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WO2022209937A1 - 光学素子、積層体、画像表示装置 - Google Patents

光学素子、積層体、画像表示装置 Download PDF

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Publication number
WO2022209937A1
WO2022209937A1 PCT/JP2022/012180 JP2022012180W WO2022209937A1 WO 2022209937 A1 WO2022209937 A1 WO 2022209937A1 JP 2022012180 W JP2022012180 W JP 2022012180W WO 2022209937 A1 WO2022209937 A1 WO 2022209937A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
group
optical element
liquid crystal
mass
crystal compound
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/012180
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直良 山田
渉 星野
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
Priority to JP2023510931A priority Critical patent/JPWO2022209937A1/ja
Publication of WO2022209937A1 publication Critical patent/WO2022209937A1/ja

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/02Details

Definitions

  • the present invention relates to optical elements, laminates, and image display devices.
  • Image display devices are used in a variety of situations, and depending on their use, it may be necessary to prevent others from looking into them or to control viewing angles, such as the reflection of images.
  • an in-vehicle display such as a car navigation system
  • Patent Document 1 discloses a film in which a polarizer having an absorption axis in the in-plane direction and a light absorption anisotropic layer in which a dichroic material is vertically aligned is combined, and a display device provided with this film. describes that a good dark state is achieved in any orientation.
  • An object of the present invention is to provide an optical element that, when applied to a display device that requires viewing angle control, has higher viewing angle controllability with respect to the azimuth angle, such as making it invisible from a specific azimuth angle.
  • Another object of the present invention is to provide a laminate and an image display device.
  • an optical element is formed using a composition containing a rod-like liquid crystal compound having a polymerizable group and a dichroic substance; The optical element according to (1) or (2), which is obtained by polymerizing a polymerizable group in a rod-like liquid crystal compound having a polymerizable group twisted along the helical axis.
  • a laminate comprising the optical element according to any one of (1) to (4) and a polarizer.
  • An image display device comprising the optical element according to any one of (1) to (4).
  • the image display device according to (6) including a self-luminous display device and an optical element arranged on the viewing side of the self-luminous display device.
  • a laminated body and an image display apparatus when applied to a display device that requires viewing angle control, it is possible to provide an optical element that has higher viewing angle controllability with respect to azimuth angle, such as making it invisible from a specific azimuth angle.
  • a laminated body and an image display apparatus can be provided.
  • FIG. 1 is a sectional view conceptually showing an example of an optical element of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a plan view of the optical element shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of a dichroic substance in an optical element
  • FIG. 4 is a cross-sectional view conceptually showing another example of the optical element of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of evaluating reflection
  • a numerical range represented by "-" means a range including the numerical values before and after "-" as lower and upper limits.
  • parallel does not mean parallel in a strict sense, but means a range of ⁇ 5° from parallel.
  • orthogonal does not mean orthogonal in a strict sense, but means a range of ⁇ 5° from orthogonal.
  • (meth)acrylic is used to mean “one or both of acrylic and methacrylic".
  • (Meth)acryloyl is used in the sense of "one or both of acryloyl and methacryloyl”.
  • the bonding direction of the divalent group (e.g., -COO-) described herein is not particularly limited. For example, when L in XLY is -COO-, If the position where *1 is attached and *2 is the position where the good too.
  • a feature of the optical element of the present invention is that the liquid crystal compound twisted along the helical axis, which forms a predetermined angle with the normal to the surface of the optical element, is fixed in the optical element.
  • the dichroic substance tends to be aligned along the liquid crystal compound, so most of the dichroic substance is arranged in a twisted orientation similar to the liquid crystal compound. Therefore, in the optical element, the long axis directions of the dichroic substances are oriented in various directions, and as a result, when the optical element is viewed from various directions, the long axes of the dichroic substances cross each other. It is easy to be arranged to be aligned, and has excellent light shielding properties in various directions.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view conceptually showing an example of the optical element of the present invention.
  • FIG. 2 shows a plan view of the optical element shown in FIG.
  • the plan view is a view of the optical element 10A viewed from above in FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line A--A in FIG.
  • direction X and direction Z indicate directions of two coordinate axes orthogonal to each other on the viewing plane.
  • the direction Z is parallel to the thickness direction of the optical element 10A.
  • direction X and direction Y indicate directions of two coordinate axes orthogonal to each other on the viewing plane.
  • the optical element 10A contains therein a liquid crystal compound 12 and a dichroic substance (not shown).
  • the optical element 10A includes a liquid crystal compound 12 that is twisted and fixed along a helical axis parallel to the horizontal direction (X direction) of the paper. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the spiral axis is parallel along the direction indicated by the white arrow (X direction).
  • the twisted alignment is an alignment in which the molecular axis of the liquid crystal compound (the long axis in the rod-like liquid crystal compound) rotates along the helical axis. It is a kind of twisted orientation.
  • the "fixed" state is a state in which the orientation of the liquid crystal compound is maintained.
  • the layer does not have fluidity in the temperature range of 0 to 50° C., and -30 to 70° C. under more severe conditions, and the orientation is changed by an external field or force. It is preferable to be in a state in which the fixed alignment form can be stably maintained.
  • the "fixing" is preferably achieved by polymerizing the polymerizable group using a liquid crystal compound having a polymerizable group.
  • the state in which the liquid crystal compound is fixed can be formed by polymerizing the polymerizable group in the liquid crystal compound having the polymerizable group twisted along the helical axis.
  • the liquid crystal compound 12 is a rod-like liquid crystal compound.
  • the helical axis is perpendicular (90°) to the normal direction of the surface of the optical element 10A.
  • the helical axis is orthogonal to the thickness direction of the optical element 10A. 1 and 2, the helical axis is perpendicular to the normal direction of the surface of the optical element 10A. ⁇ 90° is sufficient.
  • the spiral axis indicated by the hollow arrow is inclined with respect to the surface of the optical element 10B.
  • the angle formed by the helical axis and the normal direction of the surface of the optical element is preferably 30 to 90°, in that when the optical element is applied to a display panel, the shielding property in the oblique direction of the display surface is more excellent. , 45-90° is more preferred.
  • the angle between the helical axis of the liquid crystal compound (hereinafter also referred to as "first helical axis") and the normal direction of the surface of the optical element can be measured by the following method. Specifically, first, the direction in which the first spiral axis extends when observed from the surface of the optical element (the direction of the white arrow in FIGS. 1 and 2) is specified.
  • the surface (principal surface) of the optical element is observed with a scanning electron microscope (SEM), and the direction in which the linear bright portions and linear dark portions derived from the twisted orientation of the liquid crystal compound are arranged is The direction in which the first spiral axis extends.
  • SEM scanning electron microscope
  • the twist angle of the liquid crystal compound exceeds 180°, bright portions and dark portions appear repeatedly.
  • the optical element is cut along the direction in which the first helical axis in the optical element extends to expose the cross section of the optical element.
  • the obtained cross section is observed with a scanning electron microscope, and the direction in which the linear bright portions and linear dark portions originating from the twisted orientation of the liquid crystal compound are aligned is defined as the direction of the first helical axis.
  • the twist angle of the liquid crystal compound exceeds 180°, bright portions and dark portions appear repeatedly.
  • An angle between the direction of the first spiral axis and the normal direction of the surface of the optical element is measured. The angle is measured at five cross sections, and the obtained values are arithmetically averaged to determine the angle formed by the first helical axis and the normal direction of the optical element surface (the angle of inclination of the first helical axis). do.
  • the direction (Y direction) orthogonal to the helical axis of the liquid crystal compound 12 corresponds to the direction of the in-plane absorption axis (black arrow).
  • the azimuth with the lowest transmittance for linearly polarized light in the in-plane direction of the optical element 10A corresponds to the Y direction.
  • FIG. 2 shows only the liquid crystal compound 12 along two helical axes due to space limitations, the optical element 10A may include liquid crystal compounds 12 along a plurality of helical axes.
  • FIG. 1 shows only the liquid crystal compound 12 along one helical axis, but the optical element 10A includes the liquid crystal compound 12 along a plurality of helical axes along the thickness direction. It may be
  • the liquid crystal compound 12 is twisted in the optical element 10A.
  • the dichroic substance is not shown in FIG. 1, the dichroic substance is normally aligned along the alignment direction of the liquid crystal compound 12 . That is, the dichroic substance is preferably twisted along the helical axis of the liquid crystal compound 12 . More specifically, as shown in FIG. 3, since the dichroic substance 14 indicated by the dashed line is likely to be arranged along the liquid crystal compound 12, the liquid crystal compound 12 and the dichroic substance 14 are arranged in the optical element 10A. They are twisted with the same helical pitch.
  • the dichroic substance 14 When the dichroic substance 14 is twisted along the helical pitch, the long axis directions of the dichroic substance 14 with high absorption are arranged in various directions. As a result, when the optical element 10A is viewed from various oblique directions, the long axis directions of the dichroic substance 14 are likely to intersect with each other in any direction. Excellent.
  • the liquid crystal compound 12 and the dichroic substance 14 are overlapped, but in reality, the liquid crystal compound 12 and the dichroic substance 14 are separated from each other by the same helix. It is twisted along the axis.
  • the optical element preferably contains the dichroic substance twisted along the helical axis, and preferably the dichroic substance twisted along the helical axis is fixed.
  • the angle formed by the helical axis of the twisted orientation of the dichroic substance and the normal direction of the surface of the optical element is preferably 10 to 90°, and preferably 30 to 30°, as in the case of the liquid crystal compound described above. 90° is more preferred, and 45 to 90° is even more preferred.
  • the azimuth and tilt angle of the helical axis of the dichroic substance (hereinafter also referred to as "second helical axis") can be determined by the following method. It can be calculated by First, a method for measuring the orientation of the second spiral axis (the orientation in which the spiral axis extends when observed from the direction (normal direction) perpendicular to the main surface of the optical element) will be described. Place the optical element to be measured on the stage of a polarizing microscope with a polarizer and no analyzer, rotate the stage while looking through the polarizing microscope, and search for the direction where the transmitted light is the darkest.
  • the orientation of the second helical axis in the optical element is parallel to the absorption axis orientation of the polarizer of the polarizing microscope (that is, the absorption axis of the dichroic dye is parallel to the absorption axis orientation of the polarizer of the polarizing microscope. orthogonal).
  • a method for measuring the inclination angle of the second spiral axis will be described.
  • the optical element is cut using a microtome along the orientation of the second helical axis identified by the method described above, perpendicular to the main surface, and a section with a thickness of 2 ⁇ m is taken.
  • a bright portion and a dark portion are observed according to the pitch of the spiral.
  • a striped pattern in which bright portions and dark portions are alternately arranged is observed.
  • the direction in which such bright portions and dark portions are arranged corresponds to the direction of the second spiral axis, and the angle formed by this direction and the normal direction of the surface of the optical element is obtained. can identify the tilt angle of the second helical axis.
  • the dichroic dye is twisted
  • preferred embodiments of the optical element include the following embodiments. That is, the optical element is an optical element containing a dichroic dye and a liquid crystal compound, a dichroic substance twisted along a helical axis is fixed, and the helical axis is normal to the surface of the optical element. It may be an optical element that forms an angle of 10 to 90° with respect to the linear direction.
  • the liquid crystal compound may be twisted and fixed along the helical axis.
  • the dichroic substance being “fixed” means a state in which the orientation of the dichroic substance is maintained.
  • the layer does not have fluidity in the temperature range of 0 to 50° C., and -30 to 70° C. under more severe conditions, and the orientation is changed by an external field or force. It is preferable to be in a state in which the fixed alignment form can be stably maintained.
  • the above "fixing" is preferably achieved by polymerizing the polymerizable group using a dichroic substance having a polymerizable group.
  • the length of one cycle in which the molecular axes derived from a plurality of twisted liquid crystal compounds change by 360° is not particularly limited, it is preferably 100 to 100000 nm, more preferably 200 to 10000 nm.
  • the thickness of the optical element is not particularly limited, it is preferably 1 to 10 ⁇ m, more preferably 1 to 5 ⁇ m.
  • the optical element includes a liquid crystal compound that is twisted and fixed along the helical axis.
  • the liquid crystal compound therein does not have to exhibit liquid crystallinity.
  • a liquid crystal compound having a polymerizable group may lose liquid crystallinity by being polymerized by a curing reaction (polymerization reaction).
  • Components included in the optical element include immobilized liquid crystal compounds and dichroic substances.
  • the optical element is preferably formed using an optical element-forming composition containing a liquid crystal compound having a polymerizable group and a dichroic substance.
  • the content of the dichroic substance in the optical element is not particularly limited, and is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 10 to 25% by mass, based on the total mass of the optical element.
  • the content of the liquid crystal compound in the optical element is not particularly limited, and is preferably 50% by mass or more and less than 99% by mass, more preferably 70% by mass or more and less than 90% by mass, relative to the total mass of the optical element.
  • the optical element may contain other components (for example, a chiral agent, an alignment control agent, etc.) in addition to the above components.
  • a chiral agent for example, a chiral agent, an alignment control agent, etc.
  • Various components that can be contained in the optical element will be described as components contained in the composition for forming an optical element, which will be described later.
  • a method for manufacturing the optical element described above is not particularly limited, and a known method can be used. Among them, it is preferable to use a composition for forming an optical element containing a liquid crystal compound having a dichroic substance and a polymerizable group. First, the components contained in the composition for forming an optical element will be described in detail below.
  • Liquid crystal compounds are classified into, for example, rod-like liquid crystal compounds and discotic liquid crystal compounds according to their chemical structures.
  • a rod-like liquid crystal compound is known as a liquid crystal compound having a rod-like chemical structure.
  • a known rod-like liquid crystal compound can be used.
  • a discotic liquid crystal compound is known as a liquid crystal compound having a discotic chemical structure.
  • a known discotic liquid crystal compound can be used.
  • a liquid crystal compound has a polymerizable group.
  • Polymerizable groups include, for example, groups having ethylenically unsaturated double bonds, cyclic ether groups, and nitrogen-containing heterocyclic groups capable of undergoing a ring-opening reaction.
  • Groups having ethylenically unsaturated double bonds include, for example, (meth)acryloyl groups, vinyl groups, vinylphenyl groups, and allyl groups.
  • Cyclic ether groups include, for example, epoxy groups and oxetanyl groups.
  • Nitrogen-containing heterocyclic groups capable of undergoing a ring-opening reaction include, for example, aziridinyl groups.
  • a (meth)acryloyl group is preferred as the polymerizable group.
  • a compound represented by formula (A) is preferable as the compound having a polymerizable group.
  • Q 1 and Q 2 each independently represent a polymerizable group
  • L 1 , L 2 , L 3 and L 4 each independently represent a single bond or a divalent linking group
  • a 1 and A 2 each independently represent a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms
  • M represents a mesogenic group.
  • the polymerizable groups represented by Q 1 and Q 2 include, for example, the polymerizable groups described above. Preferred embodiments of the polymerizable groups represented by Q 1 and Q 2 are the same as the polymerizable groups described above.
  • the divalent linking groups represented by L 1 , L 2 , L 3 and L 4 are -O-, -S-, -CO-, -NR-, -CO-O-, -O-CO-O-, -CO-NR-, -O-CO-, -O-CO-NR-, and a divalent linking group selected from the group consisting of -NR-CO-NR- Preferably.
  • R in the divalent linking group described above represents an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or a hydrogen atom.
  • Q 1 -L 1 - and Q 2 -L 2 - are each independently CH 2 ⁇ CH—CO—O—, CH 2 ⁇ C(CH 3 )—CO— O— or CH 2 ⁇ C(Cl)—CO—O— is preferred, and CH 2 ⁇ CH—CO—O— is more preferred.
  • the divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms represented by A 1 and A 2 includes an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms and an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms. or an alkynylene group having 2 to 12 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms.
  • the divalent hydrocarbon group is preferably chain.
  • the divalent hydrocarbon group may contain non-adjacent oxygen atoms or non-adjacent sulfur atoms.
  • the divalent hydrocarbon group may have a substituent.
  • Substituents include, for example, halogen atoms (eg, fluorine, chlorine, and bromine) and cyano groups.
  • the mesogenic group represented by M is a group that forms the main skeleton of a liquid crystal compound that contributes to liquid crystal formation.
  • the mesogenic group represented by M for example, "FlussigeKristalle in Tabellen II” (VEB Manual Verlag fur Grundstoff Industry, Leipzig, 1984) described (especially pp. 7-16) and "liquid crystal handbook” ( Liquid Crystal Handbook Editing Committee, Maruzen, 2000) (especially Chapter 3) can be referred to.
  • Specific structures of the mesogenic group represented by M in formula (A) include, for example, structures described in paragraph [0086] of JP-A-2007-279688.
  • the mesogenic group represented by M is a group containing at least one cyclic structure selected from the group consisting of aromatic hydrocarbon groups, heterocyclic groups, and alicyclic hydrocarbon groups. is preferred, and a group containing an aromatic hydrocarbon group is more preferred.
  • the mesogenic group represented by M is preferably a group containing 2 to 5 aromatic hydrocarbon groups, and a group containing 3 to 5 aromatic hydrocarbon groups. is more preferred.
  • the mesogenic group represented by M preferably contains 3 to 5 phenylene groups and is a group in which the phenylene groups are linked to each other by -CO-O-.
  • the cyclic structure contained in the mesogenic group represented by M may have a substituent. good.
  • substituents include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms (eg, methyl group).
  • the content of the liquid crystal compound having a polymerizable group in the optical element-forming composition is not particularly limited, but is preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, based on the total solid content of the optical element-forming composition. preferable. Although the upper limit is not particularly limited, it is often less than 100% by mass, more often 98% by mass or less, and more often 89% by mass or less.
  • the total solid content of the composition for forming an optical element refers to all components excluding the solvent from the composition for forming an optical element. It should be noted that the components obtained by removing the solvent from the composition for forming an optical element are treated as solid components even if they are in a liquid state.
  • a dichroic substance means a dye that absorbs differently in different directions.
  • the dichroic substance may be polymerized in the optical element.
  • the dichroic substance is not particularly limited, and includes visible light absorbing substances (dichroic dyes), luminescent substances (fluorescent substances, phosphorescent substances), ultraviolet absorbing substances, infrared absorbing substances, nonlinear optical substances, carbon nanotubes, and inorganic Substances (for example, quantum rods) can be used, and conventionally known dichroic substances (dichroic dyes) can be used.
  • two or more kinds of dichroic substances may be used in combination. It is preferable to use a dichroic substance together with at least one dichroic substance having a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 500 nm or more and less than 700 nm.
  • the dichroic substance may have a polymerizable group.
  • the dichroic substance When the dichroic substance has a polymerizable group, the dichroic substance in a predetermined orientation can be fixed when forming an optical element using the composition for forming an optical element.
  • Polymerizable groups include, for example, (meth)acryloyl groups, epoxy groups, oxetanyl groups, and styryl groups, with (meth)acryloyl groups being preferred.
  • a dichroic azo dye compound is a dichroic substance having an azo group.
  • the dichroic azo dye compound may or may not exhibit liquid crystallinity. When the dichroic azo dye compound exhibits liquid crystallinity, it may exhibit nematicity or smecticity.
