては、ピロール環、フラン環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、オキサジアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チアナフテン環、ジベンゾチオフェン環、インダゾールベンズイミダゾール環、アントラニル環、ベンズイソオキサゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、プリン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、キノリン環、アクリジン環、イソキノリン環、フタラジン環、キナゾリン環、キノキザリン環、ナフチリジン環、フェナントロリン環、プテリジン環等が挙げられる。
【0149】
上記の基は、任意の置換基によって1個以上置換されていてもよい。置換基としては水素を除く1価の非金属原子団を挙げることができ、ハロゲン原子(F、Br、Cl、I)、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルジチオ基、アリールジチオ基、アミノ基、N−アルキルアミノ基、N,N−ジアルキルアミノ基、N−アリールアミノ基、N,N−ジアリールアミノ基、N−アルキル−N−アリールアミノ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、N−アルキルカルバモイルオキシ基、N−アリールカルバモイルオキシ基、N,N−ジアルキルカルバモイルオキシ基、N,N−ジアリールカルバモイルオキシ基、N−アルキル−N−アリールカルバモイルオキシ基、アルキルスルホキシ基、アリールスルホキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、N−アルキルアシルアミノ基、N−アリールアシルアミノ基、ウレイド基、N'−アルキルウレイド基、N',N'−ジアルキルウレイド基、N'−アリールウレイド基、N',N'−ジアリールウレイド基、N'−アルキル−N'−アリールウレイド基、N−アルキルウレイド基、N−アリールウレイド基、N'−アルキル−N−アルキルウレイド基、N'−アルキル−N−アリールウレイド基、N',N'−ジアルキル−N−アルキルウレイド基、N',N'−ジアルキル−N−アリールウレイド基、N'−アリール−N−アルキルウレイド基、N'−アリール−N−アリールウレイド基、N',N'−ジアリール−N−アルキルウレイド基、N',N'−ジアリール−N−アリールウレイド基、N'−アルキル−N'−アリール−N−アルキルウレイド基、N'−アルキル−N'−アリール−N−アリールウレイド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリーロキシカルボニルアミノ基、N−アルキル−N−アルコキシカルボニルアミノ基、N−アルキル−N−アリーロキシカルボニルアミノ基、N−アリール−N−アルコキシカルボニルアミノ基、N−アリール−N−アリーロキシカルボニルアミノ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシル基およびその共役塩基基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、N−アルキルカルバモイル基、N,N−ジアルキルカルバモイル基、N−アリールカルバモイル基、N,N−ジアリールカルバモイル基、N−アルキル−N−アリールカルバモイル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホ基(−SO3H)およびその共役塩基基、アルコキシスルホニル基、アリーロキシスルホニル基、スルフィナモイル基、N−アルキルスルフィナモイル基、N,N−ジアルキルスルフィナモイル基、N−アリールスルフィナモイル基、N,N−ジアリールスルフィナモイル基、N−アルキル−N−アリールスルフィナモイル基、スルファモイル基、N−アルキルスルファモイル基、N,N−ジアルキルスルファモイル基、N−アリールスルファモイル基、N,N−ジアリールスルファモイル基、N−アルキル−N−アリールスルファモイル基、N−アシルスルファモイル基およびその共役塩基基、N−アルキルスルホニルスルファモイル基(−SO2NHSO2(alkyl))およびその共役塩基基、N−アリールスルホニルスルファモイル基(−SO2NHSO2(aryl))およびその共役塩基基、N−アルキルスルホニルカルバモイル基(−CONHSO2(alkyl))およびその共役塩基基、N−アリールスルホニルカルバモイル基(−CONHSO2(aryl))およびその共役塩基基、アルコキシシリル基(−Si(Oalkyl)3)、アリーロキシシリル基(−Si(Oaryl)3)、ヒドロキシシリル基(−Si(OH)3)およびその共役塩基基、ホスホノ基(−PO32)およびその共役塩基基、ジアルキルホスホノ基(−PO3(alkyl)2)、ジアリールホスホノ基(−PO3(aryl)2)、アルキルアリールホスホノ基(−PO3(alkyl)(aryl))、モノアルキルホスホノ基(−PO3H(alkyl))およびその共役塩基基、モノアリールホスホノ基(−PO3H(aryl))およびその共役塩基基、ホスホノオキシ基(−OPO32)およびその共役塩基基、ジアルキルホスホノオキシ基(−OPO3(alkyl)2)、ジアリールホスホノオキシ基(−OPO3(aryl)2)、アルキルアリールホスホノオキシ基(−OPO3(alkyl)(aryl))、モノアルキルホスホノオキシ基(−OPO3H(alkyl))およびその共役塩基基、モノアリールホスホノオキシ基(−OPO3H(aryl))およびその共役塩基基、シアノ基、ニトロ基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基が挙げられる。
また、これらの置換基は、可能であるならば置換基同士、または置換している炭化水素基と結合して環を形成してもよい。
【0150】
さらに、R301およびR302は、置換若しくは無置換のアルキレン連結基または置換若しくは無置換のアリール連結基、あるいは、これらの組み合わせからなる連結基を介してB(ホウ素)と連結してもよい。ここで、アリール連結基とは、アリール基を含む連結基のことをいい、アリーレン基を含む趣旨である。
【0151】
式(IV)中のR301およびR302として好ましくは水素原子である。
また、式(IV)中のTおよびZは、それぞれ、式(III)中のTおよびZと同義であり、好ましい範囲も同義である。
以下に式(III)で表される好ましい重合性化合物の具体例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0152】
【化62】

