(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-13
(45)【発行日】2024-08-21
(54)【発明の名称】液晶組成物、化合物、光学異方性膜、光学フィルム、偏光板および画像表示装置
(51)【国際特許分類】
G02B 5/30 20060101AFI20240814BHJP
G09F 9/30 20060101ALI20240814BHJP
H10K 50/86 20230101ALI20240814BHJP
H10K 59/10 20230101ALI20240814BHJP
【FI】
G02B5/30
G09F9/30 349E
G09F9/30 349Z
H10K50/86
H10K59/10
(21)【出願番号】P 2022550441
(86)(22)【出願日】2021-08-30
(86)【国際出願番号】 JP2021031726
(87)【国際公開番号】W WO2022059470
(87)【国際公開日】2022-03-24
【審査請求日】2023-03-06
(31)【優先権主張番号】P 2020157416
(32)【優先日】2020-09-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100152984
【氏名又は名称】伊東 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100148080
【氏名又は名称】三橋 史生
(72)【発明者】
【氏名】吉田 有次
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 徹
(72)【発明者】
【氏名】吉田 愛子
(72)【発明者】
【氏名】石山 淳
【審査官】横川 美穂
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-002111(JP,A)
【文献】国際公開第2018/025974(WO,A1)
【文献】国際公開第2016/129490(WO,A1)
【文献】国際公開第2019/220673(WO,A1)
【文献】国際公開第2015/198915(WO,A1)
【文献】特開2006-233098(JP,A)
【文献】特開2012-207073(JP,A)
【文献】特開2015-194697(JP,A)
【文献】国際公開第2013/089077(WO,A1)
【文献】特開2020-147749(JP,A)
【文献】国際公開第2020/022422(WO,A1)
【文献】国際公開第2020/022429(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 5/30
H05B33/00-33/28
H10K50/00-102/20
G09F 9/30
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
液晶化合物と、下記式(II)で表される化合物とを含有する、液晶組成物。
【化1】
ここで、前記式(II)中、
R
21およびR
22は、それぞれ独立に、水素原子、または、アルキル基を表す。
R
23は、水素原子、フッ素原子、メチル基、または、トリフルオロメチル基を表す。
SP
21およびSP
22は、それぞれ独立に、単結合、または、アルキレン基を表す。ただし、前記アルキレン基に含まれる水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルフラニル基、シアノ基、ニトロ基、イソシアノ基、チオイソシアノ基、または、炭素数1~20のアルキル基で置換されていてもよい。また、前記アルキレン基を構成する-CH
2-のうち、1個または隣接していない2個以上の-CH
2-は、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-CO-NR
24-、-NH-CO-、-NR
25-CO-、-NH-、-NR
26-、または、-C≡C-で置換されていてもよく、R
24~R
26は、置換基を表す。
D
21およびD
22は、それぞれ独立に、単結合、または、-CO-、-O-、-S-、-C(=S)-、-CR
27R
28-、-CR
29=CR
30-、-NH-、-NR
31-、もしくは、これらの2つ以上の組み合わせからなる2価の連結基を表し、R
27~R
31は、置換基を表す。
Mは、置換基を有していてもよい、芳香環、脂環、または、複素環を表す。
mは、3以上の整数を表し、複数のMは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、複数のD
22は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
Tは、水素原子、アルキル基、または、重合性基を表す。
【請求項2】
前記式(II)中の少なくとも1つのMが、280~420nmに極大吸収波長を有する芳香環を表す、請求項1に記載の液晶組成物。
【請求項3】
前記式(II)中の少なくとも1つのMが、下記式(M-1)~(M-7)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表す、請求項1または2に記載の液晶組成物。
【化2】
ここで、前記式(M-1)~(M-7)中、
*は、D
21またはD
22との結合位置を表す。
Q
1は、NまたはCHを表す。
Q
2は、-S-、-O-、または、-N(R
6)-を表し、R
6は、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。
Y
1は、置換基を有してもよい炭素数6~12の芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数3~12の芳香族複素環基、または、置換基を有してもよい炭素数6~20の脂環式炭化水素基を表し、前記脂環式炭化水素基を構成する-CH
2-の1個以上が-O-、-S-または-NH-で置換されていてもよい。
Z
1、Z
2およびZ
3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族複素環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-OR
7、-NR
8R
9、-SR
10、-COOR
11、または、-COR
12を表し、R
7~R
12は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Z
1およびZ
2は、互いに結合して芳香環を形成してもよい。
A
3およびA
4は、それぞれ独立に、-O-、-N(R
13)-、-S-、および、-CO-からなる群から選択される基を表し、R
13は、水素原子または置換基を表す。
Xは、水素原子または置換基が結合していてもよい、第14~16族の非金属原子を表す。
D
7およびD
8は、それぞれ独立に、単結合、または、-CO-、-O-、-S-、-C(=S)-、-CR
1R
2-、-CR
3=CR
4-、-NR
5-、もしくは、これらの2つ以上の組み合わせからなる2価の連結基を表し、R
1~R
5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または、炭素数1~12のアルキル基を表す。
SP
3およびSP
4は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、または、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を構成する-CH
2-の1個以上が-O-、-S-、-NH-、-N(Q)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基を表し、Qは、置換基を表す。
L
3およびL
4は、それぞれ独立に1価の有機基を表す。
Axは、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。
Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~12のアルキル基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選択される少なくとも1つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。
AxおよびAyにおける芳香環は、置換基を有していてもよく、AxとAyとが結合して環を形成していてもよい。
Q
3は、水素原子、または、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基を表す。
【請求項4】
前記式(II)中のTが、重合性基を表す、請求項1~3のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項5】
前記式(II)中のTが、下記式(P-1)~(P-20)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を表す、請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【化3】
ここで、前記式(P-1)~(P-20)中、*は、SP
22との結合位置を表す。
【請求項6】
前記液晶化合物が、逆波長分散性を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項7】
前記液晶化合物が、下記式(Ar-1)~(Ar-7)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を有する化合物である、請求項1~6のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【化4】
ここで、前記式(Ar-1)~(Ar-7)中、
*は、結合位置を表す。
Q
1は、NまたはCHを表す。
Q
2は、-S-、-O-、または、-N(R
6)-を表し、R
6は、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。
Y
1は、置換基を有してもよい炭素数6~12の芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数3~12の芳香族複素環基、または、置換基を有してもよい炭素数6~20の脂環式炭化水素基を表し、前記脂環式炭化水素基を構成する-CH
2-の1個以上が-O-、-S-または-NH-で置換されていてもよい。
Z
1、Z
2およびZ
3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族複素環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-OR
7、-NR
8R
9、-SR
10、-COOR
11、または、-COR
12を表し、R
7~R
12は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Z
1およびZ
2は、互いに結合して芳香環を形成してもよい。
A
3およびA
4は、それぞれ独立に、-O-、-N(R
13)-、-S-、および、-CO-からなる群から選択される基を表し、R
13は、水素原子または置換基を表す。
Xは、水素原子または置換基が結合していてもよい、第14~16族の非金属原子を表す。
D
7およびD
8は、それぞれ独立に、単結合、または、-CO-、-O-、-S-、-C(=S)-、-CR
1R
2-、-CR
3=CR
4-、-NR
5-、もしくは、これらの2つ以上の組み合わせからなる2価の連結基を表し、R
1~R
5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または、炭素数1~12のアルキル基を表す。
SP
3およびSP
4は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、または、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を構成する-CH
2-の1個以上が-O-、-S-、-NH-、-N(Q)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基を表し、Qは、置換基を表す。
L
3およびL
4は、それぞれ独立に1価の有機基を表す。
Axは、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。
Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~12のアルキル基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選択される少なくとも1つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。
AxおよびAyにおける芳香環は、置換基を有していてもよく、AxとAyとが結合して環を形成していてもよい。
Q
3は、水素原子、または、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基を表す。