  • the temperature range showing the liquid crystal phase is preferably room temperature (approximately 20 to 28°C) to 300°C, and more preferably 50 to 200°C from the viewpoint of handleability and production suitability.
  • the composition for forming an optical element includes at least one dichroic azo dye compound having a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 560 to 700 nm (hereinafter referred to as "first dichroic azo dye compound”), and at least one dichroic azo dye compound having a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 455 nm or more and less than 560 nm (hereinafter also referred to as “second dichroic azo dye compound”). Specifically, it contains at least a dichroic azo dye compound represented by the formula (1) described later and a dichroic azo dye compound represented by the formula (2) described later. is more preferable. In the present invention, three or more dichroic azo dye compounds may be used in combination.
  • An azo dye compound and at least one dichroic azo dye compound having a maximum absorption wavelength in the wavelength range of 380 nm or more and less than 455 nm are used in combination. is preferred.
  • a compound represented by the following formula (1) is preferable as the first dichroic azo dye compound.
  • Ar1 and Ar2 each independently represent an optionally substituted phenylene group or an optionally substituted naphthylene group, preferably a phenylene group.
  • R1 is a hydrogen atom, an optionally substituted linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group, an alkylthio group, an alkylsulfonyl group, an alkylcarbonyl group.
  • alkyloxycarbonyl group alkyloxycarbonyl group, acyloxy group, alkyl carbonate group, alkylamino group, acylamino group, alkylcarbonylamino group, alkoxycarbonylamino group, alkylsulfonylamino group, alkylsulfamoyl group, alkylcarbamoyl group, alkylsulfinyl group, alkyl It represents a ureido group, an alkylphosphoamide group, an alkylimino group, or an alkylsilyl group.
  • R1 is a group other than a hydrogen atom
  • R1' represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. In each group, when a plurality of R1' are present, they may be the same or different.
  • R2 and R3 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group, an acyl group, an alkyl represents an oxycarbonyl group, an alkylamide group, an alkylsulfonyl group, an aryl group, an arylcarbonyl group, an arylsulfonyl group, an aryloxycarbonyl group, or an arylamide group; —CH 2 — constituting the alkyl group is —O—, —S—, —C(O)—, —C(O)—O—, —C(O)—S—, —Si(CH 3 ) 2 —O—Si(CH 3 ) 2 —, —NR2′—, —NR2′—CO—, —NR2′—C(O)—O—, —NR2′—C(O)—NR2′—, -
  • R2 and R3 are groups other than hydrogen atoms
  • Polymerizable groups include, for example, (meth)acryloyl groups, epoxy groups, oxetanyl groups, and styryl groups, with (meth)acryloyl groups being preferred.
  • R2' represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. In each group, when there are multiple R2's, they may be the same or different. R2 and R3 may combine with each other to form a ring, or R2 or R3 may combine with Ar2 to form a ring.
  • R1 is preferably an electron-withdrawing group
  • R2 and R3 are preferably groups with low electron-donating properties.
  • Specific examples of such groups for R1 include an alkylsulfonyl group, an alkylcarbonyl group, an alkyloxycarbonyl group, an acyloxy group, an alkylsulfonylamino group, an alkylsulfamoyl group, an alkylsulfinyl group, an alkylureido group, and the like.
  • R2 and R3 include groups having the following structures. The group having the structure below is shown in the above formula (1) in a form containing a nitrogen atom to which R2 and R3 are bonded.
  • a compound represented by formula (2) is preferable as the second dichroic azo dye compound.
  • n 1 or 2.
  • Ar3, Ar4 and Ar5 are each independently a phenylene group optionally having substituent(s), a naphthylene group optionally having substituent(s), or having a substituent represents a heterocyclic group.
  • Heterocyclic groups may be either aromatic or non-aromatic. Atoms other than carbon constituting the aromatic heterocyclic group include a nitrogen atom, a sulfur atom and an oxygen atom. When the aromatic heterocyclic group has a plurality of non-carbon ring-constituting atoms, these may be the same or different.
  • aromatic heterocyclic groups include pyridylene group (pyridine-diyl group), pyridazine-diyl group, imidazole-diyl group, thienylene (thiophene-diyl group), quinolylene group (quinoline-diyl group), isoquinolylene group (isoquinoline -diyl group), oxazole-diyl group, thiazole-diyl group, oxadiazole-diyl group, benzothiazole-diyl group, benzothiadiazole-diyl group, phthalimido-diyl group, thienothiazole-diyl group, thiazolothiazole-diyl group groups, thienothiophene-diyl groups, and thienooxazole-diyl groups.
  • pyridylene group pyridine-diyl group
  • R4 is the same as that of R1 in formula (1).
  • definitions of R5 and R6 are the same as those of R2 and R3 in formula (1).
  • R4 is preferably an electron-withdrawing group
  • R5 and R6 are preferably groups with low electron-donating properties.
  • specific examples in which R4 is an electron-withdrawing group are the same as specific examples in which R1 is an electron-withdrawing group
  • R5 and R6 are groups with low electron-donating properties.
  • R2 and R3 are low electron-donating groups, specific examples are the same as those for R2 and R3.
  • a dichroic azo dye represented by the following formula (3) is preferable as the third dichroic azo dye compound.
  • a and B each independently represent a crosslinkable group.
  • a and b each independently represent 0 or 1. Both a and b are preferably 0 in terms of excellent orientation at a wavelength of 420 nm.
  • Ar 1 represents a (n1+2)-valent aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group
  • Ar 2 represents a (n2+2)-valent aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group
  • Ar 3 represents ( represents an n3+2)-valent aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a monovalent substituent.
  • n1 ⁇ 2 the plurality of R1 may be the same or different
  • n2 ⁇ 2 the plurality of R2 may be the same or different
  • n3 ⁇ 2. may be the same or different from each other.
  • k represents an integer of 1-4.
  • Examples of the crosslinkable groups represented by A and B in formula (3) include polymerizable groups described in paragraphs [0040] to [0050] of JP-A-2010-244038.
  • a (meth)acryloyl group, an epoxy group, an oxetanyl group, and a styryl group are preferable from the viewpoint of improving reactivity and synthesis aptitude, and a (meth)acryloyl group from the viewpoint that the solubility can be further improved. is more preferred.
  • L2 represents a monovalent substituent
  • L2 represents a single bond or a divalent linking group
  • the monovalent substituent represented by L 1 and L 2 includes a group introduced to increase the solubility of the dichroic substance, or an electron-donating or electron-donating group introduced to adjust the color tone of the dye.
  • Groups with attractive properties are preferred.
  • an alkyl group preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, still more preferably 1 to 8 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, n-octyl group, n-decyl group, n-hexadecyl group, cyclopropyl group, cyclopentyl group, and cyclohexyl group, etc.), alkenyl group (preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms, such as vinyl,
  • An aryl group preferably an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, more preferably 6 to 20 carbon atoms, still more preferably 6 to 12 carbon atoms, such as a phenyl group, 2,6-diethylphenyl group, 3,5 -ditrifluoromethylphenyl group, naphthyl group, biphenyl group, etc.
  • a substituted or unsubstituted amino group preferably an amino group having 0 to 20 carbon atoms, more preferably 0 to 10 carbon atoms, still more preferably 0 to 6 carbon atoms, such as an unsubstituted amino group, a methylamino group, dimethylamino group, diethylamino group, and anilino group, etc.
  • an alkoxy group preferably having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, examples of which include methoxy, ethoxy, and butoxy groups
  • An oxycarbonyl group preferably having 2
  • an acyloxy group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, still more preferably 2 to 6 carbon atoms, and examples thereof include an acetoxy group and a benzoyloxy group), an acylamino group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, still more preferably 2 to 6 carbon atoms, such as acetylamino group and benzoylamino group), an alkoxycarbonylamino group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, more preferably 2 to 10 carbon atoms, still more preferably 2 to 6 carbon atoms, such as a methoxycarbonylamino group), an aryloxycarbonylamino group (preferably having 7 to 20 carbon atoms, more preferably 7 to 16 carbon atoms, still more preferably 7 to 12 carbon atoms, such as a phenyloxycarbonylamino group), A sulfonylamino group (preferably having 2
  • a sulfamoyl group (preferably having 0 to 20 carbon atoms, more preferably 0 to 10 carbon atoms, still more preferably 0 to 6 carbon atoms, such as sulfamoyl group, methylsulfamoyl group, dimethylsulfamoyl group, and phenylsulfamoyl group, etc.), Carbamoyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 6 carbon atoms, such as unsubstituted carbamoyl group, methylcarbamoyl group, diethylcarbamoyl group, and phenyl carbamoyl groups, etc.), an alkylthio group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, still more preferably 1 to 6 carbon atoms, such as a methylthio group and an ethylthio group), an
  • Phosphate amide group preferably having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, such as a diethyl phosphate amide group, a phenyl phosphate amide group, etc.
  • a heterocyclic group preferably a heterocyclic group having 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, for example, a heterocyclic group having a heteroatom such as a nitrogen atom, an oxygen atom, and a sulfur atom, such as , an imidazolyl group, a pyridyl group, a quinolyl group, a furyl group, a piperidyl group, a morpholino group, a benzoxazolyl group, a benzimidazolyl group, and a benzthiazolyl group.), A silyl group (preferably a silyl group having 3 to 40 carbon atoms, more preferably 3 to 30 carbon atoms, still more preferably 3 to 24 carbon atoms, such as a trimethylsilyl group and a triphenylsilyl group) be done.), halogen atoms (e.g., fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, i
  • substituents may be further substituted by these substituents. Moreover, when it has two or more substituents, they may be the same or different. In addition, when possible, they may be bonded to each other to form a ring.
  • groups in which the above substituents are further substituted with the above substituents include R B —(OR A ) na — groups, which are groups in which an alkoxy group is substituted with an alkyl group.
  • R A represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms
  • R B represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms
  • na is 1 to 10 (preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3) represents an integer.
  • the monovalent substituents represented by L 1 and L 2 include alkyl groups, alkenyl groups, alkoxy groups, and groups in which these groups are further substituted with these groups (for example, R B- (OR A ) na- group) is preferred, and an alkyl group, an alkoxy group, and groups in which these groups are further substituted with these groups (for example, R B- (OR A ) described above). na -groups) are more preferred.
  • Examples of divalent linking groups represented by L 1 and L 2 include -O-, -S-, -CO-, -COO-, -O-CO-O-, -CO-NR N -, -O —CO—NR N —, —NR N —CO—NR N —, —SO 2 —, —SO—, an alkylene group, a cycloalkylene group, an alkenylene group, and a group in which two or more of these groups are combined etc.
  • RN represents a hydrogen atom or an alkyl group. When there are multiple RNs , the multiple RNs may be the same or different.
  • the number of atoms in the main chain of at least one of L 1 and L 2 is preferably 3 or more, more preferably 5 or more. , is more preferably 7 or more, and particularly preferably 10 or more.
  • the upper limit of the number of atoms in the main chain is preferably 20 or less, more preferably 12 or less.
  • the number of atoms in the main chain of at least one of L 1 and L 2 is preferably 1 to 5 from the viewpoint of further improving the degree of orientation of the dichroic substance.
  • the “main chain” in L 1 means the “O” atom that is connected to L 1 and “A” necessary for directly connecting It refers to a moiety
  • the “the number of atoms in the main chain” refers to the number of atoms constituting the moiety.
  • the “main chain” in L 2 means the “O” atom that connects L 2 and “B”.
  • the number of atoms in the main chain refers to the number of atoms constituting the moiety.
  • the “number of atoms in the main chain” does not include the number of branched chain atoms, which will be described later.
  • the number of atoms in the main chain in L1 means the number of atoms in L1 that does not contain branched chains.
  • the " number of atoms in the main chain” in L2 refers to the number of atoms in L2 not including branched chains.
  • the number of atoms in the main chain of L 1 is 5 (the number of atoms in the dotted frame on the left side of the following formula (D1))
  • the main chain of L 2 The number of atoms of is 5 (the number of atoms in the dotted frame on the right side of formula (D1) below).
  • the number of atoms in the main chain of L 1 is 7 (the number of atoms in the dotted frame on the left side of the formula (D10) below), and the number of atoms in the main chain of L 2 is The number is 5 (the number of atoms in the dotted frame on the right side of formula (D10) below).
  • L 1 and L 2 may have a branched chain.
  • the “branched chain” in L 1 means that the “O” atom connected to L 1 in formula (3) and “A” are directly connected. It means the part other than the part necessary for
  • the “branched chain” in L 2 means that the “O” atom that connects L 2 in formula (3) and “B” are directly connected It means the part other than the part necessary for
  • the “branched chain” in L 1 means the longest atomic chain (i.e., main chain).
  • the “branched chain” in L2 means the longest atomic chain extending from the “O” atom connecting L2 in formula ( 3 ) (i.e. main chain).
  • the number of atoms in the branched chain is preferably 3 or less. When the number of atoms in the branched chain is 3 or less, there is an advantage that the degree of orientation of the optical element is further improved.
  • the number of branched chain atoms does not include the number of hydrogen atoms.
  • Ar 1 is (n1+2)-valent (e.g., trivalent when n1 is 1)
  • Ar 2 is (n2+2)-valent (e.g., trivalent when n2 is 1)
  • Ar 3 represents an (n3+2)-valent (for example, trivalent when n3 is 1) aromatic hydrocarbon group or heterocyclic group.
  • each of Ar 1 to Ar 3 can be rephrased as a divalent aromatic hydrocarbon group or divalent heterocyclic group substituted with n1 to n3 substituents (R 1 to R 3 described later).
  • the divalent aromatic hydrocarbon group represented by Ar 1 to Ar 3 may be monocyclic or have a condensed ring structure of two or more rings.
  • the ring number of the divalent aromatic hydrocarbon group is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2, and even more preferably 1 (that is, a phenylene group) from the viewpoint of further improving the solubility.
  • the divalent aromatic hydrocarbon group include phenylene group, azulene-diyl group, naphthylene group, fluorene-diyl group, anthracenediyl group, and tetracenediyl group. , a phenylene group or a naphthylene group, and more preferably a phenylene group.
  • the content of the dichroic substance in the optical element-forming composition is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, based on the total solid content of the optical element-forming composition. , more preferably 10 to 28% by weight, particularly preferably 10 to 25% by weight, and most preferably 20 to 26% by weight.
  • the content of the first dichroic azo dye compound is preferably 40 to 90 parts by mass, more preferably 45 to 75 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the total content of the dichroic substance in the composition for forming an optical element. is more preferred.
  • the content of the second dichroic azo dye compound is preferably 6 to 50 parts by mass, more preferably 8 to 35 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the total dichroic substance content in the composition for forming an optical element. more preferred.
  • the content of the third dichroic azo dye compound is preferably 3 to 40 parts by mass, preferably 5 to 35 parts by mass, with respect to 100 mass parts of the dichroic azo dye compound in the composition for forming an optical element. is more preferred.
  • the content ratio of the first dichroic azo dye compound, the second dichroic azo dye compound, and the optionally used third dichroic azo dye compound is the color of the optical element. It can be set arbitrarily for adjustment.
  • the content ratio of the second dichroic azo dye compound to the first dichroic azo dye compound is in terms of moles , is preferably 0.1 to 10, more preferably 0.2 to 5.
  • the optical element-forming composition may contain a chiral agent.
  • the type of chiral agent is not limited. Examples of the chiral agent include known chiral agents (eg, "Liquid Crystal Device Handbook, Chapter 3, Section 4-3, Chiral Agents for TN and STN, p. 199, Japan Society for the Promotion of Science 142nd Committee, 1989"). and chiral agents described in ).
  • chiral agents contain an asymmetric carbon atom. However, chiral agents are not limited to compounds containing asymmetric carbon atoms. Chiral agents also include, for example, axially chiral compounds that do not contain an asymmetric carbon atom, and planar chiral compounds. Axially chiral compounds and planar chiral compounds include, for example, binaphthyl, helicene, paracyclophane, and derivatives thereof.
  • the chiral agent may have a polymerizable group.
  • a polymer having a structural unit derived from the chiral agent and a structural unit derived from the liquid crystal compound can be obtained by reacting a chiral agent having a polymerizable group with a liquid crystal compound having a polymerizable group.
  • Examples of the polymerizable group in the chiral agent include the polymerizable groups described in the section "Liquid crystal compound” above.
  • a preferred embodiment of the polymerizable group in the chiral agent is the same as the polymerizable group described in the section "Liquid crystal compound” above.
  • the kind of polymerizable group in the chiral agent is preferably the same as the kind of polymerizable group in the liquid crystal compound.
  • the chiral agent is at least one selected from the group consisting of a chiral agent that induces a right-handed helical structure in the liquid crystal compound and a chiral agent that induces a left-handed helical structure in the liquid crystal compound. preferable.
  • the chiral agent preferably has an isosorbide skeleton, an isomannide skeleton, or a binaphthol skeleton, more preferably an isosorbide skeleton or an isomannide skeleton, and even more preferably an isosorbide skeleton.
  • the composition for forming an optical element may contain a chiral agent whose helical inductive force is changed by light irradiation.
  • the helical induced force changes due to light irradiation means that there is a difference between the helical induced force before light irradiation and the helical induced force after light irradiation.
  • the helix-inducing power (HTP) is known as an index representing the ability of a chiral agent to form helices.
  • the helical induced force is generally represented by the reciprocal of the product of the length of one cycle of the helical axis and the concentration of the chiral agent.
  • the helical induction force depends, for example, on the type of chiral agent and the concentration of the chiral agent.
  • a compound having a chiral site and a photoreactive site whose structure is changed by light irradiation (hereinafter also referred to as a photoreactive chiral agent) is preferable.
  • the photoreactive chiral agent is preferably a chiral agent that undergoes photoisomerization because the helical inducing force is easily changed by light irradiation.
  • a chiral agent that undergoes photoisomerization is a chiral agent that has a photoisomerization site.
  • composition for forming an optical element may contain a chiral agent that does not have a photoreactive site whose structure is changed by light irradiation.
  • the content of the chiral agent in the optical element-forming composition is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.05 to 10% by mass, based on the total solid content of the optical element-forming composition. more preferred.
  • the optical element-forming composition may contain a solvent.
  • Solvents include water and organic solvents, with organic solvents being preferred.
  • organic solvents include amide solvents (eg, N,N-dimethylformamide), sulfoxide solvents (eg, dimethylsulfoxide), heterocyclic compounds (eg, pyridine), hydrocarbon solvents (eg, benzene and hexane).
  • alkyl halide solvents e.g. chloroform and dichloromethane
  • ester solvents e.g. methyl acetate and butyl acetate
  • ketone solvents e.g. acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone
  • ether solvents e.g. tetrahydrofuran, and 1,2-dimethoxyethane.
  • the total solid content in the composition for forming an optical element is preferably 1 to 20% by mass, more preferably 5 to 15% by mass, based on the total mass of the composition for forming an optical element.
  • the optical element-forming composition may contain an alignment control agent.
