説明

重合性化合物およびその重合体

【課題】室温で重合しやすい、光重合しやすい、溶剤にとけやすい、無色である、化学的に安定である、重合性の液晶化合物との相溶性がよい、支持基板に対するぬれ性がよいなどの特性において、複数の特性を充足する重合性の非液晶化合物を開発すること。
【解決手段】式(1)で表される化合物。Zは−CH−、−CO−、−(CH−CO−又は−CH=CH−CO−であり;Zは−CH−、−CO−、−CO−(CH−又は−CO−CH=CH−であり;Aは1,4−シクロへキシレン又は1,4−フェニレンであり;Xは−O−、−O−(CH−又は−O−(CH−O−であり、Xは−O−、−(CH−O−又は−O−(CH−O−であり、rは1〜20の整数であり;Pは重合性の基であり;Qはビスフェノール骨格の基である。


【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ビスフェノール骨格を有する化合物、この化合物を含有する組成物、この組成物から得られる重合体、その用途などに関する。
【背景技術】
【0002】
重合性化合物が液晶性を有するとき、この化合物を重合させることによって光学異方性を有する重合体が得られることが知られている(特許文献1)。これは、液晶分子の配向が重合によって固定されるからである。そのような化合物の例は−O−CO−CH=CHを有する液晶化合物である(特許文献2)。紫外線の照射によって室温で重合する液晶化合物も知られている(特許文献3)。このような重合性の液晶化合物は、液晶性を有しない重合性化合物と共重合させることができる。このとき、この非液晶化合物は、得られる共重合体の特性を制御する役割を有する。したがって、重合性の非液晶化合物の開発は、適切な光学異方性を有する重合体を得るために重要である。これまでにPDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal;高分子分散型液晶)の液晶性組成物として、2価中心基の角度が180度より小さいジフェニルエーテル等を中心骨格とした非直線構造である重合性化合物を含む組成物が紹介されているが、これを用いた光学異方性を有するフィルムの発明はない(特許文献4)。
【0003】
【特許文献1】特開2001−055573号公報
【特許文献2】特開2001−154019号公報
【特許文献3】特開2005−060373号公報
【特許文献4】特開平8−209129号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、液晶相を示さない重合性化合物であって、室温でも重合しやすい、光重合しやすい、溶剤にとけやすい、無色である、化学的に安定である、重合性の液晶化合物との相溶性がよい、支持基板に対するぬれ性がよい、などの特性において複数の特性を充足し、そしてこれらの複数の特性に関して適切なバランスを有する化合物を提供することを目的とする。また、本発明はこのような重合性化合物を含有する組成物およびこの組成物から得られる重合体を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
重合性の液晶化合物から得られる重合体は光学異方性を有する。液晶分子の配向が重合によって固定されるからである。本発明者等は、液晶相を示さない重合性化合物を重合性の液晶化合物と共重合させることによって、液晶分子の配向を制御する方法を検討し、化合物(1)を見いだした。即ち、本発明の課題は、次の[1]項に表される化合物によって解決される。
【0006】
[1] 式(1)で表される化合物:



ここに、Zは−CH−、−CO−、−(CH−CO−または−CH=CH−CO−であり、そしてZは−CH−、−CO−、−CO−(CH−または−CO−CH=CH−であり;Aは独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイルまたはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、そしてこの1,4−フェニレンにおいて、任意の水素は塩素またはフッ素で置き換えられてもよく、任意の1つまたは2つの水素はシアノ、メチル、エチル、メトキシ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、またはトリフルオロメチルで置き換えられてもよく;Xは−O−、−O−(CH−、−O−(CH−O−または−O−(CHCHO)−であり、Xは−O−、−(CH−O−、−O−(CH−O−または−O−(CHCHO)−であり、rは1〜20の整数であり、そしてsは2〜5の整数であり;Pは独立して式(P1)〜式(P8)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、Qは式(Q1)〜式(Q17)のいずれか1つで表される基である:


(ここに、nは0〜15の整数である。)


【発明の効果】
【0007】
本発明の化合物は、室温でも重合しやすい、光重合しやすい、溶剤にとけやすい、無色である、化学的に安定である、重合性の液晶化合物との相溶性がよい、支持基板に対するぬれ性がよい、などの特性において、複数の特性を充足すると共にそれらの特性に関して適切なバランスを有する。。この化合物は、液晶分子の配向を制御するために用いることができる。本化合物は市販の化合物を用いることができるため、容易に製造することができ、さらに安価に製造することができる。本発明の重合体は、ホモジニアス、ホメオトロピック、ハイブリッドなどの配向を有し、そして少ない配向欠陥を有する。この重合体フィルムは、光学異方性を有する、無色透明である、光弾性が小さい、支持基板から剥離しにくい、充分な硬度を有する、耐熱性が大きい、耐候性が大きい、などの特性において複数の特性を充足する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
この明細書における用語の使い方は次のとおりである。液晶性化合物は、液晶相を有する化合物、および液晶相を有しないが液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。液晶相はネマチック相、スメクチック相、コレステリック相などであり、多くの場合ネマチック相を意味する。重合性は、光、熱、触媒などの手段により単量体が重合し、重合体を与える能力を意味する。式(1)、式(M1)などで表わされる化合物を、それぞれ化合物(1)、化合物(M1)などのように表記することがある。アクリレートとメタアクリレートとを総称して(メタ)アクリレートと表記することがある。
【0009】
用語「任意の」は、「位置だけでなく数においても自由に選択できること」を意味する。例えば、「任意のAがB、C、DまたはEで置き換えられてもよい」という表現は、1つのAがB、C、DまたはEで置き換えられてもよいという意味と、複数のAのどれもがB、C、DおよびEのいずれか1つで置き換えられてもよいという意味とに加えて、Bで置き換えられるA、Cで置き換えられるA、Dで置き換えられるA、およびEで置き換えられるAの少なくとも2つが混在してもよいという意味をも有する。
【0010】
本発明は、前記の[1]項と次の[2]〜[21]項で構成される。
[2] Qが式(Q1)、式(Q6)〜式(Q9)、式(Q14)、式(Q16)および式(Q17)のいずれか1つで表される基であり;Aが独立して1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、この1、4−フェニレンにおける任意の水素は塩素またはフッ素で置き換えられてもよく;Xが−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、Xが−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrが1〜15の整数である、[1]項に記載の化合物。
【0011】
[3] Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが独立して1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、そしてこの1,4−フェニレンにおける任意の水素は塩素またはフッ素で置き換えられてもよく;Xが−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、Xが−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrが1〜15の整数である、[1]項に記載の化合物。
【0012】
[4] Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレンまたは2−フルオロ−1,4−フェニレンであり;Xが−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、Xが−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrが1〜15の整数である、[1]項に記載の化合物。
【0013】
[5] Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレンまたは2−フルオロ−1,4−フェニレンであり;Pが独立して式(P3)〜式(P6)のいずれか1つで表される重合性の基であり;Xが−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、Xが−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrが1〜15の整数である、[1]項に記載の化合物。
【0014】
[6] Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが独立して式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが独立して−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜10の整数である、[1]項に記載の化合物。
【0015】
[7] Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが共に−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜6の整数である、[1]項に記載の化合物。
【0016】
[8] Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが独立して式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが独立して−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜10の整数である、[1]項に記載の化合物。
【0017】
[9] Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが共に−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜6の整数である、[1]項に記載の化合物。
【0018】
[10] [1]〜[9]のいずれか1項に記載の化合物を少なくとも1つ含有する組成物。
【0019】
[11] 式(1)で表される化合物の少なくとも1つ並びに式(M1)、式(M2)、式(M3)および式(M4)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する組成物:



ここに、Zは−CH−、−CO−、−(CH−CO−または−CH=CH−CO−であり、そしてZは−CH−、−CO−、−CO−(CH−または−CO−CH=CH−であり;Aは独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイルまたはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、そしてこの1,4−フェニレンにおいて、任意の水素は塩素またはフッ素で置き換えられてもよく、任意の1つまたは2つの水素はシアノ、メチル、エチル、メトキシ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、またはトリフルオロメチルで置き換えられてもよく;Xは−O−、−O−(CH−、−O−(CH−O−または−O−(CHCHO)−であり、Xは−O−、−(CH−O−、−O−(CH−O−または−O−(CHCHO)−であり、rは1〜20の整数であり、そしてsは2〜5の整数であり;Pは独立して式(P1)〜式(P8)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、Qは式(Q1)〜式(Q17)のいずれか1つで表される基である:


(ここに、nは0〜15の整数である。)






式(M1)〜式(M4)において、Rはフッ素、塩素、シアノ、トリフルオロメトキシ、炭素数1〜10のアルキル、または炭素数1〜10のアルコキシであり;Wは独立して水素、フッ素、塩素、メチル、エチル、シアノまたはトリフルオロメチルであり;Zは単結合、−CO−O−または−O−CO−であり、Zは独立して−O−または−O−CO−O−であり、そしてZは独立して単結合または−O−であり;Pは独立して前記の式(P1)〜式(P8)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、jおよびkは独立して2〜15の整数である。
【0020】
[12] 式(1)において、Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが独立して式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが独立して−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜10の整数であり:
そして式(M1)〜式(M4)において、Rがシアノまたはトリフルオロメトキシであり;Wが独立して水素、フッ素またはメチルであり;ZおよびZが共に−O−であり;そして、Pが独立して式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基である、[11]項に記載の組成物。
【0021】
[13] 式(1)において、Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが共に−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜6の整数であり:
そして式(M1)〜式(M4)において、Rがシアノであり;Wが独立して水素またはメチルであり;Zが単結合であり、ZおよびZが共に−O−であり;そして、Pが式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基である、[11]項に記載の組成物。
【0022】
[14] 式(1)において、Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが独立して式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが独立して−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜10の整数であり:
そして式(M1)〜式(M4)において、Rがシアノまたはトリフルオロメトキシであり;Wが独立して水素、フッ素またはメチルであり;Zが−O−であり;Pが独立して式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基である、[11]項に記載の組成物。
【0023】
[15] 式(1)において、Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが共に−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜6の整数であり:
そして式(M1)〜式(M4)において、Rがシアノであり;Wが独立して水素またはメチルであり;Zが単結合であり;Pが式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基である、[11]項に記載の組成物。
【0024】
[16] 式(1)において、Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレンまたは2−フルオロ−1,4−フェニレンであり;Xが−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、Xが−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrが1〜10の整数であり:
そして、式(1)で表される化合物と式(M1)〜式(M4)のそれぞれで表される化合物の合計量を基準として、式(1)で表される化合物の割合が5〜30重量%であって、式(M1)〜式(M4)のそれぞれで表される化合物の群から選択される化合物の割合が70〜95重量%である、[11]項に記載の組成物。
【0025】
[17] 式(2)で表されるシランカップリング剤をさらに含有する[16]項に記載の組成物であって、重合性化合物の合計量に対するシランカップリング剤の重量比が0.01〜0.1である組成物:


ここに、Rはメチルまたはエチルであり、そしてmは1〜5の整数である。
【0026】
[18] [10]〜[17]のいずれか1項に記載の組成物を重合させることによって得られる重合体。
【0027】
[19] [10]〜[17]のいずれか1項に記載の組成物を重合させることによって得られる、光学異方性を有する重合体フィルム。
【0028】
[20] [19]項に記載の光学異方性を有する重合体フィルムの、位相差板としての使用。
[21] [20]項に記載の光学異方性を有する重合体フィルムを含有する液晶表示素子。
【0029】
まず、本発明の化合物(1)の特徴について説明する。



式(1)における2つのPは、同一の基であってもよいし、または異なってもよい。Aについても同様である。左右対称である化合物は、左右非対称である化合物に比べて安価であり、そして合成が容易である点で好ましい。非対称である化合物は、対称である化合物に比べて液晶分子の配向を広い範囲で制御しうる点で好ましい。
【0030】
化合物(1)は重合性基を2つ有する。この化合物は重合性基を1つ有する化合物と比較して、硬い重合体を与える。この化合物は重合によって三次元構造を与えるからである。この化合物は重合体に高い硬度を付与する点で好ましい。
【0031】
この化合物は、室温で重合する、適当な開始剤の存在下で光重合する、化学的に安定である、無色である、溶剤に溶けやすい、他の重合性化合物との相溶性がよい、支持基板に対する付着張力が小さい、などの特性を有する。この化合物は支持基板に対して濡れやすいので、均一な塗膜(paint film)が得られ易い。この化合物は、光重合開始剤の存在下、小さい積算光量の紫外線で容易に重合する。この化合物は化学的に安定なので、冷暗所での保存安定性に優れる。
【0032】
この化合物は、その他の化合物との相溶性がよいので組成物を調製するのが容易である。この化合物の特性は、この化合物を含有する組成物の特性に反映される。この組成物の特性は得られる重合体の特性に反映される。この化合物は種々の重合性の液晶化合物と混合して均一な組成物を与える。この際に、この化合物は液晶分子の配向を制御することができる。この化合物は配向制御剤として有用である。この配向は重合によっても維持される。したがって、この化合物を重合性の液晶化合物と共重合させることによって、液晶分子の配向が制御された重合体を得ることが可能になる。組成物が薄膜であるときは、光学異方性を有する重合体フィルムを得ることができる。この化合物は、液晶分子の配向を制御するという効果を有する点で特に有用である。ホモジニアス、ハイブリッド、ホメオトロピックなどの配向を有する重合体フィルムは、光学補償などの作用がある。
【0033】
次に、式(1)における記号が示す意味の範囲について説明する。Qは次に示すビスフェノール骨格の2価の基である。