【請求項8】
前記液晶化合物が、重合性基を有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の液晶組成物。
【請求項9】
前記重合性基が、下記式(P-1)~(P-20)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を表す、請求項8に記載の液晶組成物。
【化5】
ここで、前記式(P-1)~(P-20)中、*は、結合位置を表す。
【請求項10】
下記式(II)で表される化合物。
【化6】
ここで、前記式(II)中、
R
21およびR
22は、それぞれ独立に、水素原子、または、アルキル基を表す。
R
23は、水素原子、フッ素原子、メチル基、または、トリフルオロメチル基を表す。
SP
21およびSP
22は、それぞれ独立に、単結合、または、アルキレン基を表す。ただし、前記アルキレン基に含まれる水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルフラニル基、シアノ基、ニトロ基、イソシアノ基、チオイソシアノ基、または、炭素数1~20のアルキル基で置換されていてもよい。また、前記アルキレン基を構成する-CH
2-のうち、1個または隣接していない2個以上の-CH
2-は、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-CO-NR
24-、-NH-CO-、-NR
25-CO-、-NH-、-NR
26-、または、-C≡C-で置換されていてもよく、R
24~R
26は、置換基を表す。
D
21およびD
22は、それぞれ独立に、単結合、または、-CO-、-O-、-S-、-C(=S)-、-CR
27R
28-、-CR
29=CR
30-、-NH-、-NR
31-、もしくは、これらの2つ以上の組み合わせからなる2価の連結基を表し、R
27~R
31は、置換基を表す。
Mは、置換基を有していてもよい、芳香環、脂環、または、複素環を表
し、少なくとも1つのMは、280~420nmに極大吸収波長を有する芳香環を表す。
mは、3以上の整数を表し、複数のMは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、複数のD
22は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
Tは、水素原子、アルキル基、または、重合性基を表す。
【請求項11】
前記式(II)中の少なくとも1つのMが、下記式(M-1)~(M-7)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表す、請求項1
0に記載の化合物。
【化7】
ここで、前記式(M-1)~(M-7)中、
*は、D
21またはD
22との結合位置を表す。
Q
1は、NまたはCHを表す。
Q
2は、-S-、-O-、または、-N(R
6)-を表し、R
6は、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表す。
Y
1は、置換基を有してもよい炭素数6~12の芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数3~12の芳香族複素環基、または、置換基を有してもよい炭素数6~20の脂環式炭化水素基を表し、前記脂環式炭化水素基を構成する-CH
2-の1個以上が-O-、-S-または-NH-で置換されていてもよい。
Z
1、Z
2およびZ
3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族複素環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-OR
7、-NR
8R
9、-SR
10、-COOR
11、または、-COR
12を表し、R
7~R
12は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Z
1およびZ
2は、互いに結合して芳香環を形成してもよい。
A
3およびA
4は、それぞれ独立に、-O-、-N(R
13)-、-S-、および、-CO-からなる群から選択される基を表し、R
13は、水素原子または置換基を表す。
Xは、水素原子または置換基が結合していてもよい、第14~16族の非金属原子を表す。
D
7およびD
8は、それぞれ独立に、単結合、または、-CO-、-O-、-S-、-C(=S)-、-CR
1R
2-、-CR
3=CR
4-、-NR
5-、もしくは、これらの2つ以上の組み合わせからなる2価の連結基を表し、R
1~R
5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または、炭素数1~12のアルキル基を表す。
SP
3およびSP
4は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、または、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を構成する-CH
2-の1個以上が-O-、-S-、-NH-、-N(Q)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基を表し、Qは、置換基を表す。
L
3およびL
4は、それぞれ独立に1価の有機基を表す。
Axは、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。
Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~12のアルキル基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選択される少なくとも1つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。
AxおよびAyにおける芳香環は、置換基を有していてもよく、AxとAyとが結合して環を形成していてもよい。
Q
3は、水素原子、または、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基を表す。
【請求項12】
前記式(II)中のTが、重合性基を表す、請求項10
または11に記載の化合物。
【請求項13】
前記式(II)中のTが、下記式(P-1)~(P-20)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を表す、請求項10~
12のいずれか1項に記載の化合物。
【化8】
ここで、前記式(P-1)~(P-20)中、*は、SP
22との結合位置を表す。
【請求項14】
請求項1~9のいずれか1項に記載の液晶組成物を重合して得られる光学異方性膜。
【請求項15】
下記式(III)を満たす、請求項
14に記載の光学異方性膜。
0.50<Re(450)/Re(550)<1.00 ・・・(III)
ここで、式(III)中、Re(450)は、前記光学異方性膜の波長450nmにおける面内レターデーションを表し、Re(550)は、前記光学異方性膜の波長550nmにおける面内レターデーションを表す。
【請求項16】
請求項
14または
15に記載の光学異方性膜を有する光学フィルム。
【請求項17】
請求項
16に記載の光学フィルムと、偏光子とを有する、偏光板。
【請求項18】
請求項
16に記載の光学フィルム、または、請求項
17に記載の偏光板を有する、画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶組成物、化合物、光学異方性膜、光学フィルム、偏光板および画像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
逆波長分散性を示す重合性液晶化合物は、広い波長範囲での正確な光線波長の変換が可能になること、および、高い屈折率を有するために位相差フィルム(光学異方性膜)を薄膜化できること、などの特徴を有しているため、盛んに研究されている。
また、逆波長分散性を示す重合性液晶化合物としては、一般にT型の分子設計指針が取られており、分子長軸の波長を短波長化し、分子中央に位置する短軸の波長を長波長化することが要求されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、下記式(1)で表される重合性液晶化合物が記載されている([請求項1])。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者らは、特許文献1に記載された重合性液晶化合物について検討したところ、この重合性液晶化合物を含有する重合性液晶組成物の他の成分によっては、形成される光学異方性膜に配向欠陥が発生する場合があることを明らかとした。
【0006】
そこで、本発明は、光学異方性膜における配向欠陥の発生を抑制することができる液晶組成物、化合物、光学異方性膜、光学フィルム、偏光板および画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、液晶化合物とともに、後述する式(II)で表される化合物を配合した液晶組成物を用いると、形成される光学異方性膜の配向欠陥を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
【0008】
[1] 液晶化合物と、後述する式(II)で表される化合物とを含有する、液晶組成物。
[2] 後述する式(II)中の少なくとも1つのMが、280~420nmに極大吸収波長を有する芳香環を表す、[1]に記載の液晶組成物。
[3] 後述する式(II)中の少なくとも1つのMが、後述する式(M-1)~(M-7)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表す、[1]または[2]に記載の液晶組成物。
[4] 後述する式(II)中のTが、重合性基を表す、[1]~[3]のいずれかに記載の液晶組成物。
[5] 後述する式(II)中のTが、後述する式(P-1)~(P-20)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を表す、[1]~[4]のいずれかに記載の液晶組成物。
[6] 液晶化合物が、逆波長分散性を有する、[1]~[5]のいずれかに記載の液晶組成物。
[7] 液晶化合物が、後述する式(Ar-1)~(Ar-7)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を有する化合物である、[1]~[6]のいずれかに記載の液晶組成物。
[8] 液晶化合物が、重合性基を有する、[1]~[7]のいずれかに記載の液晶組成物。
[9] 重合性基が、後述する式(P-1)~(P-20)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を表す、[8]に記載の液晶組成物。
【0009】
[10] 後述する式(II)で表される化合物。
[11] 後述する式(II)中の少なくとも1つのMが、280~420nmに極大吸収波長を有する芳香環を表す、[10]に記載の化合物。
[12] 後述する式(II)中の少なくとも1つのMが、後述する式(M-1)~(M-7)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表す、[10]または[11]に記載の化合物。
[13] 後述する式(II)中のTが、重合性基を表す、[10]~[12]のいずれかに記載の化合物。
[14] 後述する式(II)中のTが、後述する式(P-1)~(P-20)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基を表す、[10]~[13]のいずれかに記載の化合物。
【0010】
[15] [1]~[9]のいずれかに記載の液晶組成物を重合して得られる光学異方性膜。
[16] 後述する式(III)を満たす、[15]に記載の光学異方性膜。
[17] [15]または[16]に記載の光学異方性膜を有する光学フィルム。
[18] [17]に記載の光学フィルムと、偏光子とを有する、偏光板。
[19] [17]に記載の光学フィルム、または、[18]に記載の偏光板を有する、画像表示装置。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、光学異方性膜における配向欠陥の発生を抑制することができる液晶組成物、化合物、光学異方性膜、光学フィルム、偏光板および画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1A】
図1Aは、本発明の光学フィルムの一例を示す模式的な断面図である。
【
図1B】
図1Bは、本発明の光学フィルムの一例を示す模式的な断面図である。
【
図1C】
図1Cは、本発明の光学フィルムの一例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、各成分は、各成分に該当する物質を1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。ここで、各成分について2種以上の物質を併用する場合、その成分についての含有量とは、特段の断りが無い限り、併用した物質の合計の含有量を指す。
