JP6913152B2 - 液晶組成物 - Google Patents
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Description
例えば、該重合性化合物としては、LC242(BASF社製)が市販されている(非特許文献1)。
[1]式(1)で表される液晶化合物(1)と、式(2)で表される液晶化合物(2)とを含む液晶組成物。
Gは、2価の脂環式炭化水素基を表し、ここで、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフルオロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH2−(メチレン基)は、−O−、−S−、−NH−又は−NR1−に置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH(−)−(メチン基)は、−N(−)−(窒素原子)で置換されていてもよく、R1は、炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、
Bは、単結合又は2価の連結基を表し、
Aは、炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基及び該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基又はニトロ基で置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH2−(メチレン基)は、−O−、−S−又は−NR2−で置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH(−)−(メチン基)は、−N(−)−(窒素原子)で置換されていてもよく、R2は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、
kは、0〜3の整数を表し、ここで、kが2以上の整数である場合、複数のA及びBは、互いに同一であっても異なっていてもよく、
Eは、炭素数1〜17のアルカンジイル基を表し、ここで、アルカンジイル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる−CH2−は、−O−又は−CO−で置換されていてもよく、
Pは、重合性基を表す。]
[2]前記式(1)におけるG、A、B、E、P及びkは、前記式(2)におけるG、A、B、E、P及びkとそれぞれ同一である、前記[1]に記載の液晶組成物。
[3]前記液晶化合物(1)を配向させてなる光学フィルムが逆波長分散性を示す、前記[1]又は[2]に記載の液晶組成物。
[4]前記液晶化合物(2)を配向させてなる光学フィルムが正波長分散性を示す、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の液晶組成物。
[5]Arにおける芳香族基がπ電子を10個〜30個有する、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の液晶組成物。
[6]前記液晶化合物(1)の極大吸収波長(λmax)は300〜400nmである、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の液晶組成物。
[7]前記液晶組成物を配向させてなる光学フィルムは、波長分散度Re(450nm)/Re(550nm)が0.65以上1未満である、前記[1]〜[6]のいずれかに記載の液晶組成物。
[8]Arは複素環を有する芳香族基である、前記[1]〜[7]のいずれかに記載の液晶組成物。
[9]前記複素環を有する芳香族基はベンゾチアゾール基を有する芳香族基である、前記[8]に記載の液晶組成物。
[10]前記液晶組成物における前記液晶化合物(2)の含有量は、前記液晶化合物(1)100質量%に対して、0.1〜70質量%の範囲である、前記[1]〜[9]のいずれかに記載の液晶組成物。
[11]前記[1]〜[10]のいずれかに記載の液晶組成物の重合体を含む光学フィルム。
[12]波長550nmにおける位相差値(Re(550nm))は113〜163nmである、前記[11]に記載の光学フィルム。
[13]前記[11]又は[12]に記載の光学フィルム及び偏光フィルムを含む円偏光板。
[14]前記[13]に記載の円偏光板を含む有機エレクトロルミネッセンスパネルを備える有機EL表示装置。
[15]式(1):
式(2):
式(3):
[16]カルボン酸化合物(5)と液晶化合物(2)とを含む前記混合物を、式(6):
[17]前記アルコール化合物(3)1モルに対する、ジカルボン酸化合物(4)の使用量が1〜50モルである、前記[15]又は[16]に記載の方法。
[18]前記アルコール化合物(3)と前記ジカルボン酸化合物(4)との反応、並びに/又はカルボン酸化合物(5)及び液晶化合物(2)を含む前記混合物と前記アルコール化合物(6)との反応は、縮合剤の存在下において行われる、前記[15]〜[17]のいずれかに記載の方法。
Gは、2価の脂環式炭化水素基を表し、ここで、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフルオロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH2−(メチレン基)は、−O−、−S−、−NH−又は−NR1−に置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH2−(メチレン基)は、−O−、−S−、−NH−又は−NR1−に置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH(−)−(メチン基)は、−N(−)−(窒素原子)で置換されていてもよく、R1は、炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