  • alignment control agents include compounds described in paragraphs [0012] to [0030] of JP-A-2012-211306, and compounds described in paragraphs [0037] to [0044] of JP-A-2012-101999.
  • a polymer containing polymerized units of a fluoroaliphatic group-containing monomer in an amount of more than 50% by mass based on the total polymerized units described in JP-A-2004-331812 may be used as an alignment control agent.
  • Orientation control agents also include vertical alignment agents.
  • vertical alignment agents include boronic acid compounds and/or onium salts described in JP-A-2015-038598 and onium salts described in JP-A-2008-026730.
  • the content of the alignment control agent in the composition for forming an optical element is not particularly limited, it is preferably 0.1 to 2.0% by mass based on the total solid content of the composition for forming an optical element.
  • the composition for forming an optical element may contain a polymerization initiator.
  • Polymerization initiators include photopolymerization initiators and thermal polymerization initiators.
  • the ultraviolet absorption wavelength of the polymerization initiator is preferably different from the ultraviolet absorption wavelength of the photosensitive chiral agent described above. By making the ultraviolet absorption wavelength of the polymerization initiator different from that of the photosensitive chiral agent, it is possible to change the spiral induction force of the photosensitive chiral agent while suppressing the curing of the coating film in the step described later.
  • the content of the polymerization initiator in the composition for forming an optical element is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 5.0% by mass, more preferably 1.0 to 4%, based on the total solid content of the composition for forming an optical element. 0% by mass is more preferred.
  • step (A1) a step of forming a composition layer (hereinafter referred to as “step (A1)") by applying a composition for coating (hereinafter also simply referred to as "composition 1"); and a composition layer on the substrate.
  • step (B1) a step of applying a shearing force to the surface of the (hereinafter referred to as “step (B1)”), and applying the shearing force to the composition layer, the helix of the chiral agent whose helical inductive force changes due to the light irradiation
  • step (C1) a step of irradiating ultraviolet rays containing a wavelength that changes the induced force
  • step (D1) a step of curing the composition layer irradiated with ultraviolet rays
  • Step (A1) a composition for forming an optical element containing a dichroic substance, a liquid crystal compound having a polymerizable group, and a chiral agent whose helical inductive force changes upon irradiation with light is applied onto the substrate. to form a composition layer.
  • applying the composition 1 on the substrate is not limited to direct contact of the composition 1 with the substrate, but the composition 1 is brought into contact with the substrate via any layer. encompasses
  • the optional layer may be one of the constituents of the substrate or may be a layer formed on the substrate prior to application of composition 1 .
  • Optional layers include, for example, an orientation layer, an easy adhesion layer, and an antistatic layer. A method for forming the alignment layer will be described later.
  • the base material is preferably a base material containing a polymer.
  • base materials containing polymers include polyester-based base materials (polymers contained in the base material include, for example, polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate), cellulose-based base materials (including Examples of the polymer contained include diacetyl cellulose and triacetyl cellulose (abbreviation: TAC)), polycarbonate base material, poly(meth)acrylic base material (as the polymer contained in the base material, , for example, poly(meth)acrylate (e.g., polymethyl methacrylate).), polystyrene-based substrate (polymers contained in the substrate include, for example, polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymers.
  • olefin-based substrates include, for example, polyethylene, polypropylene, polyolefins having a cyclic structure (e.g., norbornene structure), and ethylene-propylene copolymers
  • polyamides base material polymers contained in the base material include, for example, polyvinyl chloride, nylon, and aromatic polyamides
  • polyimide base material polysulfone base material, polyethersulfone base material, polyether ether ketone-based base material, polyphenylene sulfide-based base material, vinyl alcohol-based base material, polyvinylidene chloride-based base material, polyvinyl butyral-based base material, polyoxymethylene-based base material, and epoxy resin-based base material.
  • the substrate may be a substrate comprising two or more polymers (ie, a blend polymer).
  • the substrate is preferably a cellulosic substrate, more preferably a substrate containing triacetylcellulose
  • the total light transmittance of the substrate is preferably 80% or higher, more preferably 90% or higher, and even more preferably 95% or higher.
  • the upper limit of the total light transmittance of the substrate is not restricted.
  • the total light transmittance of the substrate may be determined, for example, within the range of 100% or less.
  • the total light transmittance of the substrate is measured using a known spectrophotometer (for example, haze meter, NDH 2000, Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).
  • the shape of the base material is not limited.
  • the shape of the substrate may be determined, for example, depending on the application.
  • the base material is preferably a flat base material.
  • the thickness of the substrate is preferably 10 to 250 ⁇ m, more preferably 40 to 150 ⁇ m, from the viewpoints of manufacturability, manufacturing cost, and optical properties.
  • composition 1 The various components that can be contained in composition 1 are as described above.
  • Examples of the method of applying composition 1 include an extrusion die coater method, a curtain coating method, a dip coating method, a spin coating method, a print coating method, a spray coating method, a slot coating method, a roll coating method, a slide coating method, and a blade coating method. method, gravure coating method, and wire bar method.
  • Step (B1) In step (B1), a shearing force is applied to the surface of the composition layer on the substrate.
  • the helical axis is tilted in the direction in which the shear force is applied.
  • the inclination angle of the helical axis is adjusted according to the conditions of this process (for example, temperature and shear rate).
  • the shearing force is preferably applied in one direction along the surface of the composition layer.
  • Means for applying shear force include, for example, blades, air knives, burs, and applicators.
  • a blade or an air knife is preferably used to apply a shearing force to the surface of the composition layer, and a blade is more preferably used to apply the shearing force to the surface of the composition layer.
  • the thickness of the composition layer may change before and after application of the shear force.
  • the thickness of the composition layer after the shear force is applied by the blade may be 1/2 or less or 1/3 or less of the thickness of the composition layer before the shear force is applied.
  • the thickness of the composition layer after the shearing force is applied by the blade is preferably 1/4 or more of the thickness of the composition before the shearing force is applied.
  • the blade material is not restricted.
  • Materials for the blade include, for example, metal (eg, stainless steel) and resin (eg, Teflon (registered trademark)).
  • the shape of the blade is not restricted.
  • the shape of the blade may be, for example, a plate shape.
  • the blade is preferably a plate-like member made of metal because it can easily apply a shearing force to the composition layer.
  • the thickness of the tip of the blade that comes into contact with the composition layer is preferably 0.1 mm or more, more preferably 1 mm or more, from the viewpoint that it is easy to apply a shearing force to the composition layer.
  • the upper limit of blade thickness is not limited.
  • the thickness of the blade may be determined, for example, within a range of 10 mm or less.
  • the shearing force is applied to the surface of the composition layer by blowing compressed air onto the surface of the composition layer with an air knife.
  • the shear rate imparted to the composition layer can be adjusted according to the speed at which the compressed air is blown (that is, the flow rate).
  • the direction in which the compressed air is blown by the air knife may be the same direction or the opposite direction to the transport direction of the composition layer.
  • the direction in which the compressed air is blown by the air knife is the same as the direction in which the composition layer is conveyed, in order to prevent fragments of the composition layer scraped off by the compressed air from adhering to the composition layer remaining on the substrate. is preferably
  • the shear rate is preferably 1,000 sec -1 or higher, more preferably 10,000 sec -1 or higher, and even more preferably 30,000 sec -1 or higher.
  • the upper limit of shear rate is not restricted.
  • the shear rate may be determined, for example, within a range of 1.0 ⁇ 10 6 sec ⁇ 1 or less.
  • the shear rate is the shortest distance between the blade and the substrate as “d”, and the transport speed of the composition layer in contact with the blade (i.e., the composition layer and the blade (relative velocity) is "V”, it is obtained by "V/d”.
  • the shear rate is such that the thickness of the composition layer after shearing is "h” and the relative speed between the composition layer surface and the substrate surface is “V ”, it is obtained by “V/2h”.
  • the surface temperature of the composition layer when the shear force is applied may be determined according to the phase transition temperature of the liquid crystal compound contained in the composition layer.
  • the surface temperature of the composition layer when shearing force is applied is preferably 50 to 120.degree. C., more preferably 60 to 100.degree.
  • the surface temperature of the composition layer is measured using a radiation thermometer whose emissivity is calibrated by the temperature value measured by the non-contact thermometer.
  • the surface temperature of the composition layer is measured with no reflective object within 10 cm of the surface opposite to the measurement surface (ie, the back side).
  • the thickness of the composition layer before shearing force is applied is preferably 30 ⁇ m or less, more preferably 1 to 25 ⁇ m, even more preferably 3 to 25 ⁇ m, from the viewpoint of forming an optical element with high alignment accuracy.
  • the thickness of the composition layer after the shearing force is applied is preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, from the viewpoint of forming an optical element with high alignment accuracy.
  • the lower limit of the thickness of the composition layer after application of the shearing force is not limited, it is preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • step (C1) the composition layer to which the shearing force has been applied is irradiated with ultraviolet light having a wavelength that changes the helical inductive force of the chiral agent.
  • the inclination angle of the helical axis is changed by changing the helical pitch. For example, the inclination angle of the helical axis increases as the helical pitch increases. As the helical pitch decreases, the inclination angle of the helical axis decreases.
  • the wavelength of the ultraviolet light is not limited as long as it includes the wavelength that changes the helical inductive force of the chiral agent. Whether or not the wavelength of the ultraviolet light includes a wavelength that changes the helical inductive force of the chiral agent is confirmed based on the change in the tilt angle of the helical axis before and after step (C1). When the tilt angle of the helical axis after step (C1) is increased or decreased compared to the tilt angle of the helical axis before step (C1), the wavelength of the ultraviolet light changes the helical inductive force of the chiral agent. Considered to include wavelength.
  • the wavelength that changes the helical inductive force may be determined, for example, according to the type of chiral agent.
  • the wavelength for changing the helical inductive force is preferably 180-400 nm, more preferably 200-380 nm, and even more preferably 300-370 nm.
  • the wavelength of the ultraviolet rays irradiated in step (C1) is It is preferable not to include the ultraviolet absorption wavelength of the agent.
  • the wavelength of the ultraviolet rays irradiated in step (C1) does not include the ultraviolet absorption wavelength of the polymerization initiator, thereby suppressing the curing of the composition layer and changing the helical inductive force of the chiral agent contained in the composition layer. be able to. As a result of the above, the controllability of the inclination angle of the helical axis is further improved.
  • the composition layer can be irradiated with ultraviolet rays that do not include the ultraviolet absorption wavelength of the polymerization initiator by using a long wavelength cut filter described later or an LED (light emitting diode) ultraviolet irradiator with a narrow irradiation wavelength band.
  • a member that selectively transmits or blocks a specific wavelength (hereinafter referred to as "member having wavelength selectivity”) may be used.
  • member having wavelength selectivity a member that selectively transmits or blocks a specific wavelength
  • the member having wavelength selectivity include a long wavelength cut filter (SH0325, Asahi Spectrosco Co., Ltd.), a short wavelength cut filter, and a bandpass filter.
  • the amount of ultraviolet light exposure (also referred to as the integrated amount of light) is not limited.
  • the amount of change in the helical inducing force of the chiral agent can be adjusted according to the amount of ultraviolet light exposure. As the amount of exposure to ultraviolet light increases, the amount of change in the helical inducing force of the chiral agent tends to increase. As the amount of exposure to ultraviolet light decreases, the amount of change in the helical induction force of the chiral agent tends to decrease.
  • the amount of ultraviolet light exposure may be determined, for example, within the range of 1 to 1,000 mJ/cm 2 .
  • ultraviolet light sources include lamps (e.g., tungsten lamps, halogen lamps, xenon lamps, xenon flash lamps, mercury lamps, mercury-xenon lamps, LED lamps, LED-UV (ultraviolet) lamps, and carbon arc lamps), lasers. (eg, semiconductor lasers, helium neon lasers, argon ion lasers, helium cadmium lasers, and YAG (Yttrium Aluminum Garnet) lasers), light emitting diodes, and cathode ray tubes.
  • lamps e.g., tungsten lamps, halogen lamps, xenon lamps, xenon flash lamps, mercury lamps, mercury-xenon lamps, LED lamps, LED-UV (ultraviolet) lamps, and carbon arc lamps
  • lasers eg, semiconductor lasers, helium neon lasers, argon ion lasers, helium cadmium lasers, and YAG (Yttrium Aluminum Garnet) lasers
  • step (D1) the composition layer irradiated with ultraviolet rays is cured.
  • the molecular alignment of the liquid crystal compound can be fixed.
  • Examples of methods for curing the composition layer include heating and irradiation with active energy rays.
  • the method for curing the composition layer is preferably irradiation with active energy rays from the viewpoint of suitability for production.
  • active energy rays include ⁇ -rays, ⁇ -rays, X-rays, ultraviolet rays, infrared rays, visible rays, and electron beams.
  • ultraviolet rays are preferable from the viewpoint of curing sensitivity and availability of equipment.
  • Examples of the ultraviolet light source include the light source described in the section "Step (C1)" above.
  • the peak wavelength of ultraviolet rays emitted from the ultraviolet light source is preferably 200 to 400 nm.
  • the amount of ultraviolet light exposure (also referred to as an integrated amount of light) is preferably 100 to 1000 mJ/cm 2 .
  • the production method may include steps other than steps (A1) to (D1).
  • step (E1)- A step of forming an alignment layer on the substrate may be included before step (A1).
  • the alignment layer can give an alignment regulating force to the liquid crystal compound.
  • the method of forming the alignment layer is not limited.
  • a known method can be used as a method for forming the alignment layer.
  • Methods for forming the alignment layer include, for example, rubbing treatment of an organic compound (preferably polymer), oblique vapor deposition of an inorganic compound, and formation of a layer having microgrooves.
  • composition 1 contains a solvent
  • step (A1) and step (B1) the content of the solvent in the composition layer coated on the substrate is reduced to the total mass of the composition layer
  • the solvent content in the composition layer is preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, relative to the total mass of the composition layer.
  • the lower limit of the solvent content in the applied composition layer is not limited.
  • the content of the solvent in the composition layer may be 0% by mass with respect to the total mass of the composition layer.
  • the content of the solvent in the composition is measured by the absolute dry method. Specific procedures of the measurement method are described below. After drying a sample taken from the composition at 60° C. for 24 hours, the change in mass of the sample before and after drying (ie, the difference between the mass of the sample after drying and the mass of the sample before drying) is determined. The solvent content in the sample is determined based on the change in mass of the sample before and after drying. Let the arithmetic mean of the value obtained by performing the said operation 3 times be a content rate of a solvent.
  • step (F1) the method for adjusting the content of the solvent in the composition layer includes, for example, drying.
  • drying means for the composition layer known drying means can be used. Drying means include, for example, ovens, hot air fans, and infrared (IR) heaters.
  • composition 2 a composition for forming an optical element (hereinafter simply referred to as “composition 2”) to form a composition layer (hereinafter also referred to as “step (A2)”), and a step of applying a shear force to the surface of the composition layer on the substrate ( hereinafter also referred to as “step (B2)”) and a step of curing the composition layer to which the shear force is applied (hereinafter also referred to as “step (C2)”).
  • step (A2) a composition layer
  • step (B2) a step of applying a shear force to the surface of the composition layer on the substrate
  • step (C2) a step of curing the composition layer to which the shear force is applied
  • an optical element can be manufactured in which the angle between the twisted helical axis of the liquid crystal compound and the normal direction of the surface of the optical element is 10° or less and more than 90°.
  • composition 2 used in step (A2) are as described above.
  • Examples of the method of applying composition 2 described in step (A2) include the method of applying composition 1 described in step (A1) described above.
  • the procedure for applying shear force in step (B2) includes the procedure for applying shear force in step (B1) described above.
  • the curing treatment of the composition layer performed in step (C2) includes the curing treatment performed in step (D1) described above.
  • step (E1) may be performed before step (A2).
  • the optical element of the present invention may be combined with a polarizer to form a laminate. That is, the laminate of the present invention includes an optical element and a polarizer.
  • polarizers include iodine-based polarizers, dye-based polarizers using dichroic dyes, and polyene-based polarizers.
  • Iodine-based polarizers and dye-based polarizers include coating-type polarizers and stretching-type polarizers, and both can be applied.
  • a coated polarizer a polarizer in which a dichroic organic dye is oriented using the orientation of a liquid crystal compound is preferable.
  • a polarizer made by as a method of obtaining a polarizer by stretching and dyeing a laminated film in which a polyvinyl alcohol layer is formed on a substrate, there are disclosed in Japanese Patent Nos.
  • polyvinyl alcohol-based resins (polymers containing —CH 2 —CHOH— as repeating units, particularly polyvinyl alcohol and ethylene-vinyl alcohol copolymers are selected from the group consisting of polyvinyl alcohol resins, which are readily available and excellent in the degree of polarization. It is preferable that the polarizer includes at least one
  • the thickness of the polarizer is not particularly limited, it is preferably 3 to 60 ⁇ m, more preferably 5 to 20 ⁇ m, even more preferably 5 to 10 ⁇ m.
  • the angle formed by the absorption axis of the polarizer and the azimuth with the lowest transmittance for linearly polarized light in the in-plane direction of the optical element is not particularly limited, but is 0° or more and less than 45°. is preferred, 0° or more and less than 10° is more preferred, and 0° is even more preferred.
  • the method for measuring the specific orientation is as follows. The optical element is mounted on the rotating stage of the polarizing microscope. Next, with the linear polarizer of the polarizing microscope set and the analyzer removed, the rotating stage is rotated to find the direction with the lowest brightness. When the brightness becomes the lowest, it is estimated that the specific orientation of the optical element is orthogonal to the absorption axis of the polarizer of the polarizing microscope, and thus the specific orientation is determined.
  • the laminate may contain the orientation layer and the base material described above.
  • the optical element of the present invention can be used for any image display device. That is, the present invention also relates to an image display device including the above optical element.
  • the image display device is not particularly limited, and examples thereof include a liquid crystal display device, a self-luminous display device (organic EL (electroluminescence) display device, and a micro LED (light emitting diode) display device), and the like.
  • Display panels in image display devices include display panels including liquid crystal cells, display panels of self-luminous display devices, and the like, and optical elements are arranged on these display panels.
  • a liquid crystal display usually has a liquid crystal cell and a backlight, and polarizers are provided on both the viewing side and the backlight side of the liquid crystal cell.
  • the optical element of the present invention can be applied to either the viewing side or the backlight side of the liquid crystal display device, or can be applied to both sides.
  • Application to a liquid crystal display device can be realized by arranging the optical element of the present invention on a polarizer on either or both surfaces of the liquid crystal display device.
  • the liquid crystal cell constituting the liquid crystal display device will be described in detail below.
  • Liquid crystal cells used in liquid crystal display devices are preferably in VA (Vertical Alignment) mode, OCB (Optically Compensated Bend) mode, IPS (In-Plane-Switching) mode, or TN (Twisted Nematic) mode. , but not limited to these.
  • VA Vertical Alignment
  • OCB Optically Compensated Bend
  • IPS In-Plane-Switching
  • TN Transmission Nematic
  • the rod-like liquid crystalline molecules are substantially horizontally aligned when no voltage is applied, and are twisted at an angle of 60 to 120°.