また、本明細書において、表記される二価の基(例えば、-CO-NR-)の結合方向は、結合位置を明記している場合を除き、特に制限されず、例えば、後述する式(I)中のD1が-CO-NR-である場合、G1側に結合している位置を*1、Ar1側に結合している位置を*2とすると、D1は、*1-CO-NR-*2であってもよく、*1-NR-CO-*2であってもよい。
【0014】
[重合性液晶組成物]
本発明の液晶組成物は、液晶化合物と、後述する式(II)で表される化合物(以下、「特定化合物」とも略す。)とを含有する、液晶組成物である。
【0015】
本発明においては、上述した通り、液晶化合物とともに特定化合物を配合した液晶組成物を用いることにより、形成される光学異方性膜の配向欠陥を抑制することができる。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者らは以下のように推測している。
すなわち、特定化合物に含まれるアミノ基の存在により、液晶化合物に含まれる結合(エステル結合など)が切断され、液晶化合物の結晶性が低下したため、液晶化合物の結晶化に起因した配向欠陥の発生が抑制できたと考えられる。また、特定化合物を配合することにより、液晶組成物の相転移温度が低下することで、液晶化合物の結晶化に起因した配向欠陥の発生が抑制できたとも考えられる。
以下、本発明の液晶組成物の各成分について詳細に説明する。
【0016】
〔特定化合物〕
本発明の液晶組成物が含有する特定化合物は、下記式(II)で表される化合物である。
【化1】
【0017】
上記式(II)中、R21およびR22は、それぞれ独立に、水素原子、または、アルキル基を表す。
また、上記式(II)中、R23は、水素原子、フッ素原子、メチル基、または、トリフルオロメチル基を表す。
また、上記式(II)中、SP21およびSP22は、それぞれ独立に、単結合、または、アルキレン基を表す。ただし、アルキレン基に含まれる水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルフラニル基、シアノ基、ニトロ基、イソシアノ基、チオイソシアノ基、または、炭素数1~20のアルキル基で置換されていてもよい。また、アルキレン基を構成する-CH2-のうち、1個または隣接していない2個以上の-CH2-は、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-CO-NR24-、-NH-CO-、-NR25-CO-、-NH-、-NR26-、または、-C≡C-で置換されていてもよく、R24~R26は、置換基を表す。
また、上記式(II)中、D21およびD22は、それぞれ独立に、単結合、または、-CO-、-O-、-S-、-C(=S)-、-CR27R28-、-CR29=CR30-、-NH-、-NR31-、もしくは、これらの2つ以上の組み合わせからなる2価の連結基を表し、R27~R31は、置換基を表す。
また、上記式(II)中、Mは、置換基を有していてもよい、芳香環、脂環、または、複素環を表す。
また、上記式(II)中、mは、3以上の整数を表し、複数のMは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、複数のD22は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、上記式(II)中、Tは、水素原子、アルキル基、または、重合性基を表す。
【0018】
ここで、R24~R31が示す置換基(以下、「置換基X」とも略す。)としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アルキルアミド基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキルチオール基、および、N-アルキルカルバメート基などが挙げられ、中でも、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルカルボニルオキシ基、または、ハロゲン原子が好ましい。
アルキル基としては、炭素数1~18の直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基が好ましく、炭素数1~8のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基およびシクロヘキシル基等)がより好ましく、炭素数1~4のアルキル基が更に好ましく、メチル基またはエチル基が特に好ましい。
アルコキシ基としては、炭素数1~18のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~8のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、n-ブトキシ基およびメトキシエトキシ基等)がより好ましく、炭素数1~4のアルコキシ基が更に好ましく、メトキシ基またはエトキシ基が特に好ましい。
アルコキシカルボニル基としては、上記で例示したアルキル基にオキシカルボニル基(-O-CO-基)が結合した基が挙げられ、中でも、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n-プロポキシカルボニル基またはイソプロポキシカルボニル基が好ましく、メトキシカルボニル基がより好ましい。
アルキルカルボニルオキシ基としては、上記で例示したアルキル基にカルボニルオキシ基(-CO-O-基)が結合した基が挙げられ、中でも、メチルカルボニルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、n-プロピルカルボニルオキシ基またはイソプロピルカルボニルオキシ基が好ましく、メチルカルボニルオキシ基がより好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子およびヨウ素原子等が挙げられ、中でも、フッ素原子または塩素原子が好ましい。
【0019】
上記式(II)中、R21およびR22の一態様が示すアルキル基としては、例えば、上述した置換基Xにおいて例示したアルキル基と同様のものが挙げられる。
また、R21およびR22としては、メチル基を表すことが好ましい。
【0020】
上記式(II)中、R23は、上述した通り、水素原子、フッ素原子、メチル基、または、トリフルオロメチル基を表すが、水素原子を表すことが好ましい。
【0021】
上記式(II)中、SP21およびSP22の一態様が示すアルキレン基としては、例えば、炭素数1~12の直鎖状または分岐状のアルキレン基が挙げられ、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、メチルヘキシレン基、へプチレン基などが挙げられる。
ここで、SP21およびSP22の一態様が示すアルキレン基は、上述した通り、アルキレン基に含まれる水素原子が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、ペンタフルオロスルフラニル基、シアノ基、ニトロ基、イソシアノ基、チオイソシアノ基、または、炭素数1~20のアルキル基で置換されていてもよい。
また、SP21およびSP22の一態様が示すアルキレン基は、上述した通り、アルキレン基を構成する-CH2-のうち、1個または隣接していない2個以上の-CH2-が、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-O-CO-O-、-CO-NH-、-CO-NR24-、-NH-CO-、-NR25-CO-、-NH-、-NR26-、または、-C≡C-で置換されていてもよい。
また、SP21およびSP22としては、炭素数2~10の直鎖状のアルキレン基、または、炭素数2~12の直鎖状のアルキレン基を構成する-CH2-のうち1個または隣接していない2個以上の-CH2-が-O-、-COO-もしくは-OCO-で置換された2価の連結基を表すことが好ましく、炭素数2~8の直鎖状のアルキレン基、または、炭素数2~8の直鎖状のアルキレン基を構成する-CH2-のうち1個または隣接していない2個以上の-CH2-が-O-で置換された2価の連結基を表すことがより好ましい。
【0022】
上記式(II)中、D21およびD22の一態様が示す2価の連結基としては、例えば、-CO-、-O-、-CO-O-、-C(=S)O-、-CR1R2-、-CR1R2-CR1R2-、-O-CR1R2-、-CR1R2-O-CR1R2-、-CO-O-CR1R2-、-O-CO-CR1R2-、-CR1R2-O-CO-CR1R2-、-CR1R2-CO-O-CR1R2-、-NR5-CR1R2-、および、-CO-NR5-などが挙げられる。R1、R2およびR5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または、炭素数1~12のアルキル基を表す。
また、D21およびD22としては、単結合、-CO-、-O-、または、-CO-O-を表すことが好ましい。
【0023】
上記式(II)中、Mの一態様が示す芳香環としては、例えば、炭素数6~20の芳香環が挙げられ、具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスロリン環などの芳香族炭化水素環;フラン環、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環などの芳香族複素環;後述する式(M-1)~(M-8)で表される基;が挙げられる。
また、Mの一態様が示す脂環としては、例えば、シクロアルカン環が挙げられ、具体的には、シクロヘキサン環、シクロペプタン環、シクロオクタン環、シクロドデカン環、シクロドコサン環などが挙げられる。
また、Mの一態様が示す複素環としては、上述した芳香族複素環以外の複素環が挙げられ、具体的には、例えば、テトラヒドロフラン環、テトラヒドロピラン環、ピロリジン環、ピペリジン環、テトラヒドロチオフェン環などが挙げられる。
Mが有していてもよい置換基としては、例えば、上述した置換基Xと同様のものが挙げられる。
【0024】
本発明においては、形成される光学異方性膜の耐光性がより良好となる理由から、上記式(II)中の少なくとも1つのMが、280~420nmに極大吸収波長を有する芳香環を表すことが好ましい。特に、Mを奇数個(例えば、3個または5個)有している場合は、中心に位置するMが、280~420nmに極大吸収波長を有する芳香環を表すことが好ましい。
【0025】
また、本発明においては、液晶化合物との相溶性が良好となる理由から、上記式(II)中の少なくとも1つのMが、下記式(M-1)~(M-7)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表すことが好ましい。特に、Mを奇数個(例えば、3個または5個)有している場合は、中心に位置するMが、下記式(M-1)~(M-7)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表すことが好ましい。
【化2】
【0026】
上記式(M-1)~(M-7)中、*は、D21またはD22との結合位置を表す。
【0027】
また、上記式(M-1)中、Q1は、NまたはCHを表し、Q2は、-S-、-O-、または、-N(R6)-を表し、R6は、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Y1は、置換基を有してもよい炭素数6~12の芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい炭素数3~12の芳香族複素環基、または、置換基を有してもよい炭素数6~20の脂環式炭化水素基を表し、脂環式炭化水素基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-または-NH-で置換されていてもよい。
【0028】
ここで、R6が示す炭素数1~6のアルキル基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、および、n-ヘキシル基などが挙げられる。
【0029】
また、Y1が示す炭素数6~12の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、2,6-ジエチルフェニル基、ナフチル基などのアリール基が挙げられる。
Y1が示す炭素数3~12の芳香族複素環基としては、例えば、チエニル基、チアゾリル基、フリル基、ピリジル基などのヘテロアリール基が挙げられる。
Y1が示す炭素数6~20の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロヘキシレン基、シクロペンチレン基、ノルボルニレン基、アダマンチレン基などが挙げられる。
Y1が有していてもよい置換基としては、例えば、上述した置換基Xと同様のものが挙げられる。
【0030】