Bは、単結合又は2価の連結基を表す。
Aは、炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基及び該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基又はニトロ基で置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH2−(メチレン基)は、−O−、−S−又は−NR2−に置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH(−)−(メチン基)は、−N(−)−(窒素原子)に置換されていてもよい。R2は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよい。
kは、0〜3の整数を表し、ここで、kが2以上の整数である場合、複数のA及びBは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
Eは、炭素数1〜17のアルカンジイル基を表し、ここで、アルカンジイル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる−CH2−(メチレン基)は、−O−又は−CO−で置換されていてもよい。
Pは、重合性基を表す。
Q1、Q2及びQ3は、それぞれ独立に、−CR3R4−、−S−、−NR3−、−CO−又は−O−を表す。
R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
Y1、Y2及びY3は、それぞれ独立に、置換されていてもよい芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を表す。
W1及びW2は、それぞれ独立に、水素原子、シアノ基、メチル基又はハロゲン原子を表す。
mは、0〜6の整数を表す。]
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、−S−、−CO−、−NH−、−N(CH3)−であることが好ましく、Q3は、−S−、−CO−であることが好ましい。
V1及びV2は、それぞれ独立に、−CO−、−S−、−NR5−、−O−、−Se−又は−SO2−を表す。
W1〜W5は、それぞれ独立に、−C=又は−N=を表す。
ただし、V1、V2及びW1〜W5のうち少なくとも1つは、S、N、O又はSeを含む基を表す。
R5は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
aは、それぞれ独立に、0〜3の整数を表す。
bは、それぞれ独立に、0〜2の整数を表す。]
Y1〜Y3の具体例として、式(ar−001)〜式(ar−840)で表される基が挙げられる。
本発明の液晶組成物は、前記液晶化合物(1)と前記液晶化合物(2)とを含むものである。液晶化合物(1)を表す式(1)におけるG、A、B、E、P及びkは、液晶化合物(2)を表す式(2)におけるG、A、B、E、P及びkと、それぞれ異なっていても同一であってもよい。本発明の好ましい実施態様において、前記式(1)におけるG、A、B、E、P及びkは、前記式(2)におけるG、A、B、E、P及びkとそれぞれ同一である。この場合、本発明の液晶組成物に含まれる液晶化合物(1)及び液晶化合物(2)の調製をワンポットで同時に行うことができるため、本発明の液晶組成物の調製が非常に簡便に行うことができ、経済的に有利である。
・式(3):
・カルボン酸化合物(5)と液晶化合物(2)とを含む前記混合物を、式(6):
を含む方法によって製造することができる。ここで、カルボン酸化合物(5)は、液晶化合物(1)の前駆体である。なお、式(3)〜(6)におけるA、B、P、E、G及びArは、上記で規定されたものと同一である。
pは0または1を表す。]
工程(a)において、前記アルコール化合物(3)と前記ジカルボン酸化合物(4)とのエステル化反応が行われる。エステル化反応は、好ましくは縮合剤の存在下において行われる。縮合剤の存在下でエステル化反応を行うことにより、エステル化反応を効率良く迅速に行うことができる。
具体的には、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化カルシウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、t−ブトキシナトリウム及び、t−ブトキシカリウム等が挙げられる。
工程(b)において、工程(a)で得られたカルボン酸化合物(5)及び液晶化合物(2)を含む混合物を、アルコール化合物(6)と反応させる。この反応においては、カルボン酸化合物(5)とアルコール化合物(6)とのエステル化反応が生じる。エステル化反応は、好ましくは縮合剤の存在下において行われる。また、工程(b)におけるエステル化反応は、触媒の存在下において行うことができる。通常、かかるエステル化反応は、溶媒中で行われる。縮合剤、触媒及び溶媒としては、例えば、工程(a)で用いられ得る上記縮合剤、触媒及び溶媒が挙げられる。工程(b)におけるエステル化反応は、工程(a)におけるエステル化反応と同様に行うことができる。
まず、液晶化合物(1)及び液晶化合物(2)を含む液晶組成物に、必要に応じて、有機溶剤、上述した重合開始剤、重合禁止剤、光増感剤又はレベリング剤などの添加剤を加えて、混合溶液を調製する。特に成膜時に成膜が容易となることから有機溶剤を含むことが好ましく、得られた光学フィルムを硬化する働きをもつことから重合開始剤を含むことが好ましい。
本発明の光学フィルムを調製する際に、重合禁止剤を使用してもよい。重合禁止剤としては、例えばハイドロキノン又はアルキルエーテル等の置換基を有するハイドロキノン類、ブチルカテコール等のアルキルエーテル等の置換基を有するカテコール類、ピロガロール類、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニルオキシラジカル等のラジカル補足剤、チオフェノール類、β−ナフチルアミン類或いはβ−ナフトール類等を挙げることができる。