【0153】
塗布液中の液晶性化合物およびその他の添加剤の固形分濃度としては、0.1質量%〜60質量%が好ましく、0.5質量%〜50質量%がより好ましく、2質量%〜40質量%がさらに好ましい。また、塗布液の粘度は、0.01cp〜100cpが好ましく、0.1cp〜50cpがより好ましい。
【0154】
(1)−c 配向状態
本発明における光学異方性層は、TN(Twisted Nematic)のような液晶表示モードの位相差板として使用する場合においては、ディスコティックネマチック相がハイブリッド配向した状態を固定化することが好ましい。ここで、ハイブリッド配向とは、膜厚方向で液晶性化合物のチルト角が連続的に変化している状態を表す。
【0155】
液晶性化合物は支持体上(さらに好ましくは配向膜上)に塗布された後、例えば加熱することで液晶相を発現するため、液晶性化合物は支持体側の界面では支持体面または塗布膜界面(配向膜を設けた場合には配向膜界面)のチルト角(換言すれば支持体面の方向と液晶性化合物の円盤面方向(本発明の液晶性化合物は円盤状の形状を有する)のなす角)で配向し、空気との界面では空気界面のチルト角で配向することとなる。
本発明の式(I)で表される化合物を用いることで、光学異方性層の平均チルト角(支持体面の方向と液晶性化合物の円盤面方向のなす角)を低減する事ができ、本発明の化合物を用いない場合に比して平均チルト角で2〜45°低減する事ができる。結果として、光学異方性層の平均チルト角は(用いる液晶性化合物や支持体の性質によって異なるが)ほぼ0°(水平配向)から80°程度までの任意の値に制御する事が可能となる。
【0156】
(2)配向膜
本発明の位相差板の作製には配向膜を用いてもよい。配向膜は、化合物(好ましくはポリマー)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、またラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例えば、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。
【0157】
配向膜に使用するポリマーは、原則として、液晶性化合物を配向させる機能のある分子構造を有する。本発明では、液晶性化合物を配向させる機能に加えて、架橋性官能基(例えば、二重結合)を有する側鎖を主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性化合物を配向させる機能を有する架橋性官能基を側鎖に導入することが好ましい。配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができし、これらの組み合わせを複数使用することができる。
【0158】
ポリマーの例には、例えば特開平8−338913号公報の段落番号[0022]に記載のメタクリレート系重合体、スチレン系重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール(ポリビニルアルコール類)、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いることができる。水溶性ポリマー(例えば、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールがさらに好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。重合度が異なるポリビニルアルコールまたは変性ポリビニルアルコールを2種類併用することが特に好ましい。
【0159】
ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5000であることが好ましい。
【0160】
液晶性化合物を配向させる機能を有する側鎖は、一般に疎水性基を官能基として有する。具体的な官能基の種類は、液晶性化合物の種類および必要とする配向状態に応じて決定する。
例えば、変性ポリビニルアルコールの変性基としては、共重合変性、連鎖移動変性またはブロック重合変性により導入できる。変性基の例には、親水性基(カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、チオール基等)、炭素数10〜100の炭化水素基、フッ素原子で置換された炭化水素基、チオエーテル基、重合性基(不飽和重合性基、エポキシ基、アジリニジル基等)、アルコキシシリル基(トリアルコキシ基、ジアルコキシ基、モノアルコキシ基)等が挙げられる。これらの変性ポリビニルアルコール化合物の具体例として、例えば特開2000−155216号公報中の段落番号[0022]〜[0145]、特開2002−62426号公報中の段落番号[0018]〜[0022]に記載のもの等が挙げられる。
【0161】
架橋性官能基を有する側鎖を配向膜ポリマーの主鎖に結合させるか、あるいは、液晶性化合物を配向させる機能を有する側鎖に架橋性官能基を導入すると、配向膜のポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを共重合させることができる。その結果、多官能モノマーと多官能モノマーとの間だけではなく、配向膜ポリマーと配向膜ポリマーとの間、そして多官能モノマーと配向膜ポリマーとの間も共有結合で強固に結合される。従って、架橋性官能基を配向膜ポリマーに導入することで、位相差板の強度を著しく改善することができる。
配向膜ポリマーの架橋性官能基は、多官能モノマーと同様に、重合性基を含むことが好ましい。具体的には、例えば、特開2000−155216号公報中の段落番号[0080]〜[0100]に記載のもの等が挙げられる。
【0162】
配向膜ポリマーは、上記の架橋性官能基とは別に、架橋剤を用いて架橋させることもできる。
架橋剤としては、アルデヒド、N−メチロール化合物、ジオキサン誘導体、カルボキシル基を活性化することにより作用する化合物、活性ビニル化合物、活性ハロゲン化合物、イソオキサゾールおよびジアルデヒド澱粉が含まれる。2種類以上の架橋剤を併用してもよい。具体的には、例えば、特開2002−62426号公報中の段落番号[0023]〜[0024]に記載の化合物等が挙げられる。反応活性の高いアルデヒド、特にグルタルアルデヒドが好ましい。
【0163】
架橋剤の添加量は、ポリマーに対して0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がより好ましい。配向膜に残存する未反応の架橋剤の量は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。このように調節することで、配向膜を液晶表示装置に長期使用、または、高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、レチキュレーション発生のない充分な耐久性が得られる。
【0164】
配向膜は、基本的に、配向膜形成材料である上記ポリマー、架橋剤を含む透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥して架橋させ、必要であればラビング処理することにより形成することができる。架橋反応は、前記のように、透明支持体上に塗布した後、任意の時期に行なってよい。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向膜形成材料として用いる場合には、塗布液は消泡作用のある有機溶媒(例えば、メタノール)と水の混合溶媒とすることが好ましい。その比率は質量比で、水:メタノールが0より大きく99以下:100未満1以上が好ましく、0より大きく91以下:100未満9以上であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、配向膜、さらには光学異方層の層表面の欠陥が著しく減少する。
【0165】
配向膜形成時に利用する塗布方法は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、ロッドコーティング法またはロールコーティング法が好ましい。特にロッドコーティング法が好ましい。また、乾燥後の膜厚は0.1〜10μmが好ましい。加熱乾燥は、20℃〜110℃で行なうことが好ましい。充分な架橋を形成するためには60℃〜100℃がより好ましく、80℃〜100℃がさらに好ましい。乾燥時間は、通常、1分〜36時間で行なうことができるが、好ましくは1分〜30分である。pHも、使用する架橋剤に最適な値に設定することが好ましい。特に、グルタルアルデヒドを使用した場合は、pH4.5〜5.5であることが好ましく、5がさらに好ましい。
【0166】
配向膜は、透明支持体上または上記下塗層上に設けられる。配向膜は、上記のようにポリマー層を架橋したのち、必要であれば表面をラビング処理することにより得ることができる。
【0167】
前記ラビング処理は、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用することができる。即ち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さおよび太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
【0168】
配向膜上で液晶性化合物を配向させた後、必要に応じて、配向膜ポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを反応させるか、あるいは、架橋剤を用いて配向膜ポリマーを架橋させてもよい。配向膜の膜厚は、0.1〜10μmの範囲にあることが好ましい。前記配向膜用ポリマーを溶媒に溶解して調製した塗布液を、支持体表面に塗布し、25℃〜140℃で塗布液中に含まれる溶媒を乾燥除去することで作製することができる。また、可能であれば蒸着によって形成することもできるが、塗布による形成がより好ましい。このようにして形成された配向膜の厚さは、0.01〜5μmであることが好ましく、0.05〜2μmであることがさらに好ましい。
【0169】