また、上記式(M-1)~(M-7)中、Z1、Z2およびZ3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~20の1価の脂肪族炭化水素基、炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族炭化水素基、炭素数6~20の1価の芳香族複素環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、-OR7、-NR8R9、-SR10、-COOR11、または、-COR12を表し、R7~R12は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Z1およびZ2は、互いに結合して芳香環を形成してもよい。
【0031】
ここで、炭素数1~20の1価の脂肪族炭化水素基としては、炭素数1~15のアルキル基が好ましく、炭素数1~8のアルキル基がより好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert-ペンチル基(1,1-ジメチルプロピル基)、tert-ブチル基、1,1-ジメチル-3,3-ジメチル-ブチル基が更に好ましく、メチル基、エチル基、tert-ブチル基が特に好ましい。
炭素数3~20の1価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、メチルシクロヘキシル基、エチルシクロヘキシル基等の単環式飽和炭化水素基;シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基、シクロデセニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキサジエニル基、シクロオクタジエニル基、シクロデカジエン等の単環式不飽和炭化水素基;ビシクロ[2.2.1]ヘプチル基、ビシクロ[2.2.2]オクチル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デシル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デシル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデシル基、アダマンチル基等の多環式飽和炭化水素基;等が挙げられる。
炭素数6~20の1価の芳香族炭化水素基としては、具体的には、例えば、フェニル基、2,6-ジエチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基などが挙げられ、炭素数6~12のアリール基(特にフェニル基)が好ましい。
炭素数6~20の1価の芳香族複素環基としては、具体的には、例えば、4-ピリジル基、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などが挙げられる。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、中でも、フッ素原子、塩素原子、臭素原子であるのが好ましい。
一方、R7~R10が示す炭素数1~6のアルキル基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、および、n-ヘキシル基などが挙げられる。
【0032】
また、Z
1およびZ
2は、上述した通り、互いに結合して芳香環を形成してもよく、例えば、上記式(M-1)中のZ
1およびZ
2が互いに結合して芳香環を形成した場合の構造としては、例えば、下記式(M-1a)で表される基が挙げられる。なお、下記式(M-1a)中、*は、結合位置を表し、Q
1、Q
2およびY
1は、上記式(M-1)において説明したものと同様のものが挙げられる。
【化3】
【0033】
また、上記式(M-2)および(M-3)中、A3およびA4は、それぞれ独立に、-O-、-N(R13)-、-S-、および、-CO-からなる群から選択される基を表し、R13は、水素原子または置換基を表す。
R13が示す置換基としては、例えば、上述した置換基Xと同様のものが挙げられる。
【0034】
また、上記式(M-2)中、Xは、水素原子または置換基が結合していてもよい、第14~16族の非金属原子を表す。
また、Xが示す第14~16族の非金属原子としては、例えば、酸素原子、硫黄原子、水素原子または置換基が結合した窒素原子〔=N-RN1,RN1は水素原子または置換基を表す。〕、水素原子または置換基が結合した炭素原子〔=C-(RC1)2,RC1は水素原子または置換基を表す。〕が挙げられる。
置換基としては、具体的には、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルキル置換アルコキシ基、環状アルキル基、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基など)、シアノ基、アミノ基、ニトロ基、アルキルカルボニル基、スルホ基、水酸基等が挙げられる。
【0035】
また、上記式(M-3)中、D7およびD8は、それぞれ独立に、単結合、または、-CO-、-O-、-S-、-C(=S)-、-CR1R2-、-CR3=CR4-、-NR5-、もしくは、これらの2つ以上の組み合わせからなる2価の連結基を表し、R1~R5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または、炭素数1~12のアルキル基を表す。
【0036】
ここで、D7およびD8の一態様が示す2価の連結基としては、例えば、-CO-、-O-、-CO-O-、-C(=S)O-、-CR1R2-、-CR1R2-CR1R2-、-O-CR1R2-、-CR1R2-O-CR1R2-、-CO-O-CR1R2-、-O-CO-CR1R2-、-CR1R2-O-CO-CR1R2-、-CR1R2-CO-O-CR1R2-、-NR5-CR1R2-、および、-CO-NR5-などが挙げられる。R1、R2およびR5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または、炭素数1~12のアルキル基を表す。
これらのうち、-CO-、-O-、および、-CO-O-のいずれかであることが好ましい。
【0037】
また、上記式(M-3)中、SP3およびSP4は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、または、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-、-NH-、-N(Q)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基を表し、Qは、置換基を表す。置換基としては、例えば、上述した置換基Xと同様のものが挙げられる。
【0038】
ここで、SP3およびSP4の一態様が示す炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、メチルヘキシレン基、へプチレン基などが好適に挙げられる。なお、SP1およびSP2は、上述した通り、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-、-NH-、-N(Q)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基であってもよく、Qで表される置換基としては、例えば、上述した置換基Xと同様のものが挙げられる。
【0039】
また、上記式(M-3)中、L3およびL4は、それぞれ独立に1価の有機基を表す。
1価の有機基としては、例えば、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などを挙げることができる。
アルキル基は、直鎖状、分岐状または環状であってもよいが、直鎖状が好ましい。アルキル基の炭素数は、1~30が好ましく、1~20がより好ましく、1~10が更に好ましい。
また、アリール基は、単環であっても多環であってもよいが単環が好ましい。アリール基の炭素数は、6~25が好ましく、6~10がより好ましい。
また、ヘテロアリール基は、単環であっても多環であってもよい。ヘテロアリール基を構成するヘテロ原子の数は1~3が好ましい。ヘテロアリール基を構成するヘテロ原子は、窒素原子、硫黄原子、酸素原子が好ましい。ヘテロアリール基の炭素数は6~18が好ましく、6~12がより好ましい。
また、アルキル基、アリール基およびヘテロアリール基は、無置換であってもよく、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、上述した置換基Xと同様のものが挙げられる。
【0040】
また、上記式(M-4)~(M-7)中、Axは、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選ばれる少なくとも1つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。
また、上記式(M-4)~(M-7)中、Ayは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~12のアルキル基、または、芳香族炭化水素環および芳香族複素環からなる群から選択される少なくとも1つの芳香環を有する、炭素数2~30の有機基を表す。
ここで、AxおよびAyにおける芳香環は、置換基を有していてもよく、AxとAyとが結合して環を形成していてもよい。
また、Q3は、水素原子、または、置換基を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基を表す。
AxおよびAyとしては、国際公開第2014/010325号の[0039]~[0095]段落に記載されたものが挙げられる。
また、Q3が示す炭素数1~20のアルキル基としては、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、および、n-ヘキシル基などが挙げられ、置換基としては、例えば、上述した置換基Xと同様のものが挙げられる。
【0041】
更に、本発明においては、液晶の配向性が向上し、形成される光学異方性膜の耐湿性も向上する理由から、上記式(II)中の少なくとも1つのMが、シクロヘキサン環を表すことが好ましく、1,4-シクロヘキシレン基を表すことがより好ましく、トランス-1,4-シクロヘキシレン基を表すことが更に好ましい。特に、Mを奇数個(例えば、3個または5個)有している場合は、中心以外に位置するMが、シクロヘキサン環を表すことが好ましい。
【0042】
上記式(II)中、mは、3以上の整数を表すが、3~6の整数を表すことが好ましく、3~6の整数のうち、奇数を表すことがより好ましい。
なお、複数のMは、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、複数のD22は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
【0043】
以下に、上記式(II)中の-(M-D
22)
m-で表される部分構造の具体例を示す。なお、以下に示す具体例中、*は、結合位置を表し、ベンゼン環およびシクロヘキサン環は、縮環または置換基で置換していてもよく、一部の炭素原子はヘテロ原子に置き換わってもよい。
【化4】
【0044】
上記式(II)中、Tの一態様が示すアルキル基としては、例えば、上述した置換基Xにおいて例示したアルキル基と同様のものが挙げられる。
【0045】
本発明においては、形成される光学異方性膜の強度が向上する理由から、上記式(II)中のTが重合性基を表すことが好ましい。
重合性基としては、ラジカル重合またはカチオン重合可能な重合性基が好ましい。
ラジカル重合性基としては、公知のラジカル重合性基を用いることができ、好適なものとして、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基を挙げることができる。この場合、重合速度はアクリロイルオキシ基が一般的に速いことが知られており、生産性向上の観点からアクリロイルオキシ基が好ましいが、メタクリロイルオキシ基も重合性基として同様に使用することができる。
カチオン重合性基としては、公知のカチオン重合性基を用いることができ、具体的には、脂環式エーテル基、環状アセタール基、環状ラクトン基、環状チオエーテル基、スピロオルソエステル基、および、ビニルオキシ基などを挙げることができる。中でも、脂環式エーテル基、または、ビニルオキシ基が好適であり、エポキシ基、オキセタニル基、または、ビニルオキシ基が特に好ましい。
特に好ましい重合性基の例としては、下記式(P-1)~(P-20)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基が挙げられる。なかでも、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基であることがより好ましい。なお、下記式(P-1)~(P-20)中、*は、SP22との結合位置を表す。
【0046】
【0047】
以下に、上記式(II)中の-SP
21-D
21-で表される部分構造の具体例を示す。なお、以下に示す具体例中、*は、Mとの結合位置を表し、**は、酸素原子との結合位置を表す。
【化6】
【0048】
以下に、上記式(II)中の-D
22-SP
22-で表される部分構造の具体例を示す。なお、以下に示す具体例中、*は、Mとの結合位置を表し、**は、Tとの結合位置を表す。