  • a TN mode liquid crystal cell is most widely used as a color TFT (Thin Film Transistor) liquid crystal display device, and is described in many documents.
  • the rod-like liquid crystal molecules are aligned substantially vertically when no voltage is applied.
  • VA mode liquid crystal cells include (1) a narrowly defined VA mode liquid crystal cell in which rod-like liquid crystalline molecules are aligned substantially vertically when no voltage is applied and substantially horizontally aligned when voltage is applied (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2-2002). 176625), and (2) a liquid crystal cell in which the VA mode is multi-domained (MVA mode) for widening the viewing angle (SID97, Digest of tech. Papers (preliminary collection) 28 (1997) 845).
  • a liquid crystal cell in a mode in which rod-like liquid crystalline molecules are substantially vertically aligned when no voltage is applied and twisted multi-domain alignment is performed when voltage is applied (Proceedings of the Japan Liquid Crystal Forum 58-59 (1998)) and (4) Survival mode liquid crystal cells (presented at LCD International 98).
  • any of PVA (Patterned Vertical Alignment) type, optical alignment type, and PSA (Polymer-Sustained Alignment) type may be used. Details of these modes are described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-215326 and Japanese National Publication of International Patent Application No. 2008-538819.
  • IPS mode liquid crystal cell rod-like liquid crystal molecules are oriented substantially parallel to the substrate, and the liquid crystal molecules respond planarly by applying an electric field parallel to the substrate surface.
  • a black display is obtained when no electric field is applied, and the absorption axes of the pair of upper and lower polarizers are perpendicular to each other.
  • a method of using an optical compensatory sheet to reduce leakage light during black display in an oblique direction and improve the viewing angle is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-54982, 11-202323 and 9-292522. JP-A-11-133408, JP-A-11-305217, and JP-A-10-307291.
  • a long triacetyl cellulose (TAC) film (Fuji Film Co., Ltd., refractive index: 1.48, thickness: 80 ⁇ m, width: 300 mm) was prepared as a base material.
  • a bar bar (bar number: 6)
  • the alignment layer-forming composition was applied onto a base material (triacetylcellulose film), and then dried in an oven at 100° C. for 10 minutes.
  • An alignment layer (thickness: 2 ⁇ m) was formed on the substrate by the above procedure.
  • composition X for forming an optical element.
  • a polypropylene filter pore size: 0.2 ⁇ m
  • Compound (A) is a mixture of the three compounds shown below. The content of each compound in the mixture is 84% by mass, 14% by mass, and 2% by mass in order from the top.
  • a substrate having an alignment layer was heated at 70°C, and then, using a bar (bar number: 18), the composition X for forming an optical element was applied onto the alignment layer.
  • the substrate coated with the composition X for forming an optical element was dried in an oven at 70° C. for 1 minute to obtain a composition layer (thickness: 10 ⁇ m, solvent content in the composition layer: 1 mass % or less) was formed.
  • a stainless steel blade heated to 70 ° C. is brought into contact with the composition layer, and then, while in contact with the composition layer, the blade is moved at a speed of 1.5 m / min.
  • a shearing force was applied to the composition layer by moving at .
  • the travel distance of the blade was 30 mm.
  • the shear rate was 2,500 sec -1 .
  • the composition layer to which the shear force is applied is irradiated with ultraviolet rays (exposure amount: 500 mJ/cm 2 ) using a metal halide lamp in a nitrogen atmosphere (oxygen concentration: ⁇ 100 ppm) to irradiate the composition layer. After curing, an optical laminate 1 including the substrate and the optical element 1 was obtained.
  • a liquid crystal compound twisted along the helical axis was fixed.
  • the angle between the spiral axis and the normal direction of the surface of the optical element 1 was 42°.
  • the length of one cycle in which the molecular axis derived from the liquid crystal compound changes by 360° was 1.7 ⁇ m.
  • the dichroic substance contained in the optical element 1 was twisted along the helical axis. That is, the dichroic substance is oriented along the liquid crystal compound.
  • the angle between the axis and the normal to the surface of the optical element 1 was 42°.
  • Example 2 Following the same procedure as in Example 1, a substrate having an alignment layer was obtained.
  • composition Y After mixing each component shown in the following composition Y for forming an optical element, the mixture was filtered using a polypropylene filter (pore size: 0.2 ⁇ m) to prepare a composition Y for forming an optical element.
  • a polypropylene filter pore size: 0.2 ⁇ m
  • Compound E has an isosorbide skeleton.
  • Compound E is a chiral agent that induces a right-handed helical structure. The helical induced force of compound E is changed by light irradiation.
  • a substrate having an alignment layer was heated at 70°C, and then, using a bar (bar number: 18), the composition Y for forming an optical element was applied onto the alignment layer.
  • the substrate coated with the composition Y for forming an optical element was dried in an oven at 70° C. for 1 minute to form a composition layer (thickness: 10 ⁇ m, solvent content in the composition layer: 1 mass % or less) was formed.
  • a stainless steel blade heated to 70 ° C. is brought into contact with the composition layer, and then, while in contact with the composition layer, the blade is moved at a speed of 1.5 m / min.
  • a shearing force was applied to the composition layer by moving at .
  • the travel distance of the blade was 30 mm.
  • the shear rate was 2,500 sec -1 .
  • the composition layer to which the shear force is applied is irradiated with ultraviolet rays (exposure amount: 5 mJ/cm 2 ) using an ultra-high pressure mercury lamp (HOYA Corporation, UL750).
  • the chiral agent was modified.
  • the composition layer was irradiated with ultraviolet rays through a long wavelength cut filter (SH0325, manufactured by Asahi Spectrosco Co., Ltd.).
  • the ultraviolet rays with which the composition layer is irradiated include a wavelength (for example, 315 nm) that changes the helical induction power of the chiral agent whose helical induction power is changed by light irradiation.
  • the obtained composition layer is irradiated with ultraviolet rays (exposure amount: 500 mJ/cm 2 ) using a metal halide lamp to cure the composition layer.
  • An optical laminate 2 was obtained.
  • a liquid crystal compound twisted along the helical axis was fixed.
  • the angle between the spiral axis and the normal direction of the surface of the optical element 2 was 88°.
  • the length of one cycle in which the molecular axis derived from the liquid crystal compound changes by 360° was 1.9 ⁇ m.
  • the dichroic substance contained in the optical element 2 was twisted along the helical axis. In other words, the dichroic substance is oriented along the liquid crystal compound.
  • the angle between the axis and the normal to the surface of the optical element 2 was 88°.
  • Example 3 An optical layered body 3 including a substrate and an optical element 3 was obtained in the same manner as in Example 2, except that the composition Z for forming an optical element was used.
  • a liquid crystal compound twisted along the helical axis was fixed.
  • the angle between the spiral axis and the normal direction of the surface of the optical element 3 was 87°.
  • the length of one cycle in which the molecular axis derived from the liquid crystal compound changes by 360° was 1.9 ⁇ m.
  • the dichroic substance contained in the optical element 3 was twisted along the helical axis. That is, the dichroic substance is oriented along the liquid crystal compound.
  • the angle between the axis and the normal to the surface of the optical element 3 was 87°.
  • Example 4 An IPS mode liquid crystal display device, iPad Air (registered trademark) (manufactured by Apple Inc.), was disassembled and the liquid crystal cell was taken out.
  • the prepared optical layered body 1 was laminated on the viewing side polarizer of the liquid crystal cell so that the base material was on the liquid crystal cell side.
  • the lamination was performed so that the direction of the lowest transmittance for linearly polarized light in the in-plane direction of the optical element 1 in the optical layered body 1 and the absorption axis of the viewer-side polarizer were parallel to each other.
  • an image display device having the optical element 1 was produced.
  • Examples 5-6> An image display device was produced in the same manner as in Example 4, except that the optical layered body 2 or 3 was used instead of the optical layered body 1.
  • IPS mode liquid crystal display device iPad Air (registered trademark) (manufactured by Apple Inc.), was disassembled and the liquid crystal cell was taken out.
  • the light-absorbing anisotropic film P1 to be produced later was pasted on the polarizer on the viewing side of the liquid crystal cell so that the support was on the side of the liquid crystal cell.
  • an image display device of Comparative Example 1 was produced.
  • ⁇ Preparation of light absorption anisotropic film P1> (Preparation of transparent support 1 with alignment film)
  • the surface of a cellulose acylate film (TAC substrate having a thickness of 40 ⁇ m; TG40, Fuji Film Co., Ltd.) was saponified with an alkaline solution, and the following coating solution 1 for forming an alignment film was applied thereon with a wire bar.
  • the cellulose acylate film on which the coating film was formed was dried with hot air at 60° C. for 60 seconds and further with hot air at 100° C. for 120 seconds to form an alignment film PA1, thereby obtaining a transparent support 1 with an alignment film.
  • the film thickness of the alignment film PA1 was 0.5 ⁇ m.
  • the following composition 1 for forming a light absorption anisotropic layer was continuously applied with a wire bar to form a coating film P1.
  • the coating film P1 was heated at 140° C. for 30 seconds and then cooled to room temperature (23° C.). Then, the coating film P1 was heated at 80° C. for 60 seconds and cooled to room temperature again. After that, the coating film P1 is irradiated for 2 seconds under irradiation conditions of an illuminance of 200 mW/cm 2 using an LED lamp (center wavelength 365 nm), thereby forming a light absorption anisotropic layer P1 on the alignment film PA1, and absorbing light.
  • An anisotropic film P1 was obtained.
  • the film thickness of the light absorption anisotropic layer P1 was 3 ⁇ m.
  • the absorption axis was oriented in the normal direction of the light absorption anisotropic layer P1 from the support side to the air side. That is, the dichroic substance was vertically aligned.
  • the light absorption anisotropic layer P1 contained no liquid crystal compound twisted along the helical axis.
  • composition 1 for forming light absorption anisotropic layer ⁇ ⁇ The dichroic substance D-1 7.976 parts by mass ⁇ The dichroic substance D-2 2.991 parts by mass ⁇ The dichroic substance D-3 12.562 parts by mass ⁇ The following polymer liquid crystal compound P- 1 63.809 parts by mass, the following low molecular weight liquid crystal compound M-1 8.973 parts by mass, polymerization initiator IRGACUREOXE-02 (manufactured by BASF) 0.798 parts by mass, the following compound E-1 1.196 parts by mass, below Compound E-2 1.196 parts by mass Surfactant F-1 below 0.199 parts by mass Surfactant F-2 below 0.299 parts by mass Cyclopentanone 937.2 parts by mass Tetrahydrofuran 937.2 parts by mass part benzyl alcohol 19.9 parts by mass ⁇