配向膜形成用塗布液の調製に用いられる溶媒としては、例えば、水、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール等)、アミド類(例えば、N,N−ジメチルホルムアミド等)、アセトニトリル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル等が挙げられるが、好ましくは、水、アルコール類およびこれらの混合溶媒である。前記塗布液中の配向膜用ポリマーの濃度は、0.1質量%〜40質量%であるのが好ましく、0.5質量%〜20質量%であるのがより好ましく、2質量%〜10質量%であるのがさらに好ましい。前記塗布液の粘度は、0.1cp〜100cpであるのが好ましく、0.5cp〜50cpであるのがより好ましい。
【0170】
前記塗布液中には、前記配向膜用ポリマー以外にも、適宜添加剤を添加してもよい。例えば、前記配向膜用ポリマーが水溶性の溶媒に溶解し難い場合は、塩基性化合物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、トリエチルアミンなど)や、酸性化合物(例えば、塩酸、酢酸、コハク酸等)を添加して溶解を促進してもよい。
【0171】
上記方法によって形成された配向膜は、その表面がラビング処理され、液晶配向性が付与されているものが好ましい。ラビング処理としてはポリマー塗布層の表面を、紙や布で一定方向(通常は長手方向)に、数回こすることにより実施することができる。また、ラビング以外の方法としては、電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により液晶配向性を付与することもできる。液晶配向性を付与する方法としては、ポリマーのラビング処理により形成する配向膜が特に好ましい。
【0172】
(3)支持体
位相差板は、支持体を有していてもよく、該支持体は、透明支持体であるのが好ましい。前記支持体は、主に、光学的等方性で、光透過率が80%以上であれば、特に材料の制限はないが、ポリマーフィルムが好ましい。ポリマーの具体例として、セルロースエステル類(例えば、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート)、ノルボルネン系ポリマー、ポリ(メタ)アクリレートエステル類のフィルムなどを挙げることができ、多くの市販のポリマーを好適に用いることが可能である。このうち、光学性能の観点からセルロースエステル類が好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルがさらに好ましい。低級脂肪酸とは、炭素数が6以下脂肪酸で、炭素数は、2、3、4であることが好ましい。具体的には、セルロースアセテート、セルロースプロピオネートまたはセルロースブチレートが挙げられる。この中でも、セルローストリアセテートが特に好ましい。セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いてもよい。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、例えば、国際公開WO00/26705パンフレットに記載のように、分子を修飾することで該分子の発現性を低下させたものを用いることもできる。
【0173】
以下、支持体として好ましく使用されるセルロースエステルについて詳述する。
セルロースエステルとしては、酢化度が55.0〜62.5%であるセルロースアセテートを使用することが好ましい。特に酢化度が57.0〜62.0%であることが好ましい。酢化度とは、セルロース単位質量当たりの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ASTM:D−817−91(セルロースアセテート等の試験法)におけるアセチル化度の測定および計算に従う。セルロースエステルの粘度平均重合度(DP)は、250以上であることが好ましく、290以上であることがさらに好ましい。また、本発明に使用するセルロースエステルは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるMw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)の分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値としては、1.0〜1.7であることが好ましく、1.3〜1.65であることがさらに好ましく、1.4〜1.6であることが最も好ましい。
セルロースエステルでは、セルロースの2位、3位、6位の水酸基が全体の置換度の1/3ずつに均等に分配されるわけではなく、6位の水酸基の置換度が小さくなる傾向がある。セルロースの6位水酸基の置換度が、2位、3位に比べて多いほうが好ましい。全体の置換度に対して6位の水酸基が30%〜40%で、アシル基で置換されていることが好ましく、さらには31%以上、特に32%以上であることが好ましい。6位の置換度は、0.88以上であることが好ましい。6位水酸基は、アセチル基以外に炭素数3以上のアシル基(例えば、プロピオニル基、ブチリル基、バレロイル基、ベンゾイル基、アクリロイル基)で置換されていてもよい。各位置の置換度の測定は、NMRによって求めることができる。6位水酸基の置換度が高いセルロースエステルは、特開平11−5851号公報の段落番号0043〜0044に記載の合成例1、段落番号0048〜0049に記載の合成例2、段落番号0051〜0052に記載の合成例3の方法を参照して合成することができる。
【0174】
支持体として用いるポリマーフィルム、特に、セルロースアセテートフィルムは、レターデーション値を調整するために、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物をレターデーション上昇剤として使用してもよい。このようなレターデーション上昇剤を使用する場合、レターデーション上昇剤は、セルロースアセテート100質量部に対して、0.01〜20質量部の範囲で使用することが好ましく、0.05〜15質量部の範囲で使用することがより好ましく、0.1〜10質量部の範囲で使用することがさらに好ましい。さらに、レターデーション上昇剤として、2種類以上の芳香族化合物を併用してもよい。
ここでいう芳香族化合物の芳香族環には、芳香族炭化水素環の他、芳香族性ヘテロ環を含む趣旨である。
【0175】
芳香族炭化水素環は、6員環(すなわち、ベンゼン環)であることが特に好ましい。芳香族性ヘテロ環は一般に、不飽和ヘテロ環である。芳香族性ヘテロ環は、5員環、6員環または7員環であることが好ましく、5員環または6員環であることがさらに好ましい。芳香族性ヘテロ環は一般に、最多の二重結合を有する。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましく、窒素原子が特に好ましい。芳香族性ヘテロ環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラザン環、トリアゾール環、ピラン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環および1,3,5−トリアジン環が含まれる。芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環および1,3,5−トリアジン環が好ましく、ベンゼン環および1,3,5−トリアジン環がさらに好ましい。芳香族化合物は、少なくとも一つの1,3,5−トリアジン環を有することが特に好ましい。
【0176】
芳香族化合物が有する芳香族環の数は、2〜20であることが好ましく、2〜12であることがより好ましく、2〜8であることがさらに好ましく、2〜6であることが最も好ましい。二つの芳香族環の結合関係は、(a)縮合環を形成する場合、(b)単結合で直結する場合および(c)連結基を介して結合する場合に分類できる(芳香族環のため、スピロ結合は形成できない)。結合関係は、(a)〜(c)のいずれでもよい。このようなレターデーション上昇剤については国際公開WO01/88574号パンフレット、国際公開WO00/2619号パンフレット、特開2000−111914号公報、特開2000−275434号公報、特開2002−363343号公報等に記載されている。
【0177】
セルロースアセテートフィルムは、調製されたセルロースアセテート溶液(ドープ)から、ソルベントキャスト法により製造することが好ましい。ドープには、前記のレターデーション上昇剤を添加してもよい。ドープは、ドラムまたはバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフィルムを形成する。流延前のドープは、固形分量が18〜35%となるように濃度を調整することが好ましい。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。ソルベントキャスト法における流延および乾燥方法については、米国特許第2336310号、同2367603号、同2492078号、同2492977号、同2492978号、同2607704号、同2739069号、同2739070号、英国特許第640731号、同736892号の各明細書、特公昭45−4554号、特公昭49−5614号、特開昭60−176834号、特開昭60−203430号、特開昭62−115035号の各公報に記載がある。ドープは、表面温度が10℃以下のドラムまたはバンド上に流延することが好ましい。流延してから2秒以上風に当てて乾燥することが好ましい。得られたフィルムをドラムまたはバンドから剥ぎ取り、さらに100〜160℃まで逐次温度を変えた高温風で乾燥して残留溶剤を蒸発させることもできる。以上の方法は、特公平5−17844号公報に記載がある。この方法によると、流延から剥ぎ取りまでの時間を短縮することが可能である。この方法を実施するためには、流延時のドラムまたはバンドの表面温度においてドープがゲル化することが必要である。
【0178】
ドープは、原料フレークをハロゲン化炭化水素類(ジクロロメタン等)、アルコール類(メタノール、エタノール、ブタノール等)、エステル類(蟻酸メチル、酢酸メチル等)、エーテル類(ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル等)等の溶剤にて溶解する。セルロースアシレートを溶解するための溶剤としては、ジクロロメタンが代表的である。しかし、地球環境や作業環境の観点では、溶剤はジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素を実質的に含まないことが好ましい。「実質的に含まない」とは、有機溶剤中のハロゲン化炭化水素の割合が5質量%未満(好ましくは2質量%未満)であることを意味する。
ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素を実質的に含まないセルロースアシレートフィルムおよびその製造法については発明協会公開技報(公技番号2001−1745、2001年3月15日発行、以下公開技報2001−1745号と略す)に記載されている。
【0179】
調製したセルロースアセテート溶液(ドープ)を用いて、ドープを2層以上流延することによりフィルム化することもできる。ドープは、ドラムまたはバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフィルムを形成する。流延前のドープは、固形分量が10〜40%となるように濃度を調整することが好ましい。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。複数のセルロースアセテート溶液を流延する場合、支持体の進行方向に間隔をおいて設けた複数の流延口からセルロースアセテートを含む溶液をそれぞれ流延させて、それらを積層させながらフィルムを作製してもよい。例えば、特開昭61−158414号、特開平1−122419号、および特開平11−198285号の各公報に記載の方法を用いることができる。また、2つの流延口からセルロースアセテート溶液を流延することによりフィルム化してもよい。例えば、特公昭60−27562号、特開昭61−94724号、特開昭61−947245号、特開昭61−104813号、特開昭61−158413号、および特開平6−134933号の各公報に記載の方法を用いることができる。また、特開昭56−162617号公報に記載の、高粘度セルロースアセテート溶液の流れを低粘度のセルロースアセテート溶液で包み込み、高粘度および低粘度のセルロースアセテート溶液を同時に押出すセルロースアセテートフィルムの流延方法を用いてもよい。
【0180】
セルロースアセテートフィルムは、さらに延伸処理によりレターデーション値を調整することができる。延伸倍率は、0〜100%の範囲にあることが好ましい。本発明で用いるセルロースアセテートフィルムを延伸する場合には、テンター延伸が好ましく使用され、遅相軸を高精度に制御するために、左右のテンタークリップ速度、離脱タイミング等の差をできる限り小さくすることが好ましい。
【0181】
セルロースエステルフィルムには、機械的物性を改良するため、または乾燥速度を向上するために、可塑剤を添加することができる。可塑剤としては、リン酸エステルまたはカルボン酸エステルが用いられる。リン酸エステルの例には、トリフェニルホスフェート(TPP)およびトリクレジルホスフェート(TCP)が含まれる。カルボン酸エステルとしては、フタル酸エステルおよびクエン酸エステルが代表的である。フタル酸エステルの例には、ジメチルフタレート(DMP)、ジエチルフタレート(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DOP)、ジフェニルフタレート(DPP)およびジ−2−エチルヘキシルフタレート(DEHP)が含まれる。クエン酸エステルの例には、o−アセチルクエン酸トリエチル(OACTE)およびo−アセチルクエン酸、トリブチル(OACTB)が含まれる。その他のカルボン酸エステルの例には、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル、種々のトリメリット酸エステルが含まれる。フタル酸エステル系可塑剤(DMP、DEP、DBP、DOP、DPP、DEHP)が好ましく用いられる。DEPおよびDPPが特に好ましい。可塑剤の添加量は、セルロースエステルの量の0.1〜25質量%であることが好ましく、1〜20質量%であることがさらに好ましく、3〜15質量%であることが特に好ましい。
【0182】
セルロースエステルフィルムには、劣化防止剤(例えば、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン類)や紫外線防止剤を添加してもよい。劣化防止剤については、特開平3−199201号、特開平35−1907073号、特開平35−194789号、特開平35−271471号、特開平36−107854号の各公報に記載がある。
劣化防止剤の添加量は、調製する溶液(ドープ)の0.01〜1質量%であることが好ましく、0.01〜0.2質量%であることがさらに好ましい。添加量を0.01質量%以上とすることにより、劣化防止効果がより高くすることができる。添加量を1質量%以下とすることにより、フィルム表面への劣化防止剤のブリードアウト(滲み出し)をより効果的に抑止できる。特に好ましい劣化防止剤の例としては、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を挙げることができる。紫外線防止剤については、特開平7−11056号公報に記載がある。
【0183】
セルロースアセテートフィルムは、表面処理を施すことが好ましい。具体的方法としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理または紫外線照射処理が挙げられる。また、特開平7−333433号公報に記載のように、下塗り層を設けることも好ましく利用される。フィルムの平面性を保持する観点から、これら処理においてセルロースアセテートフィルムの温度をTg(ガラス転移温度)以下、具体的には150℃以下とすることが好ましい。
【0184】
セルロースアセテートフィルムの表面処理は、配向膜などとの接着性の観点から、酸処理またはアルカリ処理、すなわちセルロースアセテートに対するケン化処理を実施することが特に好ましい。
以下、アルカリ鹸化処理を例に、具体的に説明する。
アルカリ鹸化処理は、フィルム表面をアルカリ溶液に浸漬した後、酸性溶液で中和し、水洗して乾燥するサイクルで行われることが好ましい。アルカリ溶液としては、水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液が挙げられる。水酸化イオンの規定濃度は、0.1〜3.0Nの範囲にあることが好ましく、0.5〜2.0Nの範囲にあることがさらに好ましい。アルカリ溶液温度は、室温(例えば、18℃)〜90℃の範囲にあることが好ましく、40〜70℃の範囲にあることがさらに好ましい。
【0185】
また、セルロースアセテートフィルムの表面エネルギーは、55mN/m以上であることが好ましく、60〜75mN/mの範囲にあることがさらに好ましい。
セルロースアセテートフィルムの厚さは、5〜500μmの範囲が好ましく、20〜250μmの範囲がより好ましく、30〜180μmの範囲がさらに好ましく、30〜110μmの範囲が最も好ましい。
【0186】
位相差板は、偏光膜と組み合わせて楕円偏光板の用途に供することができる。さらに、透過型、反射型、および半透過型液晶表示装置に、偏光膜と組み合わせて適用することにより、視野角の拡大に寄与する。以下に、位相差板を利用した楕円偏光板および液晶表示装置について説明する。
【0187】
[楕円偏光板]
位相差板と偏光膜を積層することによって楕円偏光板を作製することができる。位相差板を利用することにより、液晶表示装置の視野角を拡大し得る楕円偏光板を提供することができる。前記偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造される。偏光膜の偏光軸は、フィルムの延伸方向に垂直な方向に相当する。
【0188】
偏光膜は、位相差板の光学異方性層側に積層する。偏光膜の位相差板を積層した側と反対側の面に保護膜を形成することが好ましい。保護膜は、光透過率が80%以上の透明保護膜であることが好ましい。透明保護膜としては、一般にセルロースエステルフィルム、好ましくはトリアセチルセルロースフィルムが用いられる。セルロースエステルフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。保護膜の厚さは、20〜500μmであることが好ましく、50〜200μmであることがさらに好ましい。
【0189】
[液晶表示装置]
本発明の位相差板は、液晶表示装置の視野角の拡大に寄与する。液晶表示装置は、通常、液晶セル、偏光素子および位相差板(光学補償シート)を有する。前記偏光素子は、一般に偏光膜と保護膜からなり、偏光膜と保護膜については、上記楕円偏光で説明したものを用いることができる。TNモードの液晶セル用位相差板(光学補償シート)は、特開平6−214116号公報、米国特許第5583679号、米国特許第5646703号、ドイツ特許公報3911620A1号の各明細書に記載がある。また、IPSモードまたはFDCモードの液晶セル用位相差板は、特開平10−54982号公報に記載がある。さらに、OCBモードまたはHANモードの液晶セル用位相差板は、米国特許第5805253号明細書および国際公開WO96/37804号パンフレットに記載がある。さらにまた、STNモードの液晶セル用位相差板は、特開平9−26572号公報に記載がある。そして、VAモードの液晶セル用位相差板は、特許登録第2866372号公報に記載がある。
【0190】
本発明において、前記記載の公報を参考にして各種のモードの液晶セル用位相差板(光学補償シート)を作製することができる。位相差板は、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−PDane Switching)、FDC(FerroeDectric Diquid CrystaD)、OCB(OpticaDDy Compensatory Bend)、STN(Super Twisted Nematic)、VA(VerticaDDy ADigned)およびHAN(Hybrid ADigned Nematic)モードのような様々な表示モードの液晶表示装置に用いることができる。位相差板は、TN(Twisted Nematic)、OCB(OpticaDDy Compensatory Bend)モードの液晶表示装置の光学補償に特に効果がある。
【実施例】
【0191】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、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。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
【0192】
合成例1 [D3−10の合成]
下記スキームに従って合成した。
【0193】
【化63】