【化7】
【0049】
特定化合物としては、具体的には、例えば、下記式(2-1-1)~(2-1-12)および(2-1)~(2-5)に示す化合物が挙げられる。
【化8】
【0050】
本発明においては、液晶化合物の配向阻害を防ぐ観点から、特定化合物の含有量は、後述する液晶化合物および特定化合物の合計質量に対して0.05~20質量%であることが好ましく、0.1~10質量%であることがより好ましく、0.2~5質量%であることが更に好ましい。
【0051】
〔液晶化合物〕
本発明の液晶組成物が含有する液晶化合物は特に限定されず、従来公知の液晶化合物を用いることができる。
一般的に、液晶化合物はその形状から、棒状タイプと円盤状タイプに分類できる。更にそれぞれ低分子と高分子タイプがある。高分子とは一般に重合度が100以上のものを指す(高分子物理・相転移ダイナミクス,土井 正男 著,2頁,岩波書店,1992)。
本発明においては、いずれの液晶化合物を用いることもできるが、棒状液晶性化合物またはディスコティック液晶性化合物を用いるのが好ましく、棒状液晶性化合物を用いるのがより好ましい。
【0052】
液晶化合物は、液晶化合物の配向を固定化の観点から、重合性基を有していることが好ましい。
重合性基としては、ラジカル重合またはカチオン重合可能な重合性基が好ましい。
ラジカル重合性基としては、一般に知られているラジカル重合性基を用いることができ、好適なものとして、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基を挙げることができる。この場合、重合速度はアクリロイルオキシ基が一般的に速いことが知られており、生産性向上の観点からアクリロイルオキシ基が好ましいが、メタクリロイルオキシ基も重合性基として同様に使用することができる。
カチオン重合性基としては、一般に知られているカチオン重合性を用いることができ、具体的には、脂環式エーテル基、環状アセタール基、環状ラクトン基、環状チオエーテル基、スピロオルソエステル基、および、ビニルオキシ基などを挙げることができる。中でも、脂環式エーテル基、または、ビニルオキシ基が好適であり、エポキシ基、オキセタニル基、または、ビニルオキシ基が特に好ましい。
特に好ましい重合性基の例としては、上述した式(P-1)~(P-20)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基が挙げられる。なかでも、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基であることがより好ましい。
【0053】
また、本発明においては、広い波長範囲での正確な光線波長の変換が可能になるという理由から、上記液晶化合物が、逆波長分散性を有する液晶化合物であることが好ましい。
ここで、本明細書において「逆波長分散性」を有する液晶化合物とは、これを用いて作製された位相差フィルムの特定波長(可視光範囲)における面内のレターデーション(Re)値を測定した際に、測定波長が大きくなるにつれてRe値が同等または高くなるものをいう。
【0054】
更に、本発明においては、逆波長分散性と耐光性を両立させるという理由から、上記液晶化合物が、下記式(Ar-1)~(Ar-7)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を有する化合物であることが好ましい。
【化9】
【0055】
上記式(Ar-1)~(Ar-7)中、*は、結合位置、すなわち、液晶化合物に含まれる上記芳香環以外の部分との結合位置を表す。
また、上記式(Ar-1)~(Ar-7)中のY1、Q1、Q2、Q3、Z1、Z2、Z3、A3、A4、D7、D8、SP3、SP4、L3、L4、Ax、および、Ayは、それぞれ、上述した特定化合物において説明した上記式(M-1)~(M-7)中のY1、Q1、Q2、Q3、Z1、Z2、Z3、A3、A4、D7、D8、SP3、SP4、L3、L4、Ax、および、Ayと同様である。
【0056】
本発明においては、高い屈折率異方性を有するために光学異方性膜を薄膜化できるという理由から、液晶化合物が、下記式(I)で表される化合物であることが好ましい。なお、下記式(I)中、Arは、上述した式(Ar-1)~(Ar-7)で表される基からなる群から選択されるいずれかの芳香環を表す。ただし、下記式(I)中のq1が2である場合、複数のArは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
L1-SP1-D5-(A1)a1-D3-(G1)g1-D1-〔Ar-D2〕q1-(G2)g2-D4-(A2)a2-D6-SP2-L2 ・・・(I)
【0057】
上記式(I)中、a1、a2、g1およびg2は、それぞれ独立に、0または1を表す。ただし、a1およびg1の少なくとも一方は1を表し、a2およびg2の少なくとも一方は1を表す。
また、上記式(I)中、q1は、1または2を表す。
また、上記式(I)中、D1、D2、D3、D4、D5およびD6は、それぞれ独立に、単結合、または、-CO-、-O-、-S-、-C(=S)-、-CR1R2-、-CR3=CR4-、-NR5-、もしくは、これらの2つ以上の組み合わせからなる2価の連結基を表し、R1~R5は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、または、炭素数1~12のアルキル基を表す。ただし、q1が2である場合、複数のD2は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、上記式(I)中、G1およびG2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香環、または、置換基を有していてもよい炭素数5~20の2価の脂環式炭化水素基を表し、脂環式炭化水素基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-または-NH-で置換されていてもよい。
また、上記式(I)中、A1およびA2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香環、または、置換基を有していてもよい炭素数5~20の2価の脂環式炭化水素基を表し、脂環式炭化水素基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-または-NH-で置換されていてもよい。
また、上記式(I)中、SP1およびSP2は、それぞれ独立に、単結合、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基、または、炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基を構成する-CH2-の1個以上が-O-、-S-、-NH-、-N(Q)-、もしくは、-CO-に置換された2価の連結基を表し、Qは、置換基を表す。
また、上記式(I)中、L1およびL2は、それぞれ独立に1価の有機基を表し、L1およびL2の少なくとも一方は重合性基を表す。ただし、Arが、上述した式(Ar-3)で表される芳香環である場合は、L1およびL2ならびに上述した式(Ar-3)中のL3およびL4の少なくとも1つが重合性基を表す。
【0058】
上記式(I)中、a1、a2、g1およびg2は、いずれも1であることが好ましい。
また、上記式(I)中、q1は、1であることが好ましい。
【0059】
上記式(I)中、D1、D2、D3、D4、D5およびD6の一態様が示す2価の連結基としては、上記式(M-3)中のD7およびD8において説明したものと同様のものが挙げられる。
これらのうち、-CO-、-O-、および、-CO-O-のいずれかであることが好ましい。
【0060】
上記式(I)中、G1およびG2の一態様が示す炭素数6~20の芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナンスロリン環などの芳香族炭化水素環;フラン環、ピロール環、チオフェン環、ピリジン環、チアゾール環、ベンゾチアゾール環などの芳香族複素環;が挙げられ、中でも、ベンゼン環(例えば、1,4-フェニル基など)が好ましい。
【0061】
上記式(I)中、G1およびG2の一態様が示す炭素数5~20の2価の脂環式炭化水素基としては、5員環又は6員環であることが好ましい。また、脂環式炭化水素基は、飽和でも不飽和でもよいが飽和脂環式炭化水素基が好ましい。G1およびG2で表される2価の脂環式炭化水素基としては、例えば、特開2012-21068号公報の[0078]段落の記載を参酌でき、この内容は本願明細書に組み込まれる。
【0062】
本発明においては、上記式(I)中のG1およびG2は、シクロアルカン環であることが好ましい。
シクロアルカン環としては、具体的には、例えば、シクロヘキサン環、シクロペプタン環、シクロオクタン環、シクロドデカン環、シクロドコサン環などが挙げられる。
これらのうち、シクロヘキサン環が好ましく、1,4-シクロヘキシレン基がより好ましく、トランス-1,4-シクロヘキシレン基が更に好ましい。
【0063】
また、上記式(I)中、G1およびG2について、炭素数6~20の芳香環または炭素数5~20の2価の脂環式炭化水素基が有していてもよい置換基としては、上記式(Ar-1)中のY1が有していてもよい置換基と同様のものが挙げられる。
【0064】
上記式(I)中、A1およびA2の一態様が示す炭素数6~20以上の芳香環としては、上記式(I)中のG1およびG2において説明したものと同様のものが挙げられる。
また、上記式(I)中、A1およびA2の一態様が示す炭素数5~20の2価の脂環式炭化水素基としては、上記式(I)中のG1およびG2において説明したものと同様のものが挙げられる。
なお、A1およびA2について、炭素数6~20の芳香環または炭素数5~20の2価の脂環式炭化水素基が有していてもよい置換基としては、例えば、上述した置換基Xと同様のものが挙げられる。
【0065】
上記式(I)中、SP1およびSP2の一態様が示す炭素数1~12の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基としては、上記式(M-3)中のSP3およびSP4において説明したものと同様のものが挙げられる。
【0066】
上記式(I)中、L1およびL2が示す1価の有機基としては、上記式(M-3)中のL3およびL4において説明したものと同様のものが挙げられる。
【0067】
上記式(I)中、L1およびL2の少なくとも一方が示す重合性基としては、上述したラジカル重合またはカチオン重合可能な重合性基が挙げられる。
特に好ましい重合性基の例としては、上述した式(P-1)~(P-20)で表される基からなる群から選択されるいずれかの重合性基が挙げられる。なかでも、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基であることがより好ましい。
【0068】
上記式(I)中、耐久性が良好となる理由から、上記式(I)中のL1およびL2が、いずれも重合性基であることが好ましく、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基であることがより好ましい。
【0069】
上記式(I)で表される化合物としては、例えば、特開2010-084032号公報に記載の一般式(1)で表される化合物(特に、段落番号[0067]~[0073]に記載の化合物)、特開2016-053709号公報に記載の一般式(II)で表される化合物(特に、段落番号[0036]~[0043]に記載の化合物)、および、特開2016-081035公報に記載の一般式(1)で表される化合物(特に、段落番号[0043]~[0055]に記載の化合物)等が挙げられる。
【0070】
また、上記式(I)で表される化合物としては、下記式(1)~(22)で表される化合物が好適に挙げられ、具体的には、下記式(1)~(22)中のK(側鎖構造)として、下記K-1-1~K-8-9で表される側鎖構造を有する化合物がそれぞれ挙げられる。
なお、下記K-1-1~K-8-9で表される側鎖構造に示される「*」は、芳香環との結合位置を表す。
また、下記K-1-12などで表される側鎖構造において、それぞれアクリロイルオキシ基およびメタクリロイル基に隣接する基は、プロピレン基(メチル基がエチレン基に置換した基)を表し、メチル基の位置が異なる位置異性体の混合物を表す。
【0071】
【0072】
【0073】
【0074】
【0075】
【0076】
【0077】
【0078】
【0079】
【0080】
〔他の重合性化合物〕
本発明の液晶組成物は、上述した特定化合物および液晶化合物以外に、重合性基を1個以上有する他の重合性化合物を含んでいてもよい。
ここで、他の重合性化合物が有する重合性基は特に限定されず、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等が挙げられる。なかでも、アクリロイル基、メタクリロイル基を有しているのが好ましい。
【0081】
他の重合性化合物としては、特開2016-053709号公報の[0073]~[0074]段落に記載された化合物が挙げられる。