【0034】
化合物(1)は、その原料であるH−Q−H(即ち、フェノール基を2つ有する化合物)を市販の試薬として入手できるため、容易に製造でき、また安価に製造できる。
【0035】
好ましいQは式(Q1)、式(Q6)〜式(Q9)、式(Q14)、式(Q16)および式(Q17)のいずれかで表される基である。より好ましいQは式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれかで表される基である。これらはハロゲン置換またはジメチル置換化合物である。この骨格を含む化合物(1)は無置換の化合物と比較して融点が下がる傾向がある。
【0036】
は−CH−、−CO−、−(CH−CO−または−CH=CH−CO−であり、そしてZは−CH−、−CO−、−CO−(CH−または−CO−CH=CH−である。Zの好ましい例は−CO−である。Zの好ましい例も−CO−である。
【0037】
2つのAは、それぞれ独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイルまたはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルである。この1,4−フェニレンにおいて任意の水素は塩素またはフッ素で置き換えられてもよく、そして任意の1つまたは2つの水素はシアノ、メチル、エチル、メトキシ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチルまたはトリフルオロメチルで置き換えられてもよい。
【0038】
好ましいAは1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、この1,4−フェニレンにおいて任意の水素は塩素またはフッ素で置き換えられてもよい。さらに好ましいAは1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレン、3−フルオロ−1,4−フェニレン、2−クロロ−1,4−フェニレン、2−メチル−1,4−フェニレン、2−トリフルオロメチル−1,4−フェニレン、2,3−ジフルオロ−1,4−フェニレン、2,5−ジフルオロ−1,4−フェニレンまたは2,6−ジフルオロ−1,4−フェニレンである。
【0039】
特に好ましいAは1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、2−フルオロ−1,4−フェニレンおよび3−フルオロ−1,4−フェニレンである。最も好ましいAは1,4−フェニレンである。
【0040】
は−O−、−O−(CH−、−O−(CH−O−または−O−(CHCHO)−であり、Xは−O−、−(CH−O−、−O−(CH−O−または−O−(CHCHO)−であり、rは1〜20の整数であり、そしてsは2〜5の整数である。
【0041】
好ましいXは−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、好ましいXは−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrは1〜15の整数である。より好ましいXおよびXの例は−O−および−O−(CH−O−であって、rは1〜10の整数である。このとき、さらに好ましいrの範囲は1〜6である。
【0042】
は式(P1)〜式(P8)のいずれか1つで表される重合性の基である。式(P7)におけるnは0〜15の整数である。これらの基の名称は、それぞれアクリロイル、メタアクリロイル、α−トリフルオロメタアクリロイル、α−フルオロアクリロイル、3−エチル−3−オキセタニルメチル、3−メチル−3−オキセタニルメチル、2−オキシラニルアルキル、そしてビニルである。好ましいPは、式(P1)、式(P5)、式(P6)および式(P7)のいずれか1つで表される基である。なお、式(P7)におけるnの好ましい範囲は0〜10であり、より好ましい範囲は0〜6である。化合物(1)において左右のPが同一の基であるとき、この化合物は合成が容易であるという点でさらに好ましい。
【0043】
次に、本発明の組成物について説明する。本発明の組成物は、少なくとも1つの化合物(1)を含有する組成物である。本発明の好ましい組成物は、化合物(1)の少なくとも1つと化合物(M1)〜化合物(M4)からなる群から選択される少なくとも1つの重合性化合物を含有する組成物である。化合物(M1)〜化合物(M4)は重合性の液晶化合物である。即ち、本発明の組成物は液晶化合物を含有する重合性組成物である。
【0044】


【0045】
式(M1)〜式(M4)において、Rは塩素、フッ素、シアノ、トリフルオロメトキシ、炭素数1〜10のアルキル、または炭素数1〜10のアルコキシである。Rの好ましい例はシアノおよびトリフルオロメトキシであり、さらに好ましい例はシアノである。
【0046】
は独立して水素、フッ素、塩素、メチル、エチル、シアノまたはトリフルオロメチルである。Wの好ましい例は水素、フッ素およびメチルであり、より好ましい例は水素およびメチルである。
【0047】
は単結合、−CO−O−または−O−CO−である。好ましいZは単結合である。Zは独立して−O−または−O−CO−O−である。好ましいZは−O−である。
は単結合または−O−であり、好ましいZは−O−である。
【0048】
は独立して前記の式(P1)〜式(P8)のいずれか1つで表される基である。即ち、Pは式(1)におけるPと同じ意味を有し、好ましい例もPと同様である。
【0049】
jおよびkは独立して2〜15の整数である。jまたはkの好ましい範囲は2〜8である。そして、jとkが同じであることがより好ましい。
【0050】
式(M1)〜式(M4)で表される化合物の好ましい例を次に示す。


【0051】

【0052】


【0053】


【0054】


【0055】


【0056】
本発明の組成物の好ましい例を次に示す。ここに示す重量%は重合性化合物の合計量を基準とする割合である。
<組成物例1>
第1成分:Pが(P1)〜(P4)の1つである化合物(1)の少なくとも1つ
: 5〜30重量%
第2成分:Pが(P1)〜(P4)の1つである化合物(M1)〜化合物(M4)の群から選択される少なくとも1つ :70〜95重量%
<組成物例2>
第1成分:Pが(P5)〜(P7)の1つである化合物(1)の少なくとも1つ
: 5〜30重量%
第2成分:Pが(P5)〜(P7)の1つである化合物(M1)〜化合物(M4)の群から選択される少なくとも1つ :70〜95重量%
【0057】
本発明の組成物のより好ましい例を次に示す。
<組成物例3>
第1成分:Pが(P1)〜(P4)の1つである化合物(1)の少なくとも1つ
: 5〜30重量%
第2成分:Pが(P1)〜(P4)の1つである化合物(M1)、化合物(M2)および化合物(M4)の群から選択される少なくとも1つ :70〜95重量%
<組成物例4>
第1成分:Pが(P5)〜(P7)の1つである化合物(1)の少なくとも1つ
: 5〜30重量%
第2成分:Pが(P5)〜(P7)の1つである化合物(M1)、化合物(M3)および化合物(M4)の群から選択される少なくとも1つ :70〜95重量%
【0058】
組成物例1および組成物例3には、シランカップリング剤を添加してもよい。シランカップリング剤の好ましい添加割合は、重合性化合物の合計量に対する重量比で0.01〜0.1である。
【0059】
本発明に使用するシランカップリング剤は特に限定されるものではないが、下記の式(2)で表されるシランカップリング剤が好ましい。