【0194】
(D3−10Aの合成)
3−シアノ安息香酸クロライド2.5gをテトラヒドロフラン(THF)20mlに溶解させ、3−クロロ−1−プロパノール1.3ml、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)3.0mlを添加後、室温で1時間撹拌した。反応液に水を加えて酢酸エチルで抽出し、有機層を減圧濃縮した。残渣をメタノール(MeOH)100mlに溶解させ、50%ヒドロキシルアミン溶液2.8mlを添加後、40℃で1時間撹拌した。冷却後、反応液に水を加え、析出した結晶を濾別、乾燥し、D3−10Aを3.4g得た。
【0195】
(D3−10Bの合成)
D3−10A3.4gをジメチルアセトアミド(DMAc)10mlに溶解させ、ピリジン1.2ml、トリメシン酸クロライド1.2gを添加後、120℃で1時間撹拌した。冷却後、メタノールを添加し、析出した結晶を濾取、乾燥し、D3−10Bを3.9g得た。
【0196】
(D3−10の合成)
3.9gのD3−10Bをジメチルアセトアミド50mlに溶解させ、炭酸カリウム3.7g、ヨウ化ナトリウム2.0g、アクリル酸1.9mlを添加後、100℃で3時間撹拌した。反応液に水を加え、析出した結晶をろ過により濾取した。カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、D3−10を3.0g得た。得られたD3−10のNMRスペクトルは以下の通りであった。
【0197】
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):2.30(6H、quint)、4.40(6H、t)、4.55(6H、t)、5.85(3H、dd)、6.15(3H、dd)、6.45(3H、dd)、7.65(3H、t)、8.25(3H、d)、8.45(3H、d)、8.90(3H、s)、9.30(3H、s)。
【0198】
得られたD3−10の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき115℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、178℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、D3−10は115℃から178℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分った。
【0199】
合成例2 [D3−12の合成]
合成例1の3−クロロ−1−プロパノールを5−クロロ−1−ペンタノールに変え、後は合成例1と同様の方法で合成を行い、D3−12を3.5g得た。得られたD3−12のNMRスペクトルは以下の通りであった。
【0200】
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):1.60(6H、m)、1.80−1.90(12H、m)、4.25(6H、t)、4.45(6H、t)、5.80(3H、dd)、6.15(3H、dd)、6.40(3H、dd)、7.65(3H、t)、8.25(3H、d)、8.45(3H、d)、8.90(3H、s)、9.30(3H、s)
【0201】
得られたD3−12の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき86℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、142℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、D3−12は86℃から142℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分った。
【0202】
合成例3 [A−224の合成]
下記スキームに従って合成した。
【化64】