  • the image display device 20 of each example and comparative example manufactured according to the above procedure is arranged such that the display surface 20A is perpendicular to the ground and the absorption axis of the polarizer on the viewing side of the image display device 20 It was fixed in a state in which the direction of was vertical to the ground. Further, as shown in FIG. 5, a glass plate 22 having a thickness of 2 mm was placed at an angle perpendicular to the screen of the display and the ground. Furthermore, the room was made into a dark room, a sample image was displayed on the display surface 20A, and reflection of the image on the glass plate 22 was visually evaluated sensory. The results are summarized in Table 1. AA: No reflection on the glass plate is visible A: Almost no reflection on the glass plate is visible B: Some reflection on the glass plate is visible C: Reflection on the glass plate is visible D: Reflection on the glass plate is strongly visible
  • Angle (°) represents the angle (°) between the helical axis of the liquid crystal compound twisted along the helical axis in the optical element and the normal direction to the surface of the optical element.
  • the "Evaluation” column of Example 1 represents the results of using the image display device having the optical element 1 produced in Example 4
  • the “Evaluation” column of Example 2 represents the results of the examples.
  • the results of using the image display device having the optical element 2 produced in Example 5 are shown
  • the "Evaluation” column of Example 3 shows the results of using the image display device having the optical element 1 produced in Example 6.
  • the viewing angle control system of the present invention exhibited the desired effect.
  • reflection from the display surface onto the glass plate arranged in an oblique direction was suppressed.
  • the display surface becomes more difficult to see at a specific azimuth angle where the reflection is suppressed, and the viewing angle controllability is higher.

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Abstract

本発明は、視角制御を必要とする表示装置に適用した際に、特定の方位角から視認できないようにするなど方位角に対する視角制御性がより高い光学素子、積層体および画像表示装置を提供する。本発明の光学素子は、螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物を固定してなる光学素子であって、螺旋軸と光学素子表面の法線方向とのなす角度が10~90°であり、光学素子が、さらに二色性物質を含む。

Description

光学素子、積層体、画像表示装置
 本発明は、光学素子、積層体、および、画像表示装置に関する。
 画像表示装置は、様々な場面で使用されており、その用途によっては、他者からの覗き込み防止や、画像の映り込みなど視角制御を必要とする場合がある。例えば、カーナビなどの車載用ディスプレイを用いる場合、表示画面から出射される光がフロントガラスや窓ガラスなどに映り込み、運転時に妨げになるという問題がある。
 特許文献1においては、面内方向に吸収軸を有する偏光子と、二色性物質が垂直配向した光吸収異方性層とを組み合わせたフィルムが開示されており、このフィルムを提供した表示装置においては、いずれの方位においても良好な暗状態が達成される旨が記載されている。
特開2001-242320号公報
 一方で、近年、視角をより厳密に制御することが求められている。
 本発明者らは、特許文献1に記載されるフィルムを表示装置に適用して、その視角制御性について検討したところ、ガラス板などの表示装置に隣接して配置される他の部材への映り込みが生じ、必ずしも昨今の要求レベルに対応できていなかった。特に、表示装置の表示面に対して、斜め方向において上記のような映り込みが発生する傾向が強かった。
 本発明は、視角制御を必要とする表示装置に適用した際に、特定の方位角から視認できないようにするなど方位角に対する視角制御性がより高い光学素子を提供することを課題とする。
 また、本発明は、積層体および画像表示装置を提供することも課題とする。
 本発明者らは、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
(1) 螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物を固定してなる光学素子であって、
 螺旋軸と光学素子表面の法線方向とのなす角度が10~90°であり、
 光学素子が、さらに二色性物質を含む、光学素子。
(2) 液晶化合物が棒状液晶化合物である、(1)に記載の光学素子。
(3) 光学素子が、重合性基を有する棒状液晶化合物および二色性物質を含む組成物を用いて形成され、
 螺旋軸に沿って捩れ配向した重合性基を有する棒状液晶化合物中の重合性基を重合させてなる、(1)または(2)に記載の光学素子。
(4) 二色性物質が、二色性アゾ色素化合物である、(1)~(3)のいずれかに記載の光学素子。
(5) (1)~(4)のいずれかに記載の光学素子と、偏光子とを含む積層体。
(6) (1)~(4)のいずれかに記載の光学素子を含む、画像表示装置。
(7) 液晶セルと、液晶セル上に配置された光学素子とを含む、(6)に記載の画像表示装置。
(8) 自発光型表示装置と、自発光型表示装置の視認側に配置された光学素子とを含む、(6)に記載の画像表示装置。
 本発明によれば、視角制御を必要とする表示装置に適用した際に、特定の方位角から視認できないようにするなど方位角に対する視角制御性がより高い光学素子を提供できる。
 また、本発明によれば、積層体および画像表示装置を提供できる。
本発明の光学素子の一例を概念的に表す断面図である。 図1に示す光学素子の平面図である。 光学素子中における二色性物質の状態を示す断面図である。 本発明の光学素子の他の例を概念的に表す断面図である。 映り込みの評価の方法を説明するための図である。
 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、平行は厳密な意味での平行を意味するのではなく、平行から±5°の範囲を意味する。
 また、本明細書において、直交は厳密な意味での直交を意味するのではなく、直交から±5°の範囲を意味する。
 本明細書において、「(メタ)アクリル」は、「アクリルおよびメタクリルのいずれか一方または双方」の意味で使用される。「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイルおよびメタクリロイルのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
 本明細書において表記される2価の基(例えば、-COO-)の結合方向は特に制限されず、例えば、X-L-Y中のLが-COO-である場合、X側に結合している位置を*1、Y側に結合している位置を*2とすると、Lは*1-O-CO-*2であってもよく、*1-CO-O-*2であってもよい。
 本発明の光学素子の特徴点としては、光学素子表面の法線方向とのなす角度が所定の角度である螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物を固定してなる光学素子中に二色性物質が含まれる点が挙げられる。後述するように、二色性物質は液晶化合物に沿って配列する傾向があるため、二色性物質の大部分は液晶化合物と同様に捩れ配向して配置されている。そのため、光学素子中においては、二色性物質の長軸方向が種々の方向を向いており、結果として、光学素子を種々の方向から視認した際に、二色性物質の長軸同士が交差する配置になりやすく、種々の方向での遮光性が優れる。
<光学素子の構造>
 図1に、本発明の光学素子の一例を概念的に表す断面図を示す。図2に、図1に示す光学素子の平面図を示す。なお、平面図とは、図1において、光学素子10Aを上方から見た図である。また、図1は、図2中のA線-A線での断面図である。
 図1において、方向Xおよび方向Zは、観察面において互いに直交する2つの座標軸の向きを示す。方向Zは、光学素子10Aの厚さ方向と平行である。
 図2において、方向Xおよび方向Yは、観察面において互いに直交する2つの座標軸の向きを示す。
 光学素子10Aは、その内部に、液晶化合物12と図示しない二色性物質とを含む。
 図1および2に示すように、光学素子10A中には、紙面の左右方向に沿った方向(X方向)に平行な螺旋軸に沿って捩れ配向し、固定された液晶化合物12が含まれる。つまり、図1および2に示すように、螺旋軸は、白抜き矢印で示す方向(X方向)に沿って平行となっている。
 なお、捩れ配向とは、螺旋軸に沿って、液晶化合物の分子軸(棒状液晶化合物においては、長軸)が回転するように配置される配向であり、捩れネマチック液晶、および、コレステリック液晶相は捩れ配向の一種である。
 また、「固定した」状態は、液晶化合物の配向が保持された状態である。具体的には、通常、0~50℃、より過酷な条件下では-30~70℃の温度範囲において、層に流動性がなく、また、外場もしくは外力によって配向形態に変化を生じさせることなく、固定された配向形態を安定に保ち続けることができる状態であることが好ましい。
 本発明において上記「固定」は、重合性基を有する液晶化合物を用いて、重合性基を重合させることにより達成されることが好ましい。つまり、螺旋軸に沿って捩れ配向した重合性基を有する液晶化合物中の重合性基を重合反応させることにより、上記液晶化合物が固定された状態を形成できる。
 図1および2においては、液晶化合物12として、棒状液晶化合物を示す。
 図1および2に示す、光学素子10Aにおいては、螺旋軸は、光学素子10Aの表面の法線方向と直交(90°)している。言い換えると、図1および2においては、螺旋軸は、光学素子10Aの厚み方向と直交している。
 なお、図1および2においては、螺旋軸が光学素子10Aの表面の法線方向と直交する態様を示したが、本発明においては螺旋軸と光学素子表面の法線方向とがなす角度が10~90°であればよい。例えば、図4に示す光学素子10Bにおいては、白抜き矢印で示す螺旋軸が、光学素子10B表面に対して傾斜している。なかでも、螺旋軸と光学素子表面の法線方向とがなす角度は、光学素子を表示パネルに適用した際に、表示面の斜め方向における遮蔽性がより優れる点で、30~90°が好ましく、45~90°がより好ましい。
 上記液晶化合物の螺旋軸(以下、「第1螺旋軸」ともいう。)と光学素子表面の法線方向とがなす角度は、以下の方法により測定できる。
 具体的には、まず、光学素子の表面から観察した際の第1螺旋軸が延びる方向(図1および2中の白矢印の方向)を特定する。具体的には、光学素子の表面(主面)を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して、液晶化合物の捩れ配向に由来する線状の明部および線状の暗部が配列する方向を、第1螺旋軸が延びる方向とする。なお、液晶化合物の捩れ角度が180°超である場合には明部と暗部とが繰り返し登場する。上記のように明部と暗部とが観察される理由としては、液晶化合物の分子軸の向きが観察位置によって変化しているためである。
 次に、光学素子中の第1螺旋軸が延びる方向に沿って光学素子を切断して、光学素子の断面を出す。得られた断面を走査型電子顕微鏡で観察して、液晶化合物の捩れ配向に由来する線状の明部および線状の暗部が配列する方向を、第1螺旋軸の方向とする。なお、液晶化合物の捩れ角度が180°超である場合には明部と暗部とが繰り返し登場する。上記第1螺旋軸の方向と光学素子表面の法線方向とのなす角度を測定する。上記角度の測定を、5箇所の断面にて行い、得られた値を算術平均して、第1螺旋軸と光学素子表面の法線方向とがなす角度(第1螺旋軸の傾斜角度)とする。
 図2に示すように、光学素子10Aにおいては、液晶化合物12の螺旋軸と直交する方向(Y方向)が面内方向の吸収軸の方向(黒矢印)に該当する。言い換えれば、光学素子10Aの面内方向において直線偏光に対する透過率が最も低い方位がY方向に該当する。
 なお、図2においては、紙面の都合上、2つの螺旋軸に沿った液晶化合物12のみを示すが、光学素子10Aにおいては、複数の螺旋軸に沿った液晶化合物12が含まれていてもよい。
 また、図1においては、説明の都合上、1つの螺旋軸に沿った液晶化合物12のみを示すが、光学素子10Aにおいては、厚み方向に沿って複数の螺旋軸に沿った液晶化合物12が含まれていてもよい。
 上述したように、光学素子10A中においては、液晶化合物12が捩れ配向している。図1においては、二色性物質は図示していないが、通常、二色性物質は液晶化合物12の配向方向に沿って配向する。つまり、二色性物質は、液晶化合物12の螺旋軸に沿って捩れ配向することが好ましい。より具体的には、図3に示すように、破線で示す二色性物質14は液晶化合物12に沿って配列しやすいため、光学素子10A中においては、液晶化合物12および二色性物質14が同じ螺旋ピッチで捩れ配向している。
 二色性物質14が螺旋ピッチに沿って捩れ配向している場合、二色性物質14の吸収の大きい長軸方向が種々の方向を向いた形で配置される。結果として、光学素子10Aを種々の斜め方向から視認した際に、いずれの方向においても二色性物質14の長軸方向同士が交差して配置されるような状態となりやすく、結果として遮光性に優れる。
 なお、図3においては、説明の都合上、液晶化合物12および二色性物質14を重ねて記載しているが、実際は、液晶化合物12および二色性物質14とは別々の位置で互いに同じ螺旋軸に沿って捩れ配向している。
 上述したように、光学素子においては、螺旋軸に沿って捩れ配向した二色性物質が含まれることが好ましく、螺旋軸に沿って捩れ配向した二色性物質が固定されていることが好ましい。
 また、二色性物質が捩れ配向している螺旋軸と光学素子表面の法線方向とのなす角度は、上述した液晶化合物の場合と同様に、10~90°であることが好ましく、30~90°がより好ましく、45~90°がさらに好ましい。
 光学素子において、螺旋軸に沿って捩れ配向した二色性物質が含まれる場合、二色性物質の螺旋軸(以下、「第2螺旋軸」ともいう。)の方位および傾斜角は以下の方法により算出できる。
 まず、第2螺旋軸の方位(光学素子の主面に垂直な方向(法線方向)から観察した際の螺旋軸が延びる方位)の測定方法を説明する。測定対象である光学素子を、偏光子がセットされ、検光子がセットされていない偏光顕微鏡のステージ上に設置し、偏光顕微鏡をのぞきながらステージを回転させ、透過光が最も暗くなる方位を探す。このときの配置において、光学素子における第2螺旋軸の方位は、偏光顕微鏡の偏光子の吸収軸方位と平行(すなわち、二色性色素の吸収軸が、偏光顕微鏡の偏光子の吸収軸方位と直交)であると同定される。
 次に、第2螺旋軸の傾斜角の測定方法を説明する。光学素子を、上述の方法で同定した第2螺旋軸の方位に沿って、主面に垂直に、ミクロトームを用いて切削し、厚み2μmの切片を採取する。得られた切片を横倒しにし、走査型電子顕微鏡または偏光顕微鏡を用いて、光学素子の断面を観察すると、螺旋のピッチに応じて明部と暗部とが観察される。特に、螺旋ピッチの数が複数あると、明部と暗部とが交互に並んだ縞模様が観察される。このような明部と暗部とが配置される方向(縞模様の方向)が第2螺旋軸の方向に対応しており、この方向と、光学素子表面の法線方向とのなす角度を求めることによって、第2螺旋軸の傾斜角を同定できる。
 上記のように、光学素子においては、二色性色素が捩れ配向していることが好ましく、光学素子の好ましい態様として以下の態様も挙げられる。
 つまり、光学素子は、二色性色素と液晶化合物と含む光学素子であって、螺旋軸に沿って捩れ配向した二色性物質が固定されており、上記螺旋軸が、光学素子の表面の法線方向に対して、10~90°の角度をなす光学素子であってもよい。なお、上記光学素子中において、液晶化合物は、上記螺旋軸に沿って捩れ配向して固定されていてもよい。
 なお、二色性物質が「固定」されているとは、二色性物質の配向が保持された状態である。具体的には、通常、0~50℃、より過酷な条件下では-30~70℃の温度範囲において、層に流動性がなく、また、外場もしくは外力によって配向形態に変化を生じさせることなく、固定された配向形態を安定に保ち続けることができる状態であることが好ましい。
 本発明において上記「固定」は、重合性基を有する二色性物質を用いて、重合性基を重合させることにより達成されることが好ましい。
 捩れ配向された複数の液晶化合物由来の分子軸が360°変化する1周期の長さは特に制限されないが、100~100000nmが好ましく、200~10000nmがより好ましい。
 光学素子の厚みは特に制限されないが、1~10μmが好ましく、1~5μmがより好ましい。
 光学素子においては、螺旋軸に沿って捩れ配向し、固定された液晶化合物が含まれるが、光学素子においては、液晶化合物の捩れ配向の光学的性質が保持されていれば十分であり、光学素子中の液晶化合物は液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性基を有する液晶化合物は、硬化反応(重合反応)により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。
 光学素子に含まれる成分としては、固定された液晶化合物および二色性物質が挙げられる。後述するように、光学素子は、重合性基を有する液晶化合物および二色性物質を含む光学素子形成用組成物を用いて形成されることが好ましい。
 光学素子における二色性物質の含有量は特に制限されず、光学素子全質量に対して、1~50質量%が好ましく、10~25質量%がより好ましい。
 光学素子における液晶化合物の含有量は特に制限されず、光学素子全質量に対して、50質量%以上99質量%未満が好ましく、70質量%以上90質量%未満がより好ましい。
 光学素子には、上記成分以外に他の成分(例えば、キラル剤、配向制御剤など)が含まれていてもよい。
 光学素子に含まれ得る各種成分については、後段の光学素子形成用組成物に含まれる成分として説明する。
<光学素子の製造方法>
 上述した光学素子の製造方法は特に制限されず、公知の方法が挙げられる。なかでも、二色性物質および重合性基を有する液晶化合物を含む光学素子形成用組成物を用いることが好ましい。
 以下では、まず、上記光学素子形成用組成物に含まれる成分について詳述する。
(液晶化合物)
 液晶化合物は、化学構造に応じて、例えば、棒状液晶化合物、および、円盤状液晶化合物に分類される。棒状液晶化合物は、棒状の化学構造を有する液晶化合物として知られている。棒状液晶化合物としては、例えば、公知の棒状液晶化合物を利用できる。円盤状液晶化合物は、円盤状の化学構造を有する液晶化合物として知られている。円盤状液晶化合物としては、例えば、公知の円盤状液晶化合物を利用できる。
 液晶化合物は、重合性基を有する。
 重合性基としては、例えば、エチレン性不飽和二重結合を有する基、環状エーテル基、および、開環反応を起こすことが可能な含窒素複素環基が挙げられる。
 エチレン性不飽和二重結合を有する基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、ビニルフェニル基、および、アリル基が挙げられる。
 環状エーテル基としては、例えば、エポキシ基、および、オキセタニル基が挙げられる。
 開環反応を起こすことが可能な含窒素複素環基としては、例えば、アジリジニル基が挙げられる。
 重合性基としては、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
 重合性基を有する化合物としては、式(A)で表される化合物が好ましい。
 式(A) Q-L-A-L-M-L-A-L-Q
 式(A)中、QおよびQは、それぞれ独立して、重合性基を表し、L、L、LおよびLは、それぞれ独立して、単結合または2価の連結基を表し、AおよびAは、それぞれ独立して、炭素数が2~20である2価の炭化水素基を表し、Mは、メソゲン基を表す。
 式(A)中、QおよびQで表される重合性基としては、例えば、既述の重合性基が挙げられる。QおよびQで表される重合性基の好ましい態様は、既述の重合性基と同様である。
 式(A)中、L、L、LおよびLで表される2価の連結基は、-O-、-S-、-CO-、-NR-、-CO-O-、-O-CO-O-、-CO-NR-、-O-CO-、-O-CO-NR-、および、-NR-CO-NR-からなる群より選択される2価の連結基であることが好ましい。上記した2価の連結基におけるRは、炭素数が1~7であるアルキル基、または、水素原子を表す。
 式(A)中、Q-L-、および、Q-L-としては、それぞれ独立して、CH=CH-CO-O-、CH=C(CH)-CO-O-、または、CH=C(Cl)-CO-O-が好ましく、CH=CH-CO-O-がより好ましい。
 式(A)中、AおよびAで表される、炭素数が2~20である2価の炭化水素基としては、炭素数が2~12であるアルキレン基、炭素数が2~12であるアルケニレン基、または、炭素数が2~12であるアルキニレン基が好ましく、炭素数が2~12であるアルキレン基がより好ましい。2価の炭化水素基は、鎖状であることが好ましい。2価の炭化水素基は、互いに隣接していない酸素原子または互いに隣接していない硫黄原子を含んでいてもよい。2価の炭化水素基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素、塩素、および、臭素)、および、シアノ基が挙げられる。
 式(A)中、Mで表されるメソゲン基は、液晶形成に寄与する液晶化合物の主要骨格を形成する基である。Mで表されるメソゲン基については、例えば、「FlussigeKristalle in Tabellen II」(VEB DeutscheVerlag fur Grundstoff Industrie,Leipzig、1984年刊)の記載(特に第7頁~第16頁)、および、「液晶便覧」(液晶便覧編集委員会編、丸善、2000年刊)の記載(特に第3章)を参照できる。
 式(A)中、Mで表されるメソゲン基の具体的な構造としては、例えば、特開2007-279688号公報の[0086]段落に記載された構造が挙げられる。
 式(A)中、Mで表されるメソゲン基は、芳香族炭化水素基、複素環基、および脂環式炭化水素基からなる群より選択される少なくとも1種の環状構造を含む基であることが好ましく、芳香族炭化水素基を含む基であることがより好ましい。
 式(A)中、Mで表されるメソゲン基は、2~5個の芳香族炭化水素基を含む基であることが好ましく、3~5個の芳香族炭化水素基を含む基であることがより好ましい。
 式(A)中、Mで表されるメソゲン基は、3~5個のフェニレン基を含み、かつ、上記フェニレン基が互いに-CO-O-によって連結された基であることが好ましい。
 式(A)中、Mで表されるメソゲン基に含まれる環状構造(例えば、芳香族炭化水素基、複素環基、および、脂環式炭化水素基)は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、炭素数が1~10であるアルキル基(例えば、メチル基)が挙げられる。
 光学素子形成用組成物における重合性基を有する液晶化合物の含有量は特に制限されないが、光学素子形成用組成物の全固形分に対して、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、100質量%未満の場合が多く、98質量%以下の場合がより多く、89質量%以下の場合がより多い。
 光学素子形成用組成物の全固形分とは、光学素子形成用組成物から溶媒を除いた全成分をいう。なお、光学素子形成用組成物から溶媒を除いた成分は、その性状が液体状であっても、固形分として取り扱う。