また、他の重合性化合物としては、特開2014-077068号公報の[0030]~[0033]段落に記載された式(M1)、(M2)、(M3)で表される化合物が挙げられ、より具体的には、同公報の[0046]~[0055]段落に記載された具体例が挙げられる。
また、他の重合性化合物としては、特開2014-198814号公報に記載の式(1)~(3)の構造のものも好ましく用いることができ、より具体的には、同公報の[0020]~[0035]、[0042]~[0050]、[0056]~[0057]段落に記載された具体例が挙げられる。
【0082】
このような他の重合性化合物を含有する場合の含有量は、上述した液晶化合物の質量に対して、50質量%未満であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、2~30質量%であることが更に好ましい。
【0083】
〔重合開始剤〕
本発明の液晶組成物は、重合開始剤を含有していることが好ましい。
使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であるのが好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第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(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第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(米国特許第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、米国特許第4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)、アシルフォスフィンオキシド化合物(特公昭63-40799号公報、特公平5-29234号公報、特開平10-95788号公報、特開平10-29997号公報記載)等が挙げられる。
また、本発明においては、重合開始剤がオキシム型の重合開始剤であることも好ましく、その具体例としては、国際公開第2017/170443号の[0049]~[0052]段落に記載された開始剤が挙げられる。
【0084】
〔溶媒〕
本発明の液晶組成物は、光学異方性膜を形成する作業性等の観点から、溶媒を含有するのが好ましい。
溶媒としては、具体的には、例えば、ケトン系溶媒(例えば、アセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノンなど)、エーテル系溶媒(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、環状アミド系溶媒(例えば、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、N、N’-ジメチルイミダゾリジノンなど)、脂肪族炭化水素系溶媒(例えば、ヘキサンなど)、脂環式炭化水素系溶媒(例えば、シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素系溶媒(例えば、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼンなど)、ハロゲン化炭素系溶媒(例えば、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジクロロベンゼン、クロロトルエンなど)、エステル系溶媒(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、水、アルコール系溶媒(例えば、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ系溶媒(例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど)、セロソルブアセテート系溶媒、スルホキシド系溶媒(例えば、ジメチルスルホキシドなど)、鎖状アミド系溶媒(例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0085】
本発明においては、上述した溶媒のうち、ろ過圧の上昇を抑制する本発明の効果が顕在化する理由から、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒および環状アミド系溶媒からなる群から選択される少なくとも1種の溶媒であることが好ましい。
【0086】
〔レベリング剤〕
本発明の液晶組成物は、光学異方性膜の表面を平滑に保ち、配向制御を容易にする観点から、レベリング剤を含有することが好ましい。
このようなレベリング剤としては、添加量に対するレベリング効果が高い理由から、フッ素系レベリング剤またはケイ素系レベリング剤であることが好ましく、泣き出し(ブルーム、ブリード)を起こしにくい観点から、フッ素系レベリング剤であることがより好ましい。
レベリング剤としては、具体的には、例えば、特開2007-069471号公報の[0079]~[0102]段落の記載に記載された化合物、特開2013-047204号公報に記載された一般式(I)で表される化合物(特に[0020]~[0032]段落に記載された化合物)、特開2012-211306号公報に記載された一般式(I)で表される化合物(特に[0022]~[0029]段落に記載された化合物)、特開2002-129162号公報に記載された一般式(I)で表される液晶配向促進剤(特に[0076]~[0078]および[0082]~[0084]段落に記載された化合物)、特開2005-099248号公報に記載された一般式(I)、(II)および(III)で表される化合物(特に[0092]~[0096]段落に記載された化合物)などが挙げられる。なお、後述する配向制御剤としての機能を兼ね備えてもよい。
【0087】
〔配向制御剤〕
本発明の液晶組成物は、必要に応じて、配向制御剤を含有することができる。
配向制御剤により、ホモジニアス配向の他、ホメオトロピック配向(垂直配向)、傾斜配向、ハイブリッド配向、コレステリック配向等の種々の配向状態を形成することができ、また、特定の配向状態をより均一かつより精密に制御して実現することができる。
【0088】
ホモジニアス配向を促進する配向制御剤としては、例えば、低分子の配向制御剤や、高分子の配向制御剤を用いることができる。
低分子の配向制御剤としては、例えば、特開2002-20363号公報の[0009]~[0083]段落、特開2006-106662号公報の[0111]~[0120]段落、および、特開2012-211306公報の[0021]~[0029]段落の記載を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
また、高分子の配向制御剤としては、例えば、特開2004-198511号公報の[0021]~[0057]段落、および、特開2006-106662号公報の[0121]~[0167]段落を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
【0089】
また、ホメオトロピック配向を形成または促進する配向制御剤としては、例えば、ボロン酸化合物、オニウム塩化合物が挙げられ、具体的には、特開2008-225281号公報の[0023]~[0032]段落、特開2012-208397号公報の[0052]~[0058]段落、特開2008-026730号公報の[0024]~[0055]段落、特開2016-193869号公報の[0043]~[0055]段落などに記載された化合物を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
【0090】
一方、コレステリック配向は、本発明の液晶組成物にキラル剤を加えることにより実現することができ、そのキラル性の向きによりコレステリック配向の旋回方向を制御できる。なお、キラル剤の配向規制力に応じてコレステリック配向のピッチを制御することができる。
【0091】
配向制御剤の含有する場合の含有量は、液晶組成物中の全固形分質量に対して0.01~10質量%であることが好ましく、0.05~5質量%であることがより好ましい。含有量がこの範囲であると、望む配向状態を実現しつつ、析出や相分離、配向欠陥等が無く、均一で透明性の高い光学異方性膜を得ることができる。
これらの配向制御剤は、さらに重合性官能基、特に、本発明の液晶組成物を構成する重合性液晶化合物と重合可能な重合性官能基を付与することができる。
【0092】
〔その他の成分〕
本発明の液晶組成物は、上述した成分以外の成分を含有してもよく、例えば、上述した重合性液晶化合物以外の液晶化合物、界面活性剤、チルト角制御剤、配向助剤、可塑剤、および、架橋剤などが挙げられる。
【0093】
[化合物]
本発明の化合物は、上述した式(II)で表される化合物であり、上述した本発明の液晶組成物において特定化合物として説明したものと同様である。
【0094】
[光学異方性膜]
本発明の光学異方性膜は、上述した本発明の液晶組成物を重合して得られる光学異方性膜である。
光学異方性膜の形成方法としては、例えば、上述した本発明の液晶組成物を用いて、所望の配向状態とした後に、重合により固定化する方法などが挙げられる。特に、本発明においては、上述した本発明の液晶組成物を調製した後に、保管する工程を経た後に、光学異方性膜を形成する態様が好ましい。
ここで、重合条件は特に限定されないが、光照射による重合においては、紫外線を用いることが好ましい。照射量は、10mJ/cm2~50J/cm2であることが好ましく、20mJ/cm2~5J/cm2であることがより好ましく、30mJ/cm2~3J/cm2であることが更に好ましく、50~1000mJ/cm2であることが特に好ましい。また、重合反応を促進するため、加熱条件下で実施してもよい。
なお、本発明においては、光学異方性膜は、後述する本発明の光学フィルムにおける任意の支持体上や、後述する本発明の偏光板における偏光子上に形成することができる。
【0095】
本発明の光学異方性膜は、下記式(III)を満たしていることが好ましい。
0.50<Re(450)/Re(550)<1.00 ・・・(III)
ここで、上記式(III)中、Re(450)は、光学異方性膜の波長450nmにおける面内レターデーションを表し、Re(550)は、光学異方性膜の波長550nmにおける面内レターデーションを表す。なお、本明細書において、レターデーションの測定波長を明記していない場合は、測定波長は550nmとする。
また、面内レターデーションの値は、AxoScan OPMF-1(オプトサイエンス社製)を用い、測定波長の光を用いて測定した値をいう。
具体的には、AxoScan OPMF-1にて、平均屈折率((Nx+Ny+Nz)/3)と膜厚(d(μm))を入力することにより、
遅相軸方向(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((nx+ny)/2-nz)×d
が算出される。
なお、R0(λ)は、AxoScan OPMF-1で算出される数値として表示されるものであるが、Re(λ)を意味している。
【0096】
本発明の光学異方性膜は、ポジティブAプレートまたはポジティブCプレートであることが好ましく、ポジティブAプレートであることがより好ましい。
【0097】
ここで、ポジティブAプレート(正のAプレート)とポジティブCプレート(正のCプレート)は以下のように定義される。
フィルム面内の遅相軸方向(面内での屈折率が最大となる方向)の屈折率をnx、面内の遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をny、厚み方向の屈折率をnzとしたとき、ポジティブAプレートは式(A1)の関係を満たすものであり、ポジティブCプレートは式(C1)の関係を満たすものである。なお、ポジティブAプレートはRthが正の値を示し、ポジティブCプレートはRthが負の値を示す。
式(A1) nx>ny≒nz
式(C1) nz>nx≒ny
なお、上記「≒」とは、両者が完全に同一である場合だけでなく、両者が実質的に同一である場合も包含する。
「実質的に同一」とは、ポジティブAプレートでは、例えば、(ny-nz)×d(ただし、dはフィルムの厚みである)が、-10~10nm、好ましくは-5~5nmの場合も「ny≒nz」に含まれ、(nx-nz)×dが、-10~10nm、好ましくは-5~5nmの場合も「nx≒nz」に含まれる。また、ポジティブCプレートでは、例えば、(nx-ny)×d(ただし、dはフィルムの厚みである)が、0~10nm、好ましくは0~5nmの場合も「nx≒ny」に含まれる。
【0098】
本発明の光学異方性膜がポジティブAプレートである場合、λ/4板として機能する観点から、Re(550)が100~180nmであることが好ましく、120~160nmであることがより好ましく、130~150nmであることが更に好ましく、130~140nmであること特に好ましい。
ここで、「λ/4板」とは、λ/4機能を有する板であり、具体的には、ある特定の波長の直線偏光を円偏光に(または円偏光を直線偏光に)変換する機能を有する板である。
【0099】
[光学フィルム]