【0203】
(A−224Aの合成)
3−シアノ安息香酸クロライド2.5gをテトラヒドロフラン(THF)20mlに溶解させ、5−クロロ−1−ペンタノール1.9g、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)3.0mlを添加後、室温で1時間撹拌した。反応液に水を加えて酢酸エチルで抽出し、有機層を減圧濃縮した。残渣をメタノール(MeOH)100mlに溶解させ、50%ヒドロキシルアミン溶液2.8mlを添加後、40℃で1時間撹拌した。冷却後、反応液に水を加え、析出した結晶を濾別、乾燥し、A−224Aを3.8g得た。
【0204】
(A−224Bの合成)
A−224A2.8gをジメチルアセトアミド(DMAc)10mlに溶解させ、ピリジン0.8ml、イソフタロイルクロライド0.8gを添加後、120℃で1時間撹拌した。冷却後、メタノールを添加し、析出した結晶を濾取、乾燥し、A−224Bを2.1g得た。
【0205】
(A−224の合成)
2.1gのA−224Bをジメチルアセトアミド30mlに溶解させ、炭酸カリウム2.7g、ヨウ化ナトリウム2.9g、アクリル酸1.3mlを添加後、100℃で3時間撹拌した。反応液に水を加え、析出した結晶をろ過により濾取した。カラムクロマトグラフィーにより精製を行い、A−224を1.8g得た。得られたA−224のNMRスペクトルは以下の通りであった。
【0206】
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
1.60(4H、m)、1.80−1.90(8H、m)、4.20(4H、t)、4.45(4H、t)、5.80(2H、dd)、6.15(2H、dd)、6.40(2H、dd)、7.65(2H、t)、7.80(1H、t)、8.25(2H、d)、8.40(2H、d)、8.50(2H、d)、8.90(2H、s)、9.10(1H、s)
【0207】
得られたA−224の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき72℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、75℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、A−224は72℃から75℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
【0208】
合成例4 [A−223の合成]
合成例3の5−クロロ−1−ペンタノールを4−クロロ−1−ブタノールに変え、後は実施例1と同様の方法で合成を行い、A−223を2.0g得た。得られたA−223のNMRスペクトルは以下の通りであった。
【0209】
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
1.85−2.00(8H、m)、4.30(4H、t)、4.45(4H、t)、5.85(2H、dd)、6.15(2H、dd)、6.40(2H、dd)、7.65(2H、t)、7.80(1H、t)、8.25(2H、d)、8.40(2H、d)、8.50(2H、d)、8.90(2H、s)、9.10(1H、s)
【0210】
得られたA−223の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき74℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、90℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、A−223は74℃から90℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
【0211】
合成例5 [A−222の合成]
合成例3の5−クロロ−1−ペンタノールを3−クロロ−1−プロパノールに変え、後は実施例1と同様の方法で合成を行い、A−222を1.2g得た。得られたA−222のNMRスペクトルは以下の通りであった。
【0212】
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
2.20(4H、quint)、4.40(4H、t)、4.50(4H、t)、5.80(2H、dd)、6.10(2H、dd)、6.40(2H、dd)7.65(2H、t)、7.80(1H、t)、8.20(2H、d)、8.40(2H、d)、8.45(2H、d)、8.85(2H、s)、9.10(1H、s)
【0213】
得られたA−222の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき94℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、97℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、A−222は94℃から97℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
【0214】
実施例6 [A−221の合成]
合成例3の5−クロロ−1−ペンタノールを2−クロロエタノールに変え、後は実施例1と同様の方法で合成を行い、A−221を0.8g得た。得られたA−221のNMRスペクトルは以下の通りであった。
【0215】
1H−NMR(溶媒:CDCl3、基準:テトラメチルシラン)δ(ppm):
4.55(4H、t)、4.65(4H、t)、5.85(2H、dd)、6.15(2H、dd)、6.50(2H、dd)、7.65(2H、t)、7.80(1H、t)、8.20(2H、d)、8.40(2H、d)、8.45(2H、d)、8.85(2H、s)、9.10(1H、s)
【0216】
得られたA−221の相転移温度を偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって行ったところ、温度を上げていき90℃付近で結晶相からディスコティックネマチック液晶相に変わり、112℃を超えると等方性液体相に変わった。すなわち、A−221は90℃から112℃の間でディスコティックネマチック液晶相を呈することが分かった。
【0217】
[実施例1:本発明の組成物(LM−1)の調製]
下記組成の割合で、式(DI)で表される化合物(D3−12)、式(I)で表される化合物(A−224)、光重合開始剤としてイルガキュア907(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株))、光増感剤としてジエチルチオキサントンをそれぞれ秤量し、メチルエチルケトンに溶解することによって、組成物(LM−1)を調製した。
【0218】
組成物(LM−1)の組成
・式(DI)で表される化合物:D3−12 80質量部
・式(I)で表される化合物:A−224 20質量部
・イルガキュア907(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)) 3.0質量部
・ジエチルチオキサントン 1.0質量部
・メチルエチルケトン 250質量部
【0219】
[実施例2:本発明の組成物(LM−2〜LM−4)の調製]
実施例1における液晶性化合物D3−12および本発明の化合物A−224の組成を下記表1に記載の比率にそれぞれ変更した以外は、実施例1の組成物(LM−1)と全て同様にして、本発明の組成物(LM−2)〜(LM−4)を調製した。
【0220】
[比較例1:比較用組成物(LH−1)の調製]
実施例1において、本発明の化合物A−224を添加しなかった以外は、全て同様にして、比較用組成物(LH−1)を調製した。
【0221】
【表1】