(二色性物質)
 二色性物質とは、方向によって吸光度が異なる色素を意味する。光学素子中において、二色性物質は重合していてもよい。
 二色性物質は、特に限定されず、可視光吸収物質(二色性色素)、発光物質(蛍光物質、燐光物質)、紫外線吸収物質、赤外線吸収物質、非線形光学物質、カーボンナノチューブ、および、無機物質(例えば量子ロッド)などが挙げられ、従来公知の二色性物質(二色性色素)を使用できる。
 具体的には、特開2013-228706号公報の[0067]~[0071]段落、特開2013-227532号公報の[0008]~[0026]段落、特開2013-209367号公報の[0008]~[0015]段落、特開2013-14883号公報の[0045]~[0058]段落、特開2013-109090号公報の[0012]~[0029]段落、特開2013-101328号公報の[0009]~[0017]段落、特開2013-037353号公報の[0051]~[0065]段落、特開2012-063387号公報の[0049]~[0073]段落、特開平11-305036号公報の[0016]~[0018]段落、特開2001-133630号公報の[0009]~[0011]段落、特開2011-215337号公報の[0030]~[0169]、特開2010-106242号公報の[0021]~[0075]段落、特開2010-215846号公報の[0011]~[0025]段落、特開2011-048311号公報の[0017]~[0069]段落、特開2011-213610号公報の[0013]~[0133]段落、特開2011-237513号公報の[0074]~[0246]段落、特開2016-006502号公報の[0005]~[0051]段落、WO2016/060173号公報の[0005]~[0041]段落、WO2016/136561号公報の[0008]~[0062]段落、国際公開第2017/154835号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/154695号の[0014]~[0033]段落、国際公開第2017/195833号の[0013]~[0037]段落、および、国際公開第2018/164252号の[0014]~[0034]段落などに記載されたものが挙げられる。
 本発明においては、2種以上の二色性物質を併用してもよく、例えば、得られる光学素子を黒色に近づける点から、波長370nm以上500nm未満の範囲に極大吸収波長を有する少なくとも1種の二色性物質と、波長500nm以上700nm未満の範囲に極大吸収波長を有する少なくとも1種の二色性物質とを併用することが好ましい。
 光学素子形成用組成物中において、二色性物質は重合性基を有していてもよい。二色性物質が重合性基を有する場合、光学素子形成用組成物を用いて光学素子を形成する際に、所定の配向状態の二色性物質を固定することができる。
 重合性基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、および、スチリル基が挙げられ、なかでも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
 二色性物質としては、二色性アゾ色素化合物が好ましい。二色性アゾ色素化合物とは、アゾ基を有する二色性物質である。
 二色性アゾ色素化合物は、液晶性を示してもよいし、液晶性を示さなくてもよい。
 二色性アゾ色素化合物が液晶性を示す場合には、ネマチック性またはスメクチック性のいずれを示してもよい。液晶相を示す温度範囲は、室温(約20~28℃)~300℃が好ましく、取扱い性および製造適性の点から、50~200℃であることがより好ましい。
 色味の調整の点から、光学素子形成用組成物は、波長560~700nmの範囲に極大吸収波長を有する少なくとも1種の二色性アゾ色素化合物(以下、「第1の二色性アゾ色素化合物」ともいう。)と、波長455nm以上560nm未満の範囲に極大吸収波長を有する少なくとも1種の二色性アゾ色素化合物(以下、「第2の二色性アゾ色素化合物」ともいう。)とを少なくとも含むことが好ましく、具体的には、後述する式(1)で表される二色性アゾ色素化合物と、後述する式(2)で表される二色性アゾ色素化合物とを少なくとも含むことがより好ましい。
 本発明においては、3種以上の二色性アゾ色素化合物を併用してもよく、例えば、光学素子を黒色に近づける点から、第1の二色性アゾ色素化合物と、第2の二色性アゾ色素化合物と、波長380nm以上455nm未満の範囲に極大吸収波長を有する少なくとも1種の二色性アゾ色素化合物(以下、「第3の二色性アゾ色素化合物」ともいう。)とを併用することが好ましい。
 第1の二色性アゾ色素化合物としては、下記式(1)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 式(1)中、Ar1およびAr2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいフェニレン基、または、置換基を有していてもよいナフチレン基を表し、フェニレン基が好ましい。
 式(1)中、R1は、水素原子、炭素数1~20の置換基を有していてもよい直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、アルキルカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アルキルカーボネート基、アルキルアミノ基、アシルアミノ基、アルキルカルボニルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルスルホニルアミノ基、アルキルスルファモイル基、アルキルカルバモイル基、アルキルスルフィニル基、アルキルウレイド基、アルキルリン酸アミド基、アルキルイミノ基、または、アルキルシリル基を表す。
 上記アルキル基を構成する-CH-は、-O-、-CO-、-C(O)-O-、-Si(CH-O-Si(CH-、-N(R1’)-、-N(R1’)-CO-、-N(R1’)-C(O)-O-、-N(R1’)-C(O)-N(R1’)-、-CH=CH-、-C≡C-、-N=N-、-C(R1’)=CH-C(O)-、または、-O-C(O)-O-によって置換されていてもよい。
 R1が水素原子以外の基である場合、各基が有する水素原子は、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、-N(R1’)、アミノ基、-C(R1’)=C(R1’)-NO、-C(R1’)=C(R1’)-CN、または、-C(R1’)=C(CN)によって置換されていてもよい。
 R1’は、水素原子または炭素数1~6の直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基を表す。各基において、R1’が複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよい。
 式(1)中、R2およびR3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~20の置換基を有していてもよい直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基、アルコキシ基、アシル基、アルキルオキシカルボニル基、アルキルアミド基、アルキルスルホニル基、アリール基、アリールカルボニル基、アリールスルホニル基、アリールオキシカルボニル基、または、アリールアミド基を表す。
 上記アルキル基を構成する-CH-は、-O-、-S-、-C(O)-、-C(O)-O-、-C(O)-S-、-Si(CH-O-Si(CH-、-NR2’-、-NR2’-CO-、-NR2’-C(O)-O-、-NR2’-C(O)-NR2’-、-CH=CH-、-C≡C-、-N=N-、-C(R2’)=CH-C(O)-、または、-O-C(O)-O-によって置換されていてもよい。
 R2およびR3が水素原子以外の基である場合、各基が有する水素原子は、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、-OH基、-N(R2’)、アミノ基、-C(R2’)=C(R2’)-NO、-C(R2’)=C(R2’)-CN、-C(R2’)=C(CN)、または、重合性基によって置換されていてもよい。
 重合性基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、および、スチリル基が挙げられ、なかでも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
 R2’は、水素原子または炭素数1~6の直鎖もしくは分岐鎖状のアルキル基を表す。各基において、R2’が複数存在する場合、互いに同一であっても異なっていてもよい。
 R2およびR3は、互いに結合して環を形成してもよいし、R2またはR3は、Ar2と結合して環を形成してもよい。
 耐光性の点から、R1は電子吸引性基であることが好ましく、R2およびR3は電子供与性が低い基であることが好ましい。
 このような基の具体例として、R1としては、アルキルスルホニル基、アルキルカルボニル基、アルキルオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アルキルスルホニルアミノ基、アルキルスルファモイル基、アルキルスルフィニル基、および、アルキルウレイド基などが挙げられ、R2およびR3としては、下記の構造の基などが挙げられる。なお下記の構造の基は、上記式(1)において、R2およびR3が結合する窒素原子を含む形で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 第2の二色性アゾ色素化合物としては、式(2)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 式(2)中、nは1または2を表す。
 式(2)中、Ar3、Ar4およびAr5は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいフェニレン基、置換基を有していてもよいナフチレン基、または、置換基を有していてもよい複素環基を表す。
 複素環基としては、芳香族および非芳香族のいずれであってもよい。
 芳香族複素環基を構成する炭素以外の原子としては、窒素原子、硫黄原子および酸素原子が挙げられる。芳香族複素環基が炭素以外の環を構成する原子を複数有する場合、これらは同一であっても異なっていてもよい。
 芳香族複素環基としては、例えば、ピリジレン基(ピリジン-ジイル基)、ピリダジン-ジイル基、イミダゾール-ジイル基、チエニレン(チオフェン-ジイル基)、キノリレン基(キノリン-ジイル基)、イソキノリレン基(イソキノリン-ジイル基)、オキサゾール-ジイル基、チアゾール-ジイル基、オキサジアゾール-ジイル基、ベンゾチアゾール-ジイル基、ベンゾチアジアゾール-ジイル基、フタルイミド-ジイル基、チエノチアゾール-ジイル基、チアゾロチアゾール-ジイル基、チエノチオフェン-ジイル基、および、チエノオキサゾール-ジイル基が挙げられる。
 式(2)中、R4の定義は、式(1)中のR1と同様である。
 式(2)中、R5およびR6の定義はそれぞれ、式(1)中のR2およびR3と同様である。
 耐光性の点から、R4は電子吸引性基であることが好ましく、R5およびR6は電子供与性が低い基であることが好ましい。
 このような基のうち、R4が電子吸引性基である場合の具体例は、R1が電子吸引性基である場合の具体例と同様であり、R5およびR6が電子供与性の低い基である場合の具体例は、R2およびR3が電子供与性の低い基である場合の具体例と同様である。
 第3の二色性アゾ色素化合物としては、下記式(3)で表される二色性アゾ色素が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 式(3)中、AおよびBは、それぞれ独立に、架橋性基を表す。
 式(3)中、aおよびbは、それぞれ独立に、0または1を表す。波長420nmにおける配向度に優れる点においては、aおよびbは、ともに0であることが好ましい。
 式(3)中、a=0の場合にはLは1価の置換基を表し、a=1の場合にはLは単結合または2価の連結基を表す。また、b=0の場合にはLは1価の置換基を表し、b=1の場合にはLは単結合または2価の連結基を表す。
 式(3)中、Arは(n1+2)価の芳香族炭化水素基または複素環基を表し、Arは(n2+2)価の芳香族炭化水素基または複素環基を表し、Arは(n3+2)価の芳香族炭化水素基または複素環基を表す。
 式(3)中、R、RおよびRは、それぞれ独立に、1価の置換基を表す。n1≧2である場合には複数のRは互いに同一でも異なっていてもよく、n2≧2である場合には複数のRは互いに同一でも異なっていてもよく、n3≧2である場合には複数のRは互いに同一でも異なっていてもよい。
 式(3)中、kは、1~4の整数を表す。k≧2の場合には、複数のArは互いに同一でも異なっていてもよく、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよい。
 式(3)中、n1、n2およびn3は、それぞれ独立に、0~4の整数を表す。ただし、k=1の場合にはn1+n2+n3≧0であり、k≧2の場合にはn1+n2+n3≧1である。
 式(3)において、AおよびBが表す架橋性基としては、例えば、特開2010-244038号公報の[0040]~[0050]段落に記載された重合性基が挙げられる。これらのなかでも、反応性および合成適性の向上の点から、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、オキセタニル基、および、スチリル基が好ましく、溶解性をより向上できるという点から、(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
 式(3)において、a=0の場合にはLは1価の置換基を表し、a=1の場合にはLは単結合または2価の連結基を表す。また、b=0の場合にはLは1価の置換基を表し、b=1の場合にはLは単結合または2価の連結基を表す。
 LおよびLが表す1価の置換基としては、二色性物質の溶解性を高めるために導入される基、または、色素としての色調を調節するために導入される電子供与性や電子吸引性を有する基が好ましい。
 例えば、置換基としては、
 アルキル基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~12、さらに好ましくは炭素数1~8のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、n-オクチル基、n-デシル基、n-ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、および、シクロヘキシル基などが挙げられる。)、
 アルケニル基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~8のアルケニル基であり、例えば、ビニル基、アリル基、2-ブテニル基、および、3-ペンテニル基などが挙げられる。)、
 アルキニル基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~12、さらに好ましくは炭素数2~8のアルキニル基であり、例えば、プロパルギル基、および、3-ペンチニル基などが挙げられる。)、
 アリール基(好ましくは炭素数6~30、より好ましくは炭素数6~20、さらに好ましくは炭素数6~12のアリール基であり、例えば、フェニル基、2,6-ジエチルフェニル基、3,5-ジトリフルオロメチルフェニル基、ナフチル基、および、ビフェニル基などが挙げられる。)、
 置換もしくは無置換のアミノ基(好ましくは炭素数0~20、より好ましくは炭素数0~10、さらに好ましくは炭素数0~6のアミノ基であり、例えば、無置換アミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、および、アニリノ基などが挙げられる。)、
 アルコキシ基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~15であり、例えば、メトキシ基、エトキシ基、および、ブトキシ基などが挙げられる。)、
 オキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~15、さらに好ましくは2~10であり、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、および、フェノキシカルボニル基などが挙げられる。)、
 アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~10、さらに好ましくは2~6であり、例えば、アセトキシ基、および、ベンゾイルオキシ基などが挙げられる。)、
 アシルアミノ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~10、さらに好ましくは炭素数2~6であり、例えば、アセチルアミノ基、および、ベンゾイルアミノ基などが挙げられる。)、
 アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2~20、より好ましくは炭素数2~10、さらに好ましくは炭素数2~6であり、例えば、メトキシカルボニルアミノ基などが挙げられる。)、
 アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7~20、より好ましくは炭素数7~16、さらに好ましくは炭素数7~12であり、例えば、フェニルオキシカルボニルアミノ基が挙げられる。)、
 スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~6であり、例えば、メタンスルホニルアミノ基、および、ベンゼンスルホニルアミノ基などが挙げられる。)、
 スルファモイル基(好ましくは炭素数0~20、より好ましくは炭素数0~10、さらに好ましくは炭素数0~6であり、例えば、スルファモイル基、メチルスルファモイル基、ジメチルスルファモイル基、および、フェニルスルファモイル基などが挙げられる。)、
 カルバモイル基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~6であり、例えば、無置換のカルバモイル基、メチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、および、フェニルカルバモイル基などが挙げられる。)、
 アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~6であり、例えば、メチルチオ基、および、エチルチオ基などが挙げられる。)、
 アリールチオ基(好ましくは炭素数6~20、より好ましくは炭素数6~16、さらに好ましくは炭素数6~12であり、例えば、フェニルチオ基などが挙げられる。)、
 スルホニル基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~6であり、例えば、メシル基、および、トシル基などが挙げられる。)、
 スルフィニル基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~6であり、例えば、メタンスルフィニル基、および、ベンゼンスルフィニル基などが挙げられる。)、
 ウレイド基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~6であり、例えば、無置換のウレイド基、メチルウレイド基、および、フェニルウレイド基などが挙げられる。)、
 リン酸アミド基(好ましくは炭素数1~20、より好ましくは炭素数1~10、さらに好ましくは炭素数1~6であり、例えば、ジエチルリン酸アミド基、および、フェニルリン酸アミド基などが挙げられる。)、
 ヘテロ環基(好ましくは炭素数1~30、より好ましくは1~12のヘテロ環基であり、例えば、窒素原子、酸素原子、および、硫黄原子などのヘテロ原子を有するヘテロ環基であり、例えば、イミダゾリル基、ピリジル基、キノリル基、フリル基、ピペリジル基、モルホリノ基、ベンゾオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、および、ベンズチアゾリル基などが挙げられる。)、
 シリル基(好ましくは、炭素数3~40、より好ましくは炭素数3~30、さらに好ましくは、炭素数3~24のシリル基であり、例えば、トリメチルシリル基、および、トリフェニルシリル基などが挙げられる。)、
 ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、および、ヨウ素原子などが挙げられる。)、
 ヒドロキシ基、メルカプト基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、および、アゾ基などを用いることができる。
 これらの置換基は、さらにこれらの置換基によって置換されていてもよい。また、置換基を2つ以上有する場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに結合して環を形成していてもよい。
 上記置換基がさらに上記置換基によって置換された基としては、例えば、アルコキシ基がアルキル基で置換された基である、R-(O-Rna-基が挙げられる。ここで、式中、Rは炭素数1~5のアルキレン基を表し、Rは炭素数1~5のアルキル基を表し、naは1~10(好ましくは1~5、より好ましくは1~3)の整数を表す。
 これらのなかでも、LおよびLが表す1価の置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、および、これらの基がさらにこれらの基によって置換された基(例えば、上述したR-(O-Rna-基)が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、および、これらの基がさらにこれらの基によって置換された基(例えば、上述したR-(O-Rna-基)がより好ましい。
 LおよびLが表す2価の連結基としては、例えば、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-O-CO-O-、-CO-NR-、-O-CO-NR-、-NR-CO-NR-、-SO-、-SO-、アルキレン基、シクロアルキレン基、および、アルケニレン基、並びに、これらの基を2つ以上組み合わせた基などが挙げられる。
 これらのなかでも、アルキレン基と、-O-、-COO-、および、-O-CO-O-からなる群より選択される1種以上の基と、を組み合わせた基が好ましい。
 ここで、Rは、水素原子またはアルキル基を表す。Rが複数存在する場合には、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよい。
 二色性物質の溶解性がより向上するという点から、LおよびLの少なくとも一方の主鎖の原子の数は、3個以上であることが好ましく、5個以上であることがより好ましく、7個以上であることがさらに好ましく、10個以上であることが特に好ましい。また、主鎖の原子の数の上限値は、20個以下であることが好ましく、12個以下であることがより好ましい。
 一方で、二色性物質の配向度がより向上するという点から、LおよびLの少なくとも一方の主鎖の原子の数は、1~5個であることが好ましい。
 ここで、式(3)におけるAが存在する場合には、Lにおける「主鎖」とは、Lと連結する「O」原子と、「A」と、を直接連結するために必要な部分を指し、「主鎖の原子の数」とは、上記部分を構成する原子の個数のことを指す。同様に、式(3)におけるBが存在する場合には、Lにおける「主鎖」とは、Lと連結する「O」原子と、「B」と、を直接連結するために必要な部分を指し、「主鎖の原子の数」とは、上記部分を構成する原子の数のことを指す。なお、「主鎖の原子の数」には、後述する分岐鎖の原子の数は含まない。
 また、Aが存在しない場合には、Lにおける「主鎖の原子の数」とは、分岐鎖を含まないLの原子の個数のことをいう。Bが存在しない場合には、Lにおける「主鎖の原子の数」とは、分岐鎖を含まないLの原子の個数のことをいう。
 具体的には、下記式(D1)においては、Lの主鎖の原子の数は5個(下記式(D1)の左側の点線枠内の原子の数)であり、Lの主鎖の原子の数は5個(下記式(D1)の右側の点線枠内の原子の数)である。また、下記式(D10)においては、Lの主鎖の原子の数は7個(下記式(D10)の左側の点線枠内の原子の数)であり、Lの主鎖の原子の数は5個(下記式(D10)の右側の点線枠内の原子の数)である。
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 LおよびLは、分岐鎖を有していてもよい。
 ここで、式(3)においてAが存在する場合には、Lにおける「分岐鎖」とは、式(3)におけるLと連結する「O」原子と、「A」と、を直接連結するために必要な部分以外の部分をいう。同様に、式(3)においてBが存在する場合には、Lにおける「分岐鎖」とは、式(3)におけるLと連結する「O」原子と、「B」と、を直接連結するために必要な部分以外の部分をいう。
 また、式(3)においてAが存在しない場合には、Lにおける「分岐鎖」とは、式(3)におけるLと連結する「O」原子を起点として延びる最長の原子鎖(すなわち主鎖)以外の部分をいう。同様に、式(3)においてBが存在しない場合には、Lにおける「分岐鎖」とは、式(3)におけるLと連結する「O」原子を起点として延びる最長の原子鎖(すなわち主鎖)以外の部分をいう。
 分岐鎖の原子の数は、3以下であることが好ましい。分岐鎖の原子の数が3以下であることで、光学素子の配向度がより向上するなどの利点がある。なお、分岐鎖の原子の数には、水素原子の数は含まれない。
 式(3)において、Arは(n1+2)価(例えば、n1が1である時は3価)、Arは(n2+2)価(例えば、n2が1である時は3価)、Arは(n3+2)価(例えば、n3が1である時は3価)、の芳香族炭化水素基または複素環基を表す。ここで、Ar~Arはそれぞれ、n1~n3個の置換基(後述するR~R)で置換された2価の芳香族炭化水素基または2価の複素環基と換言できる。
 Ar~Arが表す2価の芳香族炭化水素基としては、単環であっても、2環以上の縮環構造を有していてもよい。2価の芳香族炭化水素基の環数は、溶解性がより向上するという点から、1~4が好ましく、1~2がより好ましく、1(すなわちフェニレン基であること)がさらに好ましい。