本発明の光学フィルムは、本発明の光学異方性膜を有する光学フィルムである。
図1A、
図1Bおよび
図1C(以下、これらの図面を特に区別を要しない場合は「
図1」と略す。)は、それぞれ本発明の光学フィルムの一例を示す模式的な断面図である。
なお、
図1は模式図であり、各層の厚みの関係や位置関係などは必ずしも実際のものとは一致せず、
図1に示す支持体、配向膜およびハードコート層は、いずれも任意の構成部材である。
図1に示す光学フィルム10は、支持体16と、配向膜14と、光学異方性膜12とをこの順で有する。
また、光学フィルム10は、
図1Bに示すように、支持体16の配向膜14が設けられた側とは反対側にハードコート層18を有していてもよく、
図1Cに示すように、光学異方性膜12の配向膜14が設けられた側とは反対側にハードコート層18を有していてもよい。
以下、本発明の光学フィルムに用いられる種々の部材について詳細に説明する。
【0100】
〔光学異方性膜〕
本発明の光学フィルムが有する光学異方性膜は、上述した本発明の光学異方性膜である。
本発明の光学フィルムにおいては、上記光学異方性膜の厚みについては特に限定されないが、0.1~10μmであるのが好ましく、0.5~5μmであるのがより好ましい。
【0101】
〔支持体〕
本発明の光学フィルムは、上述したように、光学異方性膜を形成するための基材として支持体を有していてもよい。
このような支持体は、透明であるのが好ましく、具体的には、光透過率が80%以上であるのが好ましい。
【0102】
このような支持体としては、例えば、ガラス基板やポリマーフィルムが挙げられ、ポリマーフィルムの材料としては、セルロース系ポリマー;ポリメチルメタクリレート、ラクトン環含有重合体等のアクリル酸エステル重合体を有するアクリル系ポリマー;熱可塑性ノルボルネン系ポリマー;ポリカーボネート系ポリマー;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等のポリエステル系ポリマー;ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体等のポリオレフィン系ポリマー;、塩化ビニル系ポリマー;ナイロン、芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー;イミド系ポリマー;スルホン系ポリマー;ポリエーテルスルホン系ポリマー;ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー;ポリフェニレンスルフィド系ポリマー;塩化ビニリデン系ポリマー;ビニルアルコール系ポリマー;ビニルブチラール系ポリマー;アリレート系ポリマー;ポリオキシメチレン系ポリマー;エポキシ系ポリマー;またはこれらのポリマーを混合したポリマーが挙げられる。
また、後述する偏光子がこのような支持体を兼ねる態様であってもよい。
【0103】
本発明においては、上記支持体の厚みについては特に限定されないが、5~60μmであるのが好ましく、5~30μmであるのがより好ましい。
【0104】
〔配向膜〕
本発明の光学フィルムは、上述した任意の支持体を有する場合、支持体と光学異方性膜との間に、配向膜を有しているのが好ましい。なお、上述した支持体が配向膜を兼ねる態様であってもよい。
【0105】
配向膜は、一般的にはポリマーを主成分とする。配向膜用ポリマー材料としては、多数の文献に記載があり、多数の市販品を入手することができる。
本発明において利用されるポリマー材料は、ポリビニルアルコール又はポリイミド、およびその誘導体が好ましい。特に変性又は未変性のポリビニルアルコールが好ましい。
本発明に使用可能な配向膜については、例えば、国際公開第01/88574号の43頁24行~49頁8行に記載された配向膜;特許第3907735号公報の段落[0071]~[0095]に記載の変性ポリビニルアルコール;特開2012-155308号公報に記載された液晶配向剤により形成される液晶配向膜;等が挙げられる。
【0106】
本発明においては、配向膜の形成時に配向膜表面に接触しないことで面状悪化を防ぐことが可能となる理由から、配向膜としては光配向膜を利用することも好ましい。
光配向膜としては特に限定はされないが、国際公開第2005/096041号の段落[0024]~[0043]に記載されたポリアミド化合物やポリイミド化合物などのポリマー材料;特開2012-155308号公報に記載された光配向性基を有する液晶配向剤により形成される液晶配向膜;Rolic Technologies社製の商品名LPP-JP265CPなどを用いることができる。
【0107】
また、本発明においては、上記配向膜の厚さは特に限定されないが、支持体に存在しうる表面凹凸を緩和して均一な膜厚の光学異方性膜を形成するという観点から、0.01~10μmであることが好ましく、0.01~1μmであることがより好ましく、0.01~0.5μmであることがさらに好ましい。
【0108】
〔ハードコート層〕
本発明の光学フィルムは、フィルムの物理的強度を付与するために、ハードコート層を有しているのが好ましい。具体的には、支持体の配向膜が設けられた側とは反対側にハードコート層を有していてもよく(
図1B参照)、光学異方性膜の配向膜が設けられた側とは反対側にハードコート層を有していてもよい(
図1C参照)。
ハードコート層としては特開2009-98658号公報の段落[0190]~[0196]に記載のものを使用することができる。
【0109】
〔他の光学異方性膜〕
本発明の光学フィルムは、本発明の光学異方性膜とは別に、他の光学異方性膜を有していてもよい。
すなわち、本発明の光学フィルムは、本発明の光学異方性膜と他の光学異方性膜との積層構造を有していてもよい。
このような他の光学異方性膜は、上述した特定化合物を配合せず、上述した逆波長分散性液晶化合物または他の重合性化合物(特に、液晶化合物)を用いて得られる光学異方性膜であれば特に限定されない。
ここで、一般的に、液晶化合物はその形状から、棒状タイプと円盤状タイプに分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがある。高分子とは一般に重合度が100以上のものを指す(高分子物理・相転移ダイナミクス,土井 正男 著,2頁,岩波書店,1992)。本発明では、いずれの液晶化合物を用いることもできるが、棒状液晶化合物またはディスコティック液晶化合物(円盤状液晶化合物)を用いるのが好ましい。2種以上の棒状液晶化合物、2種以上の円盤状液晶化合物、または棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物との混合物を用いてもよい。上述の液晶化合物の固定化のために、重合性基を有する棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物を用いて形成することがより好ましく、液晶化合物が1分子中に重合性基を2以上有することがさらに好ましい。液晶化合物が二種類以上の混合物の場合には、少なくとも1種類の液晶化合物が1分子中に2以上の重合性基を有していることが好ましい。
棒状液晶化合物としては、例えば、特表平11-513019号公報の請求項1や特開2005-289980号公報の段落[0026]~[0098]に記載のものを好ましく用いることができ、ディスコティック液晶化合物としては、例えば、特開2007-108732号公報の段落[0020]~[0067]や特開2010-244038号公報の段落[0013]~[0108]に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。
【0110】
〔紫外線吸収剤〕
本発明の光学フィルムは、外光(特に紫外線)の影響を考慮して、紫外線(UV)吸収剤を含むことが好ましい。
紫外線吸収剤は、本発明の光学異方性膜に含有されてしてもよいし、本発明の光学フィルムを構成する光学異方性膜以外の部材に含有されていてもよい。光学異方性膜以外の部材としては、例えば、支持体が好適に挙げられる。
紫外線吸収剤としては、紫外線吸収性を発現できる従来公知のものがいずれも使用できる。このような紫外線吸収剤のうち、紫外線吸収性が高く、画像表示装置で用いられる紫外線吸収能(紫外線カット能)を得る観点から、ベンゾトリアゾール系またはヒドロキシフェニルトリアジン系の紫外線吸収剤を用いることが好ましい。
また、紫外線の吸収幅を広くするために、最大吸収波長の異なる紫外線吸収剤を2種以上併用することができる。
紫外線吸収剤としては、具体的には、例えば、特開2012-18395公報の[0258]~[0259]段落に記載された化合物、特開2007-72163号公報の[0055]~[0105]段落に記載された化合物などが挙げられる。
また、市販品として、Tinuvin400、Tinuvin405、Tinuvin460、Tinuvin477、Tinuvin479、および、Tinuvin1577(いずれもBASF社製)等を用いることができる。
【0111】
[偏光板]
本発明の偏光板は、上述した本発明の光学フィルムと、偏光子とを有するものである。
また、本発明の偏光板は、上述した本発明の光学異方性膜がλ/4板(ポジティブAプレート)である場合、円偏光板として用いることができる。
また、本発明の偏光板は、上述した本発明の光学異方性膜がλ/4板(ポジティブAプレート)である場合、λ/4板の遅相軸と後述する偏光子の吸収軸とのなす角が30~60°であることが好ましく、40~50°であることがより好ましく、42~48°であることが更に好ましく、45°であることが特に好ましい。
ここで、λ/4板の「遅相軸」は、λ/4板の面内において屈折率が最大となる方向を意味し、偏光子の「吸収軸」は、吸光度の最も高い方向を意味する。
【0112】
〔偏光子〕
本発明の偏光板が有する偏光子は、光を特定の直線偏光に変換する機能を有する部材であれば特に限定されず、従来公知の吸収型偏光子および反射型偏光子を利用することができる。
吸収型偏光子としては、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、およびポリエン系偏光子などが用いられる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子には、塗布型偏光子と延伸型偏光子があり、いずれも適用できるが、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸して作製される偏光子が好ましい。
また、基材上にポリビニルアルコール層を形成した積層フィルムの状態で延伸および染色を施すことで偏光子を得る方法として、特許第5048120号公報、特許第5143918号公報、特許第4691205号公報、特許第4751481号公報、特許第4751486号公報を挙げることができ、これらの偏光子に関する公知の技術も好ましく利用することができる。
反射型偏光子としては、複屈折の異なる薄膜を積層した偏光子、ワイヤーグリッド型偏光子、選択反射域を有するコレステリック液晶と1/4波長板とを組み合わせた偏光子などが用いられる。
なかでも、密着性がより優れる点で、ポリビニルアルコール系樹脂(-CH2-CHOH-を繰り返し単位として含むポリマー、特に、ポリビニルアルコールおよびエチレン-ビニルアルコール共重合体からなる群から選択される少なくとも1つ)を含む偏光子であることが好ましい。
【0113】
本発明においては、偏光子の厚みは特に限定されないが、3μm~60μmであるのが好ましく、5μm~30μmであるのがより好ましく、5μm~15μmであるのが更に好ましい。
【0114】
〔粘着剤層〕
本発明の偏光板は、本発明の光学フィルムにおける光学異方性膜と、偏光子との間に、粘着剤層が配置されていてもよい。
光学異方性膜と偏光子との積層のために用いられる粘着剤層としては、例えば、動的粘弾性測定装置で測定した貯蔵弾性率G’と損失弾性率G”との比(tanδ=G”/G’)が0.001~1.5である物質のことを表し、いわゆる、粘着剤やクリープしやすい物質等が含まれる。本発明に用いることのできる粘着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール系粘着剤が挙げられるが、これに限定されない。
【0115】
[画像表示装置]
本発明の画像表示装置は、本発明の光学フィルムまたは本発明の偏光板を有する、画像表示装置である。
本発明の画像表示装置に用いられる表示素子は特に限定されず、例えば、液晶セル、有機エレクトロルミネッセンス(以下、「EL」と略す。)表示パネル、プラズマディスプレイパネル等が挙げられる。
これらのうち、液晶セル、有機EL表示パネルであるのが好ましく、液晶セルであるのがより好ましい。すなわち、本発明の画像表示装置としては、表示素子として液晶セルを用いた液晶表示装置、表示素子として有機EL表示パネルを用いた有機EL表示装置であるのが好ましく、液晶表示装置であるのがより好ましい。
【0116】
〔液晶表示装置〕
本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置は、上述した本発明の偏光板と、液晶セルとを有する液晶表示装置である。
なお、本発明においては、液晶セルの両側に設けられる偏光板のうち、フロント側の偏光板として本発明の偏光板を用いるのが好ましく、フロント側およびリア側の偏光板として本発明の偏光板を用いるのがより好ましい。