【0222】
[実施例3:本発明の位相差板(RM−1)の作製]
(透明支持体の作製)
下記の成分をミキシングタンクに投入し、加熱攪拌して、セルロースアセテート溶液(以下、ドープと呼ぶことがある)を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアセテート溶液組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート 6.5質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート 5.2質量部
下記のレターデーション上昇剤(1) 0.1質量部
下記のレターデーション上昇剤(2) 0.2質量部
メチレンクロライド 310.25質量部
メタノール 54.75質量部
1−ブタノール 10.95質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
【0223】
【化65】

【0224】
【化66】

【0225】
得られたドープを流延口から0℃に冷却したドラム上に流延した。溶媒含有率70質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をピンテンターで固定し、溶媒含有率が3〜5質量%の領域で、幅方向の延伸率が3%となる間隔を保ちつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、120℃を越える領域で機械方向の延伸率が実質0%、幅方向の延伸率と機械方向の延伸率との比が0.75となるように調整して、厚さ100μmのセルロースアセテートフィルムを作製した。作製したフィルムのレターデーション値を波長632.8nmで測定したところ、厚み方向のレターデーション値が40nm、面内のレターデーション値が4nmであった。作製したセルロースアセテートフィルムを透明支持体として用いた。
【0226】
(第1下塗り層の形成)
上記透明支持体の上に、下記の組成の塗布液を28mD/m2塗布し、乾燥して、第1下塗り層を形成した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
第1下塗り層塗布液組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
ゼラチン 5.44質量部
ホルムアルデヒド 1.38質量部
サリチル酸 1.62質量部
アセトン 391質量部
メタノール 158質量部
メチレンクロライド 406質量部
水 12質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
【0227】
(第2下塗り層の形成)
第1下塗り層の上に、下記の組成の塗布液を7mD/m2塗布し、乾燥して、第2下塗り層を形成した。
【0228】
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
第2下塗り層塗布液組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のアニオン性ポリマー 0.77質量部
クエン酸モノエチルエステル 10.1質量部
アセトン 200質量部
メタノール 877質量部
水 40.5質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
【0229】
【化67】

【0230】
(バック層の形成)
透明支持体の反対側の面に、下記の組成の塗布液を25mD/m2塗布し、乾燥して、バック層を形成した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
バック層塗布液組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――
酢化度55%のセルロースジアセテート 6.56質量部
シリカ系マット剤(平均粒子サイズ:1μm) 0.65質量部
アセトン 679質量部
メタノール 104質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
【0231】
(配向膜の形成)
下記変性ポリビニルアルコールとグルタルアルデヒド(変性ポリビニルアルコールの5質量%)とを、メタノール/水の混合溶媒(容積比=20/80)に溶解して、5質量%の溶液を調製した。
【0232】
【化68】

※添え字はmol分率を表す
【0233】
この溶液を、第2下塗り層の上に塗布し、100℃の温風で120秒間乾燥した後、ラビング処理を行って配向膜を形成した。得られた配向膜の膜厚は0.5μmであった。配向膜のラビング方向は、透明支持体の流延方向と平行であった。
【0234】
(光学異方性層の形成)
前記で作製した配向膜のラビング処理面上に、実施例1で調製した組成物(LM−1)の塗布液を、ワイヤーバーを用いて塗布した。上記の光学異方性層を塗布したフィルムを、113℃の恒温槽中にて配向させ、そのまま200mJ/cm2の紫外線を照射して光学異方性層の配向状態を固定した。室温まで放冷して、本発明の位相差板(RM−1)を作製した。形成した光学異方性層の厚さは約0.5μmであった。
【0235】
[実施例4:本発明の位相差板(RM−2〜RM−4)の作製]
実施例3において、組成物(LM−1)を、組成物(LM−2)〜(LM−4)に変更し、該組成物を塗布したフィルムを配向させる温度を表2のようにそれぞれ変更した以外は全て同様にして、位相差板(RM−2)〜(RM−4)を作製した。
【0236】
[比較例2:比較用位相差板(RH−1)の作製]
実施例3において、組成物(LM−1)を、組成物(LH−1)に変更し、該組成物を塗布したフィルムを配向させる温度を表2のようにそれぞれ変更した以外は全て同様にして、位相差板(RH−1)を作製した。
【0237】
【表2】

【0238】
[実施例5:位相差板の評価]
(Re、Rthの測定)
Re(589nm)、Rth(589nm)はそれぞれ、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。実施例3、4および比較例2で得られた位相差板のRe(589nm)は、KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)を用い波長589nmの光をフィルム法線方向に入射させて測定した。また、Rth(589nm)については、上記段落番号0011に記載の方法により、KOBRA 21ADHを用いて算出した。
【0239】
(平均チルト角の測定)
上記の光学異方性層のレターデーション値の角度依存性の計算が測定値に一致するように、光学異方性層の一方の面におけるチルト角θ1および他方の面のチルト角θ2を変数としてフィッティングを行い、θ1およびθ2を算出した。
この値の平均値((θ1+θ2)/2)から平均チルト角を求めた。
【0240】
また、実施例3、4および比較例2で得られた位相差板の断面の超薄切片を、マイクロトームを用いて作製し、その切片を偏光顕微鏡で観察した。本発明の位相差板RM−1〜RM−4および比較例2のRH−1の光学異方性層がハイブリッド配向していることが確認できた。
【0241】
【表3】

【0242】
表3の結果から、本発明の組成物から作製した位相差板(RM−1)〜(RM−4)は、本発明の化合物A−224を含有しないで作製した位相差板(RH−1)と比較して、平均チルト角が低い位相差板を作製できることが確認された。また、RM−4に示すように、添加量を調整することで平均チルト角を任意に制御可能であることが確認された。
これらの結果から、本発明の化合物を含有した組成物から作製した位相差板では、目的に応じて様々な平均チルト角でディスコティック液晶化合物をハイブリッド配向させた位相差板を得ることができることが確認された。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一種の液晶性化合物と、少なくとも一種の式(I)で表される化合物を含む組成物。
【化1】