また本発明の光学フィルムを調製する際に、光増感剤を使用してもよい。光増感剤としては、例えばキサントン又はチオキサントン等のキサントン類、アントラセン又はアルキルエーテルなどの置換基を有するアントラセン類、フェノチアジン或いはルブレンを挙げることができる。
さらに本発明の光学フィルムを調製する際に、レベリング剤を使用してもよい。レベリング剤としては、例えば放射線硬化塗料用添加剤(ビックケミージャパン製:BYK−352,BYK−353,BYK−361N)、塗料添加剤(東レ・ダウコーニング株式会社製:SH28PA、DC11PA、ST80PA)、塗料添加剤(信越化学工業株式会社製:KP321、KP323、X22−161A、KF6001)又はフッ素系添加剤(大日本インキ化学工業株式会社製:F−445、F−470、F−479)などを挙げることができる。
本発明の液晶組成物などを含有する混合溶液の調製に用いる有機溶剤としては、液晶化合物(1)及び液晶化合物(2)などを溶解し得る有機溶剤であり、重合反応に不活性な溶剤であればよい。有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ又はプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、ガンマ−ブチロラクトン、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート又は乳酸エチルなどのエステル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン又はメチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤;ペンタン、ヘキサン又はヘプタンなどの非塩素系脂肪族炭化水素溶剤;トルエン、キシレン又はフェノールなどの非塩素系芳香族炭化水素溶剤、アセトニトリルなどのニトリル系溶剤;テトラヒドロフラン又はジメトキシエタンなどのエーテル系溶剤;クロロホルム又はクロロベンゼンなどの塩素系溶剤;などが挙げられる。これら有機溶剤は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。本発明の液晶組成物は、相溶性に優れ、アルコール、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、非塩素系脂肪族炭化水素溶剤及び非塩素系芳香族炭化水素溶剤などにも溶解し得ることから、クロロホルムなどの塩素系溶剤を用いなくとも、溶解して塗工させることができる。
(式中、Re(λ)は、波長λnmにおける位相差値を表し、dは膜厚を表し、Δn(λ)は波長λnmにおける複屈折率を表す。)
本発明においては、本発明の円偏光板を含む有機エレクトロルミッセンス(EL)パネルを含む有機EL表示装置も提供される。有機EL表示装置は有機ELパネルを備え、該有機ELパネルは、本発明の光学フィルムと、発光層とを、必要に応じて接着層を介して、貼り合わせてなるものである。上記有機ELパネルにおいて、光学フィルムは、円偏光板として機能する。また上記発光層は、導電性有機化合物からなる少なくとも1層の層である。
<LC分析条件>
測定装置:LC−10AT(株式会社島津製作所製)
カラム:Kinetex(登録商標) ODS(5μm,4.6mmφ×15cm)
カラム温度:40℃
移動相: A:0.1%トリフルオロ酢酸水溶液
B:0.1%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液
グラジエント:0min B=2%
30min B=100%
35min B=100%
35.1min B=2%
45min STOP TOTAL分析時間 45分
流量:1.0mL/分
検出:紫外吸収(波長:220nm)
式(1)で示される逆波長分散性液晶化合物(1)と式(2)で示される正波長分散性液晶化合物(2)との混合物を下記のスキームにしたがって合成した。
なお、分光光度計(クロロホルム溶液)により測定したところ、液晶化合物(1)の極大吸収波長(λmax)は350nmであった。
下記成分(光配向性材料および溶剤)を混合し、得られた混合物を80℃で1時間撹拌することにより、光配向膜形成用組成物を得た。なお、以下の光配向性材料は、特開2013-33248号公報に記載された方法により合成した。
・光配向性材料(5部):
上記混合物Aを重合してなる光学フィルムを下記の通り作製した。
ポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)(三菱樹脂株式会社製のダイアホイルT140E25)を、コロナ処理装置(AGF−B10、春日電機株式会社製)を用いて出力0.3kW、処理速度3m/分の条件で1回処理した。コロナ処理を施した表面に、上記の光配向膜形成用組成物をバーコーター塗布し、80℃で1分間乾燥し、偏光UV照射装置(SPOT CURE SP−7;ウシオ電機株式会社製)を用いて、100mJ/cm2の積算光量で偏光UV露光を実施した。得られた配向膜の膜厚をエリプソメータで測定したところ、122nmであった。続いて、配向膜上に、混合物A:1.0g、Irg369:0.060g、N−メチルピロリドン:10.7gから成る塗布液を、バーコーターを用いて塗布し、120℃で1分間乾燥した後、高圧水銀ランプ(ユニキュアVB―15201BY−A、ウシオ電機株式会社製)を用いて、紫外線を照射した(窒素雰囲気下、波長:365nm、波長365nmにおける積算光量:1000mJ/cm2)。これにより、光学フィルムを得た。得られた光学フィルムに粘接着剤を塗布した後、コロナ処理装置(AGF−B10、春日電機株式会社製)を用いて出力0.3kW、処理速度3m/分の条件で1回処理したシクロオレフィンポリマーフィルム(COP)(ZF−14、日本ゼオン株式会社製)に貼合した。その後、基材のPETフィルムを剥離することにより、COPフィルムの上に粘着剤層を介して、光学異方性層として積層された状態の光学フィルム(1)を得た。