式(2)において、Rはメチルまたはエチルであり、mは1〜5の整数である。
【0060】
本発明の重合性液晶組成物は、必要に応じてその他の重合性化合物や添加物などをさらに含有してもよい。その他の重合性化合物は、組成物や重合体の特性をさらに調節するために用いる。添加剤の例は、シランカップリング剤、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、微粒子、溶剤、非液晶性の多官能モノマーなどである。これらの添加剤は、組成物や重合体の特性を調整するのに使われる。重合に必要な添加物の例は、重合開始剤、増感剤などである。組成物を希釈するためには有機溶剤が好ましい。その他の重合性化合物および添加物の例を以下に示す。
【0061】
シランカップリング剤の例は、ビニルトリアルコキシシシラン、3−アミノプロピルトリアルコキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリアルコキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、3−クロロトリアルコキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシランなどである。別の例は、これらの化合物において、アルコキシ基(3つ)のうちの1つをメチルに置き換えたジアルコキシメチルシランである。好ましいシランカップリング剤は、3−アミノプロピルトリエトキシシランである。
【0062】
界面活性剤の例は、4級アンモニウム塩、アルキルアミンオキサイド、ポリアミン誘導体、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物、ポリエチレングリコールおよびそのエステル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換芳香族スルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ペルフルオロアルキルスルホン酸塩、ペルフルオロアルキルカルボン酸塩、ペルフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、ペルフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩などである。界面活性剤は組成物を支持基板などに塗布するのを容易にするなどの効果を有する。界面活性剤の好ましい割合は、界面活性剤の種類、組成物の組成比などにより異なるが、重合性化合物の合計量に基づいて100ppm〜5重量%の範囲である。さらに好ましい割合は0.1〜1重量%の範囲である。
【0063】
酸化防止剤の例は、ヒドロキノン、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、トリフェニルフォスファイト、トリアルキルフォスファイトなどである。好ましい市販品は、チバ・スペシャリティーズ製のイルガノックス245、イルガノックス1035などである。
【0064】
紫外線吸収剤の例は、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製のTINUVIN PS、TINUVIN 292、TINUVIN 109、TINUVIN 328、TINUVIN 384−2、TINUVIN 123、TINUVIN 400、TINUVIN 400Lなどである。
【0065】
微粒子の材質の例は、無機物、有機物、金属などである。微粒子の好ましい粒径は、0.001〜0.1μmである。さらに好ましい粒径は0.001〜0.05μmである。材質にもよるが、凝集現象を防止するために、小さい粒径が好ましい。粒径の分布はシャープな方が好ましい。このような微粒子は、光学異方性を調整したり、重合体の強度を上げる、などに有用である。好ましい割合は、重合性化合物の全重量に基づいて0.1〜30重量%である。添加の目的を達する限り、少ない割合が好ましい。
【0066】
無機物の例は、セラミックス、フッ素金雲母、フッ素四ケイ素雲母、テニオライト、フッ素バーミキュライト、フッ素ヘクトライト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト、モンモリロナイト、バイデライト、カオリナイト、フライポンタイト、ZnO、TiO、CeO、Al、Fe、ZrO、MgF、SiO、SrCO、Ba(OH)、Ca(OH)、Ga(OH)、Al(OH)、Mg(OH)、Zr(OH)などである。炭酸カルシウムの針状結晶などの微粒子は光学異方性を有する。このような微粒子によって、重合体の光学異方性を調節できる。有機物の例は、カーボンナノチューブ、フラーレン、デンドリマー、ポリビニルアルコール、ポリメタクリレート、ポリイミドなどである。
【0067】
光ラジカル重合開始剤は汎用品でよい。この開始剤の例は、チバ・スペシャリティー・ケミカルズ(株)の製品のうちから、DAROCUR1173(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン)、IRGACURE184(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)、IRGACURE651(2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン)、IRGACURE500、IRGACURE2959、IRGACURE907、IRGACURE369、IRGACURE1300、IRGACURE819、IRGACURE1700、IRGACURE1800、IRGACURE1850、DAROCUR4265、IRGACURE784などである。
【0068】
光ラジカル重合開始剤のその他の例は、p−メトキシフェニル−2,4−ビス(トリクロロメチル)トリアジン、2−(p−ブトキシスチリル)−5−トリクロロメチル−1,3,4−オキサジアゾール、9−フェニルアクリジン、9,10−ベンズフェナジン、ベンゾフェノン/ミヒラーズケトン混合物、ヘキサアリールビイミダゾール/メルカプトベンズイミダゾール混合物、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン、2,4−ジエチルキサントン/p−ジメチルアミノ安息香酸メチル混合物、ベンゾフェノン/メチルトリエタノールアミン混合物などである。このような光ラジカル重合開始剤は、組成物(MIX1)または(MIX3)に適している。
【0069】
光カチオン重合開始剤の例は、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩などである。
【0070】
光カチオン重合開始剤の商品名の例は、みどり化学(株)のDTS−102などである。この例は、UCC社のサイラキューアーUVI−6990、サイラキュアーUVI−6974、サイラキュアーUVI−6992などである。この例は、旭電化(株)のアデカオプトマーSP−150、SP−152、SP−170、SP−172などである。この例は、ローディア社のPHOTOINITIATOR2074、チバスペシャリティー社のIRGACURE250、GEシリコンズ社のUV−9380C、などである。このような開始剤は、組成物(MIX2)または(MIX4)に適している。
【0071】
増感剤の例はチオキサントンまたは川崎化成株式会社のアントラキュアーUVS−1331などである。
【0072】
溶剤の例は、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、テトラリン、メトキシベンゼン、1,2−ジメトキシベンゼン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、乳酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、t−ブチルアルコール、ジアセトンアルコール、グリセリン、モノアセチン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキシレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブなどである。溶剤は単一化合物であってもよいし、または混合物であってもよい。これらの溶剤は、本発明の重合性液晶組成物を支持基板に塗布するときに用いられることがある。
【0073】
非液晶性の多官能モノマーの例は、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールEO付加トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリスアクリロキシエチルフォスフェート、ビスフェノールA EO付加ジアクリレート、ビスフェノールAグリシジルジアクリレート(大阪有機化学株式会社、商品名:ビスコート700)、およびポリエチレングリコールジアクリレートである。これらの化合物は組成物(MIX1)および(MIX3)に添加して粘度の調整をしたり、または重合体の硬度をより大きくするために用いられることがある。
【0074】
次に、本発明の組成物の重合条件について説明する。本発明の重合性液晶組成物を重合させることによって重合体が得られる。優れた配向の重合体を得るときは、熱重合よりも光重合触媒を用いた重合が好ましい。組成物が液晶である条件下で、重合を行なわせるのが容易だからである。