 2価の芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、アズレン-ジイル基、ナフチレン基、フルオレン-ジイル基、アントラセンジイル基、および、テトラセンジイル基などが挙げられ、溶解性がより向上するという点から、フェニレン基またはナフチレン基が好ましく、フェニレン基がより好ましい。
 光学素子形成用組成物における二色性物質の含有量は特に制限されないが、光学素子形成用組成物の全固形分に対して、1~50質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましく、10~28質量%がさらに好ましく、10~25質量%が特に好ましく、20~26質量%が最も好ましい。
 第1の二色性アゾ色素化合物の含有量は、光学素子形成用組成物中の二色性物質全体の含有量100質量部に対して、40~90質量部が好ましく、45~75質量部がより好ましい。
 第2の二色性アゾ色素化合物の含有量は、光学素子形成用組成物中の二色性物質全体の含有量100質量に対して、6~50質量部が好ましく、8~35質量部がより好ましい。
 第3の二色性アゾ色素化合物の含有量は、光学素子形成用組成物中の二色性アゾ色素化合物の含有量100質量に対して、3~40質量部が好ましく、5~35質量部がより好ましい。
 第1の二色性アゾ色素化合物と、第2の二色性アゾ色素化合物と、および必要に応じて用いられる第3の二色性アゾ色素化合物と、の含有比は、光学素子の色味調整するために、任意に設定することができる。ただし、第1の二色性アゾ色素化合物に対する第2の二色性アゾ色素化合物の含有比(第2の二色性アゾ色素化合物/第1の二色性アゾ色素化合物)は、モル換算で、0.1~10が好ましく、0.2~5がより好ましい。
(キラル剤)
 光学素子形成用組成物は、キラル剤を含んでいてもよい。
 キラル剤の種類は、制限されない。キラル剤としては、例えば、公知のキラル剤(例えば、「液晶デバイスハンドブック、第3章4-3項、TN、STN用カイラル剤、199頁、日本学術振興会第一42委員会編、1989」に記載されたキラル剤)が挙げられる。
 キラル剤の多くは、不斉炭素原子を含む。ただし、キラル剤は、不斉炭素原子を含む化合物に制限されない。キラル剤としては、例えば、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物、および、面性不斉化合物も挙げられる。軸性不斉化合物および面性不斉化合物としては、例えば、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン、および、これらの誘導体が挙げられる。
 キラル剤は、重合性基を有していてもよい。例えば、重合性基を有するキラル剤と、重合性基を有する液晶化合物との反応により、上記キラル剤に由来する構成単位と、上記液晶化合物に由来する構成単位とを有する重合体が得られる。
 キラル剤における重合性基としては、例えば、上記「液晶化合物」の項において説明した重合性基が挙げられる。キラル剤における重合性基の好ましい態様は、上記「液晶化合物」の項において説明した重合性基と同様である。キラル剤における重合性基の種類は、液晶化合物における重合性基の種類と同じであることが好ましい。
 キラル剤は、液晶化合物に対して右巻きの螺旋構造を誘起するキラル剤、および、液晶化合物に対して左巻きの螺旋構造を誘起するキラル剤からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
 キラル剤は、イソソルビド骨格、イソマンニド骨格、または、ビナフトール骨格を有することが好ましく、イソソルビド骨格、または、イソマンニド骨格を有することがより好ましく、イソソルビド骨格を有することがさらに好ましい。
 光学素子形成用組成物は、光照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤を含んでいてもよい。
 本開示において、「光照射によって螺旋誘起力が変化する」とは、光照射前の螺旋誘起力と光照射後の螺旋誘起力との間で差が生じることを意味する。螺旋誘起力(HTP)は、キラル剤の螺旋形成能力を表す指標として知られている。螺旋誘起力は、一般的に、螺旋軸の一周期の長さとキラル剤の濃度との積の逆数で表される。螺旋誘起力は、例えば、キラル剤の種類、および、キラル剤の濃度に依存する。
 光照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤としては、キラル部位と、光照射によって構造変化する光反応部位と、を有する化合物(以下、光反応型キラル剤ともいう。)が好ましい。
 光反応型キラル剤は、光照射によって螺旋誘起力が変化しやすいという点から、光異性化を起こすキラル剤であることが好ましい。光異性化を起こすキラル剤は、光異性化部位を有するキラル剤である。光異性化部位としては、可視光の吸収が小さく、光異性化が起こりやすく、かつ、光照射前後の螺旋誘起力の差が大きいという点から、シンナモイル部位、カルコン部位、アゾベンゼン部位、スチルベン部位、または、クマリン部位が好ましく、シンナモイル部位またはカルコン部位がより好ましい。
 光学素子形成用組成物は、光照射によって構造変化する光反応部位を有しないキラル剤を含んでいてもよい。
 光学素子形成用組成物におけるキラル剤の含有量は特に制限されないが、光学素子形成用組成物の全固形分に対して、0.01~20質量%が好ましく、0.05~10質量%がより好ましい。
(溶媒)
 光学素子形成用組成物は、溶媒を含んでいてもよい。
 溶媒としては、水および有機溶媒が挙げられ、有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、例えば、アミド溶媒(例えば、N、N-ジメチルホルムアミド)、スルホキシド溶媒(例えば、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例えば、ピリジン)、炭化水素溶媒(例えば、ベンゼン、および、ヘキサン)、ハロゲン化アルキル溶媒(例えば、クロロホルム、および、ジクロロメタン)、エステル溶媒(例えば、酢酸メチル、および、酢酸ブチル)、ケトン溶媒(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、および、シクロヘキサノン)、および、エーテル溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、および、1,2-ジメトキシエタン)が挙げられる。
 光学素子形成用組成物中の全固形分の含有率は、光学素子形成用組成物の全質量に対して、1~20質量%が好ましく、5~15質量%がより好ましい。
(配向制御剤)
 光学素子形成用組成物は、配向制御剤を含んでいてもよい。
 配向制御剤としては、例えば、特開2012-211306号公報の[0012]~[0030]段落に記載された化合物、特開2012-101999号公報の[0037]~[0044]段落に記載された化合物、特開2007-272185号公報の[0018]~[0043]段落に記載された含フッ素(メタ)アクリレートポリマー、および、特開2005-099258号公報に合成方法と共に詳細に記載された化合物が挙げられる。特開2004-331812号公報に記載されている、フルオロ脂肪族基含有モノマーの重合単位を全重合単位の50質量%超で含むポリマーを配向制御剤として用いてもよい。
 配向制御剤としては、垂直配向剤も挙げられる。垂直配向剤としては、例えば、特開2015-038598号公報に記載されたボロン酸化合物および/またはオニウム塩、並びに、特開2008-026730号公報に記載されたオニウム塩が挙げられる。
 光学素子形成用組成物における配向制御剤の含有量は特に制限されないが、光学素子形成用組成物の全固形分に対して、0.1~2.0質量%が好ましい。
(重合開始剤)
 光学素子形成用組成物は、重合開始剤を含んでいてもよい。
 重合開始剤としては、光重合開始剤、および、熱重合開始剤が挙げられる。
 重合開始剤の紫外線吸収波長は、上述した感光性キラル剤の紫外線吸収波長と異なることが好ましい。重合開始剤の紫外線吸収波長が感光性キラル剤の紫外線吸収波長と異なることで、後述する工程において、塗膜の硬化を抑制しつつ、感光性キラル剤の螺旋誘起力を変化させることができる。
 光学素子形成用組成物における重合開始剤の含有量は特に制限されないが、光学素子形成用組成物の全固形分に対して、0.5~5.0質量%が好ましく、1.0~4.0質量%がより好ましい。
(製造手順1)
 光学素子の製造方法の一実施態様としては、基材上に、二色性物質と、重合性基を有する液晶化合物と、光照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤と、を含む光学素子形成用組成物(以下、単に「組成物1」ともいう。)を塗布して、組成物層を形成する工程(以下、「工程(A1)」という。)と、上記基材上の組成物層の表面に、せん断力を付与する工程(以下、「工程(B1)」という。)と、上記せん断力が付与された組成物層に、上記光照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤の螺旋誘起力を変化させる波長を含む紫外線を照射する工程(以下、「工程(C1)」ともいう。)と、紫外線が照射された組成物層を硬化させる工程(以下、「工程(D1)」ともいう。)とを有する態様が挙げられる。
 この製造方法においては、液晶化合物の捩れ配向した螺旋軸と光学素子表面の法線方向とのなす角度が約90°(85~90°)である光学素子を製造できる。
 以下、各工程について詳述する。
(工程(A1))
 工程(A1)においては、基材上に、二色性物質と、重合性基を有する液晶化合物と、光照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤と、を含む光学素子形成用組成物を塗布して、組成物層を形成する。
 本開示において、「基材上に組成物1を塗布する」とは、基材に組成物1を直接接触させることに限られず、基材に任意の層を介して組成物1を接触させることを包含する。任意の層は、基材の構成要素の1つであってもよく、または、組成物1の塗布前に基材上に形成された層であってもよい。任意の層としては、例えば、配向層、易接着層、および、帯電防止層が挙げられる。配向層の形成方法については後述する。
 基材としては、重合体を含む基材であることが好ましい。重合体を含む基材としては、例えば、ポリエステル系基材(基材に含まれる重合体としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、および、ポリエチレンナフタレートが挙げられる。)、セルロース系基材(基材に含まれる重合体としては、例えば、ジアセチルセルロース、および、トリアセチルセルロース(略称:TAC)が挙げられる)、ポリカーボネート系基材、ポリ(メタ)アクリル系基材(基材に含まれる重合体としては、例えば、ポリ(メタ)アクリレート(例えば、ポリメチルメタクリレート)が挙げられる。)、ポリスチレン系基材(基材に含まれる重合体としては、例えば、ポリスチレン、および、アクリロニトリルスチレン共重合体が挙げられる。)、オレフィン系基材(基材に含まれる重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状構造(例えば、ノルボルネン構造)を有するポリオレフィン、および、エチレンプロピレン共重合体が挙げられる。)、ポリアミド系基材(基材に含まれる重合体としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ナイロン、および、芳香族ポリアミドが挙げられる。)、ポリイミド系基材、ポリスルホン系基材、ポリエーテルスルホン系基材、ポリエーテルエーテルケトン系基材、ポリフェニレンスルフィド系基材、ビニルアルコール系基材、ポリ塩化ビニリデン系基材、ポリビニルブチラール系基材、ポリオキシメチレン系基材、および、エポキシ樹脂系基材が挙げられる。基材は、2種以上の重合体(すなわち、ブレンドポリマー)を含む基材であってもよい。基材は、セルロース系基材であることが好ましく、トリアセチルセルロースを含む基材であることがより好ましい。
 基材の全光線透過率は、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、95%以上がさらに好ましい。基材の全光線透過率の上限は、制限されない。基材の全光線透過率は、例えば、100%以下の範囲で決定すればよい。基材の全光線透過率は、公知の分光光度計(例えば、ヘイズメーター、NDH 2000、日本電色工業株式会社)を用いて測定する。
 基材の形状は、制限されない。基材の形状は、例えば、用途に応じて決定すればよい。基材は、平板状の基材であることが好ましい。
 基材の厚さは、製造適性、製造原価、および、光学特性の点から、10~250μmが好ましく、40~150μmがより好ましい。
 組成物1に含まれ得る各種成分については、上述した通りである。
 組成物1の塗布方法としては、例えば、エクストルージョンダイコータ法、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、および、ワイヤーバー法が挙げられる。
(工程(B1))
 工程(B1)においては、基材上の組成物層の表面に、せん断力を付与する。せん断力が付与される方向に螺旋軸が傾斜する。本工程の条件(例えば、温度、せん断速度)によって螺旋軸の傾斜角度が調整される。
 工程(B1)において、せん断力は、組成物層の表面に沿う一方向へ付与されることが好ましい。組成物層の表面に沿う一方向へせん断力が付与されることで、螺旋軸の向きのばらつきをより低減することができる。
 せん断力を付与する手段としては、例えば、ブレード、エアナイフ、バー、および、アプリケーターが挙げられる。工程(B1)においては、ブレードまたはエアナイフを用いて組成物層の表面にせん断力を付与することが好ましく、ブレードを用いて組成物層の表面にせん断力を付与することがより好ましい。
 ブレードを用いて組成物層の表面にせん断力を付与する方法においては、ブレードによって組成物層の表面を掻き取ることが好ましい。上記方法においては、せん断力の付与前後で組成物層の厚さが変化する場合がある。ブレードによってせん断力が付与された後の組成物層の厚さは、せん断力が付与される前の組成物層の厚さに対して、1/2以下または1/3以下であってもよい。ブレードによってせん断力が付与された後の組成物層の厚さは、せん断力が付与される前の組成物の厚さに対して、1/4以上であることが好ましい。
 ブレードの材料は、制限されない。ブレードの材料としては、例えば、金属(例えば、ステンレス)、および、樹脂(例えば、テフロン(登録商標))が挙げられる。
 ブレードの形状は、制限されない。ブレードの形状としては、例えば、板状が挙げられる。
 ブレードは、組成物層に対してせん断力を付与しやすいという点から、金属製の板状部材であることが好ましい。
 組成物層に接触するブレードの先端部の厚さは、組成物層に対してせん断力を付与しやすいという点から、0.1mm以上が好ましく、1mm以上がより好ましい。ブレードの厚さの上限は、制限されない。ブレードの厚さは、例えば、10mm以下の範囲で決定すればよい。
 エアナイフを用いて組成物層の表面にせん断力を付与する方法においては、組成物層の表面にエアナイフによって圧縮空気を吹き付けることで、組成物層の表面にせん断力が付与される。圧縮空気を吹き付ける速度(すなわち、流速)に応じて、組成物層に付与するせん断速度を調節できる。
 エアナイフによる圧縮空気の吹き付け方向は、組成物層の搬送方向に対して、同じ方向、または、反対方向であってもよい。エアナイフによる圧縮空気の吹き付け方向は、圧縮空気によって掻き取られた組成物層の断片が基材上に残る組成物層に付着することを防止するという点から、組成物層の搬送方向と同じ方向であることが好ましい。
 工程(B1)におけるせん断速度が大きいほど、配向精度が高い(螺旋軸の向きのばらつきが少ないことをいう。以下同じ。)光学素子を形成できる。せん断速度は、1,000秒-1以上が好ましく、10,000秒-1以上がより好ましく、30,000秒-1以上がさらに好ましい。せん断速度の上限は、制限されない。せん断速度は、例えば、1.0×10-1以下の範囲で決定すればよい。
 以下、せん断速度の求め方について説明する。例えば、ブレードを用いてせん断力を付与する場合、せん断速度は、ブレードと基材との最短距離を「d」とし、ブレードに接触する組成物層の搬送速度(すなわち、組成物層とブレードとの相対速度)を「V」としたとき、「V/d」によって求められる。また、例えば、エアナイフを用いてせん断力を付与する場合、せん断速度は、せん断付与後の組成物層の厚さを「h」とし、組成物層表面と基材表面との相対速度を「V」としたとき、「V/2h」によって求められる。
 せん断力が付与される際の組成物層の表面温度は、組成物層に含まれる液晶化合物の相転移温度に応じて決定すればよい。せん断力が付与される際の組成物層の表面温度は、50~120℃が好ましく、60~100℃がより好ましい。組成物層の表面温度を上記範囲に調節することで、配向精度が高い光学素子を得ることができる。組成物層の表面温度は、非接触式温度計で測定した温度値によって放射率が校正された放射温度計を用いて測定する。組成物層の表面温度は、測定面とは反対側(すなわち、裏側)の表面から10cm以内に反射物がない状態で測定する。
 せん断力が付与される前の組成物層の厚さは、配向精度が高い光学素子を形成するという点から、30μm以下が好ましく、1~25μmがより好ましく、3~25μmがさらに好ましい。
 せん断力が付与された後の組成物層の厚さは、配向精度が高い光学素子を形成するという点から、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましい。せん断力が付与された後の組成物層の厚さの下限は、制限されないが、0.5μm以上が好ましい。
(工程(C1))
 工程(C1)においては、せん断力が付与された組成物層に、キラル剤の螺旋誘起力を変化させる波長を含む紫外線を照射する。本工程において、螺旋ピッチが変化することで、螺旋軸の傾斜角が変化する。例えば、螺旋ピッチの増大に応じて、螺旋軸の傾斜角は大きくなる。螺旋ピッチの減少に応じて、螺旋軸の傾斜角は小さくなる。
 紫外線の波長は、キラル剤の螺旋誘起力を変化させる波長を含む限り、制限されない。紫外線の波長がキラル剤の螺旋誘起力を変化させる波長を含むか否かは、工程(C1)の前後における螺旋軸の傾斜角の変化に基づいて確認する。工程(C1)後の螺旋軸の傾斜角が、工程(C1)前の螺旋軸の傾斜角に比べて、増大または減少している場合、紫外線の波長は、キラル剤の螺旋誘起力を変化させる波長を含むとみなす。
 螺旋誘起力を変化させる波長は、例えば、キラル剤の種類に応じて決定すればよい。螺旋誘起力を変化させる波長は、180~400nmが好ましく、200~380nmがより好ましく、300~370nmがさらに好ましい。
 組成物層が重合開始剤を含む場合(特に、キラル剤の紫外線吸収波長に対して重合開始剤の紫外線吸収波長が重複する場合)、工程(C1)において照射される紫外線の波長は、重合開始剤の紫外線吸収波長を含まないことが好ましい。工程(C1)において照射される紫外線の波長が重合開始剤の紫外線吸収波長を含まないことで、組成物層の硬化を抑制しつつ、組成物層に含まれるキラル剤の螺旋誘起力を変化させることができる。上記の結果、螺旋軸の傾斜角の制御性がより向上する。「重合開始剤の紫外線吸収波長を含まない」とは、重合開始剤の紫外線吸収波長を全く含まないことに限られず、重合開始剤によって引き起こされる組成物層の硬化を抑制するために重合開始剤の紫外線吸収波長を可能な限り含まないことを包含する。例えば、後述する長波長カットフィルター、または、照射波長帯域が狭いLED(発光ダイオード)紫外線照射機を用いることで、重合開始剤の紫外線吸収波長を含まない紫外線を組成物層に照射できる。
 工程(C1)において、特定の波長を選択的に透過、または、遮蔽する部材(以下、「波長選択性を有する部材」という。)を用いてもよい。例えば、波長選択性を有する部材を介して組成物層に紫外線を照射することで、組成物層に到達する紫外線の波長域を調節できる。波長選択性を有する部材としては、例えば、長波長カットフィルター(朝日分光株式会社、SH0325)、短波長カットフィルター、および、バンドパスフィルターが挙げられる。
 紫外線の露光量(積算光量ともいう。)は、制限されない。紫外線の露光量に応じて、例えば、キラル剤の螺旋誘起力の変化量を調節できる。紫外線の露光量が増大することで、キラル剤の螺旋誘起力の変化量が増大する傾向にある。紫外線の露光量が減少することで、キラル剤の螺旋誘起力の変化量が減少する傾向にある。紫外線の露光量は、例えば、1~1,000mJ/cmの範囲で決定すればよい。
 紫外線の光源としては、例えば、ランプ(例えば、タングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ、水銀ランプ、水銀キセノンランプ、LEDランプ、LED-UV(紫外線)ランプ、およびカーボンアークランプ)、レーザー(例えば、半導体レーザー、ヘリウムネオンレーザー、アルゴンイオンレーザー、ヘリウムカドミウムレーザー、および、YAG(Yttrium Aluminum Garnet)レーザー)、発光ダイオード、および、陰極線管が挙げられる。
(工程(D1))
 工程(D1)においては、紫外線が照射された組成物層を硬化させる。工程(D1)において組成物層を硬化させることで、液晶化合物の分子配列を固定できる。
 組成物層を硬化させる方法としては、例えば、加熱および活性エネルギー線の照射が挙げられる。組成物層を硬化させる方法は、製造適性の点から、活性エネルギー線の照射であることが好ましい。
 活性エネルギー線としては、例えば、α線、γ線、X線、紫外線、赤外線、可視光線、および、電子線が挙げられる。活性エネルギー線としては、硬化感度および装置の入手容易性の点から、紫外線が好ましい。
 紫外線の光源としては、例えば、上記「工程(C1)」の項において説明した光源が挙げられる。
 紫外線の光源から発せられる紫外線のピーク波長は、200~400nmであることが好ましい。
 紫外線の露光量(積算光量ともいう。)は、100~1000mJ/cmであることが好ましい。
(他の工程)
 上記製造方法は、工程(A1)~工程(D1)以外の他の工程を含んでいてもよい。
-工程(E1)-
 工程(A1)の前に、基材上に配向層を形成する工程を有していてもよい。配向層は、液晶化合物に対して配向規制力を与えることができる。
 配向層の形成方法は、制限されない。配向層の形成方法としては、公知の方法を利用できる。配向層の形成方法としては、例えば、有機化合物(好ましくは重合体)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、および、マイクログルーブを有する層の形成が挙げられる。
-工程(F1)-
 組成物1が溶媒を含む場合、工程(A1)と工程(B1)との間に、基材上に塗布された組成物層中の溶媒の含有率を上記組成物層の全質量に対して50質量%以下の範囲に調整する工程を有していてもよい。組成物層中の溶媒の含有率を50質量%以下の範囲に調整することで、配向精度が高い光学素子を形成できる。
 工程(F1)において、組成物層中の溶媒の含有率は、上記組成物層の全質量に対して、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。塗布された組成物層中の溶媒の含有率の下限は、制限されない。組成物層中の溶媒の含有率は、上記組成物層の全質量に対して、0質量%であってもよい。
 組成物中の溶媒の含有率は、絶乾法によって測定する。以下、測定方法の具体的な手順を説明する。組成物から採取した試料を、60℃で24時間乾燥した後、乾燥前後の試料の質量変化(すなわち、乾燥後の試料の質量と乾燥前の試料の質量との差)を求める。乾燥前後の試料の質量変化に基づいて、試料中の溶媒の含有率を求める。上記操作を3回行うことで得られた値の算術平均を、溶媒の含有率とする。
 工程(F1)において、組成物層中の溶媒の含有率を調整する方法としては、例えば、乾燥が挙げられる。
 組成物層の乾燥手段としては、公知の乾燥手段を利用できる。乾燥手段として、例えば、オーブン、温風機、および、赤外線(IR)ヒーターが挙げられる。
(製造手順2)
 光学素子の製造方法の他の実施態様としては、基材上に、二色性物質、重合性基を有する液晶化合物、および、キラル剤を含む光学素子形成用組成物(以下、単に「組成物2」ともいう。)を塗布して、組成物層を形成する工程(以下、「工程(A2)」ともいう。)と、上記基材上の組成物層の表面にせん断力を与える工程(以下、「工程(B2)」ともいう。)と、せん断力が与えられた組成物層を硬化させる工程(以下、「工程(C2)」ともいう。)とを有する態様が挙げられる。
 この製造方法においては、液晶化合物の捩れ配向した螺旋軸と光学素子表面の法線方向とのなす角度が10°以下90°超である光学素子を製造できる。
 以下、各工程について詳述する。
 工程(A2)で使用される組成物2に含まれ得る成分は、上述した通りである。
 工程(A2)に記載の組成物2を塗布する方法としては、上述した工程(A1)に記載の組成物1を塗布する方法が挙げられる。
 工程(B2)で実施されるせん断力を与える手順としては、上述した工程(B1)で実施されるせん断力を与える手順が挙げられる。
 工程(C2)で実施される組成物層の硬化処理としては、上述した工程(D1)で実施される硬化処理が挙げられる。
 上記製造方法においては、工程(A2)の前に、上述した工程(E1)を実施してもよい。
<積層体>
 本発明の光学素子は、偏光子と組み合わせて積層体としてもよい。つまり、本発明の積層体は、光学素子と、偏光子とを含む。
 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、ポリエン系偏光子が挙げられる。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。塗布型偏光子としては、液晶化合物の配向を利用して二色性有機色素を配向させた偏光子が好ましく、延伸型偏光子としては、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5048120号公報、特許第4691205号公報、特許第4751481号公報、および、特許第4751486号公報に記載の方法が挙げられ、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。