以下に、液晶表示装置を構成する液晶セルについて詳述する。
【0117】
<液晶セル>
液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Vertical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In-Plane-Switching)モード、FFS(Fringe-Field-Switching)モード、又はTN(Twisted Nematic)モードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、更に60~120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2-176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n-ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58~59(1998)記載)および(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、およびPSA(Polymer-Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006-215326号公報、および特表2008-538819号公報に詳細な記載がある。
IPSモードの液晶セルは、棒状液晶分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光板の吸収軸は直交している。光学補償シートを用いて、斜め方向での黒表示時の漏れ光を低減させ、視野角を改良する方法が、特開平10-54982号公報、特開平11-202323号公報、特開平9-292522号公報、特開平11-133408号公報、特開平11-305217号公報、特開平10-307291号公報などに開示されている。
【0118】
〔有機EL表示装置〕
本発明の画像表示装置の一例である有機EL表示装置としては、例えば、視認側から、偏光子と、本発明の光学異方性膜からなるλ/4板(ポジティブAプレート)と、有機EL表示パネルとをこの順で有する態様が好適に挙げられる。
また、有機EL表示パネルは、電極間(陰極および陽極間)に有機発光層(有機エレクトロルミネッセンス層)を挟持してなる有機EL素子を用いて構成された表示パネルである。有機EL表示パネルの構成は特に制限されず、公知の構成が採用される。
【実施例】
【0119】
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
【0120】
〔特定化合物(2-1)の合成〕
以下に示すスキームに従って、特定化合物(2-1)を合成した。
【化19】
【0121】
<STEP1>
上記スキームに示す通り、化合物(2-1-a:4-ヒドロキシブチルアクリレート)60.0g、トリエチルアミン49.3g、および、BHT(ジブチルヒドロキシトルエン)0.9gを、DMAc(ジメチルアセトアミド)120.1mL、および、トルエン114.1mLに混合した。
次いで、内温0℃に冷却し、メシルクロライド50.6gをゆっくり滴下した。滴下終了後、内温0℃で1時間撹拌した。その後、室温(23℃)に戻し、希塩酸で分液し、ブラインで2回目の分液を実施し、化合物(2-1-b)を得た。
上記で得られた化合物(2-1-b)のトルエン溶液と、1,1’-ビシ口ヘキシル-4,4’-ジカルボン酸91.40g、トリエチルアミン72.73g、および、ジブチルヒドロキシトルエン0.8gを、DMAc274.2mL、および、トルエン69.7mLに混合した。次いで、内温90℃に加熱し、5時間反応させた。その後、室温に戻し、希塩酸を加え、42℃に加熱して分液した。次いで、TEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン1-オキシル)0.5gとトルエン164.5mLを加え、その後、炭酸水素ナトリウム水溶液で二回分液を実施した。得られた溶液をヘキサン中に滴下して固体を析出させて、白色固体の化合物(2-1-c)を得た。
【0122】
<STEP2-1>
上記で得られた化合物(2-1-c)10.0g、および、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート0.6gを、水50mLに混合した。次いで、ジメチルアミン5.2gをゆっくり滴下した。滴下終了後、室温(23℃)で30分撹拌した。その後、アセトニトリル50mLを加えて、共沸濃縮で水を除去し、析出してきた固体を濾過して、化合物(2-1-d)を得た。
【0123】
<STEP2-2>
上記で得られた化合物(2-1-c)11.7g、化合物(2-1-e)13.1g、BHT(ジブチルヒドロキシトルエン)0.2gを、テトラヒドロフラン150mL、および、クロロホルム50mLに混合した。次いで、1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩7.6g、および、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン0.6gを加えて、室温(23℃)で3時間撹拌した。その後、酢酸エチル60mL、および希塩酸を加え、分液した。得られた有機層の溶液を濃縮し、カラム精製を行うことで、化合物(2-1-f)を得た。
【0124】
<STEP3>
上記で得られた化合物(2-1-d)5.0g、および、化合物(2-1-f)7.2gを、クロロホルム50mLに混合した。次いで、1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩3.4g、および、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン0.1gを加えて、室温(23℃)で3時間撹拌した。その後、濾過で固体を除去し、得られた溶液のカラム精製を行うことで、特定化合物(2-1)を得た。
得られた化合物(2-1)の1H-NMR(Nuclear Magnetic Resonance)データを以下に示す。
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm)=0.92(m,8H),1.21-1.29(m,12H),1.61(m,8H),1.74(m,8H),2.21(m,4H),2.50(m,2H),2.76(m,8H),2.86(s,6H),3.88-4.17(10H),5.84(d,1H),6.13(q,1H),6.42(d,1H),7.11(s,2H)
【0125】
〔特定化合物(2-2)の合成〕
以下に示すスキームに従って、特定化合物(2-2)を合成した。
【化20】
【0126】
特定化合物(2-1)の合成で用いた化合物(2-1-c)および化合物(2-1-d)を、上記スキーム中に示す化合物(2-2-a)および化合物(2-2-b)に変更した以外は、上記スキームにも示す通り、特定化合物(2-1)の合成と同様の方法で、特定化合物(2-2)を得た。
得られた特定化合物(2-2)の1H-NMRデータを以下に示す。
1H-NMR(CDCl3)δ(ppm)=0.92(m,4H),1.21-1.29(m,8H),1.51(m,4H),1.60(m,4H),1.74(m,4H),2.21(m,4H),2.35(s,3H),2.50(m,2H),2.56(s,3H),2.76(m,8H),2.86(s,6H),3.88-4.17(14H),5.84(d,1H),6.13(q,1H),6.42(d,1H),6.88(s,4H),7.12-7.20(m,5H)
【0127】
〔特定化合物(2-3)の合成〕
特定化合物(2-2)の合成で用いた化合物(2-2-c)に代えて、以下に示す化合物(2-3-c)を用いた以外は、特定化合物(2-2)の合成と同様の方法で、以下に示す特定化合物(2-3)を得た。
【化21】
【0128】
〔特定化合物(2-4)の合成〕
特定化合物(2-1)の合成で用いた化合物(2-1-e)に代えて、以下に示す化合物(2-4-e)を用いた以外は、特定化合物(2-1)の合成と同様の方法で、以下に示す特定化合物(2-4)を得た。
【化22】
【0129】
〔特定化合物(2-5)の合成〕
特定化合物(2-1)の合成で用いた化合物(2-1-e)に代えて、以下に示す化合物(2-5-e)を用いた以外は、特定化合物(2-1)の合成と同様の方法で、以下に示す特定化合物(2-5)を得た。
【化23】
【0130】
〔特定化合物(2-1-7)の合成〕
特定化合物(2-1)の合成で用いた化合物(2-1-d)に代えて以下に示す化合物(2-1-7-a)を用い、化合物(2-1-f)に代えて以下に示す化合物(2-1-7-b)を用いた以外は、特定化合物(2-1)の合成と同様の方法で、以下に示す特定化合物(2-1-7)を得た。
【化24】
【0131】
〔特定化合物(2-1-10)の合成〕
特定化合物(2-1)の合成で用いた化合物(2-1-f)に代えて、以下に示す化合物(2-1-10-f)を用いた以外は、特定化合物(2-1)の合成と同様の方法で、以下に示す特定化合物(2-1-10)を得た。
【化25】
【0132】
[実施例1]
〔光学フィルムの作製〕
下記の組成を有する重合性液晶組成物を調製し、ラビング処理されたポリイミド配向膜(日産化学工業(株))製SE-150)付ガラス基板にスピンコートにより塗布した。
塗膜を下記表1に示す温度で配向処理し、液晶層を形成した。
その後、下記表1に記載されている露光時温度まで冷却して1000mJ/cm2の紫外線照射による配向固定化を行い、光学異方性膜を形成し、光学フィルムを作製した。
【0133】
―――――――――――――――――――――――――――――――――
重合性液晶組成物
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記逆波長分散性液晶化合物(1-1) 14.70質量部
・下記特定化合物(2-1) 0.30質量部
・光重合開始剤(イルガキュア819、BASF社製) 0.45質量部
・下記含フッ素化合物A 0.12質量部
・シクロペンタノン 85.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
【0134】
【0135】
【0136】
【0137】
[実施例2~6]
逆波長分散性液晶化合物または特定化合物を下記表1に示す化合物に変更した以外は、実施例1と同様の方法で、光学フィルムを作製した。
なお、特定化合物について、上記式(II)中のMで表される環構造のうち、中心のMが表す芳香環の極大吸収波長についても下記表1に示す。
【0138】
[比較例1]
逆波長分散性液晶化合物の配合量を下記表1に示す質量部に変更し、特定化合物を配合しなかった以外は、実施例1と同様の方法で、光学フィルムを作製した。
【0139】
[比較例2]
逆波長分散性液晶化合物の配合量を下記表1に示す質量部に変更し、特定化合物を配合しなかった以外は、実施例6と同様の方法で、光学フィルムを作製した。
【0140】
<レターデーション>
作製した光学フィルムについて、Axo Scan(OPMF-1、オプトサイエンス社製)を用いて、波長450nmのレターデーション値(Re(450))と、波長550nmのレターデーション値(Re(550))とを測定し、Re(450)/Re(550)を算出した。これらの結果を下記表1に示す。
【0141】
<耐光性>
作製した光学フィルムについて、重合性液晶組成物の塗布膜が照射面となるように、ガラス基板をキセノン照射機(スガ試験機株式会社製 SX75)にセットして、#275フィルターを用いて200時間照射する試験を行った。
試験前の光学フィルムのRe(550)と、試験後の光学フィルムのRe(550)を測定し、以下の基準で耐光性を評価した。結果を下記表1に示す。
A:試験前のRe(550)に対する試験後のRe(550)の変化量が試験前のRe(550)の5%未満
B:試験前のRe(550)に対する試験後のRe(550)の変化量が試験前のRe(550)の5%以上15%未満
C:試験前のRe(550)に対する試験後のRe(550)の変化量が試験前のRe(550)の15%以上
【0142】
<配向欠陥>
得られた光学フィルムを10cm四方に切り出し、偏光顕微鏡(LEXT、オリンパス社製)を用いて目視にて画面上の配向欠陥の個数を確認し、次の評価基準に従い評価した。結果を下記表1に示す。
(配向欠陥の評価基準)
A:欠陥なし
B:1~10個
C:11~100個
D:全面に配向欠陥が発生(>100個)
【0143】
【0144】
上記表1中の逆波長分散性液晶化合物などの構造は、以下に示す通りである。
【0145】
【0146】
【0147】
【0148】
【0149】
【0150】
【0151】
【0152】
上記表1に示す結果から、特定化合物を配合しない場合、形成される光学異方性膜に配向欠陥が発生することが分かった(比較例1および2)。
これに対し、液晶化合物とともに特定化合物を配合した場合、形成される光学異方性膜における配向欠陥の発生を抑制できることが分かった(実施例1~6)。また、形成された光学異方性膜は、耐光性も良好となることが分かった。