【0075】
光重合に用いられる好ましい光の種類は、紫外線、可視光線、赤外線などである。電子線、X線などの電磁波を用いてもよい。通常は、紫外線または可視光線が好ましい。好ましい波長の範囲は150〜500nmである。さらに好ましい範囲は250〜450nmであり、最も好ましい範囲は300〜400nmである。光源は、低圧水銀ランプ(殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト)、高圧放電ランプ(高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ)、ショートアーク放電ランプ(超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ)などである。好ましい光源は超高圧水銀ランプである。光源からの光はそのまま組成物に照射してもよい。フィルターによって選択した特定の波長(または特定の波長領域)を組成物に照射してもよい。好ましい照射エネルギー密度は、2〜5000mJ/cm2である。さらに好ましい範囲は10〜3000mJ/cm2である。特に好ましい範囲は100〜2000mJ/cm2である。好ましい照度は0.1〜5000mW/cmである。さらに好ましい照度は1〜2000mW/cmである。組成物が液晶相を有するように、光を照射するときの温度を設定する。好ましい照射温度は100℃以下である。100℃以上の温度では熱による重合が起こりうるので、良好な配向が得られないときがある。
【0076】
重合体の形状は、フィルム、板、粒、粉末などである。重合体は成形されてもよい。フィルムの重合体を得るには、支持基板が一般的に用いられる。支持基板の上に組成物を塗布し、液晶相を有している塗膜(paint film)を重合させるとフィルムが得られる。好ましい重合体の厚さは、重合体の光学異方性の値および用途に依存する。従って、その範囲を厳密に決定することはできないが、好ましい厚さは0.05〜50μmの範囲である。さらに好ましい厚さは0.1〜20μmの範囲である。特に好ましい厚さは0.5〜10μmの範囲である。これらの重合体のヘイズ値(haze value;曇り度)は、概して1.5%以下である。これらの重合体の透過率は、可視光領域において一般的に80%以上である。このような重合体は液晶表示素子に用いる光学異方性の薄膜として適している。
【0077】
支持基板の例は、トリアセチルセルロース(TACと表記することがある)、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリエステル、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどである。商品名の例は、JSR(株)の「アートン」、日本ゼオン(株)の「ゼオネックス」および「ゼオノア」、三井化学(株)の「アペル」などである。支持基板は一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルムなどである。好ましい支持基板はトリアセチルセルロースフィルムである。このフィルムを前処理することなくそのまま用いてもよい。このフィルムは、必要に応じて、ケン化処理、コロナ放電処理、UV−オゾン処理などの表面処理を行ってもよい。その他の例は、アルミニウム、鉄、銅などの金属製の支持基板、アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、フリントガラスなどのガラス製の支持基板などである。
【0078】
支持基板上の塗膜は、組成物をそのまま塗布することによって調製される。塗膜は、組成物を適切な溶剤に溶かして塗布したあと、溶剤を除去することによっても調製される。塗布の方法は、スピンコート、ロールコート、カーテンコート、フローコート、プリント、マイクログラビアコート、グラビアコート、ワイヤーバーコード、デップコート、スプレーコート、メニスカスコート、流延成膜法などである。
【0079】
本発明の重合性液晶組成物において、液晶分子の配向を決定する因子は、1)組成物に含有される化合物の種類、2)支持基板の種類、3)配向処理の方法、などである。好ましい配向処理の方法は酸化ケイ素を斜方蒸着させる、スリット状にエッチング加工する、などの方法である。特に好ましい配向処理の方法はレーヨン布などで一方向にこする(ラビング)である。、ラビング処理においては、支持基板を直接的にラビングしてもよい。支持基板をポリイミド、ポリビニルアルコールなどの薄膜でコーティングし、この薄膜をラビングしてもよい。ラビング処理をしなくても、良好な配向を与える特殊な薄膜も知られている。あるいは側鎖型の液晶ポリマーを支持基板にコーティングしてもよい。
【0080】
液晶分子における配向の分類は、ホモジニアス(homogenerous;平行)、ホメオトロピック(homeotropic;垂直)、ハイブリッド(hybrid)などである。ホモジニアスは、配向ベクトルが基板に平行で、かつ一方向にある状態をいう。ホメオトロピックは、配向ベクトルが基板に垂直である状態をいう。ハイブリッドは、配向ベクトルが基板から離れるにしたがって、平行から垂直に立ちあがっている状態をいう。これらの配向は、ネマチック相などを有する組成物で観察される。
【0081】
次に、本発明の重合体について説明する。この重合体は本発明の重合性液晶組成物を重合させて得られる。この重合体は、無色透明である、光弾性(photoelasticity)が小さい、支持基板から剥離しにくい、充分な硬度を有する、耐熱性が大きい、耐候性が大きい、などの特性において、複数の特性を充足する。
【0082】
重合体の用途は次のとおりである。この重合体は、光学異方性を有する成形体として使用できる。この重合体の用途の例は、位相差板(1/2波長板、1/4波長板など)、反射防止膜、選択反射膜、視野角補償膜などの光学フィルムである。ホモジニアス、ハイブリット、ホメオトロピックなどの配向を有する重合体は、位相差板、偏光素子、液晶配向膜、反射防止膜、選択反射膜、視野角補償膜、などに利用できる。このような重合体は、液晶表示素子の位相差板や視野角補償膜などに、光学補償を目的として用いられる。産業上の重要な用途の例は、VAモード、IPSモード、TNモード、MVAモードなどの液晶表示素子における視野角補償である。この重合体は、高熱伝導性エポキシ樹脂、接着剤、機械的異方性を持つ合成高分子、化粧品、装飾品、非線型光学材料、情報記憶材料などにも利用できる。
【0083】
重合体の用途の一例である位相差板は偏光の状態を変換する機能を有する。1/2波長機能板は、直線偏光の振動方向を90度回転させる機能を有する。d=λ/2×Δnの式を満たすように組成物を支持基板上に塗布する。ここで、dは組成物の厚さ、λは波長、Δnは光学異方性である。この組成物の配向させたあと、光重合させることによって1/2波長機能板が得られる。一方、1/4波長機能板は、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。この場合には、d=λ/4×Δnの条件を満たすように組成物の塗膜を調製すればよい。重合体の厚さ(d)は次のように調整される。組成物を溶剤で希釈したあと、支持基板上に塗布する方法では、組成物の濃度、塗布する方法、塗布する条件などを適切に選択することによって、目的とする厚さの塗膜を得ることができる。液晶セルを利用する方法も好ましい。液晶セルはポリイミドなどの配向膜を有しているので都合がよい。この液晶セルに組成物を注入する場合には、液晶セルの間隔によって塗膜の厚さを調整することができる。
【0084】
次に、化合物の合成法を説明する。本発明に用いられる化合物は、フーベン・ヴァイル(Houben Wyle, Methoden der Organischen Chemie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wily & Sons Inc.)、オーガニック・シンセセーズ(Organic Syntheses, John Wily & Sons, Inc.)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などに記載された、有機化学における合成方法を適切に組み合わせることにより合成できる。
【0085】
本発明の化合物(1)は次のように合成する。オキセタン環を有する化合物の合成には、3−アルキル−3−オキセタンメタノールを出発物として利用することができる。3−エチル−3−オキセタンメタノールおよび3−メチル−3−オキセタンメタノールが市販されている。文献の方法に従って、これらの化合物と1,2−ジブロモエタン、1,4−ジブロモブタン、1,6−ジブロモヘキサン、1,8−ジブロモオクタンなどのα,ω−ジブロモメチレンとを反応させることによって、炭素鎖長を延ばすことができる。文献は、Macromolecules, 24, 4531−4537 (1991)である。結合基Zの生成法は、特開2003−277359号公報(段落0040〜0053)に開示されている。化合物(1)の合成スキームを例示して説明する。
【0086】
式(1)において、ZおよびZが共に−CO−である化合物(1−A)は、スキーム1に従って合成する。すなわち、H−Q−H[a]と2当量の[b]とのエステル化によって化合物(1−A)を合成する。
【0087】
<スキーム1>
化合物(1−A)の合成