 なかでも、入手が容易で偏光度に優れる点で、ポリビニルアルコール系樹脂(-CH-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。
 偏光子の厚みは特に限定されないが、3~60μmが好ましく、5~20μmがより好ましく、5~10μmがさらに好ましい。
 偏光子の吸収軸と、光学素子の面内方向において直線偏光に対する透過率が最も低い方位(以下、「特定方位」ともいう。)とのなす角度は特に制限されないが、0°以上45°未満が好ましく、0°以上10°未満がより好ましく、0°がさらに好ましい。
 なお、特定方位の測定方法は以下の通りである。
 光学素子を偏光顕微鏡の回転ステージに設置する。次に、偏光顕微鏡の直線偏光子をセットし、検光子を取り外した状態で、回転ステージを回転させ、最も輝度が低くなる方位を探す。この最も輝度が低くなる方位となるとき、光学素子の特定方位と、偏光顕微鏡の偏光子の吸収軸とが直交していると推定され、これにより、特定方位が決定される。
 積層体は、上述した配向層、および、基材を含んでいてもよい。
<画像表示装置>
 本発明の光学素子は、任意の画像表示装置に対して使用できる。つまり、本発明は、上記光学素子を含む画像表示装置にも関する。
 画像表示装置としては、特に限定されず、例えば、液晶表示装置、自発光型表示装置(有機EL(electroluminescence)表示装置、および、マイクロLED(light emitting diode)表示装置)などが挙げられる。画像表示装置中の表示パネルとしては、液晶セルを含む表示パネル、自発光型表示装置の表示パネルなどが挙げられ、これらの表示パネル上に光学素子が配置される。
 液晶表示装置は、通常、液晶セルとバックライトを有し、液晶セルの視認側、およびバックライト側の両方の面に、それぞれ偏光子が設置されている。本発明の光学素子は、液晶表示装置の視認側またはバックライト側のいずれかの面に適用することができるし、両方の面に適用することもできる。液晶表示装置への適用は、液晶表示装置のいずれかの面、または、両方の面の偏光子上に、本発明の光学素子を配置することで実現できる。
 本発明の光学素子を有機EL表示装置に対して適用する場合には、有機EL表示装置の視認側に光学素子を配置することが好ましい。
 以下に、液晶表示装置を構成する液晶セルについて詳述する。
(液晶セル)
 液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Vertical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In-Plane-Switching)モード、または、TN(Twisted Nematic)モードであることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
 TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、さらに60~120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT(Thin Film Transistor)液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
 VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2-176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n-ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58~59(1998)記載)および(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(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、棒状液晶性分子が基板に対して実質的に平行に配向しており、基板面に平行な電界が印加することで液晶分子が平面的に応答する。IPSモードは電界無印加状態で黒表示となり、上下一対の偏光子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、および、特開平10-307291号公報などに開示されている。
 以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴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、および、処理手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により制限的に解釈されるべきものではない。
<実施例1>
 基材として、長尺のトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(富士フイルム株式会社、屈折率:1.48、厚さ:80μm、幅:300mm)を用意した。
 80℃で保温された容器中で、純水(96質量部)、および、PVA-205(4質量部、株式会社クラレ、ポリビニルアルコール)を含む混合物を撹拌することによって、配向層形成用組成物を調製した。バー(バーの番手:6)を用いて、基材(トリアセチルセルロースフィルム)上に上記配向層形成用組成物を塗布し、次いで、100℃のオーブン内で10分間乾燥した。以上の手順によって、基材の上に配向層(厚さ:2μm)を形成した。
 下記光学素子形成用組成物Xに示す各成分を混合した後、ポリプロピレン製フィルター(孔径:0.2μm)を用いてろ過することによって、光学素子形成用組成物Xを調製した。
==============================================================
光学素子形成用組成物X
==============================================================
下記二色性物質D-1             3.2質量部
下記二色性物質D-2             1.4質量部
下記二色性物質D-3             4.8質量部
液晶化合物(下記化合物A)         85.2質量部
キラル剤(下記化合物B、Paliocolor(登録商標)
LC756、BASF社)           1.1質量部
光重合開始剤(IRGACURE(登録商標) 907、BASF社)
                       2.8質量部
光重合開始剤(PM758、日本化薬株式会社) 1.0質量部
配向制御剤(下記化合物(C))        0.5質量部
溶媒(メチルエチルケトン)          185質量部
溶媒(シクロヘキサノン)          30.0質量部
溶媒(シクロペンタノン)         750.0質量部
==============================================================
 二色性物質D-1
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 二色性物質D-2
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 二色性物質D-3
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 化合物(A)は、以下に示す3つの化合物の混合物である。混合物中の各化合物の含有率は、上から順に、84質量%、14質量%、および、2質量%である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 化合物(B)の化学構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 化合物(C)の化学構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 配向層を有する基材を70℃で加熱し、次いで、バー(バーの番手:18)を用いて、配向層の上に光学素子形成用組成物Xを塗布した。次に、光学素子形成用組成物Xが塗布された基材を70℃のオーブン内で1分間乾燥することによって、組成物層(厚さ:10μm、組成物層中の溶媒の含有率:1質量%以下)を形成した。
 組成物層を70℃に加熱した状態で、70℃に加熱したステンレス製ブレードを組成物層に接触させ、次いで、上記組成物層に接触させたまま、上記ブレードを1.5m/分の速度で移動させることによって、上記組成物層に対してせん断力を与えた。上記ブレードの移動距離は、30mmであった。せん断速度は、2,500秒-1であった。
 せん断力が与えられた組成物層に対して、窒素雰囲気下(酸素濃度:<100ppm)でメタルハライドランプを用いて紫外線(露光量:500mJ/cm)を照射することによって、上記組成物層を硬化させて、基材および光学素子1を含む光学積層体1を得た。
 光学素子1中においては、螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物が固定されていた。上記螺旋軸と光学素子1表面の法線方向とのなす角度は、42°であった。また、液晶化合物由来の分子軸が360°変化する1周期の長さは、1.7μmであった。
 光学素子1に含まれる二色性物質は、上記螺旋軸に沿って捩れ配向していた。つまり、二色性物質は、液晶化合物に沿って配向しており、言い換えれば、光学素子1には螺旋軸に沿って捩れ配向して固定された二色性物質が含まれており、その螺旋軸と光学素子1表面の法線方向とのなす角度は、42°であった。
<実施例2>
 実施例1と同様の手順に従って、配向層を有する基材を得た。
 下記光学素子形成用組成物Yに示す各成分を混合した後、ポリプロピレン製フィルター(孔径:0.2μm)を用いてろ過することによって、光学素子形成用組成物Yを調製した。
==============================================================
光学素子形成用組成物Y
==============================================================
上記二色性物質D-1             3.2質量部
上記二色性物質D-2             1.4質量部
上記二色性物質D-3             4.8質量部
液晶化合物(上記化合物A)         85.2質量部
キラル剤(下記化合物E)           1.0質量部
光重合開始剤(PM758、日本化薬株式会社) 2.9質量部
光重合禁止剤(IRGANOX(登録商標)
 1010、BASF社)           1.0質量部
配向制御剤(上記化合物(C))        0.5質量部
溶媒(メチルエチルケトン)          185質量部
溶媒(シクロヘキサノン)          30.0質量部
溶媒(シクロペンタノン)         750.0質量部
==============================================================
 化合物Eの化学構造を以下に示す。化合物Eは、イソソルビド骨格を有する。
化合物Eは、右巻きの螺旋構造を誘起するキラル剤である。化合物Eの螺旋誘起力は、光照射によって変化する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 配向層を有する基材を70℃で加熱し、次いで、バー(バーの番手:18)を用いて、配向層の上に光学素子形成用組成物Yを塗布した。次に、光学素子形成用組成物Yが塗布された基材を70℃のオーブン内で1分間乾燥することによって、組成物層(厚さ:10μm、組成物層中の溶媒の含有率:1質量%以下)を形成した。
 組成物層を70℃に加熱した状態で、70℃に加熱したステンレス製ブレードを組成物層に接触させ、次いで、上記組成物層に接触させたまま、上記ブレードを1.5m/分の速度で移動させることによって、上記組成物層に対してせん断力を与えた。上記ブレードの移動距離は、30mmであった。せん断速度は、2,500秒-1であった。
 せん断力が与えられた組成物層に対して、超高圧水銀ランプ(HOYA株式会社、UL750)を用いて紫外線(露光量:5mJ/cm)を照射することによって、上記組成物層に含まれるキラル剤を変性させた。上記方法においては、長波長カットフィルター(朝日分光株式会社、SH0325)を介して組成物層に紫外線を照射した。組成物層に照射される紫外線は、光照射によって螺旋誘起力が変化するキラル剤の螺旋誘起力を変化させる波長(例えば、315nm)を含む。
 その後、得られた組成物層に対して、メタルハライドランプを用いて紫外線(露光量:500mJ/cm)を照射することによって、上記組成物層を硬化させて、基材および光学素子2を含む光学積層体2を得た。
 光学素子2中においては、螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物が固定されていた。上記螺旋軸と光学素子2表面の法線方向とのなす角度は、88°であった。また、液晶化合物由来の分子軸が360°変化する1周期の長さは、1.9μmであった。
 光学素子2に含まれる二色性物質は、上記螺旋軸に沿って捩れ配向していた。つまり、二色性物質は、液晶化合物に沿って配向しており、言い換えれば、光学素子2には螺旋軸に沿って捩れ配向して固定された二色性物質が含まれており、その螺旋軸と光学素子2表面の法線方向とのなす角度は、88°であった。
<実施例3>
 光学素子形成用組成物Zを用いた以外は、実施例2と同様の手順に従って、基材および光学素子3を含む光学積層体3を得た。
 光学素子3中においては、螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物が固定されていた。上記螺旋軸と光学素子3表面の法線方向とのなす角度は、87°であった。また、液晶化合物由来の分子軸が360°変化する1周期の長さは、1.9μmであった。
 光学素子3に含まれる二色性物質は、上記螺旋軸に沿って捩れ配向していた。つまり、二色性物質は、液晶化合物に沿って配向しており、言い換えれば、光学素子3には螺旋軸に沿って捩れ配向して固定された二色性物質が含まれており、その螺旋軸と光学素子3表面の法線方向とのなす角度は、87°であった。
==============================================================
光学素子形成用組成物Z
==============================================================
下記二色性物質D-6             2.7質量部
下記二色性物質D-7             2.7質量部
下記二色性物質D-8             2.7質量部
液晶化合物(上記化合物A)         85.2質量部
キラル剤(上記化合物E)           1.0質量部
光重合開始剤(PM758、日本化薬株式会社) 2.9質量部
光重合禁止剤(IRGANOX(登録商標)
 1010、BASF社)           1.0質量部
配向制御剤(上記化合物(C))        0.5質量部
溶媒(メチルエチルケトン)          185質量部
溶媒(シクロヘキサノン)          30.0質量部
溶媒(シクロペンタノン)         750.0質量部
==============================================================
 二色性物質D-6
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 二色性物質D-7
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 二色性物質D-8
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
<実施例4>
 IPSモードの液晶表示装置であるiPad Air(登録商標)(Apple社製)を分解し、液晶セルを取り出した。液晶セルの視認側偏光子の上に、作製した光学積層体1を、基材が液晶セルの側になるように貼合した。その際、光学積層体1中の光学素子1中の面内方向において直線偏光に対する透過率が最も低い方位と、視認側偏光子の吸収軸とが、平行となるように、貼合した。
 このようにして、光学素子1を有する画像表示装置を作製した。
<実施例5~6>
 光学積層体1のかわりに光学積層体2または3を使用した以外は、実施例4と同様の手順に従って、画像表示装置を作製した。
<比較例1>
 IPSモードの液晶表示装置であるiPad Air(登録商標)(Apple社製)を分解し、液晶セルを取り出した。液晶セルの視認側偏光子の上に、後段で作製する光吸収異方性フィルムP1を、支持体が液晶セルの側になるように貼合した。このようにして、比較例1の画像表示装置を作製した。
<光吸収異方性フィルムP1の作製>
(配向膜付き透明支持体1の作製)
 セルロースアシレートフィルム(厚み40μmのTAC基材;TG40 富士フイルム社)の表面をアルカリ液で鹸化し、その上にワイヤーバーで下記配向膜形成用塗布液1を塗布した。塗膜が形成されたセルロースアシレートフィルムを60℃の温風で60秒間、さらに100℃の温風で120秒間乾燥し、配向膜PA1を形成し、配向膜付き透明支持体1を得た。
 配向膜PA1の膜厚は0.5μmであった。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
(配向膜形成用塗布液1)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記の変性ポリビニルアルコール          3.80質量部
・開始剤Irg2959               0.20質量部
・水                          70質量部
・メタノール                      30質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 変性ポリビニルアルコール
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(光吸収異方性層P1の形成)
 得られた配向膜PA1上に、下記の光吸収異方性層形成用組成物1をワイヤーバーで連続的に塗布し、塗布膜P1を形成した。
 次いで、塗布膜P1を140℃で30秒間加熱し、その後、室温(23℃)になるまで冷却した。
 次いで、塗布膜P1を80℃で60秒間加熱し、再び室温になるまで冷却した。
 その後、LED灯(中心波長365nm)を用いて照度200mW/cmの照射条件で塗布膜P1を2秒間照射することにより、配向膜PA1上に光吸収異方性層P1を作製し、光吸収異方性フィルムP1を得た。
 光吸収異方性層P1の膜厚は3μmであった。
 光吸収異方性フィルムP1中の光吸収異方性層P1においては、支持体側から空気側にかけて、吸収軸が、光吸収異方性層P1の法線方向に配向していた。すなわち、二色性物質が垂直配向していた。
 光吸収異方性層P1においては、螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物は含まれていなかった。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
(光吸収異方性層形成用組成物1)
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記二色性物質D-1              7.976質量部
・上記二色性物質D-2              2.991質量部
・上記二色性物質D-3             12.562質量部
・下記高分子液晶化合物P-1          63.809質量部
・下記低分子液晶化合物M-1           8.973質量部
・重合開始剤
 IRGACUREOXE-02(BASF社製)  0.798質量部
・下記化合物E-1                1.196質量部
・下記化合物E-2                1.196質量部
・下記界面活性剤F-1              0.199質量部
・下記界面活性剤F-2              0.299質量部
・シクロペンタノン                937.2質量部
・テトラヒドロフラン               937.2質量部
・ベンジルアルコール                19.9質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
 高分子液晶化合物P-1
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 低分子液晶化合物M-1
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 化合物E-1
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 化合物E-2
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 界面活性剤F-1
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 界面活性剤F-2
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
<性能の評価>
(画像の窓ガラスへの映り込みの評価)
 図5に示すように、上記の手順により作製した各実施例および比較例の画像表示装置20を、ディスプレイ面20Aが地面に対して垂直、かつ、画像表示装置20の視認側偏光子の吸収軸の方位が、地面に対して垂直になるように立てた状態で固定した。さらに、図5に示すように、厚み2mmのガラス板22を、ディスプレイの画面および地面に対して垂直になる角度で設置した。さらに室内を暗室にして、ディスプレイ面20Aにサンプル画像を表示してガラス板22への画像の映り込みを目視にて官能評価した。結果を表1にまとめて示す。
 AA: ガラス板への映り込みが視認されない
 A: ガラス板への映り込みがほとんど視認されない
 B: ガラス板への映り込みが少し視認される
 C: ガラス板への映り込みが視認される
 D: ガラス板への映り込みが強く視認される
 表1中、「角度(°)」は、光学素子中の螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物の螺旋軸と光学素子表面の法線方向とのなす角度(°)を表す。
 表1中、実施例1の「評価」欄は、実施例4で作製した光学素子1を有する画像表示装置を用いた結果を表し、実施例2の「評価」欄は、欄は、実施例5で作製した光学素子2を有する画像表示装置を用いた結果を表し、実施例3の「評価」欄は、実施例6で作製した光学素子1を有する画像表示装置を用いた結果を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 表1に示すように、本発明の視角制御システムは所望の効果を示した。特に、実施例においては、ディスプレイ面から斜め方向に配置されたガラス板への映り込みが抑制されていた。つまり、映り込みが抑制されている特定の方位角でよりディスプレイ面が視認しづらくなり、視角制御性がより高かった。
 10A,10B  光学素子
 12  液晶化合物
 14  二色性物質
 20  画像表示装置
 20A  ディスプレイ面
 22  ガラス板

Claims (8)

  1.  螺旋軸に沿って捩れ配向した液晶化合物を固定してなる光学素子であって、
     前記螺旋軸と前記光学素子表面の法線方向とのなす角度が10~90°であり、
     前記光学素子が、さらに二色性物質を含む、光学素子。
  2.  前記液晶化合物が棒状液晶化合物である、請求項1に記載の光学素子。
  3.  前記光学素子が、重合性基を有する棒状液晶化合物および二色性物質を含む組成物を用いて形成され、
     螺旋軸に沿って捩れ配向した前記重合性基を有する棒状液晶化合物中の前記重合性基を重合させてなる、請求項1または2に記載の光学素子。
  4.  前記二色性物質が、二色性アゾ色素化合物である、請求項1~3のいずれか1項に記載の光学素子。
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載の光学素子と、偏光子とを含む積層体。
  6.  請求項1~4のいずれか1項に記載の光学素子を含む、画像表示装置。
  7.  液晶セルと、前記液晶セル上に配置された前記光学素子とを含む、請求項6に記載の画像表示装置。
  8.  自発光型表示装置と、前記自発光型表示装置の視認側に配置された前記光学素子とを含む、請求項6に記載の画像表示装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006317656A (ja) * 2005-05-12 2006-11-24 Dainippon Printing Co Ltd 異方性光学素子
JP2009145776A (ja) * 2007-12-17 2009-07-02 Nitto Denko Corp 視角制御システムならびに画像表示装置
WO2018079854A1 (ja) * 2016-10-31 2018-05-03 富士フイルム株式会社 光学フィルムおよび液晶表示装置
WO2019187951A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 富士フイルム株式会社 光学フィルムおよび光学フィルムの製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006317656A (ja) * 2005-05-12 2006-11-24 Dainippon Printing Co Ltd 異方性光学素子
JP2009145776A (ja) * 2007-12-17 2009-07-02 Nitto Denko Corp 視角制御システムならびに画像表示装置
WO2018079854A1 (ja) * 2016-10-31 2018-05-03 富士フイルム株式会社 光学フィルムおよび液晶表示装置
WO2019187951A1 (ja) * 2018-03-28 2019-10-03 富士フイルム株式会社 光学フィルムおよび光学フィルムの製造方法

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