表1に記載される液晶化合物(2)の濃度が得られるように、光偏光膜上に混合物Aを塗布する前に、特許第05451176号に記載の方法に準じて合成した式(2)で示される正波長分散性液晶化合物を混合物Aに添加し混合した以外は、実施例1と同様にして、光学フィルム(2)〜(4)をそれぞれ作製した。得られた光学フィルム(2)〜(4)の波長分散度Re(450nm)/Re(550nm)を測定した。その結果を表1に示す。
混合物Aに代えて、特開2009−173893に記載の方法に準じて合成した式(1)で示される液晶化合物(1)のみを用いた以外は、実施例1と同様にして、光学フィルム(5)を作製した。得られた光学フィルム(5)の波長分散度Re(450nm)/Re(550nm)を測定した。その結果を表1に示す。
混合物Aに代えて、特開2009−173893に記載の方法に準じて合成した式(1)で示される液晶化合物(1)及び特許第05451176号に記載の方法に準じて合成した式(2)で示される液晶化合物(2)(液晶化合物(1)に対する液晶化合物(2)の含有量:7.0質量%)を含む組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、光学フィルム(6)を作製した。得られた光学フィルム(6)の波長分散度Re(450nm/Re(550nm)を測定した。その結果を表1に示す。
トランス−シクロヘキサンジカルボン酸の使用量を21.6g(126mmol)、水酸化ナトリウムの使用量を1.1g(28mmol)に変更する以外は、実施例1と同様にして、式(1)で示される逆波長分散性液晶化合物(1)と式(2)で示される正波長分散性液晶化合物(2)との混合物Bが得られる。
トランス−シクロヘキサンジカルボン酸の使用量を50.4g(294mmol)、水酸化ナトリウムの使用量を4.2g(105mmol)に変更する以外は、実施例1と同様にして、式(1)で示される逆波長分散性液晶化合物(1)と式(2)で示される正波長分散性液晶化合物(2)との混合物Cが得られる。
Claims (3)
- 式(1):
Gは、2価の脂環式炭化水素基を表し、ここで、該脂環式炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフルオロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基又はニトロ基に置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH2−(メチレン基)は、−O−、−S−、−NH−又は−NR1−に置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH(−)−(メチン基)は、−N(−)−(窒素原子)で置換されていてもよく、R1は、炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、
Bは、単結合又は2価の連結基を表し、
Aは、炭素数3〜20の2価の脂環式炭化水素基又は炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基を表し、該脂環式炭化水素基及び該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルキル基、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基又はニトロ基で置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH2−(メチレン基)は、−O−、−S−又は−NR2−で置換されていてもよく、該脂環式炭化水素基に含まれる−CH(−)−(メチン基)は、−N(−)−(窒素原子)で置換されていてもよく、R2は、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表し、該アルキル基に含まれる水素原子は、フッ素原子で置換されていてもよく、
kは、0〜3の整数を表し、ここで、kが2以上の整数である場合、複数のA及びBは、互いに同一であっても異なっていてもよく、
Eは、炭素数1〜17のアルカンジイル基を表し、ここで、アルカンジイル基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよく、該アルカンジイル基に含まれる−CH2−は、−O−又は−CO−で置換されていてもよく、
Pは、重合性基を表す]
で表される液晶化合物(1)と、
式(2):
で表される液晶化合物(2)とを含む液晶組成物を製造する方法であって、
式(3):
で表されるアルコール化合物(3)と式(4):
で表されるジカルボン酸化合物(4)とを反応させて、式(5):
で表されるカルボン酸化合物(5)と液晶化合物(2)とを含む混合物を得る工程;及び
カルボン酸化合物(5)と液晶化合物(2)とを含む前記混合物を、式(6):
で表されるアルコール化合物(6)と反応させて、液晶化合物(1)と液晶化合物(2)とを含む液晶組成物を得る工程
を含み、
アルコール化合物(6)の使用量は、カルボン酸化合物(5)1モルに対して、0.2〜0.7モルである、方法。 - 前記アルコール化合物(3)1モルに対する、ジカルボン酸化合物(4)の使用量が1〜50モルである、請求項1に記載の方法。
- 前記アルコール化合物(3)と前記ジカルボン酸化合物(4)との反応、並びに/又はカルボン酸化合物(5)及び液晶化合物(2)を含む前記混合物と前記アルコール化合物(6)との反応は、縮合剤の存在下において行われる、請求項1又は2に記載の方法。
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