【0088】
およびZが共に−CH−である化合物(1−B)はスキーム2に従って合成する。すなわち、H−Q−H[a]と2当量の臭化物[c]とのエーテル化反応により化合物(1−B)を合成する。エーテル化反応に使用する塩基は水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、水素化ナトリウムなどである。
【0089】
<スキーム2>
化合物(1−B)の合成


【0090】


(nは1から15の整数である)
【0091】
このような方法で合成されうる化合物の例は、化合物(1−1−1)〜(1−17−4)である。
【0092】

【0093】


【0094】


【0095】



【0096】


【0097】


【0098】
本発明の組成物の成分として用いる化合物(M1)〜化合物(M4)の合成法について説明する。まず、−O−CO−CH=CHを有する化合物から例示する。Pが式(P1)であり、Wが水素もしくはメチルであり、Zが−O−であり、jおよびkが4または6である化合物(M1)は、特開2003−238491号公報に記載の方法で合成する。Pが式(P1)であり、Wが水素もしくはメチルであり、Zが−O−であり、Zが−O−であり、jおよびkが4または6である化合物(M2)は、Makromol. Chem., 190, 3201-3215 (1998) に記載の方法にしたがって合成する。Pが式(P1)であり、Zが−O−であり、jおよびkが4または6である化合物(M3)は、特開平5−178794号公報に記載の方に従って合成する。Pが式(P1)であり、Wが水素であり、Rがシアノであり、Zが−CO−O−であり、Xが−O−であり、jが6である化合物(M4)は、ドイツ特許DE19504224号明細書に記載の方法に従って合成する。Wが水素であり、Rがシアノであり、Zが単結合であり、Zが−O−であり、jが6である化合物(M4)は、Macromolecules, 26, 6132-6134 (1993) に記載の方法に従って合成する。
【0099】
次に、オキセタン環を有する化合物の合成法を例示する。Pが式(P5)もしくは式(P6)であり、Wが水素もしくはメチルであり、Zが−O−であり、jおよびkが4または6である化合物(M1)は、特開2005−60373号公報に記載の方法に従って合成する。Pが式(P5)もしくは式(P6)であり、Wが水素もしくはメチルであり、Zが−O−であり、Zが−O−であり、jおよびkが6である化合物(M2)は、WO02/28985号パンフレットに記載の方法に従って合成する。Rがシアノまたはフッ素であり、Wが水素であり、Zが単結合であり、Zが−O−であり、jが3、4または5である化合物(M4)は、Macromolecules, 24, 4531-4537 (1991) に記載の方法に従って合成する。
【0100】
最後に、オキシラン環を有する化合物の合成を例示する。Pが式(P7)であり、Wが水素もしくはメチルであり、Zが−O−であり、jおよびkが4である化合物(M1)は、特開2005−60373号公報に記載の方法に従って合成する。Pが式(P7)であり、Wが水素もしくはメチルであり、Zが−O−であり、Zが単結合であり、jが0である化合物(M2)は、ドイツ特許DE19504224号明細書に記載の方法に従って合成する。Pが式(P7)であり、Zが単結合であり、jおよびkが1である化合物(M3)は、Macromolecules, 26, 1244-1247 (1993) に記載の方法に従って合成する。Pが式(P7)であり、Rがシアノであり、Wが水素であり、Zが単結合であり、Zが−O−であり、jが6または11である化合物(M4)は、Macromol Chem. Phys, 196, 2941-2954 (1995) に記載の方法に従って合成する。
【実施例】
【0101】
物性の測定法を記載したあと、実施例により本発明を詳細に説明する。実施例は、本発明の一例である。本発明は下記の実施例によって限定されない。なお、以下の実施例においては、容量の単位リットルをLで表示する。ミリリットルをmLで表示する。
【0102】
<化合物の構造確認>
500MHzのプロトンNMR(ブルカー:DRX-500)の測定により合成した化合物の構造を確認した。記載した数値はppmを表し、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、mはマルチプレットを表す。
【0103】
<相転移温度>
偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレートに試料を置き、1℃/分の速度で昇温した。液晶相が別の液晶相に転移する温度を測定した。Cは結晶、Nはネマチック相、SAはスメクチックA相、Iは等方性液体を意味する。NI点は、ネマチック相の上限温度またはネマチック相から等方性液体への転移温度である。「C50N63I」は、50℃で結晶からネマチック相に転移し、63℃でネマチック相から等方性液体へ転移したことを示す。
【0104】
<光学異方性(Δn)>
上記の耐熱性試験の方法にしたがって重合体フィルムのリタデーション(25℃)の値を測定した。重合体フィルムの厚さ(d)も測定した。リタデーションはΔn×dであるから、この関係から光学異方性の値を算出した。
【0105】
<液晶分子の配向>
重合体フィルム(液晶配向フィルム)は、ケン化処理したTAC(トリアセチルセルロース)フィルム上に調製した。重合体の配向は、透過光強度の角度依存性に基づいて、次に示す方法により目視で決定した。
(目視による観察):クロスニコルに配置した2枚の偏光板の間に重合体フィルムを狭持して、フィルム面に垂直方向(傾き角は0度)から光を照射した。照射の傾き角を0度から例えば50度に増大させながら透過光の変化を観察した。照射を傾ける方向は、ラビングの方向(液晶分子の長軸方向)に一致させた。垂直方向からの透過光が最大であるとき、配向はホモジニアスであると判断した。ホモジニアス配向では、液晶分子の配向ベクトルがTACフィルムと平行であるからである。一方、垂直方向からの透過光が最小であり、傾き角を増大させるにしたがって透過光が増大するとき、配向はホメオトロピックであると判断した。ホメオトロピック配向では液晶分子の配向ベクトルがTACフィルムに垂直であるからである。
【0106】
[実施例1]
<化合物(1−5−1)の合成>


原料である4−(6−(アクリロイルオキシ)ヘキシルオキシ)安息香酸(AK1)は、Makromol. Chem., 190, 2255〜2268ページ、1989年に記載された方法で合成した。


【0107】
(第1段階)
窒素雰囲気下、ジクロロメタン(200mL)に上記のAK1(28.6g)、4,4’−エチリデンビスフェノール(10.0g)、4−ジメチルアミノピリジン(0.55g)を加え、氷冷下でN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(20.2g)のジクロロメタン(30mL)溶液を滴下し、室温で16時間撹拌した。析出した不溶物をろ過し、ろ液に水を加え、塩酸、水酸化ナトリウム水溶液、および水で順次洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧下で溶剤を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン/酢酸エチル=19/1)で分取後、トルエンとエタノールの混合溶剤から再結晶し、化合物(1−5−1)(20.0g)を得た。
融点:79−83℃.
H−NMR(CDCl;δ ppm):8.13(d,4H),7.27(d,4H),7.13(d,4H),6.96(d,4H),6.41(dd,2H),6.13(dd,2H),5.82(dd,2H),4.21(s,1H),4.18(t,4H),4.05(t,4H),1.87−1.81(m,4H),1.76−1.70(m,4H),1.66(d,3H),1.57−1.44(m,8H).
【0108】
[実施例2]
<化合物(1−9−3)の合成>


(第1段階)
窒素雰囲気下、ジクロロメタン(30mL)にAK1(1.49g)、2,2−ビス−(2,6−ジフルオロ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(1.0g)、4−ジメチルアミノピリジン(1.5mg)を加え、氷冷下でN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(1.06g)のジクロロメタン(5mL)溶液を滴下し室温で16時間撹拌した。析出した不溶物をろ過し、ろ液に水を加え、塩酸、水酸化ナトリウム水溶液、水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧下で溶剤を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン/酢酸エチル=19/1)で分取後、トルエンとエタノールの混合溶剤から再結晶し、化合物(1−9−3)(0.70g)を得た。
融点:69−79℃.
H−NMR(CDCl;δ ppm):8.16(d,4H),7.12(d,4H),6.99(d,4H),6.41(dd,2H),6.13(dd,2H),5.83(dd,2H),4.19(t,4H),4.07(t,4H),1.88−1.82(m,4H),1.76−1.70(m,4H),1.57−1.44(m,8H).
19F−NMR(CDCl;δ ppm):−64.3(s,6F),−123.1(d,4F).
【0109】
[実施例3]
<化合物(1−6−2)の合成>


(第1段階)
3−エチル3−ヒドロキシメチル−オキセタン(東亜合成(株)製:商品名OXT−101;116g)をピリジン(500mL)に加え、撹拌しながら0℃に冷却した。この溶液にp−トルエンスルホニルクロリド(190g)を数回に分けて加えた。0℃を保ちながら5時間撹拌した後、氷水(1L)に反応混合物を注いだ。ジエチルエーテル(500mL)で抽出し、3%の塩酸でpHが酸性になるまで、抽出液を水で洗浄した。次に、抽出液を飽和炭酸ナトリウム溶液、水で順次洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶剤を留去して3−((トシルオキシ)メチル)−3−エチルオキセタン(243g)を得た。
【0110】
(第2段階)
ヒドロキシ安息香酸エチル(50g)、水酸化カリウム(21g)およびジメチルホルムアミド(400mL)の混合物を70℃で1時間撹拌した。45℃まで温度を下げたあと、反応混合物に3−((トシルオキシ)メチル)−3−エチルオキセタン(100g)を滴下した。45℃に保ちながら3時間撹拌した。水とトルエンを加えて分液し、トルエン層を3%塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄した。トルエンを留去して得られた残査に、水酸化ナトリウム(50g)、エタノール(500mL)、水(200mL)を加えて2時間還流した。エタノールを留去して得られた残査を5%塩酸(500mL)に注ぎ込に、結晶を得た。ろ過して得られた結晶をエタノールと水の混合溶剤から再結晶して4−(3−エチルオキセタン−3−イルメトキシ)安息香酸(OX1;60g)を得た。
融点:128℃.