(式(I)中、Arは芳香環を表し、H11およびH12は、それぞれ5員環の芳香族へテロ環を表し、Z1およびZ2はそれぞれ炭素数1〜30の置換基を表す。)
【請求項2】
前記H11およびH12が、それぞれ、1,2,4−オキサジアゾール環、1,3,4−オキサジアゾール環、1,2,4−チアジアゾール環、または1,3,4−チアジアゾール環である、請求項1に記載の組成物。
【請求項3】
前記H11およびH12が、1,2,4−オキサジアゾール環である、請求項1に記載の組成物。
【請求項4】
前記Arがベンゼン環またはナフタレン環である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項5】
前記Arがベンゼン環である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項6】
前記H11およびH12で表される芳香族ヘテロ環が、それぞれ、前記ベンゼン環の1位および3位に結合している、請求項5に記載の組成物。
【請求項7】
式(I)が、式(II)で表される、請求項1に記載の組成物。
【化2】

(式(II)中、B1、B2、B3およびB4は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、F1およびF2は、それぞれ、式(II−A)、式(II−B)または式(II−C)を表す。)
【化3】

(式(II−A)中、A11、A12、A13、A14、A15およびA16は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、X1は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L11は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L12は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q1は、重合性基または水素原子を表す。)
【化4】

(式(II−B)中、A21、A22、A23、A24、A25およびA26は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、X2は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L21は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L22は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q2は、重合性基または水素原子を表す。)
【化5】

(式(II−C)中、A31、A32、A33、A34、A35およびA36は、それぞれ、メチンまたは窒素原子を表し、X3は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L31は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L32は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q3は、重合性基または水素原子を表す。)
【請求項8】
前記液晶性化合物が、ディスコティック液晶性化合物である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項9】
前記液晶性化合物が、下記式(DI)で表される化合物である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の組成物。
【化6】

(式(DI)中、Y11、Y12、Y13は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。L1、L2、L3は、それぞれ独立に単結合または二価の連結基を表す。H1、H2、H3はそれぞれ独立に、下記式(DI−A)または下記式(DI−B)を表す。R1、R2、R3は、それぞれ独立に下記式(DI−R)を表す。)
【化7】

(式(DI−A)中、YA1、YA2は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。XAは酸素原子、硫黄原子、メチレン、またはイミノを表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。)
【化8】

(式(DI−B)中、YB1、YB2は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。XBは酸素原子、硫黄原子、メチレン、またはイミノを表す。*はL1〜L3と結合する位置を表し、**はR1〜R3と結合する位置を表す。)
【化9】

(式(DI−R)中、*は式(DI)中のH1、H2またはH3に結合する位置を表す。L41は単結合または二価の連結基を表す。n1は0〜4の整数を表す。L42は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、を表し、L43は−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q4は重合性基または水素原子を表す。)
【請求項10】
前記ディスコティック液晶性化合物が、下記式(DII)で表される化合物および/または下記式(DIII)で表される化合物である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の組成物。
【化10】

(式(DII)中、Y21、Y22、Y23はそれぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。R11、R12、R13はそれぞれ独立に下記式(DII−R)で表される。)
【化11】

(式(DII−R)中、A51およびA52は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表す。X5は酸素原子、硫黄原子、メチレン、またはイミノを表す。二価の環状基は、6員環構造を有する基である。n2は、1〜3整数を表す。L51は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−、を表し、L52は−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−、−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q5は重合性基または水素原子を表す。)
【化12】

(式(DIII)中、Y31、Y32およびY33は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表し、R21、R22およびR23は、それぞれ独立に下記式(DIII−A)、または下記式(DIII−B)、または下記式(DIII−C)を表す。)
【化13】

(式(DIII−A)中、A61、A62、A63、A64、A65、A66は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表し、X6は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L61は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L62は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q6は、重合性基または水素原子を表す。)
【化14】

(式(DIII−B)中、A71、A72、A73、A74、A75、A76は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表し、X7は、酸素原子、硫黄原子、メチレンまたはイミノを表し、L71は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L72は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q7は重合性基または水素原子を表す。)
【化15】

(式(DIII−C)中、A81、A82、A83、A84、A85、A86は、それぞれ独立にメチンまたは窒素原子を表し、X8は、酸素原子、硫黄原子、メチンまたはイミノを表し、L81は−O−、−O−CO−、−CO−O−、−O−CO−O−、−S−、−NH−、−SO2−、−CH2−、−CH=CH−または−C≡C−を表し、L82は、−O−、−S−、−C(=O)−、−SO2−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−および−C≡C−ならびにこれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表す。Q8は重合性基または水素原子を表す。)
【請求項11】
前記式(I)で表される化合物が、ディスコティック液晶性化合物である請求項1〜10のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項12】
前記液晶性化合物に対する前記式(I)で表される化合物の添加量が、質量比で30%以下である請求項1〜11のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項13】
支持体の上に、請求項1〜12のいずれか1項に記載の組成物を用いてなる光学異方性層を有する位相差板。
【請求項14】
支持体の上に、ポリビニルアルコール類を含む配向膜と、該配向膜上に設けられた、請求項1〜12のいずれか1項に記載の組成物を用いてなる光学異方性層を有する位相差板。
【請求項15】
前記光学異方性層は、ディスコティック液晶性化合物がハイブリッド配向している、請求項13または14に記載の位相差板。
【請求項16】
請求項13〜15のいずれか1項に記載の位相差板と、偏光膜とを有する楕円偏光板。
【請求項17】
請求項13〜15のいずれか1項に記載の位相差板を有する液晶表示装置。
【請求項18】
式(I)で表される化合物を含む、平均チルト角調整剤。
【化16】

(式(I)中、Arは芳香環を表し、H11およびH12は、それぞれ5員環の芳香族へテロ環を表し、Z1およびZ2はそれぞれ炭素数1〜30の置換基を表す。)

【公開番号】特開2007−271685(P2007−271685A)
【公開日】平成19年10月18日(2007.10.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−93932(P2006−93932)
【出願日】平成18年3月30日(2006.3.30)
【出願人】(306037311)富士フイルム株式会社 (25,513)
【Fターム(参考)】