【0111】
(第3段階)
窒素雰囲気下、ジクロロメタン(50mL)に上記の第2段階で得たOX1(4.8g)、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン(2.5g)、4−ジメチルアミノピリジン(0.25g)を加え、氷冷下でN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(4.5g)のジクロロメタン(5mL)溶液を滴下して、室温で12時間撹拌した。析出した不溶物をろ過し、ろ液に水を加え、塩酸、水酸化ナトリウム水溶液、水で順次洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、減圧下で溶剤を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン/酢酸エチル=9/1)で分取後、トルエンとエタノールの混合溶剤から再結晶し、化合物(1−6−2)(5.5g)を得た。
融点:118℃.
H−NMR(CDCl;δ ppm):8.18(d,4H),7.11−7.14(m,4H),7.02−7.05(m,4H),4.59(d,4H),4.52(d,4H),4.18(s,4H),2.19(s,6H),1.91(q,4H),1.69(s,6H),0.96(t,6H).
【0112】
[実施例4]
<組成物(PLC−1)の調製>
化合物(1−6−1)10重量%、化合物(K1)70重量%、および化合物(K2)20重量%の組成物(MIX1)を調製した。化合物(K1)は特開2003−238491号公報に記載された方法で合成した。化合物(K2)はMacromolecules, 3938-3943, (23), 1990.に記載の方法で合成した。


【0113】
次に、組成物(MIX1)に重量比0.03の重合開始剤(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製の商品名IRGACURE 907)を加えた後、トルエンを加えて重合性化合物濃度25重量%の溶液を調製した。これを組成物(PLC−1)とする。化合物(1−6−1)は相分離することなく良好な相溶性を示した。また、組成物(PLC−1)は室温においても直ちに結晶化することはなかった。
【0114】
[実施例5]
<組成物(PLC−2)の調製>
化合物(1−9−3)10重量%、化合物(K1)70重量%、および化合物(K2)20重量%の組成物(MIX2)を調製した。


【0115】
次に、組成物(MIX2)に重量比0.03の重合開始剤(IRGACURE 907)を加えた後、トルエンを加えて重合性化合物濃度15重量%の溶液を調製した。これを組成物(PLC−2)とする。化合物(1−9−3)は相分離することなく良好な相溶性を示した。また、組成物(PLC−2)は室温においても直ちに結晶化することはなかった。
【0116】
[実施例6]
<組成物(PLC−3)の調製>
化合物(1−6−2)10重量%、化合物(K3)70重量%、および化合物(K4)20重量%の組成物(MIX3)を調製した。化合物(K3)は特開2005−60373公報に記載の方法で合成した。化合物(K4)は4’−ヒドロキシ−シアノビフェニルと6−ブロモへキセンとのエーテル化反応を行ない、次にm−クロロ過安息香酸で酸化することによって合成した。
【0117】


【0118】
次に、組成物(MIX3)に重量比0.03の重合開始剤(サンアプロ社製;商品名CPI−100)を加えた後、シクロペンタノンを加えて、重合性化合物濃度20重量%の溶液を調製した。これを組成物(PLC−3)とする。化合物(1−6−2)は相分離することなく良好な相溶性を示した。また、組成物(PLC−3)は室温においても直ちに結晶化することはなかった。
【0119】
[実施例7]
<組成物(PLC−4)の調製>
実施例4に記載の組成物(PLC−1)に、組成物(MIX1)に基づいて10重量%の化合物(5)を添加した。化合物(5)はチッソ株式会社製の商品名サイラエースS−330である。これを組成物(PLC−4)とする。


【0120】
[実施例8]
<組成物(PLC−5)の調製>
実施例5に記載の組成物(PLC−2)に、組成物(MIX2)に基づいて10重量%の化合物(5)を添加した。これを組成物(PLC−5)とする。
【0121】
[実施例9]
<組成物(PLC−6)の調製>
化合物(1−6−1)10重量%、化合物(K5)60重量%、および化合物(K2)30重量%の組成物(MIX4)を調製した。化合物(K5)はWO97/00600号パンフレットに記載の方法で合成できる。
【0122】


【0123】
次に、組成物(MIX4)に重量比0.03の重合開始剤(IRGACURE 907)を加えた後、シクロペンタノンを加えて、重合性化合物濃度20重量%の溶液を調製した。これを組成物(PLC−6)とする。化合物(1−6−1)は相分離することなく良好な相溶性を示した。また、組成物(PLC−6)は室温においても直ちに結晶化することはなかった。
【0124】
[実施例10]
<重合体フィルム(F1)の評価>
ガラス基板(松波スライドガラス:S−1112)上にポリアミック酸(リクソンアライナー:PIA−5310 チッソ(株)製)を塗布し、80℃で3分間乾燥後、210℃で30分間焼成した。基板の表面はレーヨン布によりラビングした。実施例4に記載した組成物(PLC−1)を、このガラス基板上にバーコーターを用いて塗布した。塗布後、70℃に設定したオーブン中で5分間熱処理することにより、溶剤を除去して液晶層を配向させた。生成した塗膜に、超高圧水銀灯(250W)を用いての紫外線(30mW/cm;365nm)を窒素雰囲気下、25℃で30秒間照射した。重合によって重合体フィルム(F1)が生成した。目視による観察では、フィルム(F1)の配向はハイブリッドであった。
【0125】
[実施例11]
<重合体フィルム(F2)の評価>
実施例5に記載の組成物(PLC−2)を用い、支持基板としてガラス基板(松波スライドガラス:S−1112)を用いる以外は実施例10と同様に処理して、重合体フィルム(F2)を得た。目視による観察では、フィルム(F2)の配向はホメオトロピックであった。
【0126】
[実施例12]
<重合体フィルム(F3)の評価>
実施例6に記載の組成物(PLC−3)を用い、支持基板としてガラス基板(松波スライドガラス:S−1112)を用いる以外は実施例10と同様に処理して、重合体フィルム(F3)を得た。目視による観察では、フィルム(F3)の配向はホメオトロピックであった。
【0127】
[実施例13]
<重合体フィルム(F4)の評価>
実施例7に記載の組成物(PLC−4)を用い、支持基板としてガラス基板(松波スライドガラス:S−1112)を用いる以外は実施例10と同様に処理して、重合体フィルム(F4)を得た。目視による観察では、フィルム(F4)の配向はホメオトロピックであった。
【0128】
[実施例14]
<重合体フィルム(F5)の評価>
実施例8に記載の組成物(PLC−5)を用い、支持基板としてケン化処理したTACフィルム(フィルムはラビングしなかった)を用いる以外は実施例10と同様に処理して、重合体フィルム(F5)を得た。目視による観察では、フィルム(F5)の配向はホメオトロピックであった。
【0129】
[実施例15]
<重合体フィルム(F6)の評価>
実施例9に記載の組成物(PLC−6)を用い、支持基板としてガラス基板(松波スライドガラス:S−1112)を用いる以外は実施例10と同様に処理して、重合体フィルム(F6)を得た。目視による観察では、フィルム(F6)の配向はホメオトロピックであった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
式(1)で表される化合物:



ここに、Zは−CH−、−CO−、−(CH−CO−または−CH=CH−CO−であり、そしてZは−CH−、−CO−、−CO−(CH−または−CO−CH=CH−であり;Aは独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイルまたはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、そしてこの1,4−フェニレンにおいて、任意の水素は塩素またはフッ素で置き換えられてもよく、任意の1つまたは2つの水素はシアノ、メチル、エチル、メトキシ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、またはトリフルオロメチルで置き換えられてもよく;Xは−O−、−O−(CH−、−O−(CH−O−または−O−(CHCHO)−であり、Xは−O−、−(CH−O−、−O−(CH−O−または−O−(CHCHO)−であり、rは1〜20の整数であり、そしてsは2〜5の整数であり;Pは独立して式(P1)〜式(P8)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、Qは式(Q1)〜式(Q17)のいずれか1つで表される基である:


(ここに、nは0〜15の整数である。)


【請求項2】
Qが式(Q1)、式(Q6)〜式(Q9)、式(Q14)、式(Q16)および式(Q17)のいずれか1つで表される基であり;Aが独立して1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、この1、4−フェニレンにおける任意の水素は塩素またはフッ素で置き換えられてもよく;Xが−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、Xが−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrが1〜15の整数である、請求項1に記載の化合物。
【請求項3】
Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが独立して1,4−シクロへキシレンまたは1,4−フェニレンであり、そしてこの1,4−フェニレンにおける任意の水素は塩素またはフッ素で置き換えられてもよく;Xが−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、Xが−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrが1〜15の整数である、請求項1に記載の化合物。
【請求項4】
Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレンまたは2−フルオロ−1,4−フェニレンであり;Xが−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、Xが−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrが1〜15の整数である、請求項1に記載の化合物。
【請求項5】
Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレンまたは2−フルオロ−1,4−フェニレンであり;Pが独立して式(P3)〜式(P6)のいずれか1つで表される重合性の基であり;Xが−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、Xが−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrが1〜15の整数である、請求項1に記載の化合物。
【請求項6】
Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが独立して式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが独立して−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜10の整数である、請求項1に記載の化合物。
【請求項7】
Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが共に−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜6の整数である、請求項1に記載の化合物。
【請求項8】
Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが独立して式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが独立して−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜10の整数である、請求項1に記載の化合物。
【請求項9】
Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが共に−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜6の整数である、請求項1に記載の化合物。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれか1項に記載の化合物を少なくとも1つ含有する組成物。
【請求項11】
式(1)で表される化合物の少なくとも1つ並びに式(M1)、式(M2)、式(M3)および式(M4)のそれぞれで表される化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する組成物:



ここに、Zは−CH−、−CO−、−(CH−CO−または−CH=CH−CO−であり、そしてZは−CH−、−CO−、−CO−(CH−または−CO−CH=CH−であり;Aは独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレン、ピリジン−2,5−ジイル、ナフタレン−2,6−ジイルまたはテトラヒドロナフタレン−2,6−ジイルであり、そしてこの1,4−フェニレンにおいて、任意の水素は塩素またはフッ素で置き換えられてもよく、任意の1つまたは2つの水素はシアノ、メチル、エチル、メトキシ、ヒドロキシ、ホルミル、アセトキシ、アセチル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、またはトリフルオロメチルで置き換えられてもよく;Xは−O−、−O−(CH−、−O−(CH−O−または−O−(CHCHO)−であり、Xは−O−、−(CH−O−、−O−(CH−O−または−O−(CHCHO)−であり、rは1〜20の整数であり、そしてsは2〜5の整数であり;Pは独立して式(P1)〜式(P8)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、Qは式(Q1)〜式(Q17)のいずれか1つで表される基である:


(ここに、nは0〜15の整数である。)






式(M1)〜式(M4)において、Rはフッ素、塩素、シアノ、トリフルオロメトキシ、炭素数1〜10のアルキル、または炭素数1〜10のアルコキシであり;Wは独立して水素、フッ素、塩素、メチル、エチル、シアノまたはトリフルオロメチルであり;Zは単結合、−CO−O−または−O−CO−であり、Zは独立して−O−または−O−CO−O−であり、そしてZは独立して単結合または−O−であり;Pは独立して前記の式(P1)〜式(P8)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、jおよびkは独立して2〜15の整数である。
【請求項12】
式(1)において、Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが独立して式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが独立して−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜10の整数であり:
そして式(M1)〜式(M4)において、Rがシアノまたはトリフルオロメトキシであり;Wが独立して水素、フッ素またはメチルであり;ZおよびZが共に−O−であり;そして、Pが独立して式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基である、請求項11に記載の組成物。
【請求項13】
式(1)において、Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが共に−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜6の整数であり:
そして式(M1)〜式(M4)において、Rがシアノであり;Wが独立して水素またはメチルであり;Zが単結合であり、ZおよびZが共に−O−であり;そして、Pが式(P1)〜式(P4)のいずれか1つで表される重合性の基である、請求項11に記載の組成物。
【請求項14】
式(1)において、Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが独立して式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが独立して−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜10の整数であり:
そして式(M1)〜式(M4)において、Rがシアノまたはトリフルオロメトキシであり;Wが独立して水素、フッ素またはメチルであり;Zが−O−であり;Pが独立して式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基である、請求項11に記載の組成物。
【請求項15】
式(1)において、Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが1,4−フェニレンであり;ZおよびZが共に−CO−であり;Pが式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基であり;そして、XおよびXが共に−O−または−O−(CH−O−であって、rが1〜6の整数であり:
そして式(M1)〜式(M4)において、Rがシアノであり;Wが独立して水素またはメチルであり;Zが単結合であり;Pが式(P5)〜式(P7)のいずれか1つで表される重合性の基である、請求項11に記載の組成物。
【請求項16】
式(1)において、Qが式(Q6)、式(Q8)、式(Q9)、式(Q14)および式(Q16)のいずれか1つで表される基であり;Aが独立して1,4−シクロへキシレン、1,4−フェニレンまたは2−フルオロ−1,4−フェニレンであり;Xが−O−、−O−(CH−または−O−(CH−O−であり、Xが−O−、−(CH−O−または−O−(CH−O−であり、そしてrが1〜10の整数であり:
そして、式(1)で表される化合物と式(M1)〜式(M4)のそれぞれで表される化合物の合計量を基準として、式(1)で表される化合物の割合が5〜30重量%であって、式(M1)〜式(M4)のそれぞれで表される化合物の群から選択される化合物の割合が70〜95重量%である、請求項11に記載の組成物。
【請求項17】
式(2)で表されるシランカップリング剤をさらに含有する請求項16に記載の組成物であって、重合性化合物の合計量に対するシランカップリング剤の重量比が0.01〜0.1である組成物:


ここに、Rはメチルまたはエチルであり、そしてmは1〜5の整数である。
【請求項18】
請求項10〜17のいずれか1項に記載の組成物を重合させることによって得られる重合体。
【請求項19】
請求項10〜17のいずれか1項に記載の組成物を重合させることによって得られる、光学異方性を有する重合体フィルム。
【請求項20】
請求項19に記載の光学異方性を有する重合体フィルムの、位相差板としての使用。
【請求項21】
請求項20に記載の光学異方性を有する重合体フィルムを含有する液晶表示素子。

【公開番号】特開2008−133344(P2008−133344A)
【公開日】平成20年6月12日(2008.6.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−319671(P2006−319671)
【出願日】平成18年11月28日(2006.11.28)
【出願人】(000002071)チッソ株式会社 (658)
【出願人】(596032100)チッソ石油化学株式会社 (309)
【Fターム(参考)】